Proprietà barriera dei film: cosa sono e come si valutano
Un film barriera è un materiale progettato per limitare il passaggio di sostanze attraverso la propria struttura.
Nel packaging, questa funzione può riguardare soprattutto ossigeno, vapor d’acqua e anidride carbonica. La capacità di ostacolare il passaggio di queste sostanze è una delle caratteristiche che possono essere considerate nella progettazione e nella scelta di un film.
Le proprietà barriera dei film non sono però definite da un unico valore: devono essere valutate in relazione alla sostanza considerata, al materiale e alle condizioni di utilizzo.
Cosa sono le proprietà barriera
La proprietà barriera indica la capacità di un materiale di limitare la trasmissione di una determinata sostanza.
Un film può quindi avere una buona barriera all’ossigeno e presentare un comportamento differente nei confronti del vapor d’acqua o della CO₂.
Per questo è necessario specificare quale sostanza si sta analizzando e in quali condizioni viene effettuata la valutazione.
Quali proprietà barriera si possono misurare
Le principali caratteristiche considerate per i film sono:
- barriera all’ossigeno, espressa attraverso l’OTR;
- barriera al vapor d’acqua, espressa attraverso il WVTR;
- barriera alla CO₂, espressa attraverso il CO₂TR.
Questi parametri descrivono fenomeni differenti e vengono scelti in funzione dell’applicazione e del comportamento che si vuole caratterizzare.
Per approfondire:
Da cosa dipendono le proprietà barriera
Il comportamento barriera di un film è influenzato da diversi elementi, tra cui:
- tipo di materiale;
- struttura del film;
- spessore;
- composizione;
- presenza di coating o rivestimenti;
- numero e disposizione degli strati;
- temperatura;
- umidità relativa.
Anche materiali appartenenti alla stessa famiglia possono quindi presentare prestazioni differenti.
Nelle strutture multistrato, inoltre, il risultato dipende dalla combinazione dei diversi componenti e non dalle caratteristiche di un singolo strato.
Film monostrato, multistrato e laminati
Le proprietà barriera possono essere ottenute attraverso configurazioni differenti.
Un film può essere monostrato, oppure essere costituito da più materiali attraverso processi di co-estrusione o laminazione. Possono inoltre essere presenti strati metallizzati o coating specifici.
Ogni componente può svolgere una funzione diversa: uno strato può contribuire principalmente alla barriera, mentre altri possono fornire caratteristiche meccaniche, termosaldabilità o protezione.
Per questo, quando si deve caratterizzare un materiale destinato all’applicazione finale, è spesso utile valutare direttamente la struttura completa.
Approfondisci: Misura della permeabilità dei film multistrato e laminati.
Come si valutano le proprietà barriera
La valutazione viene effettuata attraverso test che misurano la quantità di sostanza che attraversa il film in condizioni definite.
In funzione della proprietà considerata si può determinare:
OTR → trasmissione dell’ossigeno
WVTR → trasmissione del vapor d’acqua
CO₂TR → trasmissione dell’anidride carbonica
Il risultato deve essere interpretato insieme alle condizioni della prova, perché temperatura, umidità, spessore e altre variabili possono influenzare il comportamento misurato.
Per questo, quando si confrontano due film, è importante che i test siano eseguiti secondo condizioni coerenti.
Per approfondire il procedimento: Come si misura la permeabilità di un film plastico.
Come confrontare film con proprietà barriera differenti
Il confronto tra due film non dovrebbe basarsi esclusivamente sul valore ottenuto.
È necessario considerare almeno:
- quale sostanza è stata analizzata;
- quale parametro è stato misurato;
- lo spessore del campione;
- la struttura del film;
- temperatura e umidità della prova.
Un materiale può infatti presentare caratteristiche differenti a seconda del fenomeno di trasmissione considerato.
La scelta del film deve quindi partire dalle specifiche esigenze dell’applicazione e dalle proprietà che devono essere controllate.
Perché caratterizzare le proprietà barriera
La misura delle proprietà barriera fornisce dati quantitativi utili durante lo sviluppo e la qualificazione dei materiali.
Può essere utilizzata per:
- confrontare differenti film;
- ottimizzare una struttura multistrato;
- valutare nuovi materiali;
- verificare l’effetto di variazioni di spessore o composizione;
- qualificare materiali e fornitori;
- controllare la costanza delle prestazioni.
Il test rappresenta quindi uno degli strumenti utilizzati per trasformare una caratteristica del materiale in un dato misurabile e confrontabile.
Proprietà barriera e packaging
Nel packaging, la caratterizzazione della barriera può riguardare film destinati a differenti applicazioni, dagli imballaggi alimentari a quelli farmaceutici e tecnici.
La misura può essere eseguita su film plastici, laminati, strutture multistrato e materiali con coating, in funzione della configurazione del packaging.
Il parametro da analizzare viene scelto in relazione alla funzione che il materiale deve svolgere e alle condizioni nelle quali verrà utilizzato.
Approfondisci le proprietà barriera
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