Tato aplikační poznámka vysvětlí, jak měřit jednotlivé vrstvy a celkovou tloušťku ve vícevrstvých plastových nádobách na potraviny a nápoje
Vrstvy plastových obalů potravin a nápojů
Mnoho obalů balených potravinových výrobků a mnoho lahví sycených nápojů obsahuje vrstvu plynové bariéry mezi dvěma vrstvami strukturálního plastu, například polyvinylchlorid, polykarbonát nebo polyetylen.
Tato tenká bariérová vrstva, typicky tvořená ethylenvinylalkoholem (EVOH), polyvinylidenchloridem (PVDC), polyesterem, akrylovým kopolymerem či podobným materiálem, je navržena za účelem zachování čerstvosti a prodloužení trvanlivosti tak, že brání proudění plynů z obalu ven i z okolí do obalu. Tato vrstva dokáže například zabránit kyslíku proniknout do obalu mražených potravin nebo udržet oxid uhličitý uvnitř pivní lahve.
Ultrazvukové přístroje pro měření vícevrstvých plastových obalů potravin a nápojů
Ultrazvukový tloušťkoměr 38DL PLUS™ s volitelným rozšířením softwaru pro vícevrstvé měření může být využit pro měření, kde tloušťka každé z vrstev přesahuje 0,102 mm (0,004 palců). Pro aplikace, kde jsou vrstvy tenčí, je obecně nutné provést toto měření pomocí vysokofrekvenčního přístroje, jako je ultrazvukový tloušťkoměr 72DL PLUS™, u kterého lze nastavit frekvence až 125 MHz.
Minimální měřitelná tloušťka bude vždy závislá na akustických vlastnostech konkrétních materiálů, tento typ systému však běžně dokáže měřit bariérové vrstvy tenkostěnných obalů s tloušťkou pouhých 0,025 mm (0,001 palců). Pro tento typ zkoušky bývají doporučovány vysokofrekvenční sondy se zpožďovací předsádkou v rozsahu od 50 MHz do 125 MHz.
Typický postup měření vícevrstvého plastového obalu
Ukázka křivky níže zobrazuje 50MHz měření trojvrstvého plastového obalu složeného z venkovní strukturální vrstvy s tloušťkou 0,147 mm (0,0058 palců), bariérové vrstvy s tloušťkou 0,064 mm (0,0025 palců) a 0. vnitřní strukturální vrstvy s tloušťkou 0,297 mm (0,0117 palců). Tato zkouška byla provedena pomocí 50MHz sondy V2015-BB-RM a tloušťkoměru 72DL PLUS.
50MHz měření trojvrstvého plastového obalu provedené ultrazvukovým tloušťkoměrem 72DL PLUS
Minimální měřitelná tloušťka v rámci dané oblasti použití bude záviset na nejvyšší frekvenci přenášené daným plastem. Některé plasty jsou vysoce tlumivé pro vysokofrekvenční zvukové vlny. Velmi tenké bariérové vrstvy vložené mezi silné vrstvy strukturálního plastu proto nemusí být měřitelné kvůli vlivům filtrace dolní propusti. Pro daný výrobek je měřitelný rozsah tlouštěk běžně určován experimentováním s reprezentativními vzorky.
Poměr odrazu na přechodu mezi jakýmikoli dvěma materiály je určen relativní akustickou impedancí těchto materiálů. Protože primární plasty a regranuláty daného typu mají prakticky identickou hodnotu akustické impedance, oddělené měření vrstev regranulátů není možné. Dále platí, že přilnavé vrstvy přilehlé k bariérovým vrstvám jsou obecně příliš tenké a/nebo mají příliš podobnou hodnotu akustické impedance na to, aby je bylo možné měřit ultrazvukovými technikami a většinou je nelze rozpoznat.
Stejně jako u každého jiného ultrazvukového měření tloušťky, i v tomto případě přesnost závisí na správné kalibraci rychlosti šíření zvuku. Kalibraci rychlosti šíření je nutné provést pro každý měřený materiál na vzorku známé tloušťky.
