OTR: Was ist die Oxygen Transmission Rate und wie wird sie gemessen?
Der OTR (Oxygen Transmission Rate) ist einer der wichtigsten Parameter zur Charakterisierung der Fähigkeit eines Materials, den Durchtritt von Sauerstoff zu begrenzen.
Der OTR-Wert ist besonders wichtig bei der Bewertung von Kunststofffolien, Barrierefolien, Laminaten und Mehrschichtstrukturen, insbesondere wenn die Kontrolle der Sauerstofftransmission eine relevante Materialeigenschaft darstellt.
Doch was bedeutet OTR genau? Wie wird er gemessen und welche Faktoren können das Ergebnis beeinflussen?
Was ist der OTR?
OTR steht für Oxygen Transmission Rate, also Sauerstofftransmissionsrate.
Der Parameter gibt an, welche Sauerstoffmenge innerhalb eines bestimmten Zeitraums durch eine definierte Materialfläche hindurchtritt, und zwar unter den festgelegten Prüfbedingungen.
Der OTR-Wert wird somit verwendet, um das Verhalten einer Folie oder eines anderen Materials gegenüber Sauerstoff quantitativ zu beschreiben.
Allgemein gilt: Je niedriger der OTR-Wert, desto geringer ist die Sauerstofftransmission durch das Material unter den betrachteten Bedingungen.
Der OTR ist damit einer der Parameter zur Charakterisierung der Sauerstoffbarriere von Materialien. Weitere Informationen zur Messung der Sauerstoffdurchlässigkeit finden Sie unter [Permeabilità all’ossigeno e OTR → Sauerstoffdurchlässigkeit und OTR].
Was misst der OTR?
Der OTR misst den Durchtritt von Sauerstoff durch eine Probe.
Die Prüfung kann zur Charakterisierung folgender Materialien eingesetzt werden:
- Kunststofffolien;
- Barrierefolien;
- Mehrschichtfolien;
- Laminate;
- metallisierte Materialien;
- beschichtete Strukturen;
- weitere Materialien, bei denen die Sauerstoffbarriere bestimmt werden muss.
Das Ergebnis muss stets zusammen mit den Bedingungen betrachtet werden, unter denen die Prüfung durchgeführt wurde.
OTR und Sauerstoffdurchlässigkeit
OTR und Sauerstoffdurchlässigkeit sind miteinander verbundene Begriffe, aber nicht unbedingt austauschbar.
Der OTR beschreibt die Geschwindigkeit, mit der Sauerstoff unter bestimmten Prüfbedingungen durch eine Probe hindurchtritt.
Die Permeabilität ist dagegen eine Materialeigenschaft, bei deren Betrachtung auch die Probendicke und die Messbedingungen berücksichtigt werden können.
Deshalb ist es beim Vergleich von Ergebnissen unterschiedlicher Materialien wichtig zu überprüfen, wie der Messwert ermittelt wurde und welche Parameter dabei berücksichtigt wurden.
Der OTR-Wert muss stets im Zusammenhang mit den Bedingungen interpretiert werden, unter denen er bestimmt wurde. Weitere Informationen zu den Faktoren, die die Sauerstoffdurchlässigkeit von Folien beeinflussen, finden Sie unter [Permeabilità all’ossigeno dei film: come si misura e perché è importante → Sauerstoffdurchlässigkeit von Folien: Messung und Bedeutung].
Wie wird der OTR gemessen?
Die OTR-Messung erfolgt, indem die Probe in eine Permeationsmesszelle eingesetzt wird, die zwei Umgebungen mit definierten Bedingungen voneinander trennt.
Auf einer Seite der Probe wird eine sauerstoffhaltige Atmosphäre aufrechterhalten, während auf der anderen Seite die Sauerstoffmenge erfasst wird, die das Material durchdringt.
Das Messsystem erfasst die Sauerstofftransmission und bestimmt den OTR-Wert anhand der Prüfbedingungen.
Das allgemeine Messprinzip lässt sich in drei Schritte unterteilen:
- Vorbereitung und Positionierung der Probe;
- Exposition des Materials gegenüber der Prüfatmosphäre;
- Erfassung des übertragenen Sauerstoffs und Bestimmung des OTR.
Die konkreten Arbeitsschritte können je nach Messgerät und angewandtem Verfahren variieren.
Probenvorbereitung
Die Vorbereitung der Probe ist ein wichtiger Faktor, um eine repräsentative Messung zu erhalten.
Das Material muss so in der Messzelle positioniert werden, dass die beiden Umgebungen voneinander getrennt bleiben und Leckagen oder Gasdurchtritte verhindert werden, die nicht auf die Permeation durch die Probe zurückzuführen sind.
Bei Folien und flexiblen Materialien sind außerdem folgende Aspekte zu berücksichtigen:
- Gleichmäßigkeit der Dicke;
- Unversehrtheit der Probe;
- tatsächlich geprüfte Fläche;
- mögliche Defekte oder Unterbrechungen;
- Art der Montage.
Eine fehlerhafte Probenvorbereitung kann die Zuverlässigkeit des Ergebnisses beeinträchtigen.
Welche Bedingungen beeinflussen die Messung?
Der OTR-Wert ist keine absolute Materialeigenschaft, die unabhängig von den Prüfbedingungen gilt.
Zu den wichtigsten Einflussfaktoren gehören:
- Temperatur;
- relative Luftfeuchtigkeit;
- Materialdicke;
- Probenstruktur;
- Bedingungen des Prüfgases;
- Materialeigenschaften.
Insbesondere Temperatur und Luftfeuchtigkeit können das Verhalten bestimmter Materialien beeinflussen und müssen deshalb beim Vergleich unterschiedlicher Ergebnisse berücksichtigt werden.
Aus diesem Grund sollte ein OTR-Wert immer zusammen mit den Bedingungen interpretiert werden, unter denen er ermittelt wurde.
OTR von Mehrschichtfolien und Laminaten
Bei Mehrschichtstrukturen ermöglicht der OTR die Charakterisierung des gesamten Materialaufbaus.
Dadurch lassen sich unterschiedliche Konfigurationen vergleichen und die Auswirkungen folgender Faktoren bewerten:
- unterschiedliche Barrierematerialien;
- Änderungen der Schichtdicke;
- Anzahl der Schichten;
- Materialkombinationen;
- Beschichtungen oder Metallisierung.
Die Messung kann somit die Entwicklung neuer Strukturen unterstützen und dazu beitragen, die Leistungsfähigkeit des Materials in seiner vorgesehenen Anwendung zu überprüfen.
Weitere Informationen zur Messung der Durchlässigkeit von Mehrschichtfolien und Laminaten finden Sie unter [Misura della permeabilità dei film multistrato e laminati → Durchlässigkeit von Mehrschichtfolien und Laminaten messen].
Wie ist ein OTR-Wert zu interpretieren und warum sollte er gemessen werden?
Der OTR-Wert muss in Bezug auf das Material, die Dicke und die Prüfbedingungen interpretiert werden.
Ein niedrigerer Wert bedeutet, dass unter den betrachteten Bedingungen eine geringere Sauerstoffmenge durch die Probe hindurchtritt.
Es ist jedoch nicht korrekt, zwei OTR-Werte, die unter unterschiedlichen Prüfbedingungen ermittelt wurden, ohne Weiteres miteinander zu vergleichen.
Beim Vergleich von Materialien sollten deshalb mindestens folgende Parameter überprüft werden:
- Temperaturbedingungen;
- relative Luftfeuchtigkeit;
- Dicke;
- Materialstruktur;
- angewandte Methode;
- Maßeinheit.
Nur bei vergleichbaren Bedingungen kann der Messwert effektiv zur Bewertung der Unterschiede zwischen Materialien verwendet werden.
Die OTR-Messung kann in verschiedenen Phasen der Entwicklung und Herstellung eines Materials eingesetzt werden.
Sie ermöglicht insbesondere:
- den Vergleich unterschiedlicher Folien;
- die Bewertung von Barrierematerialien;
- die Optimierung von Mehrschichtstrukturen;
- die Überprüfung der Auswirkungen von Änderungen der Zusammensetzung oder Dicke;
- die Qualifizierung von Materialien und Lieferanten;
- die Kontrolle gleichbleibender Leistungsmerkmale;
- die Unterstützung von Forschung und Entwicklung.
Der OTR-Wert wird somit zu einem quantitativen Parameter, mit dem das Verhalten von Materialien gegenüber Sauerstoff charakterisiert und verglichen werden kann.
OTR bei Verpackungen
Bei Verpackungen kann die OTR-Messung auf unterschiedliche Materialien und Strukturen angewendet werden.
Die Prüfung kann folgende Materialien betreffen:
- Folien für flexible Verpackungen;
- Laminate;
- Mehrschichtfolien;
- Barrierematerialien;
- metallisierte Strukturen;
- pharmazeutische Verpackungen;
- weitere Materialien, bei denen die Sauerstofftransmission charakterisiert werden muss.
Die Auswahl der Prüfbedingungen muss mit dem Ziel der Messung und dem untersuchten Material übereinstimmen.
Welches Messgerät sollte für die Messung verwendet werden?
Für eine OTR-Prüfung ist ein Messsystem erforderlich, das speziell für die Bestimmung der Sauerstofftransmission durch eine Probe ausgelegt ist.
Ein OTR-Analysator muss die Kontrolle und Überwachung der Prüfbedingungen ermöglichen und den Sauerstoff erfassen können, der durch das Material hindurchtritt.
Die Gerätekonfiguration kann von verschiedenen Faktoren abhängen, darunter:
- Art der Proben;
- Anzahl der durchzuführenden Messungen;
- erforderlicher Messbereich;
- Temperatur- und Feuchtigkeitsregelung;
- Bedarf an der Analyse weiterer Gase oder Parameter.
Weitere Informationen zu den verfügbaren Geräten finden Sie unter [Permeabilità all’ossigeno e OTR → Sauerstoffdurchlässigkeit und OTR].
Zu den ExtraSolution-Lösungen für die OTR-Messung gehören:
- [MultiPerm O2-CO2 → Produktseite MultiPerm O2-CO2]
- [MultiPerm O2-H2O → Produktseite MultiPerm O2-H2O]
- [TotalPerm → Produktseite TotalPerm]
OTR und Barriereeigenschaften
Der OTR ist einer der Parameter zur Charakterisierung der Barriereeigenschaften von Materialien.
Für eine umfassendere Bewertung kann die OTR-Messung durch weitere Messungen ergänzt werden, beispielsweise:
- WVTR zur Bestimmung der Wasserdampftransmission;
- CO₂TR zur Bestimmung der Kohlendioxidtransmission.
Die Auswahl der Parameter hängt von den zu bewertenden Eigenschaften und der Anwendung des Materials ab.
Der OTR ist somit einer der Parameter, die zur Bewertung der Barriereeigenschaften von Folien eingesetzt werden. Weitere Informationen finden Sie unter [Proprietà barriera dei film: cosa sono e come si valutano → Barriereigenschaften von Folien: Was sind sie und wie werden sie bewertet?].
OTR-Messung mit ExtraSolution
ExtraSolution bietet Lösungen zur Messung der Oxygen Transmission Rate bei Folien, Barrierematerialien und Mehrschichtstrukturen.
Die für die OTR-Messung vorgesehenen Geräte können in der Forschung und Entwicklung, bei der Materialqualifizierung und in der Qualitätskontrolle eingesetzt werden.
Weitere Informationen zu den verfügbaren Lösungen:
- [MultiPerm O2-CO2 → Produktseite MultiPerm O2-CO2]
- [MultiPerm O2-H2O → Produktseite MultiPerm O2-H2O]
- [TotalPerm → Produktseite TotalPerm]
Erfahren Sie mehr über die OTR-Messung
Weitere Informationen zur Charakterisierung der Sauerstoffdurchlässigkeit:
- [Permeabilità all’ossigeno e OTR → Sauerstoffdurchlässigkeit und OTR]
- [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?]
- [Proprietà barriera dei film: cosa sono e come si valutano → Barriereigenschaften von Folien: Was sind sie und wie werden sie bewertet?]
- [Film barriera: caratteristiche, materiali e metodi di misura → Barrierefolien: Eigenschaften, Materialien und Messmethoden]
Möchten Sie den OTR messen?
ExtraSolution bietet Lösungen zur Messung der Sauerstofftransmission und zur Charakterisierung von Barrierematerialien.
[Contattaci → Kontaktieren Sie uns], um das passende Messgerät und die geeignete Konfiguration für das zu untersuchende Material und die erforderlichen Prüfbedingungen zu finden.