نعم، يمكن لجهاز قياس نفاذية الأكسجين المتوافق مع ISO 15105-2 قياس بعض الأفلام عالية الحاجز، لكن الامتثال للمعيار وحده لا يثبت أن حساسية جهاز معين كافية. فمعدل انتقال الأكسجين (OTR) المتوقع، وظروف الاختبار، والمساحة الفعالة للعينة، وحد القرار المطلوب، كلها عوامل مهمة.

عند اتخاذ قرار الشراء، لا يقتصر السؤال العملي على ما إذا كان الجهاز يعطي قراءة لـ OTR. بل يتمثل في ما إذا كان نظام الاختبار المتكامل قادرًا على التمييز بين فيلم مقبول وآخر غير مقبول بدرجة كافية من الثقة، وفي ظل الظروف المحددة للمادة.

ما الذي يخبرك به ISO 15105-2 وما الذي لا يخبرك به

يصف ISO 15105-2 طريقة الضغط المتساوي لتحديد معدل انتقال الغاز عبر الأفلام والصفائح البلاستيكية. في اختبار الأكسجين، تفصل العينة بين جانب غاز الاختبار وجانب الغاز الحامل. وينتقل الأكسجين الذي يعبر الفيلم إلى كاشف يقيس الغاز النافذ. وتُعبَّر النتيجة عن معدل انتقال للمساحة المكشوفة في ظل ظروف محددة.

تُعد هذه الطريقة مناسبة لتقييم الحاجز أمام الأكسجين، بما في ذلك مواد التغليف متعددة الطبقات، لكن تصنيف المعيار لا يعني أن أداء جميع الأجهزة متماثل. إذ تختلف حساسية الكاشف، والأكسجين في الخلفية، والتسرب، وتصميم الحجرة، والتحكم البيئي من نظام إلى آخر. وقد يكون الجهاز مناسبًا للأفلام ذات المقاومة المتوسطة، لكنه يواجه صعوبة في إعطاء نتيجة مفيدة لفيلم ذي حاجز أشد إحكامًا.

كما أن المعيار لا يحدد حدًا موحدًا للقبول أو الرفض لعبوة بعينها. ويأتي هذا الحد من مواصفات المادة أو متطلبات المنتج أو طريقة اختبار متفق عليها. ولا تكون النتيجة ذات معنى إلا إذا أُرفقت بها ظروف الاختبار ووحداته.

ابدأ بحد القرار، لا بأدنى رقم معلن

قبل مقارنة الأجهزة، حدد نطاق OTR المتوقع وحد المواصفات الذي يلزم تطبيقه. أدرج الفيلم الأفضل أداءً والمادة الأقرب إلى حد القبول. ينبغي أن يوفر الجهاز معلومات موثوقة على امتداد نطاق العمل هذا، لا أن يعرض قيمة أدنى من الحد فحسب.

على سبيل المثال، قد يشير نظام ما إلى أن العينة أدنى من حد الإبلاغ لديه. ولا يدعم ذلك قبولها إلا إذا كان حد الإبلاغ، إلى جانب عدم اليقين في القياس وقاعدة القرار المعتمدة في الموقع، مناسبًا للمواصفات. فإذا كان حد الإبلاغ قريبًا جدًا من أقصى قيمة OTR مسموح بها، فقد لا توفر النتيجة ثقة كافية للتمييز بين المادة المطابقة وغير المطابقة.

حد الكشف وحد الإبلاغ ونطاق القياس ليست مصطلحات قابلة للتبادل. فقد يرصد الكاشف إشارة صغيرة دون أن يقيسها بالدقة اللازمة لقرارات الإفراج الروتينية. اسأل المورد عن كيفية تحديد النطاق الأدنى المعلن، وعن قابلية التكرار والخلفية وعدم اليقين بالقرب من الحد الذي تنوي استخدامه.

تحقق أيضًا من الوحدات بعناية. يُبلَّغ عن OTR عادةً بوصفه حجم الأكسجين النافذ لكل وحدة مساحة وزمن، لكن التقارير قد تستخدم اصطلاحات مختلفة للمساحة أو الزمن أو الضغط. ولا تكون المقارنة صالحة إلا بعد توحيد الوحدات، وفرق الضغط الجزئي للأكسجين، ودرجة الحرارة، والرطوبة.

لماذا تتطلب قياسات الحواجز العالية دقة أكبر

كلما تحسن أداء الفيلم كحاجز، قلت كمية الأكسجين التي تصل إلى الكاشف. وعندئذ قد تصبح كمية الأكسجين الناتجة عن تسرب صغير أو الغاز المتبقي في النظام كبيرة مقارنة بإشارة العينة. ولا تعني القراءة المستقرة تلقائيًا أنها تمثل معدل النفاذ الحقيقي للفيلم؛ فقد تعكس أيضًا خلفية مستقرة.

تستحق عدة أجزاء من نظام الاختبار الاهتمام:

• إحكام الإغلاق وسلامة الحجرة: يجب تثبيت العينة من دون إنشاء مسار حول حافتها أو إتلاف منطقة الاختبار. وقد تجعل مشكلة في الإحكام فيلمًا جيدًا يبدو ذا قيمة OTR مرتفعة.
• الغاز الحامل ومناولة الغاز: يمكن للأكسجين الموجود في الغاز الحامل أو الوصلات أو الأنابيب أن يسهم في الإشارة المقاسة. وتكتسب جودة الغاز وحالة مسار التدفق أهمية أكبر عندما ينفذ الفيلم كمية ضئيلة جدًا من الأكسجين.
• فحوص الخلفية والفراغ: يساعد اختبار الفراغ أو أي فحص مناسب آخر للنظام على تحديد مساهمة الجهاز. ويعتمد تفسيره على الإجراء ونوع الحاجز المستخدم في الفحص.
• تهيئة العينة والاتزان: يحتاج كل من العينة ونظام الاختبار إلى وقت كافٍ للوصول إلى الظروف المحددة وحالة استقرار مناسبة. وقد يؤدي إنهاء الاختبار مبكرًا إلى نتيجة لا تمثل النفاذ في حالة الاستقرار.
• أداء الكاشف: يجب أن تدعم الحساسية الاستقرار والمعايرة والأداء المناسب عند الإشارات المنخفضة. ولا تثبت دقة العرض العالية دقة القياس عند المستويات المنخفضة.

ترتبط هذه العوامل بعضها ببعض. فالكاشف الأعلى حساسية لا يعوض خلية متسربة، والنظام المحكم الإغلاق لا يجعل كاشفًا غير مناسب دقيقًا. وعند تقييم جهاز، اطلب أدلة على أداء النظام المتكامل بدلًا من الاكتفاء بمواصفات الكاشف وحده.

قد تؤثر ظروف الاختبار في قرار الشراء

يعتمد انتقال الأكسجين على المادة وبيئة الاختبار. فتؤثر درجة الحرارة في حركة الأكسجين عبر الفيلم، بينما قد تغير الرطوبة حاجزية الطبقات الحساسة للرطوبة. لذلك قد لا تمثل النتيجة التي تُحصَل عليها في ظروف جافة أداء المادة نفسها في ظروف رطبة.

حدد درجة الحرارة المطلوبة، والرطوبة النسبية على كل جانب من العينة، وغاز الاختبار، والغاز الحامل قبل مقارنة الأجهزة. وإذا كان التحكم في الرطوبة مطلوبًا، فتحقق من كيفية توليدها ومراقبتها، وما إذا كان أداء OTR المنخفض المعلن ينطبق في ظل تلك الظروف. ولا ينبغي اعتبار النطاق المحدد للاختبار الجاف تلقائيًا نطاقًا قابلًا للاستخدام في اختبار رطب.

حدد أيضًا تركيز الأكسجين وظروف الضغط المطلوبة وفقًا للطريقة أو المواصفات. وترتبط القوة الدافعة للانتقال بالفرق في الضغط الجزئي للأكسجين عبر الفيلم، لا بالضغط الكلي فحسب. ولا ينبغي مقارنة النتائج المحصّلة عند تراكيز أكسجين أو ظروف ضغط مختلفة كما لو كانت متماثلة.

في مراقبة الجودة الروتينية، قد يكون الاتساق بأهمية الحساسية نفسها. فقد يحتاج المختبر إلى مقارنة دفعات الأفلام الواردة، أو التحقيق في تغيير أحد الموردين، أو فحص المادة بعد تخزينها. وفي كل حالة، تعتمد قيمة الاتجاه على اتساق الطريقة وتحضير العينة والظروف البيئية.

سماكة الفيلم ومساحة الاختبار والأرقام الواردة في التقرير

في المواد المتجانسة، تؤثر السماكة في معدل الانتقال المقاس. أما أفلام التغليف متعددة الطبقات فهي أكثر تعقيدًا؛ إذ يمكن لتركيب الطبقات وتوزيع السماكة والطلاءات والعيوب أن تؤثر جميعها في النتيجة. سجّل بنية الفيلم وطريقة قياس السماكة إلى جانب قيمة OTR، ولا سيما عند مقارنة الدفعات أو الموردين.

لا تخلط بين معدل انتقال الأكسجين ونفاذية الأكسجين. يصف OTR انتقال الأكسجين عبر العينة المختبرة في ظل ظروف محددة. أما قيمة النفاذية فتأخذ السماكة وفرق الضغط الجزئي للأكسجين في الحسبان أيضًا، مع مراعاة افتراضات الطريقة واصطلاحات الإبلاغ. وفي الأفلام المعقدة متعددة الطبقات، لا يزيل التحويل بين القيمتين عدم اليقين بشأن البنية، ولا يجعل العينات المختلفة قابلة للمقارنة المباشرة.

تمثل مساحة الاختبار المكشوفة جزءًا آخر من القياس. ويمكن لمساحة أكبر أن تزيد كمية الأكسجين الواصلة إلى الكاشف عند قيمة OTR معينة، ما قد يحسن الإشارة. لكنها لا تضمن تلقائيًا انخفاض حد الإبلاغ الموثوق؛ إذ يظل الإحكام والتسرب والخلفية في الخلية بأكملها عوامل مهمة. استخدم المساحة والتكوين اللذين يحدد المورد الأداء بناءً عليهما، وطبّق المساحة الصحيحة عند حساب النتيجة.

متى لا تكفي نتيجة الفيلم

يجيب اختبار الفيلم المسطح عن سؤال يتعلق بالمادة: ما كمية الأكسجين التي تمر عبر العينة المكشوفة في ظل الظروف المحددة؟ لكنه لا يثبت بمفرده مقدار دخول الأكسجين إلى عبوة مكتملة.

قد تصبح اللحامات والأغطية والطيات والثقوب الدقيقة والمناطق المشكلة مسارات مهمة. كما أن تحويل الفيلم إلى كيس أو صينية أو عبوة أخرى قد يغير المادة موضعيًا. وعندما يتعلق قرار السلامة أو مدة الصلاحية بالعبوة الكاملة، قد يلزم الجمع بين نتيجة OTR للفيلم واختبارات مناسبة لسلامة العبوة أو أدائها على مستوى العبوة.

يكتسب هذا التمييز أهمية عند تحديد معايير القبول. فقد يستوفي الفيلم مواصفات المادة، بينما تفشل العبوة المكتملة بسبب عيب في اللحام. وعلى العكس، لا تحدد نتيجة الاختبار على مستوى العبوة بالضرورة المكوّن الذي تسبب في زيادة دخول الأكسجين. فكل من النهجين يجيب عن سؤالين مترابطين لكنهما مختلفان.

كيفية مقارنة الأجهزة وفقًا لمواصفات فعلية

أعد موجزًا مختصرًا للاختبار قبل طلب عروض الأسعار أو إجراء العروض التوضيحية. ينبغي أن يوضح بنية الفيلم، والسماكة التقريبية، ونطاق OTR المتوقع، وحد القبول، والظروف البيئية المطلوبة، وشكل العينة. أدرج أي طريقة داخلية أو متطلبات عميل واجبة التطبيق. فهذا يمنح الموردين أساسًا موحدًا للردود.

ثم اطلب من كل مورد توضيح النقاط التالية:

1. نطاق العمل: ما نطاق الإبلاغ المثبت للنظام المتكامل في ظل ظروف الاختبار المطلوبة؟ وما علاقته بحد المواصفات؟
2. الأداء عند المستويات المنخفضة: ما المعلومات المتاحة عن قابلية التكرار أو الخلفية أو عدم اليقين بالقرب من نقطة القرار المقصودة؟ وكيف تُجرى فحوص الفراغ والتسرب؟
3. ملاءمة العينة: هل تستوعب الخلية شكل الفيلم وتُحكم إغلاق المادة من دون إتلافها؟ وهل يتطلب هذا التركيب تجهيزات خاصة؟
4. التحكم البيئي: هل يمكن الحفاظ على درجة الحرارة والرطوبة المطلوبتين على الجانبين المناسبين للعينة طوال الاختبار؟
5. معدل الإنجاز: كم يستغرق اختبار عينة نموذجية عالية الحاجزية للوصول إلى نقطة الإبلاغ، بما يشمل التحضير والتطهير والتهيئة؟ لا تكفي سرعة استجابة الكاشف وحدها لتحديد الزمن الإجمالي للاختبار.
6. التشغيل الروتيني: ما الغازات والمواد المرجعية والمعايرة والصيانة وفحوص المشغل اللازمة للحفاظ على موثوقية النتائج؟
7. البيانات وإمكانية التتبع: هل يحتفظ التقرير بالظروف وتعريف العينة وأساس الحساب وسجل الاختبار اللازم للمراجعة وإجازة الدفعة؟

حيثما أمكن، استخدم عينات ممثلة في التقييم واتفق مسبقًا على ظروف الاختبار ونقطة النهاية وتنسيق الإبلاغ. أدرج مادة قريبة من حد القبول، لا عينة يُتوقع أن يكون قياسها سهلًا جدًا أو صعبًا جدًا فحسب. ويمكن أن تساعد العينات المكررة في كشف التباين الناجم عن المادة وعملية الاختبار معًا، لكن لا ينبغي اعتبارها بحد ذاتها دليلًا على دقة الجهاز.

مقارنة النتائج بين المختبرات

لا تعني النتائج المختلفة فورًا أن أحد الأجهزة معيب. فقد تستخدم المختبرات مواقع مختلفة للعينات، أو فترات تهيئة، أو إعدادات رطوبة، أو غازات اختبار، أو مساحات مكشوفة، أو نقاط نهاية مختلفة. وقد يُبلغ أحد المختبرات عن قيمة أدنى من حد الإبلاغ لديه، بينما يقدم مختبر آخر تقديرًا رقميًا قريبًا من الحد الأدنى لنطاقه.

قبل الاعتراض على نتيجة، قارن الطريقتين والتقريرين كاملين. تحقق مما إذا كان المختبران قد اختبرا مادة متكافئة من الدفعة نفسها، وما إذا كان التعامل مع العينة قد تسبب في طيات أو تلف. راجع المعايرة وفحوص النظام إلى جانب الحساب والوحدات. وإذا كانت النتيجة تؤثر في الإفراج عن المنتج أو رفضه، فاتفق على قاعدة قرار تأخذ عدم اليقين في الطريقة وحد الإبلاغ في الحسبان.

بالنسبة إلى المؤسسات التي تقيّم المعدات، توفر Paratronix Instruments أجهزة اختبار وحلول اختبار للتغليف، تشمل تطبيقاتها المواد عالية الحاجزية. وتتمثل الخطوة التالية المناسبة في مطابقة التكوين المقترح مع الفيلم وظروف الاختبار وحد القبول، ثم تقييم أداء النظام عند المستوى الذي سيُتخذ عنده قرار الجودة.