Что такое проницаемость?

Измерение проницаемости упаковочных материалов

Компания Сигма Микрон более 20 лет поставляет и обслуживает анализаторы MOCON для измерения барьерных свойств материалов и упаковки. Первый прибор MOCON был поставлен компанией в 2003 году. Всего по странам бывшего СССР поставлено более 50 приборов, а клиенты получают техническую поддержку и сервисное обслуживание.

Анализаторы MOCON применяются для измерения скорости проникновения кислорода OTR и водяного пара WVTR через барьерные пленки, ламинаты, упаковочные материалы и готовую упаковку.

Проницаемость — это перенос газа через материал из области с его высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. Процесс включает три основных этапа:

    • поглощение газовой фазы материалом-барьером;
    • диффузия молекул газа через толщу материала;
    • десорбция (выход) газа с противоположной стороны барьера.

 

Закон Фика

Скорость проникновения (поток, J) пропорциональна диффузионной способности вещества в барьере (D) и градиенту концентрации (dC/dx) через толщу материала:

   J = −D · dC/dx

Единицы измерения скорости проникновения газа

На практике проницаемость измеряют, как скорость проникновения газов:

    • скорость проникновения водяного пара — WVTR (Water Vapor Transmission Rate), обычно в единицах г/м²·сут;
    • скорость проникновения кислорода — OTR (Oxygen Transmission Rate), обычно в единицах см³/м²·сут (или аналогичных для других газов).

Почему важна проницаемость?

Требуемый уровень барьерных свойств зависит от области применения и типа продукта.

Факторы, влияющие на проницаемость

• температура; • относительная влажность; • длительность испытаний; • тип материала (полимер, бумага, многослойная структура и т.д.); • толщина материала; • барометрическое давление.

Методы испытаний

Метод измерения скорости проникновения водяного пара (WVTR)

Типичные условия испытаний 23 °C / 50 % RH, 38 °C / 90 % RH, 38 °C / 100 % RH	Стандарты • ASTM F1249, • ISO 15106-2,  • JIS K7129-2, • GB/T 26253
	Преимущества сенсора IR • наиболее точные результаты • короткое время измерений • очень долгий срок службы датчика

Метод измерения скорости проникновения кислорода (OTR)

Типичные условия испытаний 23 °C / 0 % RH	Стандарты ASTM D3985, ISO 15105-2,  JIS K7126-2, GB/T 19789,  DIN 53380-3
	Преимущества сенсора Coulox® • не требует калибровки • быстрый отклик сокращает время измерений • высокая точность • самый низкий предел обнаружения (LOD)

Кривые выхода в состояние равновесия

Различные типы барьерных материалов требуют разной длительности испытаний:

• однослойные материалы; • многослойные материалы; • покрытия.

Области применения испытаний

Испытания готовой упаковки

Многоразовые картриджи для испытаний: • бутылок и стаканов; • лотков и крышек; • гибкой упаковки (пакетов); • туб, колпачков и других изделий. Соответствие стандартам: ASTM F1307, GB/T 31354.

Испытания барьерных плёнок

Горизонтальные картриджи для испытания плёнок: • стандартная площадь 50 см²; • Картридж для устранения краевого эффекта(edge effect); • уменьшенная площадь для малых образцов или высоких диапазонов; • картридж для двух плёнок.

 

Анализаторы MOCON для испытаний плёнок и готовой упаковки

Описанные выше методы испытаний применяются в анализаторах MOCON для измерения скорости проникновения кислорода и водяного пара. Приборы позволяют испытывать как плоские барьерные материалы, так и готовую упаковку: бутылки, стаканы, лотки, крышки, пакеты, тубы и другие изделия.

Подбор анализатора зависит от измеряемого показателя, диапазона проницаемости, типа образца, условий испытания и требуемого стандарта.

Открыть раздел MOCON