HVLD High Voltage Leak Test
Tra le diverse tecniche deterministiche di leak test (test di tenuta), una delle più interessanti ed efficaci è l’HVLD High Voltage Leak.
Questo metodo viene utilizzato da molti anni, a partire dagli anni ’70 del secolo scorso, ma originariamente è stato sviluppato per applicazioni nell’industria alimentare e delle bevande. Molte applicazioni riguardavano il test in linea di grandi contenitori, tendenzialmente bottiglie, per ottenere una verifica immediata nel caso in cui il processo di riempimento o di chiusura non funzionasse correttamente. L’alta velocità delle linee e la dimensione del contenitore testato non consentivano un’accuratezza e una risoluzione molto elevate, ma erano comunque più che accettabili per le esigenze dell’applicazione.
Successivamente, verso la fine dello stesso decennio, è stata sviluppata la prima applicazione per il controllo delle fiale dedicata all’industria farmaceutica. Da allora, diversi produttori hanno concepito strumenti online per testare il 100% dei contenitori sigillati a caldo direttamente sulla linea, come le fiale in vetro o i contenitori BFS (Blow Fill and Seal). Attualmente queste classi di contenitori devono essere testate al 100%, mentre per i contenitori riempiti e chiusi con i tappi è ammesso il campionamento e il test con strumentazione offline. Il principio, vedi Figura 1, è che, quando il contenitore viene posizionato tra elettrodi dove viene applicato l’alto voltaggio, si può osservare una debole corrente che attraversa il contenitore sigillato.
Dove:
- HV è il generatore di alto voltaggio
- C1 e C2 sono le pareti non conduttive del contenitore sui due lati, oltre agli intervalli d’aria.
- R è la resistenza del prodotto.
Quando c’è un foro sulla parete, la capacitanza in quel punto scompare e il punto diventa conduttivo. La mancanza di capacitanza comporta un aumento del flusso di corrente, che viene rilevato.
È necessario che il prodotto all’interno del contenitore sia liquido e presenti un livello minimo di conducibilità (1-5 micro Siemens/cm o maggiore); il picco di corrente su un campione difettoso è più evidente quando il difetto è rivolto verso uno degli elettrodi. L’applicazione in laboratorio di questo metodo permette di ottenere risultati anche per difetti estremamente piccoli (inferiori a 1 micron di dimensione nominale, fino a 0,2), è veloce (pochi secondi) e deterministico, nel senso che è possibile impostare un livello minimo e massimo di segnale, definito nella fase di sviluppo del metodo, per approvare o bocciare il campione senza decisioni soggettive.
Anche se normalmente si osserva che un difetto più grande genera un segnale maggiore, non esiste un fondamento teorico per correlare il livello del segnale a una determinata dimensione nominale del difetto.
Normalmente, il contenitore è esposto all’alto voltaggio in modo che, l’eventuale picco di corrente, in caso di presenza di difetti, si possa rilevare al meglio: quindi, per contenitori con forma cilindrica, il campione viene misurato in posizione orizzontale e in rotazione sull’asse longitudinale: ciò serve per esporre tutta la superficie agli elettrodi nello stesso modo e assicurarsi che il liquido bagni omogeneamente tutte le superfici.
Per contenitori in cui la rotazione non è un’opzione pratica (IV bags, BFS, …), vengono scelte altre soluzioni per ottenere l’esposizione più efficace all’alto voltaggio.
Per riassumere i pro e i contro del metodo HVLD:
- Il contenitore non deve essere conduttore (nessuna superficie metallica, nessun multistrato composito con alluminio).
- Il prodotto all’interno deve essere liquido e avere una conducibilità di almeno 1 micro Siemens, i prodotti in gel oleosi non sono adatti.
- A causa dell’infiammabilità, i prodotti a base di alcol non possono essere testati.
- I contenitori riempiti solo con polvere (liofilizzati) non possono essere testati.
- L’intervallo d’aria tra elettrodi e superficie del contenitore deve essere molto piccolo; quindi, è necessario utilizzare un design appropriato del supporto per i campioni e degli elettrodi, studiato a seconda del tipo di contenitore.
- Le IV bags o altri contenitori flessibili possono essere testati (purché non ci sia uno strato metallico nel film).
- Non è richiesta alcuna preparazione del campione, l’operazione di test è molto semplice.
- Il metodo HVLD è deterministico e non distruttivo.
- Gli strumenti HVLD in linea sono disponibili per test al 100%.
- La tempistica di test molto breve e l’utilizzo di una tensione non troppo elevata minimizza il rischio di danni al prodotto.
- La strumento da laboratorio HVLD consente di studiare quali aree del contenitore che possono essere maggiormente soggette a difetti.
- Uno strumento HVLD per il laboratorio, che può essere utilizzato anche in linea, si può trovare sul mercato a circa 90.000 dollari, rendendolo competitivo con i migliori sistemi Vacuum Decay.
Pertanto, insieme al Vacuum Decay, i sistemi HVLD sono i preferiti per il controllo di integrità dei contenitori con metodo deterministico. Read the article in English on http://www.qesse.eu
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