OTR: cos’è l’Oxygen Transmission Rate e come si misura
L’OTR (Oxygen Transmission Rate) è uno dei principali parametri utilizzati per caratterizzare la capacità di un materiale di limitare il passaggio dell’ossigeno.
Il valore OTR è particolarmente importante nella valutazione di film plastici, film barriera, laminati e strutture multistrato, soprattutto quando il controllo della trasmissione dell’ossigeno rappresenta una caratteristica rilevante del materiale.
Ma cosa significa esattamente OTR? Come viene misurato e quali fattori possono influenzare il risultato?
Che cos’è l’OTR
OTR significa Oxygen Transmission Rate, ovvero velocità di trasmissione dell’ossigeno.
Il parametro indica la quantità di ossigeno che attraversa una determinata superficie di materiale in un determinato intervallo di tempo, nelle condizioni di prova impostate.
Il valore OTR viene quindi utilizzato per descrivere quantitativamente il comportamento di un film o di un altro materiale nei confronti dell’ossigeno.
In generale, un valore OTR più basso indica una minore trasmissione di ossigeno attraverso il materiale nelle condizioni considerate.
Cosa misura l’OTR
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L’OTR misura il passaggio dell’ossigeno attraverso il campione.
Il test può essere utilizzato per caratterizzare:
- film plastici;
- film barriera;
- film multistrato;
- laminati;
- materiali metallizzati;
- strutture con coating;
- altri materiali destinati ad applicazioni in cui la barriera all’ossigeno deve essere caratterizzata.
Il risultato deve sempre essere associato alle condizioni nelle quali è stata effettuata la prova.
OTR e permeabilità all’ossigeno
OTR e permeabilità all’ossigeno sono concetti collegati, ma non sono necessariamente intercambiabili.
L’OTR descrive la velocità con cui l’ossigeno attraversa un campione nelle specifiche condizioni di prova.
La permeabilità è invece una proprietà del materiale che può essere considerata tenendo conto anche dello spessore del campione e delle condizioni di misura.
Per questo, quando si confrontano risultati ottenuti su materiali differenti, è importante verificare come è stato determinato il dato e quali parametri sono stati utilizzati.
Come si misura
La misura dell’OTR viene effettuata inserendo il campione all’interno di una cella di permeazione che separa due ambienti con condizioni definite.
Da un lato del campione viene mantenuta un’atmosfera contenente ossigeno, mentre dall’altro viene analizzata la quantità di ossigeno che attraversa il materiale.
Il sistema rileva la trasmissione dell’ossigeno e determina il valore OTR sulla base delle condizioni della prova.
Il principio generale può essere sintetizzato in tre fasi:
- preparazione e posizionamento del campione;
- esposizione del materiale all’atmosfera di prova;
- rilevazione dell’ossigeno trasmesso e determinazione dell’OTR.
Le modalità operative possono variare in funzione dello strumento e del metodo utilizzato.
Preparazione del campione
La preparazione del campione è un elemento importante per ottenere una misura rappresentativa.
Il materiale deve essere posizionato nella cella di prova in modo da garantire la separazione tra i due ambienti e impedire perdite o passaggi di gas non dovuti alla permeazione attraverso il campione.
Nel caso di film e materiali flessibili è inoltre importante considerare:
- uniformità dello spessore;
- integrità del campione;
- area effettivamente sottoposta a test;
- eventuali difetti o discontinuità;
- modalità di montaggio.
Una preparazione non corretta può compromettere l’affidabilità del risultato.
Quali condizioni influenzano la misura
Il valore OTR non è una caratteristica assoluta indipendente dalle condizioni di prova.
Tra i principali fattori da considerare troviamo:
- temperatura;
- umidità relativa;
- spessore del materiale;
- struttura del campione;
- condizioni del gas di prova;
- caratteristiche del materiale.
In particolare, temperatura e umidità possono influenzare il comportamento di alcuni materiali e devono quindi essere considerate quando si confrontano risultati differenti.
Per questo motivo, un valore OTR dovrebbe essere sempre interpretato insieme alle condizioni nelle quali è stato ottenuto.
OTR dei film multistrato e laminati
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Nel caso di strutture multistrato, l’OTR permette di caratterizzare il comportamento della struttura completa.
Questo consente di confrontare differenti configurazioni e valutare l’effetto di:
- materiali barriera differenti;
- variazioni di spessore;
- numero degli strati;
- combinazioni di materiali;
- coating o metallizzazioni.
La misura può quindi supportare lo sviluppo di nuove strutture e la verifica delle prestazioni del materiale nella configurazione destinata all’applicazione.
Per approfondire: Misura della permeabilità dei film multistrato e laminati.
Come interpretare un valore OTR e perchè misurarlo
Il valore OTR deve essere interpretato in relazione al materiale, allo spessore e alle condizioni di prova.
Un valore più basso indica una minore quantità di ossigeno trasmessa attraverso il campione nelle condizioni considerate.
Tuttavia, non è corretto confrontare automaticamente due valori OTR ottenuti con condizioni di prova differenti.
Quando si confrontano materiali, è quindi importante verificare almeno:
- condizioni di temperatura;
- umidità relativa;
- spessore;
- struttura del materiale;
- metodologia utilizzata;
- unità di misura.
Solo con condizioni comparabili il dato può essere utilizzato efficacemente per valutare le differenze tra materiali.
La misura OTR può essere utilizzata in diverse fasi del ciclo di sviluppo e produzione di un materiale.
In particolare, permette di:
- confrontare differenti film;
- valutare materiali barriera;
- ottimizzare strutture multistrato;
- verificare l’effetto di variazioni di composizione o spessore;
- qualificare materiali e fornitori;
- controllare la costanza delle prestazioni;
- supportare ricerca e sviluppo.
Il valore OTR diventa quindi un parametro quantitativo utile per caratterizzare e confrontare il comportamento dei materiali nei confronti dell’ossigeno.
OTR nel packaging
Nel packaging, la misura dell’OTR può essere applicata a diverse tipologie di materiali e strutture.
Il test può riguardare:
- film per imballaggi flessibili;
- laminati;
- film multistrato;
- materiali barriera;
- strutture metallizzate;
- packaging farmaceutico;
- altri materiali destinati ad applicazioni in cui la trasmissione dell’ossigeno deve essere caratterizzata.
La scelta delle condizioni di prova deve essere coerente con l’obiettivo della misura e con il materiale analizzato.
Quale strumento utilizzare per la misura
Per eseguire un test OTR è necessario utilizzare un sistema di misura progettato per determinare la trasmissione dell’ossigeno attraverso il campione.
Un analizzatore OTR deve permettere di controllare e monitorare le condizioni della prova e di rilevare l’ossigeno trasmesso attraverso il materiale.
La configurazione dello strumento può dipendere da diversi fattori, tra cui:
- tipologia dei campioni;
- numero di analisi da eseguire;
- intervallo di misura richiesto;
- controllo di temperatura e umidità;
- necessità di analizzare altri gas o parametri.
Per approfondire gli strumenti disponibili: Permeabilità all’ossigeno e OTR.
OTR e proprietà barriera
L’OTR rappresenta uno dei parametri utilizzati per caratterizzare le proprietà barriera dei materiali.
Per ottenere una valutazione più completa, l’OTR può essere affiancato da altre misure, come:
- WVTR, per la trasmissione del vapor d’acqua;
- CO₂TR, per la trasmissione dell’anidride carbonica.
La scelta dei parametri dipende dalle caratteristiche che devono essere valutate e dall’applicazione del materiale.
Per approfondire il tema: Proprietà barriera dei film: cosa sono e come si valutano.
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ExtraSolution propone soluzioni per la misura dell’Oxygen Transmission Rate su film, materiali barriera e strutture multistrato.
Gli strumenti dedicati alla misura OTR possono essere utilizzati per attività di ricerca e sviluppo, qualificazione dei materiali e controllo qualità.
Per approfondire le soluzioni disponibili:
Approfondisci la misura OTR
Per approfondire la caratterizzazione della permeabilità all’ossigeno:
- Permeabilità all’ossigeno e OTR
- Come si misura la permeabilità di un film plastico
- Proprietà barriera dei film: cosa sono e come si valutano
- Film barriera: caratteristiche, materiali e metodi di misura
- Misura della permeabilità dei film plastici
- Misura della permeabilità dei film multistrato e laminati
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