Wie misst man die Durchlässigkeit einer Kunststofffolie?
Die Messung der Durchlässigkeit einer Kunststofffolie bedeutet, zu bestimmen, wie viel eines bestimmten Gases oder Wasserdampfs das Material unter festgelegten Prüfbedingungen durchdringen kann.
Die Prüfung liefert einen quantitativen Wert für die Barriereeigenschaften der Folie und ermöglicht es, unterschiedliche Materialien, Dicken und Folienstrukturen miteinander zu vergleichen.
Doch wie wird die Messung konkret durchgeführt? Welche Parameter werden berücksichtigt und wie ist das Ergebnis zu interpretieren?
Was wird bei einer Kunststofffolie gemessen?
Die zu messende Eigenschaft hängt davon ab, welche Substanz charakterisiert werden soll.
Die wichtigsten Prüfungen betreffen:
- Sauerstoff, durch die Messung des OTR;
- Wasserdampf, durch die Messung des WVTR;
- Kohlendioxid, durch die Messung des CO₂TR.
Die Auswahl der Prüfung hängt somit von der Anwendung der Folie und von der Barriereeigenschaft ab, die bewertet werden soll.
Je nach untersuchter Substanz kann die Messung den OTR, WVTR oder CO₂TR umfassen. Weitere Informationen:
- [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]
Wie funktioniert die Durchlässigkeitsprüfung?
Das Messprinzip beruht darauf, zwei Umgebungen durch die zu untersuchende Folie voneinander zu trennen.
Auf einer Seite werden das Gas oder die Prüfbedingungen aufrechterhalten, während auf der anderen Seite die Menge der Substanz erfasst wird, die die Probe durchdringt.
Das Messgerät registriert den durch die Folie hindurchtretenden Stoffstrom und bestimmt den Transmissionswert, sobald die vom Prüfverfahren vorgegebenen Bedingungen erreicht sind.
Das Ergebnis ermöglicht es somit, das Barriereverhalten des Materials unter den jeweiligen Prüfbedingungen quantitativ zu bestimmen.
Dieses allgemeine Messprinzip ist Teil der Charakterisierung der [Permeabilità ai gas: misura e analisi → Gasdurchlässigkeit: Messung und Analyse] und kann auf unterschiedliche Materialien und Strukturen angewendet werden.
Vorbereitung der zu untersuchenden Folie
Die Probenvorbereitung ist ein wichtiger Schritt, da sie die Qualität und Wiederholbarkeit der Messung beeinflussen kann.
Vor der Prüfung müssen, abhängig vom verwendeten Verfahren, folgende Aspekte überprüft werden:
- Abmessungen der Probe;
- Dicke;
- Lagerungs- und Konditionierungsbedingungen;
- Abwesenheit von Fehlern oder Beschädigungen;
- korrekte Positionierung in der Messzelle.
Die Probe muss für das zu charakterisierende Material repräsentativ sein.
Bei Mehrschichtfolien oder Laminaten ist außerdem die tatsächliche Materialstruktur zu berücksichtigen, da sich das Barriereverhalten aus dem Zusammenspiel der einzelnen Schichten ergibt.
Welche Bedingungen beeinflussen die Messung?
Die Durchlässigkeit einer Folie hängt nicht allein vom Material ab.
Der ermittelte Wert kann sich abhängig von den Prüfbedingungen verändern. Zu den maßgeblichen Faktoren gehören:
- Temperatur;
- relative Luftfeuchtigkeit;
- Foliendicke;
- verwendetes Gas;
- Druck;
- geprüfte Fläche.
Deshalb können Prüfungen desselben Materials unter unterschiedlichen Bedingungen zu verschiedenen Ergebnissen führen.
Beim Vergleich unterschiedlicher Folien oder Proben ist es daher entscheidend, vergleichbare Prüfbedingungen einzuhalten.
Messung des OTR einer Folie
Zur Bewertung der Sauerstoffdurchlässigkeit wird der OTR (Oxygen Transmission Rate) gemessen.
Die Folie wird in der Messzelle positioniert und entsprechend den Vorgaben des Prüfverfahrens dem Sauerstoff ausgesetzt.
Das System erfasst die Sauerstoffmenge, die die Probe durchdringt, und bestimmt daraus den Transmissionswert.
Ein niedrigerer OTR-Wert bedeutet bei gleichen Prüfbedingungen, dass weniger Sauerstoff durch die Folie hindurchtritt.
Weitere Informationen zur Bedeutung und zu den Messverfahren finden Sie unter [Permeabilità all’ossigeno e OTR → Sauerstoffdurchlässigkeit und OTR].
Messung des WVTR einer Folie
Zur Charakterisierung der Wasserdampfbarriere wird der WVTR (Water Vapor Transmission Rate) bestimmt.
Das Messprinzip ist vergleichbar, allerdings wird die Prüfung unter festgelegten Feuchtigkeitsbedingungen durchgeführt und ein spezielles Nachweissystem für Wasserdampf verwendet.
Auch in diesem Fall muss das Ergebnis unter Berücksichtigung der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit und der Eigenschaften der Probe interpretiert werden.
Weitere Informationen: [Permeabilità al vapor d’acqua e WVTR → Wasserdampfdurchlässigkeit und WVTR].
Messung des CO₂TR einer Folie
Die Kohlendioxiddurchlässigkeit wird anhand des CO₂TR (Carbon Dioxide Transmission Rate) charakterisiert.
Mit der Prüfung lässt sich die Menge an CO₂ bestimmen, die unter den festgelegten Bedingungen durch die Folie hindurchtritt.
Die Messung kann dazu dienen, unterschiedliche Materialien miteinander zu vergleichen oder die Auswirkungen einer Änderung der Folienstruktur zu überprüfen.
Weitere Informationen: [Permeabilità alla CO₂ e CO₂TR → CO₂-Durchlässigkeit und CO₂TR].
Wie ist das Ergebnis zu interpretieren?
Der bei der Prüfung ermittelte Wert muss stets zusammen mit den Bedingungen betrachtet werden, unter denen er bestimmt wurde.
Für einen aussagekräftigen Vergleich zweier Folien muss daher überprüft werden, ob mindestens folgende Parameter vergleichbar sind:
- der gemessene Parameter;
- das verwendete Gas;
- die Temperatur;
- die relative Luftfeuchtigkeit;
- die Dicke oder der Aufbau der Probe;
- das Prüfverfahren.
Ein einzelner Messwert kann ohne diese zusätzlichen Informationen nur begrenzt aussagekräftig sein.
Warum sollte die Durchlässigkeit einer Folie gemessen werden?
Die Prüfung kann in verschiedenen Phasen des Materiallebenszyklus eingesetzt werden.
Während der Entwicklung ermöglicht sie den Vergleich unterschiedlicher Rezepturen, Dicken und Folienstrukturen.
Bei der Qualifizierung liefert sie wichtige Daten zur Überprüfung der Leistungsmerkmale des ausgewählten Materials.
In der Qualitätskontrolle ermöglicht sie den Vergleich von Proben und Chargen sowie die Überwachung der Konstanz der Barriereeigenschaften.
Die Messung macht somit aus einer Materialeigenschaft einen quantitativen Parameter, der für Vergleiche und Überprüfungen herangezogen werden kann.
Einschichtfolien und Mehrschichtfolien
Das allgemeine Prüfverfahren kann sowohl auf Einschichtfolien als auch auf komplexere Strukturen angewendet werden.
Bei einer Einschichtfolie hängt das Ergebnis hauptsächlich von den Eigenschaften des Materials und seiner Dicke ab.
Bei Mehrschichtfolien und Laminaten ermöglicht die Messung dagegen die Charakterisierung der gesamten Struktur.
In diesen Fällen kann es besonders hilfreich sein, unterschiedliche Konfigurationen miteinander zu vergleichen, um festzustellen, wie sich die Veränderung einer oder mehrerer Schichten auf die Gesamtleistung auswirkt.
Bei Mehrschichtfolien und Laminaten ermöglicht die Prüfung der vollständigen Struktur, das Verhalten des Materials in der untersuchten Konfiguration zu charakterisieren. Weitere Informationen: [Misura della permeabilità dei film multistrato e laminati → Durchlässigkeit von Mehrschichtfolien und Laminaten messen].
Welches Messgerät sollte verwendet werden?
Das Messgerät muss entsprechend dem zu bestimmenden Parameter und den Eigenschaften des Materials ausgewählt werden.
Für ein Labor, das ausschließlich Wasserdampf charakterisieren muss, kann ein speziell für die WVTR-Messung ausgelegtes System ausreichend sein. Wenn dagegen mehrere Barriereeigenschaften untersucht werden sollen, stehen Systeme zur Verfügung, die verschiedene Sensoren kombinieren.
Zu den zu berücksichtigenden Kriterien gehören:
- Messbereich;
- analysierbare Gase;
- Temperaturregelung;
- Feuchtigkeitsregelung;
- Anzahl der Messzellen;
- Art und Abmessungen der Proben;
- Möglichkeiten zur Verwaltung und Aufzeichnung der Daten.
Die Auswahl des Messgeräts hängt vom zu bestimmenden Parameter, vom Material und von den Prüfbedingungen ab. Zu den Lösungen von ExtraSolution gehören [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].
Von der Messung zum Materialvergleich
Einer der wichtigsten Vorteile der Prüfung besteht darin, unterschiedliche Folien quantitativ miteinander vergleichen zu können.
Bei der Entwicklung eines Materials können beispielsweise Proben mit folgenden Eigenschaften nach demselben Verfahren geprüft werden:
- unterschiedliche Dicken;
- verschiedene Rezepturen;
- unterschiedliche Beschichtungen;
- alternative Mehrschichtstrukturen.
Die Prüfergebnisse können zum Vergleich unterschiedlicher Materialien und Strukturen sowie zur Charakterisierung ihrer Barriereeigenschaften verwendet werden. Weitere Informationen: [Proprietà barriera dei film: misura e caratteristiche → Barriereeigenschaften von Folien: Messung und Merkmale].
Erfahren Sie mehr über die Durchlässigkeitsmessung
Permeabilità ai gas: misura e analisi → Gasdurchlässigkeit: Messung und Analyse]
- [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]
- [Proprietà barriera dei film → Barriereeigenschaften von Folien]
- [Misura della permeabilità dei film multistrato e laminati → Durchlässigkeit von Mehrschichtfolien und Laminaten messen]
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