การวัดอัตราการผ่านของไอน้ำด้วยวิธีไฮโดรไลซ์: ภายใต้เงื่อนไขอุณหภูมิและความชื้นที่กำหนดไว้ ตัวอย่างจะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน คือ ส่วนที่มีความชื้น และส่วนที่ไม่มีความชื้น ไอน้ำที่ผ่านเข้ามาจะถูกนำไปยังแทงก์ไฮโดรไลซ์ โดยโฟล์คอนไพไรต์ (P₂O₅) ในแทงก์จะดูดซับไอน้ำนั้นไว้ จากนั้นจะถูกเปลี่ยนเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจนโดยใช้กระแสไฟฟ้าในการไฮโดรไลซ์ อัตรากระแสไฟฟ้ากับอัตราการผ่านของไอน้ำมีความสัมพันธ์กันอย่างมาก ดังนั้นสามารถคำนวณค่า WVTR ได้โดยใช้กฎของฟาราเดียโดยตรง โดยหน่วยคือ g/(m²·24h)
การเปรียบเทียบนี้คือ: แก๊สไอออนในแทงก์ไฟฟ้านั้นเหมือนกับ “เครื่องนับโมเลกุลน้ำ” – โมเลกุลน้ำทุกตัวที่ผ่านเข้ามาจะถูกจับและนับจำนวนได้ ผลการนับจำนวนนี้ก็คือค่ากระแสไฟฟ้า วิธีนี้ไม่ต้องอาศัยการชั่งน้ำหรือการตรวจสอบด้วยแสง แต่จะเปลี่ยนโมเลกุลน้ำให้กลายเป็นกระแสไฟฟ้าโดยตรง ดังนั้น ความไวของวิธีนี้จึงอยู่ในอันดับสูงสุดเมื่อเทียบกับวิธีอื่นๆ
คำนิยามในมาตรฐาน
ISO 15106-3 “พลาสติก — ฟิล์มและแผ่นพลาสติก — วิธีการวัดอัตราการนำส่งไอน้ำ — ส่วนที่ 3: วิธีการตรวจสอบด้วยเซ็นเซอร์ไอออไนซ์” กำหนดวิธีการวัดอัตราการนำส่งไอน้ำโดยใช้เซ็นเซอร์ไอออไนซ์ที่ทำงานต่อเนื่อง: ไอน้ำที่ผ่านมาจากตัวอย่างจะถูกส่งไปยังแทงก์ไอออไนซ์ และถูกไอออไนซ์บนฟิล์มที่มีกำมะถันออกไซด์ 5 โครงสร้าง กระแสไอออไนซ์มีความสัมพันธ์กับอัตราการนำส่งไอน้ำอย่างมาก ASTM F3299 เป็นมาตรฐานของสหรัฐอเมริกาที่เกี่ยวข้อง (วิธีคอลูมิเนต P₂O₅ ด้วยเซ็นเซอร์)
แทงก์ไอออนิกทำงานอย่างไร
ระหว่างขั้วประแจเพชรทั้งสองของแทงก์ไอออนิก มีการเคลือบฟิล์ม P₂O₅ ไว้ ก่อนเริ่มการทดสอบ จะต้องเติมก๊าซแห้งเพื่อกำจัดน้ำที่อยู่ในระบบออกก่อน จากนั้น ไอน้ำที่เข้าสู่ก๊าซจะถูกดูดซับโดย P₂O₅ และเกิดการไอออนิกระหว่างขั้วประแจ ตามกฎของฟาราเดีย การไอออนิก 1 โมลของน้ำ (18 กรัม) จะต้องใช้พลังงานประมาณ 96,485 คูลอน ดังนั้น ขนาดของกระแสไฟฟ้าจะสอดคล้องกับอัตราการดูดซับของน้ำโดยตรง ไม่จำเป็นต้องปรับเทียบฟิล์มเพื่อการวัดปริมาณ—นี่คือจุดสำคัญที่ทำให้วิธีการไอออนิกแตกต่างจากวิธีอินฟราเรด (ซึ่งต้องปรับเทียบด้วยฟิล์มอ้างอิง)
สถานการณ์ที่สามารถนำไปใช้ได้ และขนาดของข้อมูลที่ต้องการ
ข้อได้เปรียบหลักของวิธีการไอออนิกคือความไวในการตรวจจับ: ระดับต่ำสุดที่เครื่องมือทั่วไปสามารถตรวจจับได้อยู่ที่ 0.001 กรัม/ตารางเมตร·24 ชั่วโมง โดยช่วงการใช้งานทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 0.001–100 กรัม/ตารางเมตร·24 ชั่วโมง วิธีนี้เหมาะสำหรับวัสดุที่มีความต้านทานสูง เช่น ฟิล์มอลูมิเนียม, ฟิล์มที่เคลือบด้วยอลูมิเนียม, ฟิล์มคอมโพสิตที่มีความต้านทานสูง (PVDC/EVOH), แผ่นหลังของเซลล์แสงอาทิตย์, ฟิล์มสำหรับบรรจุ OLED ฯลฯ สำหรับวัสดุที่มีความสามารถในการให้สิ่งต่างๆ ผ่านได้ดี เช่น กระดาษ, ผ้าประเภทไม่ติดต่อกัน การให้สิ่งต่างๆ ผ่านได้มากเกินไปจะทำให้ตัวเครื่องไอออนิกทำงานหนัก ดังนั้นควรใช้วิธีการชั่งน้ำหนักแบบถ้วยแทน
เปรียบเทียบกับวิธีการชั่งน้ำหนักและวิธีการใช้รังสีอินฟราเรด
แต่ละวิธีมีบทบาทของตัวเอง: วิธีการวัดด้วยน้ำหนัก (ASTM E96, ISO 2528) เป็นวิธีมาตรฐาน โดยสามารถวัดค่าประมาณ 1–1000 กรัม/ตารางเมตร/24 ชั่วโมง แต่ต้องใช้เวลาหลายวันในการวิเคราะห์ผล; วิธีการวัดด้วยเซ็นเซอร์อินฟราเรดแบบปรับเปลี่ยนได้ (ASTM F1249, ISO 15106-2) สามารถวัดค่าประมาณ 0.05–50 กรัม/ตารางเมตร/24 ชั่วโมง โดยใช้เวลาในการวิเคราะห์เพียง 2 ชั่วโมงเท่านั้น ซึ่งเหมาะสำหรับการตรวจสอบคุณภาพเป็นประจำ; วิธีการวัดด้วยวิธีอิเล็กโทรไลติก (ISO 15106-3, ASTM F3299) เป็นวิธีที่มีความไวสูงมาก และไม่จำเป็นต้องมีการปรับแต่งเครื่องมือใดๆ เลย แต่ก็มีค่าใช้จ่ายที่สูง เพราะต้องมีการบำรุงหรือเคลือบซีลเลอร์อีกครั้ง ชุดมาตรฐาน ISO 15106 ยังมีวิธีการวัดอื่นๆ อีก เช่น วิธีการวัดด้วยเซ็นเซอร์ความดัน (ส่วนที่ 5), วิธีการวัดด้วยวิธีไอออนิเจนต์มาสสะติเบิร์ซ (ส่วนที่ 6), และวิธีการวัดการกัดกร่อนโดยแคลเซียม (ส่วนที่ 7)
แหล่งที่มาของข้อมูล
- ISO 15106-3:2003 ระบบการวัดอัตราการแทรกซึมของไอน้ำในฟิล์มและแผ่นพลาสติก – ภาคที่ 3: วิธีการตรวจสอบด้วยเซ็นเซอร์แบบอิเล็กโทรลิก
- ASTM F3299 วิธีการทดสอบมาตรฐานสำหรับอัตราการแพร่ของไอน้ำในฟิล์มและแผ่นพลาสติก โดยใช้เซ็นเซอร์สำหรับตรวจจับการแพร่ของไอน้ำแบบอิเล็กโทรลิก สำนักงานมาตรฐานอุตสาหกรรมแห่งชาติ
- ISO 15106-2 (วิธีการตรวจจับด้วยรังสีอินฟราเรด) และ ASTM F1249 (วิธีการตรวจจับด้วยเซ็นเซอร์รังสีอินฟราเรดแบบมีการปรับแต่งความเข้มของรังสี) เป็นวิธีการใช้อุปกรณ์สำหรับการตรวจจับในระดับกลาง.
