طرق استخدام القياسات الجوفية في قياس درجة التشتت الكهربائي

طريقة وزن الكؤوس هي “الطريقة الأساسية” لقياس VVTR: يتم ختم العينة داخل كوب مناسب، ويتم وضع مواد تجفيف أو ماء داخل الكوب. ثم يتم وضع الكوب بأكمله في صندوق يحتوي على درجة حرارة ورطوبة قابلة للتحكم. يتم قياس الزيادة أو النقصان في وزن الكوب باستخدام ميزان بشكل دوري. ويتم حساب معدل الانتقال عن طريق مقارنة منحنى الكتلة مع الزمن، بالوحدة g/(m²·24h). يجب أن تكون نتائج جميع الطرق المختلفة (مثل الطرق الحرارية والكهربائية) متسقة مع هذه الطريقة الأساسية.

التشبيه: طريقة خسارة الوزن تشبه وضع كوب من الماء في الصحراء، ثم قياس وزنه كل يوم… لتعرف مدى سرعة انخفاض الوزن؛ أما طريقة زيادة الوزن فتشبه وضع كوب من مواد تجفيف في غرفة الساونا، ثم قياس وزنه بعد ذلك… لتعرف مدى سرعة زيادة الوزن. الاتجاهان متعاكسان، لكن الهدف واحد: معرفة كمية الماء التي تمر عبر هذه الطبقة كل يوم.

التعريفات المذكورة في المعيار

توفر معايير ASTM E96/E96M-24a 두 طرق أساسية لقياس الكتلة: الطريقة بالوسائط المجففة، حيث تستخدم الوسائط المجففة لتحافظ على جفاف داخل الكوب، ويزداد وزن الكوب عندما يدخل البخار من الخارج؛ والطريقة بالماء، حيث يحافظ الماء داخل الكوب على رطوبة نسبية تصل إلى 100%، ويزداد وزن الكوب عندما يخرج البخار منه. وتحدد معيار ISO 2528:2017 الطريقة المناسبة لقياس الكتلة بالوزن للأغلفة المصنوعة من الألواح المعدنية.

كيف يمكن اختيار طريقة زيادة الوزن أو طريقة خفض الوزن؟

المفتاح يكمن في اتجاه تشغيل بخار الماء ودرجة التدرج. عندما تكون الرطوبة النسبية داخل الكوب قريبة من 0%، ويصل الرطوبة إلى 90% في الجانب الخارجي، فإن التدرج يكون أقصى، وهذا يناسب المواد ذات الحاجز العالي والتي تتسم بسرعة انسيابية بطيئة – فالزيادة في الوزن صغيرة لكن الاتجاه مستقر؛ أما في حالة استخدام طريقة خفض الوزن، فإن الرطوبة النسبية داخل الكوب تكون قريبة من 100%، وهذا يجعل الكوب أقرب إلى الاتجاه الفعلي للتسرب للمواد الداخلة فيه، وهو ما يناسب المواد ذات معدل انسيابية متوسط إلى عالي. لاحظ أن المادة الماصة قد تصبح مشبعة بالماء؛ لذا يجب تغييرها أو إنهاء الاختبار قبل أن يصل الماء إلى الحد الأقصى لقدرتها على الاحتفاظ بالماء؛ أما في حالة استخدام الطريقة المائية، فيجب الحفاظ على فجوة هوائية بين سطح الماء داخل الكوب والمواد المستخدمة في الاختبار، حتى يكون ضغط البخار داخل الكوب مستقرًا.

نقاط التركيز في العمليات الرئيسية

خمسة عوامل مهمة لتأكيد موثوقية البيانات: ① تنظيم حالة العينة – يجب تبادل العينة مع درجة الحرارة والرطوبة المناسبة قبل الاختبار، لتجنب وجود تدرجات رطوبة داخل المادة؛ ② ختم الحواف – يجب أن يكون الختم بالشمع أو الفلنقات بحيث يسمح فقط بمرور الرطوبة من الجهة الأمامية، حيث يكون تسرب الرطوبة من الجوانب هو أهم مصدر للخطأ؛ ③ دقة وزن العينة – يجب أن يكون جهاز الوزن بحساسية 0.1 ملغ، وإذا كان الزيادة في الوزن صغيرة جدًا، فقد يتم تجاهلها بسبب ضوضاء الجهاز؛ ④ فترات وزن العينة – يجب أن تكون الفترات الزمنية بين عمليات الوزن قصيرة قدر الإمكان، حتى يتم تحديد الزيادة (النقصان) الكلية بشكل دقيق؛ ⑤ سرعة الرياح في الصندوق المحيط – سرعة تدفق الهواء تؤثر على سمك الطبقة الحدودية على سطح العينة، ويجب تحديد هذه السرعة وفقًا للمعايير المحددة. يذكر الجزء X1 من معيار ASTM E96 خمسة مجموعات متوفرة من درجات الحرارة والرطوبة، ويجب ذكر هذه المجموعات في التقرير.

القيود وتمييز العمل بين الطرق المختلفة للقياسات

توضح معيار ISO 2528:2017 أنه عندما يكون معدل النفاذ أقل من 1 جرام/م²·24 ساعة، أو عندما تزيد سمك العينة عن 3 مم، فإن طريقة الكأس لا تنطبق، ويُفضل استخدام معيار ISO 9932 بدلاً منها. بالنسبة للمواد ذات درجة الحجب العالية، فإن طريقة الفحص بالأجهزة – مثل استخدام أجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء (ASTM F1249، ISO 15106-2) تكون مناسبة، حيث يتراوح نطاق القياس بين 0.05 و50. أما طريقة الفحص بالأجهزة الكهربائية (ISO 15106-3، ASTM F3299) فهي الأنسب من حيث الحساسية. ومع ذلك، فإن طريقة الوزن تظل المعيار الأساسي للفحص التحكيمي وتصحيح الأجهزة؛ لأنها تقيس الكتلة مباشرة، دون الاعتماد على أي أنظمة نقل البيانات الخاصة بالأجهزة.

المراجع/المصادر

• ASTM E96/E96M-24a، طرق الاختبار القياسية لتحديد معدل انتقال بخار الماء في المواد، ASTM International، 2024.
• ISO 2528:2017، المواد اللاصقة – تحديد معدل انتقال بخار الماء – الطريقة الجسيمية، ISO/TC 6/SC 2.
• معيار ISO 9932: الورق والورق المقوى – تحديد معدل انتقال بخار الماء في المواد الورقية والورق المقوى – استخدام تدفق الغاز الديناميكي وطرق استخدام الغاز الثابت، وهو الخيار المناسب للحالات التي يكون فيها معدل انتقال بخار الماء منخفضًا، أو عند استخدام عينات سميكة.
• ASTM F1249 وISO 15106-3، وهما معايير للطرق المستخدمة في قياس الأشعة تحت الحمراء والخصائص الإلكتروليتية.