Come si misura la permeabilità di un film plastico
Misurare la permeabilità di un film plastico significa determinare quanto un determinato gas o il vapor d’acqua riesce ad attraversare il materiale in condizioni di prova definite.
Il test permette di ottenere un dato quantitativo sulle prestazioni barriera del film e di confrontare materiali, spessori e strutture differenti.
Ma come viene eseguita concretamente la misura? Quali parametri vengono considerati e come si interpreta il risultato?
Cosa si misura in un film plastico
La proprietà da misurare dipende dalla sostanza che si vuole caratterizzare.
I principali test riguardano:
- ossigeno, attraverso la misura dell’OTR;
- vapor d’acqua, attraverso la misura del WVTR;
- anidride carbonica, attraverso la misura del CO₂TR.
La scelta del test dipende quindi dall’applicazione del film e dalla proprietà barriera che si desidera valutare.
Per approfondire i singoli parametri:
Come funziona il test di permeabilità
Il principio della misura consiste nel separare due ambienti attraverso il film da analizzare.
Da un lato viene mantenuto il gas o l’ambiente di prova, mentre dall’altro viene rilevata la quantità di sostanza che attraversa il campione.
Lo strumento registra il flusso che passa attraverso il film e, una volta raggiunte le condizioni previste dal metodo, determina il valore di trasmissione.
Il risultato consente quindi di quantificare il comportamento barriera del materiale nelle specifiche condizioni del test.
Preparazione del film da analizzare
La preparazione del campione è un passaggio importante perché può influenzare la qualità e la ripetibilità della misura.
Prima del test è necessario verificare, in funzione del metodo utilizzato:
- dimensioni del campione;
- spessore;
- condizioni di conservazione e condizionamento;
- assenza di difetti o danneggiamenti;
- corretta installazione nella cella di misura.
Il campione deve essere rappresentativo del materiale che si vuole caratterizzare.
Nel caso di film multistrato o laminati, è inoltre importante considerare la struttura nella sua configurazione effettiva, poiché il comportamento barriera deriva dalla combinazione dei diversi strati.
Quali condizioni influenzano la misura
La permeabilità di un film non dipende soltanto dal materiale.
Il valore ottenuto può variare in funzione delle condizioni di prova, tra cui:
- temperatura;
- umidità relativa;
- spessore del film;
- gas utilizzato;
- pressione;
- area sottoposta alla misura.
Per questo motivo, due test eseguiti sullo stesso materiale ma in condizioni differenti possono produrre risultati diversi.
Quando si confrontano film o campioni differenti, è quindi fondamentale utilizzare condizioni di prova coerenti.
Misura dell’OTR di un film
Per valutare la permeabilità all’ossigeno si misura l’OTR (Oxygen Transmission Rate).
Il film viene posizionato nella cella di misura e sottoposto all’azione dell’ossigeno secondo le condizioni previste dal metodo.
Il sistema rileva la quantità di ossigeno che attraversa il campione e determina il valore di trasmissione.
Un valore di OTR più basso indica, a parità di condizioni di prova, una minore trasmissione di ossigeno attraverso il film.
Per approfondire il significato e i metodi di misura: Permeabilità all’ossigeno e OTR.
Misura del WVTR di un film
Per caratterizzare la barriera al vapor d’acqua si determina il WVTR (Water Vapor Transmission Rate).
Il principio è analogo, ma il test viene eseguito utilizzando condizioni di umidità definite e un sistema di rilevazione specifico per il vapor d’acqua.
Anche in questo caso il risultato deve essere interpretato considerando temperatura, umidità e caratteristiche del campione.
Per approfondire: Permeabilità al vapor d’acqua e WVTR.
Misura del CO₂TR di un film
La permeabilità all’anidride carbonica viene caratterizzata attraverso il CO₂TR (Carbon Dioxide Transmission Rate).
Il test permette di quantificare la quantità di CO₂ che attraversa il film nelle condizioni stabilite.
La misura può essere utilizzata per confrontare materiali differenti o verificare l’effetto di una modifica nella struttura del film.
Per approfondire: Permeabilità alla CO₂ e CO₂TR.
Come interpretare il risultato
Il valore ottenuto dal test deve essere sempre letto insieme alle condizioni nelle quali è stato determinato.
Un confronto corretto tra due film richiede quindi di verificare che siano comparabili almeno:
- il parametro misurato;
- il gas utilizzato;
- la temperatura;
- l’umidità relativa;
- lo spessore o la configurazione del campione;
- il metodo di prova.
Un singolo valore, considerato senza queste informazioni, può essere poco significativo.
Perché misurare la permeabilità di un film
Il test può essere utilizzato in diverse fasi della vita del materiale.
Durante lo sviluppo, permette di confrontare formulazioni, spessori e strutture differenti.
Durante la qualificazione, fornisce dati utili per verificare le prestazioni del materiale scelto.
Nel controllo qualità, consente di confrontare campioni e lotti e di monitorare la costanza delle caratteristiche barriera.
La misura trasforma quindi una proprietà del materiale in un parametro quantitativo che può essere utilizzato per il confronto e la verifica.
Film monostrato e film multistrato
La procedura generale può essere applicata sia a film monostrato sia a strutture più complesse.
Nel film monostrato il risultato è legato principalmente alle caratteristiche del materiale e al suo spessore.
Nei film multistrato e nei laminati, invece, la misura permette di caratterizzare la struttura nel suo complesso.
In questi casi può essere particolarmente utile confrontare differenti configurazioni per verificare come la variazione di uno o più strati influisca sulla prestazione finale.
Approfondisci: Misura della permeabilità dei film multistrato e laminati.
Quale strumento utilizzare
Lo strumento deve essere scelto in funzione del parametro da misurare e delle caratteristiche del materiale.
Per un laboratorio che deve caratterizzare esclusivamente il vapor d’acqua può essere sufficiente una soluzione dedicata al WVTR. Se invece è necessario analizzare più proprietà barriera, esistono sistemi che combinano differenti sensori.
Tra gli aspetti da valutare rientrano:
- campo di misura;
- gas analizzabili;
- controllo della temperatura;
- controllo dell’umidità;
- numero di celle;
- tipologia e dimensioni dei campioni;
- modalità di gestione e registrazione dei dati.
Dalla misura al confronto dei materiali
Uno dei principali vantaggi del test è la possibilità di confrontare quantitativamente differenti film.
Ad esempio, durante lo sviluppo di un materiale è possibile sottoporre alla stessa procedura campioni con:
- spessori differenti;
- formulazioni diverse;
- coating differenti;
- strutture multistrato alternative.
I risultati permettono di verificare quale modifica produce un cambiamento misurabile nelle prestazioni barriera, mantenendo costanti le condizioni di prova.
Approfondisci la misura della permeabilità
Per approfondire i diversi aspetti della caratterizzazione:
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