ในการทดสอบ อัตราการซึมผ่านของไอน้ำ หรือเรามักจะเรียกว่า WVTR (Water Vapor Transmission Rate) จะเป็นการวัดการซึมผ่านของไอน้ำ ของพวกบรรจุภัณฑ์ชนิดต่างๆ เช่น พลาสติกฟิล์ม กระดาษ Metal foil เป็นต้น โดยส่วนใหญ่จะเป็นบรรจุภัณฑ์ในด้านของอาหาร และยา ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่ไวต่อความชื้น จึงจำเป็นต้องมีการควบคุมไอน้ำที่จะซึมผ่านบรรจุภัณฑ์ไปโดนตัวผลิตภัณฑ์ของเรา เพื่อควบคุมคุณภาพ ความปลอดภัย และอายุของผลิตภัณฑ์นั้นๆ
เนื่องจาก ผิวของพลาสติกฟิล์ม จะมีความเป็นรูพรุน ในระดับที่ละเอียดมาก ซึ่งเราไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าแต่รูพรุนเหล่านั้น ก็ยังมีขนาดใหญ่กว่าโมเลกุลของน้ำ และออกซิเจน ทำให้ไอน้ำและออกซิเจนสามารถซึมผ่านผนังของถุงไปได้
ค่าแสดงอัตราการซึมผ่านของไอน้ำ หรือความชื้นที่สามารถไหลผ่านหรือซึมผ่านผิวของพลาสติกได้ในหน่วย กรัม/ตรม./วัน (g/m²/day)
โดยวิธีการทดสอบ WVTR นั้น มีหลายวิธีในการทดสอบ ขึ้นอยู่กับประเภท มาตรฐานการทดสอบ หรือช่วงในการวัด โดยจะมีวิธีการทดสอบอยู่ 3 ประเภท ซึ่งในแต่ละการทดสอบ ก็จำเป็นต้องมีการควบคุมสภาพแวดล้อม ทั้งอุณหภูมิ และความชื้น
ประเภทของการทดสอบ อัตราการซึมผ่านของไอน้ำ (WVTR)
1.Gravimetric Method
Standard: ASTM E96, ASTM D1653, ISO 2528, TAPPI T464
การหาค่าอัตราการซึมผ่านของไอน้ำ ด้วยวิธี Gravimetric Method เป็นการทดสอบโดยการดูน้ำหนักของน้ำที่ลดลง หรือ น้ำหนักของ Desiccant (สารดูดความชื้น) ที่เพิ่มขึ้น ขึ้นอยู่กับว่าเราต้องการเลือกทดสอบแบบไหน
จากรูปด้านล่างจะเป็นวิธีแบบ Weight loss หรือก็คือการดูน้ำหนักของน้ำที่ลดลง
หลักการ คือ ทำการใส่น้ำไว้บริเวณที่ถ้วยด้านล่าง จากนั้นนำตัวอย่างที่ต้องการทดสอบมาวางด้านบน แล้วปิดให้แน่น โดยบริเวณด้านล่างของถ้วยที่ใส่น้ำ จะมีตาชั่งคอยชั่งน้ำหนักของน้ำตั้งแต่เริ่มต้น จนครบระยะเวลาในการทดสอบ 1 วัน และด้านบนจะมีถ้วยใส่สารดูดความชื้น และทำการควบคุมอุณหภูมิในการทดสอบที่ 38 องศาเศลเซียส และความชื้นที่ 90 %RH ตลอดการทดสอบ หน่วยในการทดสอบจะเป็น g/(m2.24hr)
การทดสอบในวิธีนี้ ตัวอย่างจะต้องมีความหนาไม่เกิน 32 mm (ASTM E96) และเหมาะกับตัวอย่างที่มีค่า WVTR มากกว่า 1 g/(m2.24hr) หรือตัวอย่างที่มีความเป็น Barrier ต่ำ
2. Infrared Sensor Method
Standard: ASTM F1249, ISO 15106-2
การหาค่าอัตราการซึมผ่านของไอน้ำ ด้วยวิธี Infrared Sensor Method เป็นการทดสอบโดยการดูว่ามีไอน้ำซึมผ่านตัวอย่างไปมาก หรือน้อยแค่ไหน โดยใช้ตัว Infrared sensor ในการอ่านค่า ซึ่งวิธีนี้จะเป็นที่นิยมที่สุด
หลักการ คือ แบ่งบริเวณทดสอบเป็นสองส่วนคือ Upper chamber และ Lower chamber แล้วทำการใส่ตัวอย่างที่ต้องการทดสอบไว้บริเวณตรงกลางของทั้งสอง Chamber โดย Upper chamber จะเป็นบริเวณที่ไม่มีความชื้น หรือก็คือ 0%RH และ Lower chamber จะเป็นบริเวณที่ความชื้นสูง คือ 90 %RH และจะมีการใช้ก๊าสไนโตรเจน (N2) ทำหน้าที่เป็น Carrier gas คือตัวนำพาไอน้ำที่เกิดขึ้น ไอน้ำจะแทรกซึมจากด้านที่มีความชื้นสูงไปยังด้านที่ความชื้นต่ำ และไอน้ำที่ซึมผ่านตัวอย่างมาจะถูก ไนโตรเจนนำพาไปที่ Infrared Sensor เพื่อทำการอ่านค่า และแปลงออกมาเป็นค่า WVTR
ควบคุมอุณหภูมิในการทดสอบที่ 38 องศาเศลเซียส และความชื้นที่ 90 %RH ตลอดการทดสอบ หน่วยในการทดสอบจะเป็น g/(m2.24hr)
การทดสอบในวิธีนี้ ตัวอย่างจะต้องมีความหนาไม่เกิน 3 mm (ASTM F1249) และเหมาะกับตัวอย่างที่มีค่า WVTR ต่ำ หรือก็คือตัวอย่างที่มีความเป็น Barrier สูง
3. Electrolytic Sensor Method
Standard: ASTM E398, ISO 15106-3
การหาค่าอัตราการซึมผ่านของไอน้ำ ด้วยวิธี Electrolytic Sensor Method เป็นการทดสอบโดยการดูว่ามีไอน้ำซึมผ่านตัวอย่างไปมาก หรือน้อยแค่ไหน โดยใช้ตัว Electrolytic sensor ในการอ่านค่า
หลักการ จะคล้ายกับแบบ Infrared Sensor แต่แค่เป็นการเปลี่ยน Sensor มาเป็น Electrolytic Sensor คือ มี Upper chamber และ Lower chamber แล้วทำการใส่ตัวอย่างที่ต้องการทดสอบไว้บริเวณตรงกลางของทั้งสอง Chamber โดย Upper chamber จะเป็นบริเวณที่ความชื้นต่ำ และ Lower chamber จะเป็นบริเวณที่ความชื้นสูง คือ 90 %RH และจะมีการใช้ก๊าสไนโตรเจน (N2) ทำหน้าที่เป็น Carrier gas คือตัวนำพาไอน้ำที่เกิดขึ้น ไอน้ำจะแทรกซึมจากด้านที่มีความชื้นสูงไปยังด้านที่ความชื้นต่ำ และไอน้ำที่ซึมผ่านตัวอย่างมาจะถูก ไนโตรเจนนำพาไปที่ Electrolytic Sensor เพื่อทำการอ่านค่า และแปลงออกมาเป็นค่า WVTR
วิธีการทดสอบนี้มีลักษณะเฉพาะตรงที่จำลองการจัดเก็บผลิตภัณฑ์ทั่วไป โดยอนุญาตให้มีการถ่ายโอนความชื้นจากบรรจุภัณฑ์สู่สิ่งแวดล้อมโดยไม่จำเป็นต้องทำให้ความชื้นเป็น 0%RH เหมือนกับวิธีของ Infrared Sensor และจะมีช่วงการวัดที่แคบกว่าแบบ Infrared Sensor
ในการเลือก Method ในการทดสอบนั้นขึ้นอยู่กับประเเภทตัวอย่าง มาตรฐานการทดสอบที่ต้องการ และช่วงในการวัดค่าของแต่ละ Method
โดยทั่วไป ค่า WVTR จะลดลงตามความหนาของฟิล์ม/สิ่งกีดขวางที่เพิ่มขึ้น และค่า WVTR จะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น
นอกจากการหาค่าอัตราการซึมผ่านของไอน้ำ (WVTR) แล้ว ยังมีการหาค่าอัตราการซึมผ่านของออกซิเจน (OTR) เพื่อตรวจเช็คบรรจุภัณฑ์ของเราด้วย
ทางบริษัท Chemical House เป็นตัวแทนจำหน่ายเครื่องมือทดสอบในห้องปฏิบัติการ ในอุตสาหกรรม Flexible Packaging เช่น เครื่อง WVTR ทั้งสาม Method, เครื่องทดสอบหาค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน (COF) , เครื่องทดสอบแรงฉีกขาด (Elmendorf Tear) หรือ เครื่องทดสอบแรงดึง (Tensile)
สอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ ppsales@chemihouse.com
หรือ Add line จาก QR Code ด้านล่าง
