ASTM F1249، 'Standard Test Method for Water Vapor Transmission Rate Through Plastic Film and Sheeting Using a Modulated Infrared Sensor'، هي الطريقة المعيارية لقياس كمية بخار الماء التي تمر عبر أفلام وصفائح بلاستيكية بسماقة تصل إلى 3 ملم. تفصل العينة خلية الاختبار إلى حجرة رطبة مُرطَّبة وحجرة جافة يُغسَل فيها الهواء بغاز نيتروجين جاف؛ يُحمل بخار الماء الذي ينتشر عبر الفيلم بواسطة غاز المسح إلى مستشعر أشعة تحت الحمراء المضمن الذي يقدّر تركيز الرطوبة عند حالة الاستقرار. تُعبَّر النتائج بجرام لكل متر مربع يوميًا (g/m²·day)، وقيمة أقل تعني حاجزًا أفضل. تُستخدم الطريقة على نطاق واسع في عبوات الأغذية والأدوية والإلكترونيات حيث تكون الحماية من الرطوبة حاسمة.
1. النطاق
تنطبق ASTM F1249 على أفلام وصفائح وطبقات بلاستيكية أحادية أو متعددة الطبقات بسماقة تصل إلى 3 ملم، وتغطي مواد ذات حاجز منخفض إلى متوسط. تقيس معدل انتقال بخار الماء فقط؛ ولا تقيّم الهجرة الإجمالية أو المتانة الميكانيكية أو مدة الصلاحية، لذا تُدمج عادةً مع اختبارات اللحام والتقشير والشد لبناء مجموعة بيانات كاملة عن سلامة العبوة. تشمل التطبيقات النموذجية أفلام التلميع الدوائي وطبقات الأغذية والأفلام الواقية للإلكترونيات الحساسة للرطوبة.
2. المبدأ
تُثبّت العينة في خلية انتشار تفصل حجرة علوية رطبة (عادة 90% RH) عن حجرة سفلية يُغسَل فيها الهواء بنيتروجين جاف. يدفع تدرّج الرطوبة بخار الماء للانتشار عبر المادة؛ يُحمل البخار النافذ بغاز المسح إلى مستشعر أشعة تحت الحمراء المضمن الذي يكشف الرطوبة عند امتصاصها المميز قرب 1.94 ميكرومتر. بمعرفة مساحة الاختبار وتدفق الغاز والعوامل البيئية، يحسب الجهاز قيمة WVTR معيارية عند التوازن. يرفض التصميم المضمن انجراف الخلفية ويعطي قراءات منخفضة مستقرة دون تدخل يدوي.
3. الظروف والعينات
الظروف المرجعية هي 37.8°C ± 0.5°C مع 90% RH ± 2% على الجانب الرطب؛ ويُغسَل الجانب الجاف بنيتروجين مُنقّى (نقطة الندى ≤ −60°C). تبلغ مساحة الاختبار الفعالة عادة 50 سم²، وتُقطع من عينة مسطحة 100 × 100 ملم خالية من الثقوب والطيات والتلوث. قبل التركيب تُكيَّف العينات عند 23°C و50% RH لمدة 24 ساعة على الأقل، ويُسجَّل 3–5 مواضع للسمك لحساب معامل النفاذية. ويؤكد اختبار تسرب/فراغ إلزامي عدم وجود تجاوز حول العينة.
4. حالة الاستقرار والحساب
تعرّف ASTM F1249 حالة الاستقرار بأنها ثلاث مجموعات متتالية من القراءات كل 30 دقيقة لا يتجاوز انحرافها 2%. بعد تأكيد التوازن يبلّغ الجهاز متوسط WVTR والانحراف المعياري ومنحنى النفاذ. يجب أن يذكر التقرير درجة الحرارة والرطوبة النسبية ومساحة الاختبار والسمك؛ وللأفلام المتجانسة يسمح معامل النفاذية (WVTR مقسومًا على السماقة) بمقارنة مواد بسماقات مختلفة بدلًا من الحكم على WVTR المطلق وحده. ويُدعم التتبع بحفظ المنحنيات الخام وسجلات المعايرة.
5. المقارنة مع طرق أخرى
مقارنةً بطريقة الكوب الوزني ASTM E96، فإن طريقة الأشعة تحت الحمراء أسرع وأكثر حساسية للمواد منخفضة النفاذية وتكتسب بيانات مستمرة لحظية بأدنى تدخل. ISO 15106-3 (الكهربائي) طريقة مستشعر أخرى، بينما تحدد ASTM F1249 مسار الأشعة تحت الحمراء المضمن. الأساليب الثلاثة غير قابلة للاستبدال المباشر، لذا يجب أن يذكر كل تقرير الطريقة والظروف المستخدمة.
| الطريقة | المعيار | الكشف | الأنسب لـ |
|---|---|---|---|
| الأشعة تحت الحمراء | ASTM F1249, ISO 15106-2 | IR مضمن | حاجز متوسط–عالٍ، سريع |
| الكهربائي | ISO 15106-3 | كولومتري | حاجز عالٍ |
| الوزني | ASTM E96 | كتلة الكوب | عام، بطيء |
6. حل LabStone
تعمل أجهزة انتقال بخار الماء LabStone سلسلة W-IR وفق ASTM F1249 وISO 15106-2، باستخدام مستشعر أشعة تحت الحمراء المضمن للكشف التلقائي عن النفاذ. تختبر التشكيلات متعددة الخلايا عدة عينات بالتوازي في ظروف مرجعية مثل 37.8°C / 90% RH، مما يتيح لمختبر واحد إجراء ضبط الجودة والتحقق من تطوير الأفلام لعبوات الأغذية والأدوية والإلكترونيات.
