La permeabilità all’ossigeno è uno dei parametri più importanti per la valutazione delle proprietà barriera di film, membrane, materiali plastici e strutture destinate al packaging.
La capacità di un materiale di limitare il passaggio dell’ossigeno può essere determinante in numerose applicazioni, in particolare quando il contatto con l’ossigeno può influenzare la conservazione o le caratteristiche del prodotto confezionato.
La misura della trasmissione dell’ossigeno attraverso un materiale viene comunemente espressa attraverso il parametro OTR – Oxygen Transmission Rate, che consente di quantificare la quantità di ossigeno che attraversa un campione in determinate condizioni di prova.
ExtraSolution propone soluzioni per la misura della permeabilità all’ossigeno e dell’OTR, destinate alla caratterizzazione di film, materiali barriera e strutture utilizzate in differenti applicazioni industriali.
Che cos’è la permeabilità all’ossigeno
La permeabilità all’ossigeno indica la capacità di un materiale di lasciarsi attraversare dall’ossigeno.
Quando un film o una struttura viene utilizzata come barriera, l’obiettivo può essere quello di limitare il passaggio dell’ossigeno tra l’ambiente esterno e il prodotto contenuto nella confezione.
Il comportamento del materiale dipende dalla sua composizione e struttura, ma anche dalle condizioni nelle quali viene effettuata la misura.
Tra i principali fattori che possono influenzare la permeabilità all’ossigeno rientrano:
- natura del materiale;
- spessore del campione;
- struttura del film;
- temperatura;
- condizioni di umidità;
- differenza di pressione parziale dell’ossigeno;
- eventuale presenza di più strati;
- caratteristiche e condizioni del campione.
Per questo motivo la misura sperimentale è fondamentale per determinare le effettive prestazioni barriera di un materiale.
Che cos’è l’OTR
OTR significa Oxygen Transmission Rate, ovvero velocità di trasmissione dell’ossigeno.
Il parametro descrive la quantità di ossigeno che attraversa un determinato materiale in un intervallo di tempo e in specifiche condizioni di prova.
L’OTR viene utilizzato per caratterizzare le prestazioni barriera di film e altri materiali nei confronti dell’ossigeno.
In generale, a parità di condizioni di misura, un valore di OTR più basso indica una minore trasmissione di ossigeno attraverso il materiale e quindi una maggiore capacità della struttura di limitarne il passaggio.
Il valore di OTR deve comunque essere sempre interpretato in relazione alle condizioni di prova utilizzate, perché temperatura, umidità, spessore e altri parametri possono influenzare il risultato.
Perché misurare l’OTR
La misura dell’OTR permette di ottenere un dato quantitativo sulle prestazioni di un materiale nei confronti dell’ossigeno.
Questo dato può essere utilizzato in diverse fasi del ciclo di sviluppo e produzione:
- sviluppo di nuovi materiali;
- selezione di film con differenti caratteristiche barriera;
- confronto tra materiali e strutture;
- ottimizzazione di film multistrato;
- controllo della qualità;
- verifica della costanza della produzione;
- ricerca e sviluppo;
- valutazione dell’effetto di modifiche alla formulazione o al processo produttivo.
La misura OTR permette quindi di confrontare soluzioni differenti sulla base di un parametro misurabile e di verificare il comportamento effettivo del materiale.
Come si misura la permeabilità all’ossigeno
La misura della permeabilità all’ossigeno viene effettuata separando due ambienti mediante il campione da analizzare.
Su un lato del campione viene introdotto l’ossigeno, mentre sul lato opposto viene rilevata la quantità di ossigeno che attraversa il materiale.
L’analizzatore monitora la trasmissione dell’ossigeno attraverso il campione e determina il valore di OTR sulla base delle condizioni definite per il test.
Per ottenere risultati affidabili è importante controllare i principali parametri della prova, tra cui temperatura, umidità, condizioni di pressione e caratteristiche del campione.
Anche la preparazione del campione e il corretto montaggio nel sistema di misura sono elementi importanti per ottenere risultati ripetibili.
Quali materiali possono essere sottoposti a test OTR
La misura della permeabilità all’ossigeno può essere applicata a numerose tipologie di materiali.
Tra quelli maggiormente analizzati rientrano:
- film plastici;
- film barriera;
- film multistrato;
- materiali laminati;
- strutture coestruse;
- membrane;
- materiali per packaging flessibile;
- materiali utilizzati per imballaggi e contenitori.
La misura può essere utilizzata sia per caratterizzare materiali singoli sia per valutare strutture composte da più strati.
Nel caso dei materiali multistrato, il test permette di valutare il comportamento della struttura complessiva e di confrontare differenti combinazioni di materiali.
OTR e proprietà barriera dei film
L’OTR rappresenta uno dei parametri utilizzati per valutare le proprietà barriera dei film nei confronti dell’ossigeno.
La prestazione barriera può dipendere da diversi elementi della struttura, tra cui composizione, spessore e presenza di strati specificamente progettati per ridurre la trasmissione dell’ossigeno.
Due film apparentemente simili possono quindi presentare comportamenti differenti durante la misura.
Per questo la caratterizzazione sperimentale dell’OTR può essere utile sia nella fase di sviluppo di un nuovo materiale sia durante il controllo delle prestazioni di una struttura già in produzione.
Permeabilità all’ossigeno nei film barriera
I film barriera vengono progettati per limitare il passaggio di determinate sostanze attraverso la struttura.
Nel caso dell’ossigeno, la capacità barriera può essere particolarmente importante quando il contatto con l’ambiente esterno deve essere ridotto.
La misura OTR consente di verificare il comportamento del film e di confrontare diverse soluzioni, ad esempio:
- materiali differenti;
- differenti spessori;
- strutture monostrato e multistrato;
- differenti combinazioni di materiali;
- film sottoposti a trattamenti o processi produttivi differenti.
Il confronto dei risultati può supportare le attività di ricerca e sviluppo e la scelta della struttura più adatta all’applicazione.
Fattori che influenzano il valore OTR
Il valore misurato durante un test OTR non dipende esclusivamente dal materiale.
Le condizioni di prova possono influenzare significativamente il comportamento del campione. Tra i principali fattori da considerare ci sono:
Temperatura
La temperatura può influenzare il comportamento del materiale e la velocità con cui l’ossigeno attraversa la struttura.
Per questo i risultati ottenuti a temperature differenti non devono essere confrontati senza considerare le diverse condizioni di prova.
Umidità
Per alcuni materiali, in particolare per determinate strutture barriera, le condizioni di umidità possono avere un effetto significativo sulle prestazioni nei confronti dell’ossigeno.
La definizione e il controllo dell’umidità durante il test sono quindi importanti per ottenere risultati confrontabili.
Spessore
Lo spessore del materiale può influenzare la quantità di ossigeno che attraversa il campione.
Nel confronto tra materiali è quindi importante considerare anche questo parametro.
Struttura del materiale
La presenza di più strati, rivestimenti o trattamenti superficiali può modificare significativamente le proprietà barriera del materiale.
La misura OTR consente di valutare il comportamento della struttura finale e non soltanto quello delle singole materie prime.
OTR nel packaging
Il packaging rappresenta uno dei principali ambiti di applicazione della misura della permeabilità all’ossigeno.
Film e strutture utilizzati per il confezionamento possono essere progettati con differenti livelli di barriera in funzione delle esigenze del prodotto.
La misura OTR permette di caratterizzare questi materiali e di confrontare diverse soluzioni durante le attività di progettazione, sviluppo e controllo qualità.
La caratterizzazione può riguardare film destinati a:
- confezioni flessibili;
- strutture multistrato;
- laminati;
- imballaggi alimentari;
- packaging farmaceutico;
- altre applicazioni nelle quali il controllo della trasmissione dell’ossigeno è rilevante.
Standard e metodi per la misura OTR
La misura della trasmissione dell’ossigeno può essere eseguita secondo differenti metodologie e standard tecnici, in funzione del materiale e delle condizioni di prova.
Tra gli standard utilizzati per la caratterizzazione della trasmissione dell’ossigeno attraverso film e materiali plastici rientrano metodologie specifiche per la determinazione dell’OTR.
La scelta del metodo deve tenere conto del materiale analizzato, dell’intervallo di misura, delle condizioni di temperatura e umidità e delle esigenze dell’applicazione.
Per questo è importante definire correttamente la procedura di prova prima di confrontare risultati ottenuti su materiali differenti.
Come scegliere un tester o analizzatore OTR
La scelta di un tester OTR o di un analizzatore di permeabilità all’ossigeno deve essere effettuata considerando le caratteristiche del materiale e le esigenze del laboratorio.
Tra gli aspetti da valutare:
- intervallo di OTR richiesto;
- tipologia e dimensioni dei campioni;
- temperatura di prova;
- condizioni di umidità;
- numero di campioni da analizzare;
- frequenza delle misure;
- livello di automazione;
- metodologia e standard di riferimento;
- esigenze di ricerca e sviluppo o di controllo qualità.
La scelta dello strumento dovrebbe quindi partire dal tipo di misura richiesta e non esclusivamente dalla tipologia di materiale.
Strumenti ExtraSolution per la misura dell’OTR
ExtraSolution propone soluzioni per la misura della permeabilità all’ossigeno e la determinazione dell’OTR, con configurazioni dedicate alle diverse esigenze di analisi.
Gli strumenti possono essere utilizzati per la caratterizzazione di film e materiali barriera in attività di ricerca e sviluppo, controllo qualità e verifica delle prestazioni.
La gamma comprende soluzioni dedicate alla misura dell’ossigeno e sistemi che possono integrare differenti modalità di analisi, in funzione della configurazione dello strumento.
Per individuare la soluzione più adatta è possibile valutare:
- il tipo di materiale;
- il valore di OTR atteso;
- le condizioni di prova;
- la tipologia di campione;
- gli standard di riferimento;
- il numero di analisi previste.
Applicazioni della misura della permeabilità all’ossigeno
La misura dell’OTR trova applicazione in diversi settori nei quali le proprietà barriera all’ossigeno rappresentano un parametro importante.
Tra questi:
Packaging alimentare
Per la caratterizzazione di film e strutture utilizzate per il confezionamento di prodotti alimentari.
Film plastici e film barriera
Per confrontare materiali e strutture con differenti caratteristiche di barriera all’ossigeno.
Packaging farmaceutico
Per valutare le prestazioni dei materiali utilizzati per proteggere prodotti sensibili agli scambi con l’ambiente.
Materiali multistrato e laminati
Per verificare il comportamento della struttura complessiva e confrontare differenti combinazioni di materiali.
Ricerca e sviluppo
Per supportare la progettazione e l’ottimizzazione di nuovi materiali e strutture barriera.
Controllo qualità
Per verificare la costanza delle prestazioni del materiale e della produzione.
Perché scegliere ExtraSolution per la misura OTR
La scelta della strumentazione per la misura dell’OTR deve tenere conto delle caratteristiche specifiche del materiale e delle condizioni nelle quali dovrà essere eseguita l’analisi.
ExtraSolution mette a disposizione soluzioni per la caratterizzazione della permeabilità all’ossigeno e delle proprietà barriera, supportando laboratori e aziende nella scelta della configurazione più adatta alle proprie esigenze.
Dalla ricerca e sviluppo al controllo qualità, la misura OTR consente di ottenere informazioni quantitative utili per caratterizzare e confrontare le prestazioni dei materiali.
Per approfondire le soluzioni disponibili o individuare lo strumento più adatto alla tua applicazione, contatta ExtraSolution.
Approfondisci le misure di permeabilità
La misura dell’OTR rappresenta uno degli strumenti disponibili per caratterizzare le proprietà barriera dei materiali.
Per approfondire le altre tipologie di analisi puoi consultare:
- Permeabilità ai gas: misura e analisi
- Permeabilità al vapor d’acqua e WVTR
- Permeabilità alla CO₂ e CO₂TR
- Proprietà barriera dei film
Per individuare l’analizzatore più adatto al materiale e alle condizioni di prova, contatta ExtraSolution.