معدل انتقال بخار الماء (Water Vapor Transmission Rate، WVTR) هو الكمية اليومية من بخار الماء التي يمكن أن تمر عبر متر مربع واحد من مادة التغليف، وذلك تحت ظروف درجة الحرارة والرطوبة المحددة. الوحدة المستخدمة عادة هي g/(m²·24h). كلما كانت القيمة أقل، كانت قدرة المادة على مقاومة الرطوبة أقوى.
التشبيه: يمكن اعتبار الفيلم الغذائي كقميص مطر؛ حيث أن بخار الماء يحاول باستمرار الدخول إلى داخل الفيلم. WVTR هو الإجمالي المتاح من البخار الذي يمكن أن يدخل إلى داخل الفيلم في كل يوم. كلما كان الفيلم أكثر كثافة (أي أنه مصنوع من مواد عازلة جيدة)، قل عدد البخار الذي يدخل إلى داخله، وبالتالي فإن البسكويت والحبوب التي توجد داخل الفيلم ستتحول إلى طريقة أقل، وبالتالي فإن عمر الصلاحية للمنتج سيكون أطول.
التعريفات المذكورة في المعيار
ASTM E96/E96M-24a، الطرق القياسية لتحديد معدل انتقال بخار الماء في المواد، تعرّف انتقال بخار الماء على أنه “تدفق ثابت من بخار الماء في وحدة الزمن، عبر وحدة المساحة من جسم معين، بشكل عمودي على أسطح متوازية، في ظروف معينة من درجة الحرارة والرطوبة”. يوفر المعيار طريقتين أساسيتين لقياس ذلك: طريقة الأجزاء الجافة، وطريقة الأجزاء الرطبة. تحدد معيار ISO 2528:2017 استخدام طريقة الدهون للألواح المعدنية، وتشير إلى أن مفهوم “معدل انتقال بخار الماء” يُستخدم غالبًا بشكل خاطئ كمصطلح لوصف الخاصية التي تمكن المواد من التسرب فيها للبخار.
مؤشر واحد، أسماء متعددة
في سياقات مختلفة، يُطلق على مقياس WVTR أيضًا أسماء أخرى مثل “WVT” (كمية مرور بخار الماء)، أو “درجة المرور بالبخار”， أو “معامل المرور بالبخار”. هذه المصطلحات قد تكون صعبة التمييز. يقوم معيار ASTM E96 بتصنيف هذه المصطلحات باستخدام ثلاثة مصطلحات: WVTR – وهو يعبر عن معدل المرور، ويكون الوحدة g/(m²·24h)؛ أما كمية مرور بخار الماء فهي تعبر عن معدل المرور لكل وحدة مساحة، وبفارق ضغط بخار الماء، ويكون الوحدة g/(Pa·s·m²)، وفي مجال البناء يُستخدم مصطلح “perm” بشكل شائع؛ أما معامل المرور بالبخار فهو يعبر عن النتائج بعد حساب السمك، وهو ذو أهمية خاصة للأشياء متجانسة في الخصائص. يذكر المعيار ISO 2528:2017 في ملخصه أن استخدام مصطلح “WVTR” كـ “permeability” هو خطأ شائع – يمكن استخدام مصطلح “معامل المرور” فقط عند تحويل القيم إلى خصائص أساسية للمادة.
طرق القياس والحجم النموذجي
الطريقة الكلاسيكية هي طريقة الوعاء الجاذبية (ASTM E96، ISO 2528): حيث يتم وضع العينة داخل وعاء مغلق، ويتم إضافة مواد تجفيف أو ماء إلى الوعاء. يتم وزن الوعاء بشكل دوري لمراقبة الزيادة أو النقصان في الوزن. يوصي معيار ISO 2528:2017 باستخدام طريقة ISO 9932 عندما يكون معدل الانتقال أقل من 1 جرام/م²/24 ساعة، أو عندما يكون سمك المادة أكثر من 3 مم. أما في الحالات التي يكون فيها الحاجز عالي، فإن الطرق المستخدمة هي طريقة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء المعدلة (ASTM F1249، ISO 15106-2)، وطريقة الاستشعار الكهربائي (ISO 15106-3). أما في الحالات العادية، فإن الأغلفة ذات الحاجز العالي تكون في الغالب أقل من 0.5 جرام/م²/24 ساعة؛ أما الأغلفة المصنوعة من PVDC أو EVOH، فإن قيمتها تتراوح بين 0.1 و5 جرام/م²/24 ساعة؛ أما الأغلفة المصنوعة من PE أو PP، فإن قيمتها تتراوح بين بضعة جرامات إلى عشرات الجرامات/م²/24 ساعة.
العلاقة مع OTR و GTR
الثلاثة تنتمي إلى عائلة خصائص العزل الحراري: WVTR يقيس معدل مرور بخار الماء، GTR يستخدم طريقة الفرق الضغط لقياس أنواع مختلفة من الغازات، أما OTR فيخصص لقياس نسبة الأكسجين. معظم معايير مواد التعبئة والتغليف والمنتجات الغذائية تتطلب قياس اثنين أو أكثر من هذه الخصائص، لذلك عادةً ما يتم تجهيز مختبرات التفتيش بأجهزة للكشف عن مرور الماء والأكسجين في نفس الوقت.
المراجع/المصادر
- ASTM E96/E96M-24a، طرق الاختبار القياسية لتحديد معدل انتقال بخار الماء في المواد، ASTM International، 2024.
- ASTM E96/E96M-24a “طرق اختبار قياسية لتحديد معدل انتقال بخار الماء في المواد”، الجمعية الدولية لأمريكان ستاندرد ميتال، تم نشره في عام 2024.
- ISO 2528:2017 “مواد اللوحات – تحديد معدل انتقال بخار الماء – الطريقة الكتلية”， ISO/TC 6/SC 2.
- ASTM F1249《طريقة اختبار قياسية لقياس معدل انتقال بخار الماء عبر الأفلام والشرائط البلاستيكية، باستخدام أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء المتغيرة》، الجمعية الدولية لأمريكا الشمالية للاختبار.
- ISO 15106-2 (طريقة استخدام أجهزة الاستشعار للكشف بالأشعة تحت الحمراء) وISO 15106-3 (طريقة استخدام أجهزة الاستشعار للكشف بالتحليل الكهربائي)، من قبل منظمة ISO.
