Permeationstests und die Barrieren – was kann gemessen werden…und warum?

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Permeationsrate zu berechnen, je nachdem, worauf Sie testen und welche Art von Tests Sie durchführen müssen.

Wenn Sie herausfinden möchten, wie viel Sauerstoff durch Ihre Verpackung dringt, oder wenn Sie den Durchsatz von Wasserdampf durch Verpackungsfolien und Barrieren analysieren müssen, gibt es ein passendes Permeationstestgerät.

Welche Arten von Permeationstestgeräten gibt es also? Unsere Kunden wenden sich in der Regel an uns, wenn sie Hilfe bei verschiedenen Arten von Tests benötigen: Sauerstoffpermeationstests und Wasserdampfpermeationstests. Und jetzt werden wir uns ein wenig Zeit nehmen, um beides zu erkunden.

Sauerstoffpermeationstest und der Wasserdampfpermeationstest

Diese in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie weit verbreiteten Prüfverfahren eignen sich hervorragend für die Qualitätskontrolle Ihrer Verpackungen oder Verpackungsmaterialien – ein wichtiger Aspekt für Lebensmittelhersteller, deren Waren unter modifizierter Atmosphäre verpackt werden, wenn es wichtig ist, den Sauerstoffgehalt zu begrenzen, um das Wachstum von Mikroorganismen zu hemmen. Dadurch wird die Haltbarkeit verlängert und Ihre Kunden bleiben gesund!

Es mag das lebensspendende Gas sein, aber Sauerstoff hat das Potenzial, Aroma und Vitamin C zu zerstören und den Geschmack Ihrer Produkte zu beeinträchtigen. Sie möchten die Barriereeigenschaften der Folien, die Sie für Ihre fertigen Verpackungen ausgewählt haben, überprüfen und ihre Sauerstoffdurchlässigkeit bestimmen? Es ist wichtig, dass Sie einen qualitativ hochwertigen Sauerstoffpermeationstest auswählen.

Die Sauerstoffbarriereeigenschaften von Verpackungsmaterialien haben sich in den letzten Jahren enorm verbessert. Nehmen wir zum Beispiel Polyethylenterephthalat (PET). Es handelt sich um eine Form von Polyester, die zu Kunststoffflaschen und -behältern für die Verpackung von Lebensmitteln und Getränken, Körperpflegeprodukten und vielen anderen Konsumgütern extrudiert – oder geformt – wird. Heutzutage kann eine PET-Flasche beeindruckende Ergebnisse wie 0,015 cm³/1 Liter Flasche pro Tag erzielen.

In der Industrie wird die Sauerstoffdurchlässigkeit einer Folie in der Regel gemessen, bevor sie in die Verpackung eingearbeitet wird, da der Prozess des Erhitzens, Streckens und Formens ihre Eigenschaften beeinflussen kann.

Unser Leitfaden für Permeationstests bietet Ihnen Einblicke in die Art und Weise, wie Sie mit unseren erschwinglichen und genauen Instrumenten Ihre Sauerstoffübertragungsrate (OTR) genau bestimmen können.

Prüfung der Wasserdampfdurchlässigkeit

Es versteht sich von selbst, dass Sie nicht wollen, dass Wasserdampf durch Ihre Verpackungsfolien und Barrieren dringt. Es liegt auf der Hand, warum man dies im Lebensmittelbereich nicht möchte – niemand mag durchweichte Kartoffelchips! Aber auch für unsere Kunden, die mit hochsensibler Elektronik arbeiten, z. B. in der Automobil- oder Luft- und Raumfahrtindustrie, ist dies ein wichtiger und anspruchsvoller Aspekt.

Um die Wasserdampfdurchlässigkeit eines Materials zu messen, müssen Sie die Wasserdampfdurchlässigkeitsrate (WVTR) oder die Wasserdampfdurchlässigkeitsrate (MVTR) kennen. Einfach ausgedrückt, zeigt diese Berechnung der Permeationsrate die Masse des Wasserdampfes, die in einer bestimmten Zeiteinheit unter bestimmten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen durch eine gemessene Fläche hindurchgeht.

Mit Wasserdampfanalysatoren ist dies möglich. Die meisten heute erhältlichen Geräte bieten einen großen Messbereich von 0,002-1000 g/m²/Tag und eine präzise Temperatur-, Feuchtigkeits- und Durchflussregelung. So können Sie genaue und wiederholbare Ergebnisse erzielen. Egal, ob Sie sie für Forschungs- und Entwicklungstests der Wasserdurchlässigkeitsrate (wvtr) in aktuellen und neu formulierten Verpackungsfolienmaterialien oder für schnelle Qualitätskontrolltests benötigen.

Bei der Berechnung der Permeationsrate ist es auch sehr wichtig, die Temperatur und ihren Einfluss auf die Permeationsraten zu berücksichtigen. Bereits ein Temperaturanstieg oder -abfall um ein Grad kann die Ergebnisse erheblich verändern. Unsere Kunden in der Verpackungsindustrie sind dafür anfällig. Daher ist eine korrekte Temperaturkontrolle während Ihrer Experimente unerlässlich, um genaue und wiederholbare Ergebnisse zu erzielen.

Wir können bei all dem helfen. Industrial Physics hilft seinen Kunden seit über 30 Jahren mit Permeationstests in verschiedenen Sektoren. Unsere vielseitigen und einfach zu bedienenden Permeationsinstrumente enthalten die hochwertigsten Sensoren auf dem Markt. Sie liefern schnelle Ergebnisse und genaue Messwerte – selbst bei den niedrigsten Werten.

Ganz gleich, ob Sie einen Permeationstest zur Unterstützung Ihrer Forschung und Entwicklung oder für effektive Qualitätskontrollverfahren benötigen, wir haben die passenden Geräte für Sauerstoff-, Gas- und Wasserdampfpermeationstests. Wir können Ihnen sogar bei der Produktentwicklung, der Analyse durch Dritte oder bei akademischen Forschungsdienstleistungen helfen.

Wenn Sie weitere Informationen wünschen, nehmen Sie noch heute Kontakt mit uns auf!

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Techniken zur Messung der Wasserdampfdurchlässigkeit

Traditionell besteht ein WVTR-Prüfsystem und ein System zur Berechnung der Permeationsrate aus einer Nass- und einer angrenzenden Trockenkammer, die durch eine Folie aus Sperrmaterial getrennt sind. Unter Beachtung des Fick’schen Gesetzes kann durch eine strenge Kontrolle der feuchten und trockenen Umgebung die Wasserdampfdurchlässigkeit durch eine Barriere berechnet werden. Das Gesetz besagt, dass die Diffusion durch eine Barriere eine lineare Funktion des Konzentrationsgradienten über die Barriere und ihrer Dicke ist.

Die gebräuchlichste Messmethode für die Wasserdampfpermeationsmessung ist die spektrale Absorptionsmethode für Infrarotlicht (IR).

NDIR (Non-Dispersive Infrared) ist gut etabliert und wird gerne für Permeationstests verwendet. Sie basiert in der Regel auf der Absorption eines einzelnen optisch gefilterten Peaks.

Darüber hinaus die coulometrische Sensoroption, die neueste Technologie, der P ₂ 0 ₅ , mit einem neuen ASTMF3299-18-Standard. Es basiert auf dem Elektrolysestrom des in einem hygroskopischen Material absorbierten Wasserdampfes.

Die Kalibrierstandards für Wasserdampfmessgeräte

Die meisten auf IR-Sensoren basierenden Permeationsprüfgeräte haben eine charakteristische Reaktion auf die Wasserdampfkonzentration. Dies liegt an der Konstruktion des Detektors des Instruments, der im Laufe der Zeit einer Drift unterliegen kann. Daher müssen solche Geräte regelmäßig kalibriert werden.

Im Gegensatz dazu folgen die coulometrischen P ₂ 0 ₅ -Sensoren dem „Faradayschen Gesetz“, das sich auf die elektrochemische Dissoziation eines Wassermoleküls in genau zwei Elektronen bezieht; wodurch ein Strom bereitgestellt wird, der in absoluter Beziehung zu den Wasserverbrauchspegeln steht.

Kalibrierstandards sind in Form von rückverfolgbaren Gasflaschen erhältlich, die Standards im Bereich von 5-2000 ppbv erzeugen.

Die Unterschiede bei handelsüblichen Wasserdampfmessgeräten

Es gibt zwei Klassen von handelsüblichen Permeationsprüfgeräten zur Messung der Wasserdampfdurchlässigkeit, die allgemein erhältlich sind. Dabei handelt es sich um die NDIR-Absorptionsspektroskopie und die coulometrischen Instrumente.

NDIR-spektroskopische Permeationsprüfgeräte sind nicht absolut, so dass eine regelmäßige Kalibrierung gegen einen Standard erforderlich ist, um jegliche Drift zu bekämpfen und die Genauigkeit zu erhalten.

Die coulometrische Messung der Wasserdampftransmissionsrate erfordert in der Regel etwas mehr Aufwand bei der Wartung der Sensoren, aber darüber hinaus sind moderne digitale Geräte einfach und benutzerfreundlich. Zu den Vorteilen gehören absolute Messungen, die sich direkt auf die genaue Menge des übertragenen Wasserdampfs beziehen und die keine Verwendung eines Standards erfordern. Die neuesten Instrumente haben die Empfindlichkeit der NDIR-Typen bereits übertroffen, und weitere Verbesserungen sind in Reichweite.