Berapa banyak nama yang digunakan untuk merujuk kepada

Mengapa “pengiriman oksigen” ini mempunyai begitu banyak nama?

Anda membeli alat untuk mengukur kadar penghantaran oksigen. Laporan yang dihasilkan oleh alat tersebut menunjukkan nilai NTR, kadar penghantaran oksigen, koefisien permeabiliti, dan kadar penghantaran gas. Ini bukanlah istilah-istilah pemasaran semata-mata; ia merupakan nama-nama yang digunakan untuk menggambarkan proses fizikal yang sama, iaitu proses gas menembusi sekeping filem dalam keadaan yang berbeza. Tanpa mengetahui makna istilah-istilah ini, kita tidak dapat membandingkan data yang diperoleh daripada pelbagai makmal atau alat pengukuran.

Kadar Penghantaran Oksigen (Oxygen Transmission Rate / O₂GTR)

Ia merupakan istilah yang paling biasa digunakan. Ia merujuk kepada jumlah oksigen yang melalui satu kawasan tertentu pada filem plastik, dalam setiap unit masa, mengikut keadaan ujian yang ditetapkan. Unit pengukuran yang biasa digunakan ialah cm³/(m²·24jam); manakala unit SI pula ialah mol/(m²·saat). Kaedah coulometrik (ASTM D3985, ISO 15105-2) dan kaedah tekanan diferensial boleh digunakan untuk mengukur nilai ini. Namun, kaedah coulometrik lebih sesuai untuk bahan-bahan yang mempunyai lapisan penghalang yang tinggi.

Ketebalan peredaran oksigen (P O₂)

Istilah “koefisien pemindahan” dalam bahasa Cina kelihatan seperti sifat yang bersifat intrinsik. Namun, dalam ASTM D3985 dan ISO 15105-2, ia sebenarnya merujuk kepada konsep “permeance”. Permeance merupakan nisbah antara O₂GTR dengan perbezaan tekanan oksigen di sepanjang lapisan tersebut. Unitnya ialah cm³/(m²·24jam·0.1MPa). Dengan adanya koefisien pemindahan ini, perbandingan antara pelbagai keadaan ujian menjadi lebih mudah berbanding dengan menggunakan hanya OTR sahaja.

Kadar Keupayaan Pengharaman Oksigen

Koefisien kebolehtelapan merupakan hasil darab antara kebolehtelapan dengan ketebalan lapisan bahan tersebut. Unitnya ialah cm³·cm/(m²·24jam·0.1MPa) atau mol·m/(m²·s·Pa). Koefisien ini merupakan sifat semula jadi bahan tersebut sebagai penghalang aliran cecair. Namun, menurut standard yang ada, koefisien ini hanya relevan untuk lapisan tunggal yang homogen sahaja. Sebaliknya, nilai koefisien kebolehtelapan yang diperoleh untuk lapisan berbilang lapisan adalah tidak boleh dipercayai, dan tidak sepatutnya digunakan secara sembarangan.

Laju penghantaran gas (Gas Transmission Rate atau GTR), dan kaedah tekanan diferensial

ASTM D1434 memperluaskan skop penggunaannya daripada oksigen kepada sebarang jenis gas. Ia juga menentukan kadar penghantaran gas secara umum, iaitu jumlah gas yang dapat melalui satu unit permukaan plastik dalam satu unit masa. Kaedah tekanan diferensial (ISO 2556) digunakan untuk mengukur kadar penghantaran gas ini. Kaedah ini boleh digunakan untuk mengukur gas seperti oksigen, CO₂, nitrogen, hidrogen, helium, dan sebagainya.

Nama yang digunakan untuk menggambarkan perbezaan antara kedua-duanya: Permeance vs Permeability

Standard-standard tersebut tidak menggunakan kata-kata yang sama untuk menggambarkan kedua-dua kuantiti ini. ASTM D1434 menyebut kuantiti yang berdasarkan tekanan sebagai “permeance”, manakala kuantiti yang berdasarkan ketebalan pula disebut sebagai “permeability”. ISO 2556 pula menyebut kuantiti yang berdasarkan tekanan sebagai “laju pengaliran gas”. Standard-standard nasional lain pula menggunakan istilah-istilah mereka sendiri untuk menggambarkan kedua-dua kuantiti ini. Semasa membandingkan data, pastikan anda membaca unitnya dengan jelas: cm³/(m²·24jam·0.1MPa) merupakan permeance, manakala cm³·cm/(m²·24jam·0.1MPa) merupakan koefisien permeability.

Kadar penyebaran dan kadar larutan adalah seperti berikut: P = D × S

Pergerakan bahan tersebut dapat dijelaskan melalui model penyelesaian-difusi ini: pertama, gas tersebut larut dalam lapisan tersebut, kemudian ia berdifusi melalui lapisan tersebut. Koefisien permeabiliti P adalah hasil darab antara koefisien difusi D dan koefisien larutan S (P = D × S). Dua bahan yang mempunyai barrier yang tinggi boleh mencapai hasil yang sama, asalkan bahan tersebut sukar untuk larut dan sukar untuk berdifusi. Mengetahui hal ini membantu kita untuk menentukan sama ada perlu mengubah formula atau ketebalan lapisan tersebut.

Definisi dalam standard-standard tersebut

• ASTM D3985: Laju Penghantaran Oksigen (O₂GTR) – merupakan kuantiti gas oksigen yang dapat melalui satu unit luas permukaan plastik tersebut dalam setiap unit masa, mengikut keadaan ujian yang ditetapkan.
• ASTM D1434 §3.1.1: Kelajuan pengaliran gas (Gas Transmission Rate – GTR) – merupakan kuantiti gas yang mengalir melalui satu unit permukaan plastik dalam satu masa tertentu, di bawah keadaan ujian yang ditetapkan.
• ASTM D1434 §3.1.2: Permeance – nisbah antara kadar pengaliran gas dengan perbezaan tekanan sebahagian gas di kedua-dua sisi lapisan tersebut.
• ASTM D1434 §3.1.3: Kehilangan permeabiliti – merupakan hasil darab antara kehilangan permeabiliti dan ketebalan lapisan tersebut. Nilai ini hanya relevan untuk bahan-bahan yang bersifat homogen.
• ISO 15105-2: O₂GTR biasanya dinyatakan dalam unit cm³/(m²·24jam). Keupayaan pengaliran oksigen pula dinyatakan dalam unit cm³/(m²·24jam·0.1MPa).

Rujukan

• ASTM D3985-17, Kaedah Ujian Standard untuk Kelajuan Pengaliran Gas Oksigen Melalui Filem dan Lapisan Plastik, menggunakan Sensor Koulometrik.
• ASTM D1434-23, Kaedah Ujian Standard untuk Menentukan Ciri-ciri Kepekaan Gas terhadap Penembusan pada Filem Plastik dan Lapisan Plastik.
• ISO 15105-2:2003, Plastik – Filamen dan lembaran plastik – Penentuan kadar pengaliran gas – Bahagian 2: Kaedah tekanan sama.
• ISO 2556:2001, Plastik – Penentuan kadar pengaliran gas pada filem dan lembaran plastik di bawah tekanan atmosfera.
• ISO 15105-2:2003 Plastics — Film and sheeting — Determination of gas-transmission rate — Part 2: Equal-pressure method
• ISO 2556:2001 Plastics — Determination of the gas transmission rate of films and thin sheets under atmospheric pressure