{"id":1872,"date":"2012-06-18T07:54:28","date_gmt":"2012-06-18T07:54:28","guid":{"rendered":"http:\/\/www.innoform-coaching.de\/blog\/?p=1872"},"modified":"2012-07-19T06:31:02","modified_gmt":"2012-07-19T06:31:02","slug":"welchen-einfluss-hat-feuchtigkeit-auf-die-sauerstoffbarriere","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.innoform-coaching.de\/blog\/2012\/06\/18\/welchen-einfluss-hat-feuchtigkeit-auf-die-sauerstoffbarriere\/","title":{"rendered":"Welchen Einfluss hat Feuchtigkeit auf die Sauerstoffbarriere?"},"content":{"rendered":"

\u201cPr\u00fcfen und Bewerten von Folienverpackungen\u201d <\/strong><\/p>\n

Permeation <\/strong>(Teil 6)
\nvon\u00a0Karsten Schr\u00f6der <\/a>(Innoform<\/a>)<\/p>\n

<\/strong>Der Einfluss von Feuchtigkeit, die in der Regel entweder aus dem verpackten Gut oder aus der Umgebungsluft stammt, kann erheblichen Einfluss auf die Sauerstoffbarriere (Sperrwirkung) einer Folie haben. Wann das ein Problem werden kann und welche Alternativen zur Verf\u00fcgung stehen, wird hier erl\u00e4utert. Zudem werden die beiden Begriffe \u201eorganische Barriere\u201c und \u201eanorganische Barriere\u201c beschrieben.<\/p>\n

1. Wann ist Feuchtigkeit f\u00fcr die Sauerstoffbarriere ein Problem?<\/strong><\/p>\n

Um zu wissen, ob Feuchtigkeit zum einen die Barriere verschlechtert und zum anderen \u00fcberhaupt anwesend ist, muss man sich die Packungen selbst ansehen. Ist das Material denn \u00fcberhaupt anf\u00e4llig f\u00fcr einen Barriereverlus? \u2013 Denn darum geht es ja. Oder handelt es sich um ein Material, das gar nicht seine Barriere gegen Sauerstoff ver\u00e4ndert, wenn die Feuchtigkeit im und um die Folie schwanken? Handelt es sich um eine organische oder anorganische Barriere? Mit anderen Worten ist sie feuchtigkeitsempfindlich oder nicht?
\nUnd dann ist noch zu ber\u00fccksichtigen, wie feucht denn nun die Barriereschicht wirklich wird und im schlechtesten Fall (worst case) werden kann.<\/p>\n

1.1 Organische Barrieren<\/strong><\/p>\n

Kennen sie eigentlich den Begriff der organischen Barriere, der mehr und mehr Einzug in der \u201eBarrierewelt\u201c und Folienindustrie findet? Gemeint ist in diesem Zusammenhang, dass die Barriere- oder Sperrschicht in der Folie aus Kunststoff (organischem Material) erzeugt wird. Beispiele hierf\u00fcr sind Polyamid und vor allem Ethylen-Vinyl-Alkohol (EVOH). Die meisten \u2013 ja man kann sogar sagen bis auf PVDC alle \u00fcblichen Materialien – zeigen dabei ein Verhalten, das in der Praxis nachteilig sein kann.\u00a0 Und zwar immer dann, wenn Feuchtigkeit im Spiel ist.
\nDie Sauerstoffbarriere nimmt mit zunehmendem Feuchtigkeitsgehalt im Polymer (organischem Material) ab. Ich will hier nicht zu tief ins Detail gehen, aber doch erw\u00e4hnen, dass man sich das Wasser als eine Art Quellmittel vorstellen kann, das den Abstand zwischen den Makromolek\u00fclen des Folienmaterials vergr\u00f6\u00dfert und somit Platz f\u00fcr Permeation \u2013 also Durchdringen von Sauerstoff macht.<\/p>\n

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Die Abbildung zeigt, wie sich durch das \u201eEinlagern\u201c von Wasser mehr Raum f\u00fcr die Permeation von Gasen \u2013 hier Sauerstoff, bietet.<\/p>\n

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Welche Polymere \/ Kunststoffe nun wie stark in der Barriere beeinflusst werden, h\u00e4ngt nicht nur vom Polymer selber ab, sondern auch von den Schichten, die es umgibt. Zur Vereinfachung und grundlegendem Verst\u00e4ndnis, m\u00f6chte ich hier aber nur prinzipielle Trends darstellen, die einfach in praktischen Versuchen dann quantifizierbar sind.<\/p>\n

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Abbildung 2: Prinzipskizze aus Innoform Seminaren: Einfluss von Feuchte auf die Sauerstoffpermeation \u00fcblicher \u201eFolienpolymere\u201c<\/p><\/div>\n

Das PVDC tanzt hier aus der Reihe, weshalb es auch so gerne f\u00fcr tiefgezogene also verformte Barriereschichten f\u00fcr feuchte Umgebungen oder feuchte F\u00fcllg\u00fcter eingesetzt wird.
\nAuch das PET verliert nicht die Barriere, wird aber aufgrund seiner eher weniger starken Sperrwirkung nicht wirklich als Barriere gegen Sauerstoff eingesetzt. Zum Einsatz kommt das PET z.B. als Material f\u00fcr thermogeformte Schalen, da die Materialdicken der Ausgangsfolien dicker sind und somit die Barriere besser.<\/p>\n

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1.2 Anorganische Barrieren<\/strong><\/p>\n

Im Gegensatz dazu spricht man von allen anderen \u00fcblichen Barriereschichten, wie z.B. die Metallisierung mit Aluminium, die Aluminiumfolie selbst oder Siliziumoxid (SiOx) bzw. Aluminium-Oxid (AlOx) bedampften Folien von anorganischen Barrieren. Diese sind nicht aus Kunststoff, sondern aus anorganischen Materialien wie Metall.
\nDas hei\u00dft allerdings nicht, dass es keine Folie w\u00e4re, sondern nur, dass die Sperrschicht oder Barriereschicht durch eine Nicht-Kunststoffschicht erzeugt wird.
\nDiese anorganischen Schichten haben nun den atemberaubenden Vorteil, dass sie bei allen Feuchtigkeiten nahezu die gleichen Sperreigenschaften behalten, die sie auch im trockenen Zustand haben.<\/p>\n

Die folgenden Diagramme zeigen den Einfluss der Feuchtigkeit auf z.B. ein EVOH-Copolymer, wie es \u00fcblicherweise in vielen Fleisch-, Wurst- und K\u00e4severpackungen verwendet wird:<\/p>\n

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Abbildung 3: Abh\u00e4ngigkeit der Sauerstoffbarriere von Temperatur und Luftfeuchtigkeit bei EVOH<\/p><\/div>\n

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Und dann haben die anorganischen Barrieren noch einen grandiosen Vorteil, der alles andere \u00fcberragt, aber in der Praxis kaum beachtet wird. Sie haben eine gute Barriere gegen (fast) alles. Sie sperren gut gegen Wasserdampf, Sauerstoff, Aromen, und manche sogar gegen Licht (Aluminiumfolie oder Aluminium-Metallisierung.<\/p>\n

Nur verformen lassen sich die spr\u00f6deren, anorganischen Schichten leider nur sehr wenig und zeigen doch auch immer wieder in der Praxis Knickbr\u00fcche in Falzkanten. Hier kann oft zwar durch geschickte Verbundstrukturen entgegen gewirkt werden, aber diese Eigenschaft ist immer mit zu beachten.<\/p>\n

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2. Fazit<\/strong><\/p>\n

Egal ob eine organische oder anorganische Barriere verwendet wird \u2013 es sind immer die Rahmenbedingungen der Anwendung f\u00fcr die Folienverpackung zu ber\u00fccksichtigen. Wird ein warmes, feuchtes Klima in der Umgebung erwartet und es ist eine ausgezeichnete Sauerstoffbarriere erforderlich, so sind anorganische Barrieren vorzuziehen oder PVDC einzusetzen. Alle anderen Konstruktionen f\u00fchren unweigerlich zu Herausforderung in Design, Struktur und Verarbeitung.
\nSind hingegen thermische Verformung, Flexibilit\u00e4t und eine effiziente Herstellung wichtig, spielen die Kunststoffbarriereschichten\u00a0 (organischen Barrieren) ihre Vorteile voll aus. Wie bei allen Industrieprodukten gibt es hier auch innerhalb von Materialklassen signifikante Unterschiede hinsichtlich Barriere und Feuchtigkeitsempfindlichkeit. Hier gilt es also den richtigen Lieferanten mit dem richtigen Rohstoff zu w\u00e4hlen, um z.B. auch EVOH gefahrlos f\u00fcr feuchte Klimate einsetzen zu k\u00f6nnen.<\/p>\n

Welche Schicht \/ welches Material welche Durchl\u00e4ssigkeit zeigt oder anders ausgedr\u00fcckt, welche Barriere bietet, k\u00f6nnen Sie leicht online mit unserem kostenlosen Permeationsrechner ermitteln: http:\/\/www.innoform-testservice.de\/tpages\/tools\/permeation.php Wenn Sie sich kostenlos mit Ihrer E-Mailadresse einloggen, sehen Sie sogar alle wichtigsten Barrierematerialien und k\u00f6nnen schon einmal virtuell ausrechnen lasen, wie diese sich im Verbund darstellen.<\/p>\n

Ich freue mich wieder auf zahlreiche Kommentare und Anregungen f\u00fcr weitere Beitr\u00e4ge in unserer Innoform Expertenecke<\/a> hier oder auf\u00a0XING<\/a>.<\/p>\n

Freundlicher Gru\u00df,<\/p>\n

Karsten Schr\u00f6der<\/em><\/strong><\/p>\n

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P.S. Weitere Artikel zu diesem Themenbereich finden Sie nachstehend:<\/p>\n

1. Kennen Sie eigentlich den Unterschied zwischen Dichtheitspr\u00fcfung und Permeationsmessung?<\/a><\/p>\n

2. Was bedeutet eigentlich die Einheit cm\u00b3\/m\u00b3 x d x bar bei der Permeationsmessung?<\/a><\/p>\n

3. Was ist eigentlich die Permeationsrate?<\/a><\/p>\n

4. Was gibt die Wasserdampfdurchl\u00e4ssigkeit eigentlich an?<\/a><\/p>\n

5. Was bedeutet, die Folie hat eine gute Barriere?<\/a><\/p>\n

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Die n\u00e4chsten Innoform Veranstaltung<\/a> finden Sie HIER<\/a>.<\/p>\n

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Innoform GmbH Testservice<\/a>
\nIndustriehof 3
\n26133 Oldenburg
\nwww.innoform.de
\nTS@innoform.de<\/p>\n

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