تحديد معايير الاختبار
تتمثل الخطوة الأولى والأهم في تحديد معايير اختبار المنتج أثناء إجراء اختبارات التسريب في مرحلة الإنتاج. ولتحقيق ذلك، يجب أولاً معرفة نوع السائل الذي سيتعرض له المنتج المراد اختباره. ما هو السائل المتوقع أن يكون محكم الإغلاق داخل المنتج؟ | غاز (هواء، فراغ، أكسجين، نيتروجين، ثاني أكسيد الكربون، …) | سائل (ماء، زيت، وقود، …)مثال على زجاجة الهيليوم
لنفترض زجاجة زجاجية محكمة الإغلاق بغطاء محكم. تُعد هذه الزجاجة مادة إحكام مناسبة لتخزين الماء، لكنها تسمح بمرور غاز الهيليوم ما لم تكن مصممة خصيصًا لهذا الغرض. من هذا المثال، نستنتج ضرورة تحديد مفهومي “مانع للتسرب” و”انعدام التسرب” بدقة. يُقصد بـ”مانع للتسرب” نسبة التسرب المقبولة، والتي تُحدد وفقًا لمعايير محددة مسبقًا..ما الذي يجب مراعاته عند تحديد معايير الاختبار؟
ما هي عواقب حدوث تسرب؟
في هذا السؤال، يمكننا تقسيم النتائج إلى 3 مجموعات. تتكون المنتجات في المجموعة الأولى من منتجات منخفضة السعر ولا تشكل خطراً على صحة الإنسان في حالة التسرب..
في أي ظروف بيئية سيتم استخدام المنتج؟
ينبغي إجراء اختبارات التسرب ضمن نطاق درجة حرارة الاستخدام وضغط الاستخدام للمنتجات.ما هو الوقت المتوقع لتشغيل المنتج بأداء عالٍ؟
من المتوقع أن تظل العبوات المستخدمة في صناعة الأغذية والمشروبات محكمة الإغلاق لمدة تتراوح بين سنة وسنتين. أما أجهزة قياس الضغط، فمن المتوقع أن تظل محكمة الإغلاق لمدة تصل إلى مليون دورة وأن تقيس بدقة..سيناريوهات متوقعة مانعة للتسرب
- السوائل الخارجة من المنتج (مشروب، قسطرة طبية، خرطوم وقود)
- السوائل الداخلة إلى المنتج (المنتجات الإلكترونية، خطوط أنابيب المدينة)
- انبعاث الغازات من المنتج
- الغازات الخطرة (المنزل، غاز الأعصاب، الغازات القابلة للاشتعال)
- الغازات غير الخطرة (إطارات المركبات، أنابيب تهوية المباني، أسطوانات الهيليوم)
- التلوث البكتيري (الأدوية، المنتجات الطبية، الأغذية والمشروبات، مستحضرات التجميل)
كيف يتم تحديد معيار اختبار معدل التسرب؟
الطريقة الأكثر شيوعًا هي ضبط المعايير باستخدام معدل التدفق المتكون عند ضغط الاختبار. تكمن المشكلة هنا في تضارب الوحدات الذي سيحدث إذا حُسب معدل تدفق التسرب بوحدة م³/ث. لنفترض وجود تدفقين صفائحيين لهما نفس سرعة التدفق الحجمي ولكن بضغوط مختلفة. على الرغم من أن معدل التدفق الحجمي/ث متساوٍ في التدفق عالي الضغط، إلا أن عدد الجزيئات التي تمر عبر الفتحة وكمية التسرب في التدفق سيكونان أعلى. إذا نظرنا من منظور قانون الغاز المثالي، PV=nRT، فإن ضغط ودرجة حرارة المائع من بين العوامل المهمة التي تؤثر على حجمه. ولتحديد معدل التسرب بدقة، يُستخدم مقياس التدفق القياسي في الدقيقة (sccm)..
الحساب النظري لأقصى معدل تسرب أثناء تحديد معايير الاختبار
عند العمل مع منتج فريد أو لم يُختبر سابقًا، من الممكن نظريًا حساب أقصى معدل للتسريب. لنفترض أننا نريد أن ينخفض ضغط الإطار إلى ضغط تشغيل يبلغ 3 بار في نهاية عام واحد، مع حد أقصى للتسريبات يبلغ 0.2 بار. يمكننا حساب أقصى معدل للتسريب بوحدة سم مكعب/دقيقة (sccm) والذي سنستخدمه كمعيار للاختبار خلال فترة انخفاض الضغط السنوية. من الضروري أن تكون المادة المستخدمة محبة للماء أو طاردة للماء. ما نحتاج معرفته عن منتجنا، الذي اختبرناه بالهواء، هو أنه حتى مع وجود العديد من المسامات الصغيرة في المادة، لا يمكن للماء المرور عبر هذه المسامات عند ضغوط أقل من التوتر السطحي، بينما يمكن للهواء ذلك. الأمر المهم الذي يجب معرفته عند الاختبار عند ضغوط أقل من التوتر السطحي هو حجم وعدد المسامات/الثقوب في المنتج..المواد المسامية عند تحديد معايير الاختبار
تتميز العديد من الأقمشة المستخدمة في الكمامات الطبية والملابس الرياضية، بالإضافة إلى مواد أخرى مثل سدادات زجاجات النبيذ، بمساميتها، لكنها لا تسمح بمرور السوائل. في هذه الحالات، ولأن التوتر السطحي للسائل أكبر من وزنه، أو بعبارة أخرى، القوة التي يؤثر بها على السطح، تصبح المادة المستخدمة مانعة لتسرب السائل المعني..
بما أن تأثير التوتر السطحي يكون منخفضاً في الثقوب الكبيرة، فإنها تتسبب في تسرب الماء.
وبما أن تأثير التوتر السطحي مرتفع، فإنه لا يتسرب منه الماء.