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Proprietà barriera: leggere e specificare OTR e WVTR

La shelf life è determinata da due numeri. Entrambi sono espressi in unità che nessuno usa nella conversazione, entrambi sono privi di significato senza le condizioni di prova stampate accanto ad essi, ed entrambi vengono abitualmente confrontati tra schede tecniche misurate in modo diverso.

Cosa misurano i due numeri

Uno monitora l'ingresso di ossigeno, l'altro monitora il passaggio di umidità in entrambe le direzioni.

OTR — tasso di trasmissione dell'ossigeno. Quanta ossigeno passa attraverso una data area di film in un dato tempo. Di solito espresso in cc/m²/giorno, a volte cc/100in²/giorno. Minore è meglio. L'ossigeno ossida i grassi, sbiadisce i pigmenti e consente agli organismi di deterioramento aerobico di agire, quindi l'OTR è il numero determinante per caffè, frutta secca, snack, carne stagionata e qualsiasi prodotto ad alto contenuto di grassi.

WVTR — tasso di trasmissione del vapore acqueo. Quanta quantità di vapore acqueo attraversa il film, espressa in g/m²/giorno. Minore è meglio. Governa se un prodotto secco diventa morbido e se un prodotto umido si secca. Nota: la direzione funziona in entrambi i sensi — il WVTR è importante tanto per trattenere l'umidità quanto per escluderla.

Un film può essere eccellente su una e scarso sull'altra. L'EVOH è un'eccezionale barriera all'ossigeno e una scarsa barriera all'umidità — e la sua performance all'ossigeno degrada all'aumentare dell'umidità, motivo per cui è normalmente racchiuso tra strati di poliolefina che lo tengono lontano dall'acqua. Il PE è il contrario: buona barriera all'umidità e debole barriera all'ossigeno.

Perché due schede tecniche di solito non sono confrontabili

Entrambi i valori cambiano di un ordine di grandezza in base alle condizioni di misura, e le condizioni sono le note a piè di pagina.

L'OTR è misurato a una temperatura e umidità relativa dichiarate. Un valore rilevato a 23°C e 0% di umidità relativa apparirà molto migliore rispetto allo stesso film misurato a 23°C e 90% di umidità relativa, in particolare per qualsiasi struttura contenente EVOH o nylon. Il WVTR è analogamente misurato a una temperatura e gradiente di umidità dichiarati — 38°C al 90% di umidità relativa è una condizione tropicale comune e fornisce un valore molto più alto rispetto a una condizione temperata.

Lo spessore deve essere dichiarato. La barriera attraverso uno strato omogeneo è approssimativamente inversamente proporzionale al suo spessore, quindi un valore senza spessore associato non è una specifica.

Tre aspetti da verificare su qualsiasi scheda tecnica della barriera prima di confrontarla con un'altra:

  • Temperatura e umidità relativa di prova per ciascun valore.
  • Lo spessore del film cui si riferisce il valore.
  • Lo standard di prova utilizzato — i metodi ASTM e ISO non producono sempre risultati identici.

Dove questi mancano, il numero è marketing anziché dato. È legittimo chiedere il rapporto completo, e preferiamo che venga chiesto.

Partire dalla shelf life

La direzione utile è dalla shelf life di cui si ha bisogno alla barriera che la garantisce, non da un valore di barriera a una speranza.

La catena è: quanta ossigeno o umidità il prodotto può assorbire prima di diventare inaccettabile, diviso per la velocità con cui la confezione la lascia entrare, fornisce il tempo a disposizione. Per elaborarla sono necessarie quattro cose:

  • Il criterio di cedimento — il valore di perossido, il tenore di umidità o la soglia sensoriale al di là dei quali il prodotto non è più vendibile.
  • Lo spazio di testa — quanta ossigeno è all'interno della confezione nel momento in cui viene sigillata. Il flushing con azoto cambia completamente la risposta.
  • Il rapporto superficie-volume — una confezione piccola ha proporzionalmente più film per grammo di prodotto e quindi una shelf life più breve alla stessa barriera.
  • Le condizioni di stoccaggio — la distribuzione tropicale a temperatura ambiente è un problema diverso rispetto a quella refrigerata in clima temperato.

Un calcolo esemplificativo ti porta nella fascia giusta; i test di shelf life accelerati e poi in tempo reale sulla confezione effettiva sono ciò che la confermano. Chiunque prometta una shelf life da una struttura senza i dati del prodotto sta indovinando — inclusi noi.

Cosa offre approssimativamente ciascuna struttura

Un ordine sufficiente per sapere in quale conversazione ti trovi prima di chiedere i numeri.

  • Monostrato PE — buona barriera all'umidità, scarsa barriera all'ossigeno. Adatto a merci secche non sensibili all'ossigeno.
  • Laminato PET/PE — moderato su entrambi, buona rigidità e stampa. Il cavallo da battaglia per uso generale.
  • PET/AL/PE con foglio di alluminio — praticamente una barriera totale per entrambi. Opaco, e non è riciclabile in nessun flusso normale.
  • Strutture PET metallizzato — alta barriera, gran parte del vantaggio del foglio di alluminio a costo e peso inferiori, ma lo strato metallizzato è vulnerabile alla fessurazione da flessione.
  • Coestruzioni contenenti EVOH — barriera all'ossigeno molto elevata, sensibile all'umidità, necessita di strati protettivi su entrambi i lati.
  • PE o PP mono-materiale ad alta barriera rivestito — la via del riciclo. La barriera è migliorata sostanzialmente e ora copre molte applicazioni che in precedenza richiedevano il foglio di alluminio, anche se non quelle più esigenti.

Quest'ultima riga è quella su cui vale la pena pianificare. Se un requisito di riciclabilità è in arrivo, la domanda è se una struttura mono-materiale rivestita soddisfa il target di barriera, e la risposta è specifica dell'applicazione. È un test, non un'opinione.

Domande frequenti

Qual è un buon OTR per il caffè?

Il caffè tostato richiede un'alta barriera all'ossigeno e una valvola di degasaggio, perché rilascia CO2 dopo la tostatura pur richiedendo l'esclusione dell'ossigeno. Il target specifico dipende dalla tostatura, dalla macinatura e dalla shelf life dichiarata, quindi viene definito dai dati del prodotto piuttosto che da un valore standard.

Un film più spesso offre sempre una barriera migliore?

All'interno di un unico materiale, in linea di massima sì e approssimativamente in proporzione. Tra materiali diversi, no — un sottile strato di EVOH o metallizzato supera uno strato di polietilene molto più spesso sull'ossigeno di svariati ordini di grandezza.

Perché la mia struttura con EVOH ha prestazioni insufficienti in condizioni di umidità?

L'EVOH assorbe umidità e la sua barriera all'ossigeno cala di conseguenza. Deve essere protetto tra strati di poliolefina, e il valore riportato nella scheda tecnica deve essere letto all'umidità che il prodotto incontrerà effettivamente.

Un sacchetto mono-materiale riciclabile può eguagliare un laminato con foglio di alluminio?

Non al livello massimo. Le strutture mono-materiale rivestite ad alta barriera coprono ora una grande quota delle applicazioni che un tempo richiedevano il foglio di alluminio, ma i prodotti più sensibili all'ossigeno con lunga shelf life restano ancora al di fuori di ciò che possono fare.

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