อัตราการถ่ายทอดก๊าซ (Gas Transmission Rate หรือ GTR) คือปริมาณก๊าซที่ไหลผ่านพื้นที่หนึ่งตารางเมตรต่อวัน ภายใต้ความดันและอุณหภูมิที่กำหนดไว้ โดยมักแสดงค่าเป็นหน่วย cm³/(m²·24h·0.1MPa) ยิ่งค่านี้ต่ำเท่าไร ก็หมายความว่าส่วนประกอบของวัสดุนั้นมีความสามารถในการกีดกันก๊าซได้ดีมากขึ้นเท่านั้น
การเปรียบเทียบนี้ก็เหมือนกับการอัดลูกโป่งให้เต็ม แล้วในเวลาไม่กี่วัน ลูกโป่งก็จะค่อยๆ ขยายตัวออกมา… โมเลกุลของก๊าซก็ค่อยๆ เคลื่อนที่ผ่านผิวของลูกโป่งออกมาเช่นกัน GTR จะวัดความเร็วในการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำ… ยิ่งวัสดุมีความหนาแน่นสูงเท่าไหร่ ความเร็วในการขยายตัวของลูกโป่งก็จะยิ่งช้าลงเท่านั้น.
คำนิยามในมาตรฐานต่างๆ
มาตรฐาน ASTM D1434 (Standard Test Method for Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and Sheeting) ข้อ 3.1.1 ให้นิยามอัตราการซึมผ่านของแก๊ส (GTR) ว่าคือ "ปริมาณของแก๊สที่กำหนดซึ่งผ่านหนึ่งหน่วยของผิวขนานทั้งสองด้านของฟิล์มพลาสติกต่อหนึ่งหน่วยเวลา ภายใต้เงื่อนไขการทดสอบ" — หน่วย SI คือ mol/(m²·s) และหน่วยที่นิยมใช้คือ mL(STP)/(m²·d) ที่ความต่างของแรงดันหนึ่งบรรยากาศ ส่วนมาตรฐานวิธีทดสอบสากลที่สอดคล้องกันคือ ISO 2556 (วิธีวัดความดัน)
หน่วยวัดและสภาวะความดัน
โปรดทราบว่า หน่วย GTR มีองค์ประกอบของความดันอยู่ด้วย (0.1 MPa) ในขณะที่หน่วย OTR ที่ใช้ในการวัดค่า คือ cm³/(m²·24h) ซึ่งหน่วยทั้งสองนี้มีหลักการการวัดที่แตกต่างกัน ดังนั้นผลลัพธ์จากการวัดค่าด้วยหน่วย GTR จึงไม่สามารถนำมาเปรียบเทียบหรือแปลงเป็นหน่วยอื่นได้เลย นอกจากนี้ ค่าของ GTR ยังขึ้นอยู่กับชนิดของก๊าซที่ใช้ในการทดลอง และอุณหภูมิด้วย ดังนั้นเงื่อนไขการทดลองจึงจำเป็นต้องระบุไว้ในรายงานการทดลองเสมอ
วิธีการทดสอบ: วิธีการวัดค่าความต่างของแรงดัน
อุปกรณ์นี้แบ่งเซลล์ออกเป็นสองส่วน คือ ส่วนที่มีความดันสูง และส่วนที่มีความดันต่ำ โดยก่อนอื่นจะทำการระบายอากาศออกจากส่วนที่มีความดันต่ำก่อน จากนั้นจึงนำก๊าซมาป้อนเข้าไปในส่วนที่มีความดันสูง ก๊าซที่ซึมเข้ามาในส่วนที่มีความดันต่ำจะทำให้ความดันในส่วนนั้นเพิ่มขึ้น และกราฟความดันต่อเวลาจะช่วยให้เราทราบถึงอัตราการแทรกซึมของก๊าซได้ มาตรฐานที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ 1038.1-2022 (ประเทศจีน), ASTM D1434 (สหรัฐอเมริกา), ISO 2556 (ระดับนานาชาติ) ข้อได้เปรียบหลักของอุปกรณ์นี้คือ การสามารถเปลี่ยนถังก๊าซได้ ทำให้เครื่องมือนี้สามารถใช้ทดสอบก๊าซต่างๆ เช่น ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน ฮีเลียม อากาศ ฯลฯ ได้
ความแตกต่างและการจับคู่กับ OTR
การทดสอบด้วยแรงดันไดอะแทม ถือเป็นวิธีการวัดค่าที่สามารถใช้ได้กับก๊าซทุกชนิด ในขณะที่การทดสอบด้วยวิธีคูลอเมตริกนั้นมีความไวต่อปริมาณออกซิเจนที่สูงกว่า ควรเลือกใช้วิธีการใดก็ตามตามที่มาตรฐานผลิตภัณฑ์กำหนดไว้ การทดสอบด้วยแรงดันไดอะแทมเป็นวิธีที่นิยมใช้ในการประเมินความสามารถในการนำก๊าซเข้าสู่วัสดุต่างๆ ส่วนการทดสอบด้วยวิธีคูลอเมตริกนั้นเหมาะสำหรับการตรวจสอบปริมาณออกซิเจนในวัสดุที่มีเกราะป้องกันสูง ทั้งสองวิธีนี้มีความเหมาะสมต่อกันในแง่ของความแม่นยำและชนิดของก๊าซที่วัด
เอกสารอ้างอิง
- ASTM D1434, Standard Test Method for Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and Sheeting (ASTM International);
- ISO 2556, พลาสติก — การกำหนดอัตราการซึมผ่านของแก๊สของฟิล์มและแผ่นบางภายใต้ความดันบรรยากาศ (องค์การระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐาน).
- เอกสารเหล่านี้เป็นแหล่งอ้างอิงหลักสำหรับนิยามและวิธีทดสอบในบทความนี้
