Barrierefolien: Eigenschaften, Materialien und Messmethoden
Barrierefolien sind Materialien, die so entwickelt wurden, dass sie den Durchtritt von Substanzen durch ihre Struktur begrenzen. Bei Verpackungen betrifft diese Funktion vor allem Sauerstoff, Wasserdampf und Kohlendioxid.
Die Barrierewirkung kann durch die Wahl des Materials, die Dicke, den Aufbau der Folie oder die Kombination mehrerer Schichten erreicht werden. Deshalb gibt es nicht nur einen einzigen Typ von Barrierefolie: Die Lösungen können sich je nach Anwendung deutlich unterscheiden.
Durch die Charakterisierung mittels OTR, WVTR und CO₂TR lassen sich die Materialeigenschaften in quantitative und vergleichbare Messwerte überführen.
Was sind Barrierefolien?
Eine Folie wird als Barrierefolie bezeichnet, wenn sie die Fähigkeit besitzt, die Transmission einer bestimmten Substanz zu begrenzen.
Die Leistung muss sich daher immer auf den zu kontrollierenden Vorgang beziehen. Ein Material kann gegenüber Sauerstoff besonders günstige Eigenschaften aufweisen und sich gegenüber Wasserdampf oder CO₂ anders verhalten.
Bei der Auswahl und Charakterisierung einer Folie ist es deshalb wichtig, zunächst festzulegen, welche Eigenschaft bewertet werden soll.
Die Barriereleistung lässt sich mithilfe spezifischer Parameter für die jeweiligen Substanzen charakterisieren. Weitere Informationen finden Sie unter [Proprietà barriera dei film: misura e caratteristiche → Barriereigenschaften von Folien: Messung und Merkmale].
Welche Eigenschaften sollte eine Barrierefolie aufweisen?
Die Eigenschaften einer Barrierefolie hängen von verschiedenen Faktoren ab, darunter:
- das verwendete Material;
- der Aufbau der Folie;
- die Dicke;
- die Anzahl der Schichten;
- das Vorhandensein von Coatings oder Beschichtungen;
- gegebenenfalls vorhandene metallisierte Schichten;
- die Umgebungsbedingungen;
- das Herstellungsverfahren.
Auch die Kombination mehrerer Materialien kann das Verhalten der fertigen Struktur erheblich beeinflussen.
Aus diesem Grund sollte die Barriereleistung anhand der tatsächlich verwendeten Folienkonfiguration bewertet werden, insbesondere bei Mehrschichtstrukturen und Laminaten.
Materialien für Barrierefolien
Die gewünschte Barriereleistung kann durch unterschiedliche Materialien erreicht werden, die einzeln oder in Kombination innerhalb einer Struktur eingesetzt werden.
Je nach Anwendungsanforderungen kann eine Folie als folgende Struktur ausgeführt sein:
- Einschichtfolie;
- Mehrschichtfolie;
- coextrudierte Folie;
- Laminat;
- metallisierte Folie;
- Folie mit Coating oder funktioneller Beschichtung.
Bei komplexeren Strukturen können die einzelnen Schichten unterschiedliche Funktionen erfüllen. Eine Schicht kann hauptsächlich zur Barrierewirkung beitragen, während andere die mechanischen Eigenschaften, die Verarbeitbarkeit, die Siegelbarkeit oder den Schutz verbessern.
Durch die Gestaltung des Schichtaufbaus lassen sich somit unterschiedliche Eigenschaften in einem einzigen Material kombinieren.
Einschichtfolien und Mehrschichtfolien
Eine Einschichtfolie besteht aus einer einzelnen Materialschicht, während eine Mehrschichtfolie mehrere Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften kombiniert.
Eine Mehrschichtstruktur kann beispielsweise durch Coextrusion oder Laminierung hergestellt werden.
Diese Konfiguration ermöglicht es, das Material gezielt auf die geforderten Leistungsmerkmale auszulegen. Die Barrierewirkung hängt daher nicht zwangsläufig von einer einzelnen Komponente ab, sondern vom Verhalten der gesamten Struktur.
Bei der Entwicklung einer neuen Verpackung kann es deshalb sinnvoll sein, unterschiedliche Materialkombinationen und Schichtdicken miteinander zu vergleichen.
Bei Mehrschichtfolien und Laminaten hängt die Leistung von der Kombination der einzelnen Schichten ab. Weitere Informationen: [Misura della permeabilità dei film multistrato e laminati → Durchlässigkeit von Mehrschichtfolien und Laminaten messen].
Hochbarrierefolien
Der Begriff Hochbarrierefolie bezeichnet Materialien, die so entwickelt wurden, dass sie die Transmission einer bestimmten Substanz besonders stark begrenzen.
Auch hier ist es wichtig, genau anzugeben, welche Eigenschaft bewertet wird.
Eine Folie kann eine hohe Barrierewirkung gegenüber Sauerstoff, Wasserdampf oder CO₂ bieten oder mehrere Barriereeigenschaften miteinander kombinieren.
Die Bewertung der Leistung muss daher immer mit dem verwendeten Messparameter und den Prüfbedingungen verknüpft werden.
Barrierefolien und Verpackungen
Barrierefolien werden bei Verpackungen eingesetzt, wenn der Durchtritt bestimmter Substanzen durch das Material kontrolliert werden muss.
Die Auswahl der Struktur kann beispielsweise folgende Anwendungen betreffen:
- Folien für Lebensmittelverpackungen;
- flexible Verpackungen;
- Laminate;
- Mehrschichtstrukturen;
- pharmazeutische Verpackungen;
- Materialien für technische Anwendungen.
Die Anforderungen können sich je nach Anwendung unterscheiden. Deshalb sollte die Entwicklung einer Folie von den gewünschten Eigenschaften der Verpackung und den Bedingungen ausgehen, unter denen sie verwendet wird.
Wie wird die Barriereleistung einer Folie gemessen?
Die Barriereleistung wird mithilfe spezifischer Prüfungen bewertet, bei denen die Transmission der jeweils interessierenden Substanz gemessen wird.
Zu den wichtigsten Parametern gehören:
- OTR für die Sauerstofftransmission;
- WVTR für die Wasserdampftransmission;
- CO₂TR für die Kohlendioxidtransmission.
Die Wahl des Messverfahrens hängt somit von der zu charakterisierenden Eigenschaft ab.
Zu den wichtigsten Messgrößen für die Charakterisierung der Barriereeigenschaften zählen OTR für Sauerstoff, WVTR für Wasserdampf und CO₂TR für Kohlendioxid. Weitere Informationen zu den einzelnen Parametern finden Sie hier:
- [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]
Welche Faktoren sind bei der Messung zu berücksichtigen?
Das Ergebnis einer Barriereprüfung muss immer im Zusammenhang mit den Bedingungen interpretiert werden, unter denen es ermittelt wurde.
Zu den zu berücksichtigenden Faktoren gehören:
- Temperatur;
- relative Luftfeuchtigkeit;
- Probendicke;
- Folienaufbau;
- analysiertes Gas beziehungsweise untersuchte Substanz;
- spezifische Prüfbedingungen.
Dies ist besonders wichtig, wenn unterschiedliche Materialien miteinander verglichen werden sollen.
Ein aussagekräftiger Vergleich setzt konsistente Messbedingungen und Proben voraus, die nach vergleichbaren Kriterien charakterisiert wurden.
Warum sollte eine Barrierefolie gemessen werden?
Die Messung der Barriereeigenschaften liefert Daten, die in verschiedenen Phasen der Materialentwicklung und Produktion genutzt werden können.
Sie kann dazu dienen:
- unterschiedliche Materialien miteinander zu vergleichen;
- neue Strukturen zu bewerten;
- die Auswirkungen von Dickenänderungen zu überprüfen;
- Mehrschichtfolien und Laminate zu optimieren;
- Materialien und Lieferanten zu qualifizieren;
- die Konstanz der Leistungsmerkmale zu kontrollieren;
- die Einhaltung festgelegter Spezifikationen zu überprüfen.
Die Prüfung ergänzt somit die Entwicklung des Materials um eine quantitative Bewertung seiner Leistungsmerkmale.
Wie wählt man die passende Prüfung für eine Barrierefolie aus?
Die Auswahl der Messung sollte von der Anwendung und der zu kontrollierenden Eigenschaft ausgehen.
Vor der Prüfung empfiehlt es sich, folgende Punkte festzulegen:
- Welche Substanz soll am Durchtritt gehindert werden?
- Welche Struktur soll untersucht werden?
- Welche Einsatzbedingungen sind relevant?
- Welche Materialien sollen miteinander verglichen werden?
- Welcher Parameter soll bestimmt werden?
Aus diesen Informationen ergeben sich die Auswahl der Prüfmethode und die erforderliche Gerätekonfiguration.
Lösungen zur Messung von Barrierefolien
ExtraSolution bietet Systeme zur Charakterisierung der Barriereeigenschaften von Kunststofffolien, Mehrschichtfolien, Laminaten und anderen Materialien.
Die verfügbaren Lösungen ermöglichen OTR-, WVTR- und CO₂TR-Messungen mit Konfigurationen, die auf unterschiedliche Analyseanforderungen abgestimmt sind.
Weitere Informationen:
- [Permeabilità ai gas: misura e analisi → Gasdurchlässigkeit: Messung und Analyse]
- [Proprietà barriera dei film: cosa sono e come si valutano → Barriereeigenschaften von Folien: Was sind sie und wie werden sie bewertet?]
- [Come si misura la permeabilità di un film plastico → Wie misst man die Durchlässigkeit einer Kunststofffolie?]
- [Misura della permeabilità dei film plastici → Durchlässigkeit von Kunststofffolien messen]
- [Misura della permeabilità dei film multistrato e laminati → Durchlässigkeit von Mehrschichtfolien und Laminaten messen]
ExtraSolution bietet Lösungen zur Charakterisierung der Barriereeigenschaften von Folien und Mehrschichtstrukturen, darunter [MultiPerm O2-CO2 → Produktseite MultiPerm O2-CO2], [MultiPerm O2-H2O → Produktseite MultiPerm O2-H2O], [MultiPerm H2O-CO2 → Produktseite MultiPerm H2O-CO2], [TotalPerm → Produktseite TotalPerm] und [PermeH2O → Produktseite PermeH2O].
Messen Sie die Leistungsmerkmale Ihrer Barrierefolien
ExtraSolution bietet Messgeräte zur Bestimmung der Durchlässigkeit und zur Charakterisierung der Barriereeigenschaften von Folien und Verpackungsmaterialien.
[Contattaci → Kontaktieren Sie uns], um die am besten geeignete Lösung für das zu untersuchende Material und den gewünschten Messparameter zu finden.