ASTM F1249 'Standard Test Method for Water Vapor Transmission Rate Through Plastic Film and Sheeting Using a Modulated Infrared Sensor' คือวิธีมาตรฐานสำหรับวัดปริมาณไอน้ำที่ผ่านฟิล์มและแผ่นพลาสติกที่หนาไม่เกิน 3 มม. ตัวอย่างแบ่งเซลล์ทดสอบเป็นห้องชื้นที่ถูกเพิ่มความชื้น (37.8°C ± 0.5°C, 90% RH ± 2%) และด้านแห้งที่ล้างด้วยไนโตรเจนแห้ง ไอน้ำที่แพร่ผ่านถูกพาไปยังเซ็นเซอร์อินฟราเรดแบบปรับสัญญาณ (~1.94 ไมโครเมตร) และวัดผล หน่วย g/m²·วัน ค่าต่ำกว่าหมายถึงการกันความชื้นที่ดีกว่า วิธีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์อาหาร ยา และอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งการป้องกันความชื้นมีความสำคัญสูง
1. ขอบเขต
ASTM F1249 ใช้กับฟิล์ม แผ่น และวัสดุชั้นซ้อนพลาสติกแบบชั้นเดียวหรือหลายชั้นที่หนาไม่เกิน 3 มม. ครอบคลุมวัสดุที่มีการกันความชื้นระดับต่ำถึงปานกลาง มาตรฐานวัดเฉพาะอัตราการซึมผ่านไอน้ำเท่านั้น ไม่ประเมินการอพยพทั้งหมด ความแข็งแรงเชิงกล หรืออายุการเก็บ ดังนั้นจึงมักนำไปรวมกับการทดสอบการปิดผนึก การลอก และการดึง เพื่อสร้างชุดข้อมูลความสมบูรณ์ของบรรจุภัณฑ์อย่างครบถ้วน แอปพลิเคชันโดยทั่วไปได้แก่ ฟอยล์แผงยา ฟิล์ม laminate อาหาร และฟิล์มป้องกันสำหรับอิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อความชื้น
2. หลักการ
ตัวอย่างถูกหนีบในเซลล์การแพร่ซึ่งแยกห้องบนที่ชื้น (ปกติ 90% RH) ออกจากห้องล่างที่ล้างด้วยไนโตรเจนแห้ง ความชันความชื้นผลักดันให้ไอน้ำแพร่ผ่านวัสดุ ไอน้ำที่ทะลุผ่านถูกพาโดยแก๊สพัดผ่านไปยังเซ็นเซอร์อินฟราเรดแบบปรับสัญญาณที่ตรวจจับความชื้นที่จุดดูดกลืนเฉพาะใกล้ 1.94 ไมโครเมตร ด้วยการรู้พื้นที่ทดสอบ อัตราการไหลของแก๊ส และพารามิเตอร์สิ่งแวดล้อม เครื่องจะคำนวณ WVTR มาตรฐานเมื่อถึงสมดุล การออกแบบแบบปรับสัญญาณกำจัดการดริฟต์พื้นหลัง จึงให้ค่าอ่านที่ต่ำและเสถียรโดยไม่ต้องแทรกแซงด้วยมือ
3. เงื่อนไขและตัวอย่าง
เงื่อนไขอ้างอิงคือ 37.8°C ± 0.5°C กับ 90% RH ± 2% ด้านชื้น ด้านแห้งล้างด้วยไนโตรเจนบริสุทธิ์ (จุดน้ำค้าง ≤ −60°C) พื้นที่ทดสอบที่ใช้โดยปกติคือ 50 ซม² ตัดจากตัวอย่างแบน 100 × 100 มม. ที่ไม่มีรูเข็ม รอยพับ หรือสิ่งปนเปื้อน ก่อนประกอบ ตัวอย่างถูกปรับสภาพที่ 23°C และ 50% RH อย่างน้อย 24 ชม. และบันทึกความหนา 3–5 จุดสำหรับสัมประสิทธิ์การซึมผ่าน การทดสอบรอยรั่ว/เปล่าบังคับยืนยันว่าไม่มีทางลัดรอบตัวอย่าง
4. สภาวะคงที่และการคำนวณ
ASTM F1249 นิยามสภาวะคงที่ว่าเป็นกลุ่มการอ่านสามกลุ่มต่อเนื่อง แต่ละกลุ่ม 30 นาที ที่มีส่วนเบี่ยงเบนไม่เกิน 2% หลังยืนยันสมดุล เครื่องจะรายงานค่าเฉลี่ย WVTR ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน และเส้นโค้งการซึมผ่าน รายงานต้องระบุอุณหภูมิ ความชื้นสัมพัทธ์ พื้นที่ทดสอบ และความหนา สำหรับฟิล์มเนื้อเดียวกัน สัมประสิทธิ์การซึมผ่าน (WVTR หารด้วยความหนา) ช่วยเปรียบเทียบวัสดุที่ความหนาต่างกันแทนที่จะตัดสินจาก WVTR สัมบูรณ์เพียงอย่างเดียว การเก็บเส้นโค้งดิบและบันทึกการสอบเทียบสนับสนุนการตรวจสอบย้อนกลับ
5. การเปรียบเทียบกับวิธีอื่น
เมื่อเทียบกับวิธีถ้วยชั่งน้ำหนัก ASTM E96 วิธีอินฟราเรดเร็วกว่า ไวต่อวัสดุที่ซึมผ่านต่ำมากกว่า และเก็บข้อมูลต่อเนื่องแบบเรียลไทม์ด้วยการแทรกแซงต่ำสุด ISO 15106-3 (อิเล็กโทรไลต์) เป็นอีกวิธีเซ็นเซอร์ ในขณะที่ ASTM F1249 ระบุเส้นทางอินฟราเรดแบบปรับสัญญาณ ทั้งสามวิธีไม่สามารถใช้แทนกันได้โดยตรง จึงต้องระบุวิธีและเงื่อนไขที่ใช้ในทุกรายงาน
| วิธี | มาตรฐาน | การตรวจจับ | เหมาะสำหรับ |
|---|---|---|---|
| อินฟราเรด | ASTM F1249, ISO 15106-2 | IR ปรับสัญญาณ | การกันปานกลาง–สูง, เร็ว |
| อิเล็กโทรไลต์ | ISO 15106-3 | คูลอมเมตริก | การกันสูง |
| ชั่งน้ำหนัก | ASTM E96 | มวลถ้วย | ทั่วไป, ช้า |
6. ทางออกจาก LabStone
เครื่องทดสอบอัตราการซึมผ่านไอน้ำ LabStone ซีรีส์ W-IR ทำงานตาม ASTM F1249 และ ISO 15106-2 โดยใช้เซ็นเซอร์อินฟราเรดแบบปรับสัญญาณเพื่อตรวจจับการซึมผ่านโดยอัตโนมัติ การกำหนดค่าเซลล์หลายช่องทดสอบตัวอย่างหลายชิ้นคู่ขนานภายใต้เงื่อนไขอ้างอิงเช่น 37.8°C / 90% RH ช่วยให้ห้องปฏิบัติการเดียวสามารถควบคุมคุณภาพและยืนยันการพัฒนาฟิล์มสำหรับบรรจุภัณฑ์อาหาร ยา และอิเล็กทรอนิกส์
