Adsorption är inte Absorption
”D” i adsorption är inte ett stavfel som ska ersättas med ett “b” för att stava Absorption. Dessa två termer beskriver två olika vetenskapliga begrepp. Adsorption är när vatten binds av en fysisk bindning på ytan av ett material, men absorption är när vatten integreras med materialet.
Adsorption “d” binder vatten till torkmedel som torr lera, kiselgel eller molekylsikt. Dessa material har många små porer som ger en stor yta som kan binda vatten.
Absorption “b” används för torkmedel som bildar kemisk bindning med vatten, som kalciumoxid (CaO), även känt som kalk eller bränd kalk.
Torkmedel
Det finns många typer av torkmedel. Vätskor som aceton och alkoholer är uttorkande och binder vattenånga från luften. Fasta salter som NaCl kan också dra vattenånga från luft. Torkmedel som dessa är kemiskt reaktiva och därför olämpliga för många applikationer.
Vi erbjuder aktiverad aluminiumoxid, torkad lera, molekylsikt och kiselgel, som inte är skadliga och kan vara i direktkontakt med varor. Lera är det mest kostnadseffektiva alternativet när stora mängder behövs under normala förhållanden. Kiselgel är vanligt när mindre mängder behövs under normala förhållanden. Molekylsikt är ett bra alternativet när det behöver vara extra torrt och när temperaturen är låg eller hög. Aktiverad aluminiumoxid har bra hållbarhet och är lämpligt om torkmedlet ska regenereras många gånger.
- Aktiverad aluminiumoxid: Ett poröst torkmedel med liknande egenskaper som kiselgel vid torkning. Fördelen med aktiverad aluminiumoxid är dess fysiska och kemiska stabilitet. Det är därför användbart när torkmedlet skall regenereras många gånger.
- Lera: Naturligt, säkert, allsidigt och lämpligt för de flesta standardapplikationer. Se länk
- Kiselgel: Används ofta i mindre förpackningar för applikationer inom industri, medicin, diagnostik och livsmedel. Vid normal temperatur och fuktighet har kiselgel hög adsorption. I USA packas kiselgel ofta med livsmedel och mediciner, då det godkänts för direktkontakt av FDA (U.S. Food & Drug Administration). Se länk
- Färgad Kiselgel (blå/orange): Kiselgel kan färgas med kemikalier som ändrar färg för att indikera om kiselgelen är torr eller fuktig. Kobaltdiklorid är blå när det är torrt, men byter till rosa när det är fuktigt. Methylviolett kan anpassas för att ändra färg från orange till grönt, eller från orange till färglöst. Se Länk
- Molekylsikt: På engelska heter det Molecular Sieve och ordet “sieve” motsvaras av svenska “sikt” som i denna användning betyder filter för molekyler. Molekylsikt kan tillverkas med specifika storlekar på porerna, från 3 Ångström (0,3 nanometer) och uppåt. Molekylsikt säljs därför i olika kvaliteter: 3Å, 4Å, 5Å, 10Å / 13X vilka ofta skrivs 3A, 4A, 5A, 10A / 13X, där 13X är en grövre mer ospecificerad kvalitet. Kiselgel och Lera har porer i många olika storlekar och kommer därför adsorbera de flesta kemikalier, men Molekylsikt med små porer kan endast adsorbera små molekyler som vatten och undviker adsorbera stora molekyler. Molekylsikt som anpassats för vattenmolekyler är mycket aktivt och kan dra vattnet från Kiselgel om de packas tillsammans. Man kan därför använda Molekylsikt som “offer” för att skydda Kiselgel som skall lagras länge. Se länk
Fuktighet
Luftfuktighet kan mätas som gram vattenånga per kubikmeter luft. När varm luft kyls ner når den en temperatur där vattendroppar börjar bildas i den fria luften. Denna temperatur är daggpunkten och samtidigt den relativa luftfuktigheten 100%. Den högsta temperatur för daggpunkt i naturen uppmättes 2003 i Dharan, Saudiarabien. Vid +35°C var den relativa luftfuktigheten 100% och innehåll då 40 gram vattenånga per kubikmeter. Den högsta daggpunkt som uppmätts i USA var +30°C (30 gram/m3), men detta händer sällan. En övre gräns för daggpunkt vid de flesta installationer är därför +25°C (23 gram/m3) och vanligtvis kan man använda 15 gram/m3 när man gör beräkningar.
OBS: Kondensation kan starta på kalla ytor när luftens relativa fuktighet bara är 60-70% RH. Detta kan ge mögel, korrosion och andra fuktproblem. Men den relativa fuktigheten kan också vara för låg, vilket får trä att krympa, färg att spricka och kan ge statisk elektricitet, vars urladdningar kan förstöra elektronik. För torr luft är också ett hälsoproblem och det rekommenderas därför att luften inomhus har en luftfuktighet mellan 25-60% RH. Vid elektroniktillverkning bör fuktigheten vara något högre.
Sommarväder – utomhus
40% RH perfekt sommardag
50% RH acceptabel fuktighet
65% RH obekvämt hög fuktighet
Skador orsakade av fukt
1) Farmaceutiska formler och reagens för diagnostik försämras ofta snabbare under fuktiga förhållande, men det finns undantag som gel på medicinkapslar som också kan brytas ner när det är för torrt, vilket ger sprickor och gör utseendet blir grumligt.
2) Fukt främjar tillväxt av mögel och svamp.
3) Polymerer sväller ofta under fuktiga förhållande och närvaron av vatten kan försvaga bindningarna. Polyester har samma draghållfasthet vid fuktiga förhållande, men Nylon, Rayon och många andra polymerer blir svagare.
4) Fukt kan tränga in i kristallstrukturen hos vissa material och bilda hydrater. Vissa material är också vattenlösliga och för hög fuktighet orsakar då irreversibla skador.
5) Elektronikkomponenter som inte är torra nog, de skadas permanent när de åker in i en varm lödugn. Fukten bildar då ånga och komponenten exploderar/spricker. Detta kallas “popcorn”-effekten. Ibland är skadan uppenbar och går snabbt att reparera, men ibland uppstår bara en mindre spricka och komponenten kan då fungera tillfälligt när kretsen testas, men fungerar inte vid senare tillfälle när kretsen är installerad. Kostnaden för att byta en komponent är relativt liten om felet upptäcks direkt på fabriken, men kostnaden blir mycket högre om kretsen redan installerats och felet är mycket svårt att hitta om en sprucken komponent bara ger fel ibland (intermittent).
6) Fukt kan ge kortslutningar i elektronik. Detta kan ge omedelbara, tydliga fel, men de kan också ge krypströmmar som orsakar mindre tydliga fel och kan vara svåra att felsöka.
Indikatorkort för fukt
De vanligaste korten använder Kobolt(II)klorid som byter färg från blå (lägre än angiven fuktnivå) till rosa (högre än angiven fuktnivå). Dessa finns för många olika fuktnivåer och är tydliga att läsa av. De kan användas i många år, men åldras om de utsätts för UV-ljus eller utsätts för flytande vatten eller kondensation som kan lösa upp Kobolt(II)klorid (som är ett salt). Dessa kort är relativt billiga och precisionen kan inte jämföras med dyra, kalibrerade sensorer i elektroniska mätare. Kortens tolerans är +/– 5% relativ fuktighet vid 20°C (+/– 2°C) och avvikelsen är ungefär 2.5% per 5°C över eller under 20°C. Kobolt(II)klorid ändrar färg senare i temperaturer över 20°C och tidigare i lägre temperaturer.
EU har satt Kobolt(II)klorid på en lista över ämnen vars användning bör begränsas, men ämnet är fortfarande tillåtet för dessa indikatorkort. Det finns dock en tydlig önskan om att ersätta dessa med andra alternativ, ett alternativ är Kobolt(II)bromid där klor ersatts med brom och där färgändringen från blå till rosa är densamma. Ett annat alternativ är koppar(II)klorid vilket är brunt (torrt) och ljusblått (fuktigt).
Mer information. Se länk
Vattentäta ventiler
Vattentäta ventiler använder ett membran för att hålla vattendroppar och flytande vatten ute, men tillåter samtidigt de mindre molekylerna i vattenånga och luft att passera. Membranets hydrofoba egenskaper gör att vattnets ytspänning hindrar flöde genom membranets extremt små hål. Om ytspänningen förändras med diskmedel finns det risk för läckage. Vattenånga och andra gaser med liknande molekylstorlek (~3.1Å ) kan passera membranet. En del membran fungerar lika bra i båda riktningar, men en del membran har en sida som skall vara ut och en in. Vi kan hjälpa en välja rätt membran och beräkna rätt dimension för er applikation.
Den vattentäta ventilen på bild ovan kan vara 1 meter under vatten i 2 timmar utan att släppa igenom flytande vatten. Men luft och vattenånga kan passera membranet och flödet är beroende av tryckskillnaden mellan in och utsida. Flödet för denna ventil är angett som 30cc/min vid 1″ Wg och 85 cc/min vid 6″ Wg, där Wg (Inch Water Gauge) motsvarar trycket från en vattenpelare i höjden tum. Flödet cc/min är kubikcentimeter per minut av luft och vattenånga vid standardatmosfär.
Exempel: Föreställ dig en vattentät låda som klarar ett maxtryck på 6″ Wg. Tänk nu att temperaturen stiger i lådan med +1°C per minut. Tänk nu att lådan ventileras av en ventil med flöde 85 cc/min vid 6″ Wg.
Fråga: Hur stor intern luftvolym kan lådan ha om den maximala expansionen av luft och vattenånga skall vara lägre än 85 cc/min vid +25°C?
Beräkning: Vid normalt tryck och temperatur har luften en linjär expansion med temperaturen, om vi jämför med den absoluta temperaturen i Kelvin (K), där temperaturen Kelvin motsvarar Celsius + 273.
Temperaturen +25°C = (25+273) K = 298 K
Volym (V) * 1(°C/min)/298°K < 85 cc/min
Volym (V) < 298 * 85 cc
Volym (V) < 25330 cc
Resultat: Lådans interna luftvolym får max vara 25 liter (25330 cc)
Fukttransport genom material
Molekyler i vattenånga är mycket små och tränger därför igenom material. Typen av material och tjockleken påverkar hur snabbt. Material som metall och glass är svåra för fukt att passera, men material som tyg och plast är lätta att passera. Att lägga ett tunt lager aluminium på en plastpåse förbättrar därför tätheten dramatiskt. För att beskriva materialets täthet används enheterna MVTR (Moisture Vapor Transmission Rate), WVTR (Water Vapor Transmission Rate) eller Water Vapor Permeability och de mäts ofta i g/m²/dygn. En bra plastfolie med tjockt lager aluminium kan ha ett så lågt MVTR värde som 0.001 g/m²/dygn, men värdet för tyg kan vara flera tusen g/m²/dygn. MVTR värdet är beroende av den relativa fuktigheten och temperaturen. Hög fuktighet och hög temperatur ger högre MVTR värde. För ett vanligt lager kan det vara intressant att veta MVRT värdet vid +25°C och 40% RH, men för lagring under tropiska förhållande kan det vara intressant att veta MVTR värdet vid +35°C and 85% RH.
Exempel: Tänk er en påse (MBB = Moisture Barrier Bag) som laminerats med aluminiumfolie. MVTR för denna påse är 0.01 g/m²/dygn vid +25°C och 40% RH. Påsens inre yta (fram och bak) är 2 x 100 x 150 mm = 30000 mm2 = 0.03 m2. Tänk er att vi lagrar något i denna påse, i ett vanligt lager och vi önskar hålla en relativ fuktighet som är lägre än 10% RH i påsen under 5 år.
Fråga: Hur mycket torkmedel behöver vi packa med i påsen?
Beräkning: Mängden vattenånga som tränger igenom materialet kan beräknas som:
MVRT-värdet * ytan * antalet dygn
0.01 * 0.03 * (5×365) = 0.5475 gram
Molekylsikt är ett bättre alternativ än Lera eller Kiselgel om vi önskar hålla 10% RH i påsen. Kapaciteten för Molekylsikt är 15 % adsorption vid +25°C och 10% RH (vilket visas i tidigare graf). Vi behöver även dra bort 2% adsorption, eftersom torkmedlet kan ha denna nivå redan från fabrik. Mängden Molekylsikt som behövs kan då beräknas enligt följande:
Mängd > 0.5475/((15-2)%)
Mängd > 0.5475/0.13
Mängd > 4.2 gram
Tryckventiler
Tryckventiler är fjäderbelastade ventiler som skyddar behållare mot för höga övertryck eller för mycket vakuum. Dessa behållare kan därför göras lättare, vilket sparar kostnad vid tillverkning och transport. Dessa fjäderbelastade ventiler erbjuder betydligt högre flöden än de vattentäta ventiler som använder membran. De är också 100% täta innan de öppnas, men vattentäta ventiler med membran är ständigt öppna och därför kan de släppa in vattenånga i behållaren hela tiden. Det är därför viktigt att vattentäta ventiler inte överdimensioneras för mycket eftersom detta ger onödigt insläpp av vattenånga.
Dessa fjäderbelastade ventiler finns i olika storlekar för olika luftflöden, och erbjuds med många olika öppningstryck. Det finns ventiler som bara öppnar för flöde i en riktning, men vanligt är de ventiler som öppnar för både in och utflöde och dessa kan fås med olika öppningstryck för in och ut flöde. Många behållare klarar av högt övertryck, men är känsliga för undertryck. Det är därför viktigt att beräkningar görs för att beräkna de öppningstryck och flöde som behövs. Vi kan hjälpa till att göra dessa beräkningar.
AGM tillverkar ett stort sortiment tryckventiler, med bl.a. ventiler som hindrar damm, vatten, och sand från att komma in i behållaren. En del ventiler hindrar även radiovågor “Radio Frequency Interference” (RFI) från att komma in eller ut ur behållaren. Det finns även ventiler som designats för extra höga flöden och extra snabb öppning, och dessa öppnas och sluts magnetiskt.
Tryckventiler från AGM följer standard SAE AS27166 (ersätter MIL-V-27166) och MIL-DTL-27166, vilket är den återinförda versionen av MIL-V-27166.
Video som visar en järnvägsvagn som imploderar av undertryck (vakuum)
Standard
Transport och lagring har alltid varit ett problem. Under större delen av historien har människor behövt lagra mat i minst ett år, för att de inte skulle svälta innan nästa skörd. Det har också funnits ett behov av att förhindra korrosion av metaller och förhindra mögel på organiska material. Detta har varit extra viktigt för militären, då de behöver lagra förnödenheter under långa tider och sedan transportera och lagra dessa i klimatzoner som är ogynnsamma för lagring. Försvarsdepartement i USA var därför tidiga att skapa en MIL-standard. Efter detta har många andra skapat liknande standarder. I Frankrike har de standarden AFNOR och i Tyskland en liknande DIN-standard och BWB TL-standard. För elektroniktillverkning finns också organisationen JEDEC och de publicerar branschspecifika standarder för lagring och hantering.
AFNOR NF H 00321 1 Unité enligt Frankrikes AFNOR-standard kan binda 100 gram fukt vid 23°C och 40% RH. Detta är equivalent med 16 Units US MIL-D 3464 E eller 16 Einheiten enligt Tysklands DIN55473.
BWB TL 6850-0008 Tysk military standard BWB (Bundesamt F. Wehrtechnik und Beschaffung)
DIN 55473 16 Einheiten enligt Tysk DIN55473 motsvarar 16 Units US MIL-D 3464 E, eller 1 Unité enligt Fransk AFNOR-standard. Denna mängd torkmedel kan binda 100 gram fukt vid 23°C och 40% RH.
JEDEC J-STD-033D Gemensam IPC/JEDEC standard för hantering, packning, transport, samt användning av fuktkänsliga ytmonterade komponenter för lödugn (Reflow).
MIL-standarder som används av USA militär kan ofta hittas på QuickSearch
MIL-D-3464C USA’s försvarsdepartement (US Department of Defence (DoD)) introducerade MIL-D-3464C standarden 1963, vilken avhandlar användningen av torkmedel i påsar för packning och statisk torkning.
MIL-D-3464D 1966 uppdaterades standarden till MIL-D-3464D för att också inkludera kapacitet för adsorption, torkmedlets partikelstorlek, hur snabbt adsorption sker och hur dammtät, slitstark och “frätande” dessa påsar med torkmedel är.
MIL-D-3464E 1987 uppdaterades standarden till MIL-D-3464E ladda hem
MIL-P-116J Denna ersattes 1988 med MIL-STD-2073-1C
MIL-STD-1510B Denna ersattes 1988 med MIL-STD-2073-1C
MIL-STD-2073-1B Denna ersattes 1991 med MIL-STD-2073-1C
MIL-STD-2073-2C Denna ersattes 1991 med MIL-STD-2073-1C
MIL-STD-2073-1C Från 1996 – Standard för utförande av militär packning ladda hem
Påsar med DIN 55473-standard, TL 6850-0008, Fransk AFNOR NFH 00321 och US MIL-D 3464 E. De överensstämmer med EU-lagar och vissa är godkända av FDA (US Food and Drug Administration), för packning tillsammans med läkemedel och livsmedel.
Olika satser av torkad lera adsorberar olika mängd fukt. Mängden lera i påsarna ändras därför för varje sats lera. “Vikt ca.” i tabellerna nedan anger därför inte exakta vikt utan ungefärlig vikt.
1 Unité av Fransk AFNOR-standard kan binda 100 gram fukt vid 23°C och 40% RH. Detta är equivalent med 16 Units US MIL-D 3464 E eller 16 Einheiten enligt Tysklands DIN55473-standard.
| DIN eller MIL | Vikt ca. | @ 20% RH |
|---|---|---|
| 1/6 enheter | 6 gram | +0.7 gram |
| 1/3 enheter | 12 gram | +1.5 gram |
| 1/2 enheter | 18 gram | +2.2 gram |
| 1 enheter | 35 gram | +4.5 gram |
| 2 enheter | 71 gram | +9 gram |
| 4 enheter | 142 gram | +18 gram |
| 8 enheter | 285 gram | +36 gram |
| 16 enheter | 570 gram | +72 gram |
| 32 enheter | 1140 gram | +144 gram |
| DIN eller MIL | Vikt ca. | @ 40% RH |
|---|---|---|
| 1/6 enheter | 6 gram | +1 gram |
| 1/3 enheter | 12 gram | +2 gram |
| 1/2 enheter | 18 gram | +3.1 gram |
| 1 enheter | 35 gram | +6.2 gram |
| 2 enheter | 71 gram | +12.5 gram |
| 4 enheter | 142 gram | +25 gram |
| 8 enheter | 285 gram | +50 gram |
| 16 enheter | 570 gram | +100 gram |
| 32 enheter | 1140 gram | +200 gram |
| DIN eller MIL | Vikt ca. | @ 80% RH |
|---|---|---|
| 1/6 enheter | 6 gram | +1.6 gram |
| 1/3 enheter | 12 gram | +3.2 gram |
| 1/2 enheter | 18 gram | +5 gram |
| 1 enheter | 35 gram | +10 gram |
| 2 enheter | 71 gram | +20 gram |
| 4 enheter | 142 gram | +40 gram |
| 8 enheter | 285 gram | +80 gram |
| 16 enheter | 570 gram | +160 gram |
| 32 enheter | 1140 gram | +320 gram |