Barriereigenschaften von Folien: Was sind sie und wie werden sie bewertet?
Eine Barrierefolie ist ein Material, das so entwickelt wurde, dass es den Durchtritt von Substanzen durch seine Struktur begrenzt.
Bei Verpackungen betrifft diese Funktion vor allem Sauerstoff, Wasserdampf und Kohlendioxid. Die Fähigkeit, den Durchtritt dieser Substanzen zu hemmen, ist eines der Merkmale, die bei der Entwicklung und Auswahl einer Folie berücksichtigt werden können.
Die Barriereeigenschaften von Folien lassen sich jedoch nicht durch einen einzigen Wert beschreiben. Sie müssen in Bezug auf die jeweilige Substanz, das Material und die Einsatzbedingungen bewertet werden.
Was sind Barriereeigenschaften?
Die Barriereeigenschaft beschreibt die Fähigkeit eines Materials, die Übertragung einer bestimmten Substanz zu begrenzen.
Eine Folie kann daher eine gute Sauerstoffbarriere aufweisen, sich gegenüber Wasserdampf oder CO₂ jedoch anders verhalten.
Deshalb muss angegeben werden, welche Substanz analysiert wird und unter welchen Bedingungen die Bewertung erfolgt.
Die Barriereeigenschaften können je nach betrachteter Substanz anhand spezifischer Parameter charakterisiert werden. Einen umfassenden Überblick über ihre Messung bietet [Proprietà barriera dei film: misura e caratteristiche → Barriereigenschaften von Folien: Messung und Merkmale].
Welche Barriereeigenschaften können gemessen werden?
Zu den wichtigsten Eigenschaften, die bei Folien untersucht werden, gehören:
- Sauerstoffbarriere, charakterisiert durch den OTR;
- Wasserdampfbarriere, charakterisiert durch den WVTR;
- CO₂-Barriere, charakterisiert durch den CO₂TR.
Diese Parameter beschreiben unterschiedliche Transmissionsvorgänge. Welcher Parameter verwendet wird, hängt von der jeweiligen Anwendung und dem zu untersuchenden Verhalten des Materials ab.
Die wichtigsten Eigenschaften von Folien sind:
- [Barriera all’ossigeno, valutata attraverso l’OTR → Sauerstoffbarriere, bewertet anhand des OTR]
- [Barriera al vapor d’acqua, valutata attraverso il WVTR → Wasserdampfbarriere, bewertet anhand des WVTR]
- [Barriera alla CO₂, valutata attraverso il CO₂TR → CO₂-Barriere, bewertet anhand des CO₂TR]
Wovon hängen die Barriereeigenschaften ab?
Das Barriereverhalten einer Folie wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, darunter:
- Materialart;
- Folienstruktur;
- Dicke;
- Zusammensetzung;
- vorhandene Beschichtungen oder Coatings;
- Anzahl und Anordnung der Schichten;
- Temperatur;
- relative Luftfeuchtigkeit.
- Auch Materialien derselben Werkstofffamilie können unterschiedliche Barriereleistungen aufweisen.
Bei Mehrschichtstrukturen hängt das Ergebnis außerdem von der Kombination der verschiedenen Komponenten ab und nicht allein von den Eigenschaften einer einzelnen Schicht.
Einschichtfolien, Mehrschichtfolien und Laminate
Barriereeigenschaften können durch unterschiedliche Materialkonfigurationen erreicht werden.
Eine Folie kann einschichtig sein oder durch Coextrusion beziehungsweise Laminierung aus mehreren Materialien bestehen. Darüber hinaus können metallisierte Schichten oder spezielle Beschichtungen vorhanden sein.
Jede Komponente kann eine andere Funktion erfüllen: Eine Schicht kann hauptsächlich zur Barrierewirkung beitragen, während andere für mechanische Eigenschaften, Siegelbarkeit oder Schutz sorgen.
Wenn ein Material für seine spätere Anwendung charakterisiert werden soll, ist es deshalb häufig sinnvoll, die gesamte Struktur zu untersuchen.
Weitere Informationen zur Charakterisierung von Mehrschichtstrukturen und Laminaten finden Sie unter [Misura della permeabilità dei film multistrato e laminati → Durchlässigkeit von Mehrschichtfolien und Laminaten messen].
Wie werden Barriereeigenschaften bewertet?
Die Bewertung erfolgt durch Prüfungen, bei denen die Menge einer Substanz gemessen wird, die unter definierten Bedingungen durch die Folie hindurchtritt.
Je nach untersuchter Eigenschaft können folgende Parameter bestimmt werden:
OTR → Sauerstofftransmission
WVTR → Wasserdampftransmission
CO₂TR → Kohlendioxidtransmission
Das Ergebnis muss stets zusammen mit den Prüfbedingungen interpretiert werden, da Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Dicke und weitere Variablen das gemessene Verhalten beeinflussen können.
Beim Vergleich zweier Folien ist es deshalb wichtig, die Prüfungen unter vergleichbaren Bedingungen durchzuführen.
Die Wahl der Prüfung hängt vom Material, der zu analysierenden Substanz und den Einsatzbedingungen ab. Weitere Informationen zum Messverfahren für Kunststofffolien finden Sie unter [Come si misura la permeabilità di un film plastico → Wie misst man die Durchlässigkeit einer Kunststofffolie?].
Wie lassen sich Folien mit unterschiedlichen Barriereeigenschaften vergleichen?
Der Vergleich zweier Folien sollte nicht ausschließlich auf dem ermittelten Messwert beruhen.
Mindestens folgende Aspekte müssen berücksichtigt werden:
- welche Substanz analysiert wurde;
- welcher Parameter gemessen wurde;
- die Dicke der Probe;
- die Struktur der Folie;
- Temperatur und Luftfeuchtigkeit während der Prüfung.
Ein Material kann je nach betrachtetem Transmissionsvorgang unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
Die Auswahl der Folie sollte daher von den spezifischen Anforderungen der Anwendung und den zu kontrollierenden Eigenschaften ausgehen.
Warum sollten Barriereeigenschaften charakterisiert werden?
Die Messung der Barriereeigenschaften liefert quantitative Daten, die bei der Entwicklung und Qualifizierung von Materialien hilfreich sind.
Sie kann eingesetzt werden, um:
- unterschiedliche Folien miteinander zu vergleichen;
- eine Mehrschichtstruktur zu optimieren;
- neue Materialien zu bewerten;
- die Auswirkungen von Änderungen der Dicke oder Zusammensetzung zu untersuchen;
- Materialien und Lieferanten zu qualifizieren;
- die gleichbleibende Leistungsfähigkeit zu überprüfen.
Die Prüfung ist somit ein wichtiges Hilfsmittel, um eine Materialeigenschaft in einen messbaren und vergleichbaren Wert zu überführen.
Barriereeigenschaften und Verpackungen
Bei Verpackungen kann die Charakterisierung der Barriereeigenschaften Folien für unterschiedliche Anwendungen betreffen – von Lebensmittelverpackungen bis hin zu pharmazeutischen und technischen Verpackungen.
Je nach Aufbau der Verpackung können Kunststofffolien, Laminate, Mehrschichtstrukturen und beschichtete Materialien untersucht werden.
Welcher Parameter gemessen wird, richtet sich nach der Funktion, die das Material erfüllen soll, und nach den Bedingungen, unter denen es eingesetzt wird.
Die Charakterisierung kann auf unterschiedliche Verpackungskonfigurationen angewendet werden, darunter Folien, Laminate und Mehrschichtstrukturen. Weitere Informationen finden Sie unter [Misura della permeabilità nel packaging alimentare → Durchlässigkeitsmessung bei Lebensmittelverpackungen] und [Misura della permeabilità negli imballaggi flessibili → Durchlässigkeitsmessung bei flexiblen Verpackungen].
Erfahren Sie mehr über Barriereeigenschaften
Weitere Informationen zu den einzelnen Aspekten der Materialcharakterisierung:
- [Permeabilità ai gas: misura e analisi → Gasdurchlässigkeit: Messung und Analyse]
- [Come si misura la permeabilità di un film plastico → Wie misst man die Durchlässigkeit einer Kunststofffolie?]
- [Permeabilità all’ossigeno e OTR → Sauerstoffdurchlässigkeit und OTR]
- [Permeabilità al vapor d’acqua e WVTR → Wasserdampfdurchlässigkeit und WVTR]
- [Permeabilità alla CO₂ e CO₂TR → CO₂-Durchlässigkeit und CO₂TR]
- [Misura della permeabilità dei film plastici → Durchlässigkeit von Kunststofffolien messen]
- [Misura della permeabilità dei film multistrato e laminati → Durchlässigkeit von Mehrschichtfolien und Laminaten messen]
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