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Come definire i parametri di pressione e tempo - Test di tenuta in bolla ASTM D3078
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Quanto vuoto bisogna applicare per rilevare perdite reali senza danneggiare l’imballaggio?
Nei test di perdita per imballaggi flessibili, una delle domande più frequenti è: quanto vuoto è sufficiente per rilevare una perdita senza deformare l’imballaggio o generare risultati falsi? In questo video spieghiamo come definire i corretti parametri di prova secondo ASTM D3078, il metodo standard utilizzato per rilevare perdite grossolane negli imballaggi flessibili mediante emissione di bolle.
Scoprirai:
Come definire i corretti parametri del test sotto vuoto
Cosa specifica ASTM D3078 e cosa lascia alla valutazione dell’utilizzatore
Come migliorare l’affidabilità dei risultati in condizioni reali di laboratorio
Condivideremo anche una raccomandazione pratica che non è esplicitamente inclusa nella ASTM D3078, ma che può migliorare significativamente la coerenza dei risultati nei test di perdita.
Cosa dice realmente ASTM D3078
ASTM D3078 descrive il bubble leak test per imballaggi flessibili. L’imballaggio viene immerso in acqua, si applica il vuoto e l’operatore osserva se compaiono bolle. Un’emissione continua o localizzata di bolle indica una perdita. Se non compaiono bolle e nessun liquido entra nell’imballaggio, il campione supera il test.
Tuttavia, la norma non definisce un livello universale di vuoto né un tempo di esposizione fisso valido per tutti gli imballaggi. Questo perché il comportamento dell’imballaggio varia in funzione di materiale, dimensioni, design della sigillatura e resistenza meccanica. Per questo motivo, ogni laboratorio deve determinare i propri parametri operativi.
La norma raccomanda di applicare il vuoto gradualmente, a circa 1 pollice di mercurio al secondo, per evitare uno stress eccessivo sull’imballaggio. Una volta raggiunto il livello di vuoto selezionato, questo deve essere mantenuto per almeno 30 secondi mentre il campione viene osservato. Ciò che ASTM D3078 non specifica è quale livello di vuoto debba essere utilizzato. Ed è proprio qui che una metodologia pratica diventa fondamentale.
Come definire il corretto livello di vuoto
ASTM D3078 indica che l’utilizzatore deve applicare il livello di vuoto più elevato in grado di rivelare perdite senza deformare o danneggiare l’imballaggio. Per determinarlo, occorre considerare tre fattori limitanti:
Fragilità dell’imballaggio
Espansione dell’imballaggio in condizioni di pressione ridotta
Pressione di ebollizione del fluido di immersione
Sulla base dell’esperienza pratica, DVACI raccomanda di considerare anche un quarto fattore: l’altitudine e le variazioni della pressione atmosferica, soprattutto quando l’imballaggio è destinato al trasporto o alla spedizione aerea.
1. Fragilità dell’imballaggio
Prima di selezionare il livello di vuoto, è essenziale identificare la pressione di cedimento dell’imballaggio: il punto in cui inizia a deformarsi, delaminarsi o cedere sotto vuoto.
In DVACI raccomandiamo di utilizzare circa il 70% del livello di cedimento dell’imballaggio come vuoto operativo. Questo garantisce una differenza di pressione sufficiente a rivelare le perdite, preservando al tempo stesso l’integrità dell’imballaggio.
Esempi:
Se l’imballaggio cede a –70 kPa, un livello di prova pratico è circa –50 kPa
Se cede a –50 kPa, il livello di prova dovrebbe essere circa –35 kPa
Questo metodo è semplice da riprodurre, facile da validare e molto utile in ambiente di laboratorio. Alcuni formati di imballaggio, come i design easy-open o con sigillature deboli, sono intenzionalmente meno resistenti in determinate aree. In questi casi, il livello di vuoto selezionato deve rimanere in modo sicuro al di sotto della soglia di cedimento misurata.
2. Espansione dell’imballaggio sotto vuoto
Alcuni imballaggi flessibili possono espandersi notevolmente sotto vuoto senza arrivare a rompersi. Anche in assenza di danni visibili, questa espansione modifica le condizioni interne dell’imballaggio: il volume aumenta, la pressione interna diminuisce e la sensibilità del test può ridursi.
Questo comportamento può portare a condizioni di prova che non rappresentano accuratamente le prestazioni reali dell’imballaggio. Sebbene la deformazione possa essere stimata matematicamente, questi calcoli sono spesso difficili da applicare con coerenza nei controlli qualità di routine.
Per semplificare questo processo, DVACI ha sviluppato uno strumento basato sull’intelligenza artificiale che aiuta i laboratori a determinare i livelli di vuoto raccomandati in base al tipo di imballaggio e alle condizioni di prova. Inserendo i dati rilevanti dell’imballaggio, gli utenti ricevono una guida pratica per la selezione dei parametri. Questo strumento è disponibile per i laboratori che lavorano con apparecchiature DVACI.
3. Pressione di ebollizione e degasaggio del fluido di immersione
Il terzo fattore dipende dal fluido di prova utilizzato durante l’immersione. Pressione e comportamento di ebollizione sono direttamente correlati. Così come l’acqua bolle a temperature inferiori ad altitudini più elevate, lo stesso principio si applica all’interno di una camera a vuoto quando la pressione diminuisce.
Se l’imballaggio presenta una perdita, il gas interno si espande e produce bolle. Ma se il livello di vuoto è troppo elevato, il fluido di prova stesso può iniziare a produrre bolle, generando un’interpretazione errata.
A 25 °C, l’acqua bolle a circa 3,17 kPa assoluti, un livello di pressione che viene raramente raggiunto nei test di routine conformi ad ASTM D3078. Tuttavia, il degasaggio inizia molto prima della vera ebollizione. In pratica, l’aria disciolta può iniziare a liberarsi già intorno a 15 kPa assoluti, a seconda della temperatura dell’acqua e del contenuto di gas disciolti.
Quando ciò accade, le bolle osservate potrebbero non provenire più dalla perdita dell’imballaggio, ma dal fluido stesso. Questo riduce l’affidabilità del test e rende più difficile l’interpretazione visiva.
Per questo motivo, DVACI raccomanda di identificare visivamente la pressione alla quale il degasaggio del fluido inizia nel proprio sistema. Questo punto definisce il limite superiore sicuro di vuoto per il test.
Raccomandazione DVACI per test ad alto vuoto
Quando sono richiesti alti livelli di vuoto, DVACI raccomanda di degasare preventivamente il fluido di immersione secondo ASTM D4991. Un metodo pratico consiste nell’eseguire un ciclo di vuoto senza campioni, mantenere la pressione target per almeno 10 minuti e quindi riportare la camera alla pressione atmosferica.
Questo semplice passaggio elimina gran parte dei gas disciolti nel fluido e aiuta a ridurre le false bolle durante i test di perdita ad alto vuoto.
Fluidi di immersione alternativi secondo ASTM E515
Sebbene l’acqua sia il fluido di immersione più utilizzato per il test a emissione di bolle, vale la pena consultare ASTM E515, che descrive altri fluidi potenzialmente adatti a seconda dell’applicazione. In alcuni casi, fluidi come glicole etilenico o olio minerale possono offrire vantaggi specifici in determinate condizioni di prova o per specifici tipi di prodotto.
Simulazione di altitudine e condizioni di trasporto aereo
Una domanda frequente dei produttori di imballaggi è se i loro imballaggi possano presentare perdite durante il trasporto aereo. Gli aeromobili commerciali operano in genere con una pressione di cabina equivalente a circa 75 kPa assoluti, che rappresenta una differenza di pressione di circa –25 kPa rispetto alle condizioni al livello del mare.
Questi valori sono coerenti con le condizioni di prova descritte in ASTM D6653, la norma utilizzata per la simulazione di altitudine negli imballaggi.
Ad esempio, se un imballaggio ha un livello di cedimento vicino a –30 kPa, DVACI raccomanda di eseguire due test complementari:
Un primo test a –20 kPa, entro l’intervallo operativo normale per la rilevazione di perdite secondo ASTM D3078
Un secondo test a –25 kPa, per valutare le prestazioni dell’imballaggio nelle tipiche condizioni di pressione della cabina di un aeromobile
Con il modulo di controllo Model P di DVACI, è possibile programmare fino a quattro diversi livelli di vuoto in un unico ciclo, consentendo una valutazione controllata del comportamento dell’imballaggio sotto diverse condizioni di pressione durante un solo test.
Convalida della configurazione con un campione di controllo
Prima di concludere, ecco una delle raccomandazioni pratiche più preziose di DVACI: utilizzare sempre un campione di controllo.
Sebbene ASTM D3078 non lo richieda esplicitamente, usare un imballaggio con una perdita nota e confermata è uno dei modi migliori per verificare che la configurazione del test sia corretta e capace di rilevare difetti reali. Aiuta inoltre a distinguere le vere perdite dai falsi positivi causati dal degasaggio del fluido, da problemi di manipolazione o da una selezione errata del livello di vuoto.
Un campione di controllo migliora la validazione del metodo, rafforza la fiducia nei risultati e favorisce una rilevazione delle perdite più affidabile nelle attività di assicurazione qualità di routine.
Hai bisogno di aiuto per definire i parametri del tuo test di perdita?
Se desideri che DVACI valuti i tuoi campioni di imballaggio, compila il modulo di contatto su dvaci.com. Il nostro team può fornirti un video dimostrativo gratuito con raccomandazioni specifiche basate sul tuo tipo di imballaggio, sull’intervallo di vuoto e sugli obiettivi di prova.
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