Tỷ lệ truyền khí (GTR) là: trong điều kiện nhiệt độ và chênh lệch áp suất quy định, thể tích khí đi qua mỗi mét vuông mẫu thử mỗi ngày (quy đổi về chênh lệch áp suất chuẩn 0,1 MPa), đơn vị thường dùng cm³/(m²·24h·0,1MPa). Giá trị càng nhỏ, khả năng chắn khí của vật liệu càng mạnh.
Hình dung: bơm căng một quả bóng bay rồi để vài ngày sẽ thấy xẹp dần — các phân tử khí đang "chui" qua thành màng. GTR chính là đo tốc độ "chui ra" đó; vật liệu càng kín, bóng xẹp càng chậm.
Định nghĩa trong tiêu chuẩn
ASTM D1434 (Standard Test Method for Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and Sheeting), điều khoản 3.1.1, định nghĩa tỷ lệ truyền khí (GTR) là "lượng của một khí xác định đi qua một đơn vị của hai mặt song song của màng nhựa trong một đơn vị thời gian, trong điều kiện thử nghiệm" — đơn vị SI là mol/(m²·s), đơn vị thường dùng là mL(STP)/(m²·d) ứng với chênh lệch áp suất một khí quyển. Tiêu chuẩn phương pháp quốc tế tương ứng là ISO 2556 (phương pháp đo áp suất).
Đơn vị và điều kiện chênh áp
Lưu ý: đơn vị GTR của phương pháp chênh áp có kèm số hạng áp suất (0,1 MPa), khác với đơn vị OTR coulometric là cm³/(m²·24h) — hai phương pháp dựa trên cơ chế khác nhau, kết quả không thể so sánh hay quy đổi trực tiếp. GTR của cùng một vật liệu còn thay đổi theo loại khí thử và nhiệt độ, do đó khi báo cáo phải ghi rõ điều kiện thử.
Phương pháp đo: phương pháp chênh áp
Mẫu thử chia buồng đo thành buồng áp cao và buồng áp thấp: hút chân không buồng áp thấp trước, sau đó nạp khí thử vào buồng áp cao; khí xuyên qua mẫu làm áp suất buồng áp thấp tăng dần, từ đường cong áp suất – thời gian tính ra tỷ lệ truyền khí. Tiêu chuẩn tương ứng: ASTM D1434 (Mỹ), ISO 2556 (quốc tế). Ưu điểm nổi bật của phương pháp chênh áp là chỉ cần thay bình khí là một máy có thể đo nhiều loại khí: oxy, carbon dioxide, nitơ, hydro, heli, không khí.
Khác biệt và kết hợp với OTR
GTR chênh áp là phép đo "đa khí", còn OTR coulometric chuyên đo oxy với độ nhạy cao hơn. Tiêu chuẩn sản phẩm quy định phương pháp nào thì thực hiện theo phương pháp đó: đánh giá độ thấm khí tổng quát và sàng lọc nghiên cứu thường dùng phương pháp chênh áp; đo vi lượng oxy xuyên qua của vật liệu rào chắn cao dùng phương pháp coulometric. Hai phương pháp bổ trợ lẫn nhau, đáp ứng các nhu cầu khác nhau về độ chính xác và loại khí.
Nguồn trích dẫn
- ASTM D1434, Standard Test Method for Determining Gas Permeability Characteristics of Plastic Film and Sheeting (ASTM International);
- ISO 2556, Nhựa — Xác định tỷ lệ truyền khí của màng và tấm mỏng dưới áp suất khí quyển (Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế).
- Đây là các nguồn tham khảo chính thức cho định nghĩa thuật ngữ và phương pháp đo trong bài viết này.
