バリア特性：OTRとWVTRの読み方と仕様の設定
賞味期限は2つの数値で決まります。両方とも会話では誰も使わない単位で引用され、両方とも横に印刷された試験条件なしには無意味であり、両方とも異なる方法で測定されたデータシートを比較されることが日常的です。
2つの数値が測定するもの
一方は内部への酸素透過を、もう一方は両方向の水分透過を測定します。
OTR — 酸素透過率。 所定の時間内に所定のフィルム面積を通過する酸素量。通常cc/m²/日、cc/100in²/日。低いほど良い。酸素は脂肪を酸化し、色素を退色させ、好気性腐敗微生物を活性化させるため、OTRはコーヒー、ナッツ、スナック、加工肉、脂肪含量の高いものに対して支配的な数値です。
WVTR — 水蒸気透過率。 通過する水蒸気量。g/m²/日。低いほど良い。乾燥製品が柔らかくなるか、湿潤製品が乾燥するかを左右します。方向は双方向である点に注意してください。WVTRは水分を外に保つのと同様に、内部に保つことにも重要です。
フィルムは一方で優れ、他方で劣ることがあります。EVOHは卓越した酸素バリアですが、水分バリアが弱く、その酸素性能は湿度が上昇するにつれて低下します。これが通常ポリオレフィン層の間に埋め込まれ、水分から保護される理由です。PEは逆で、優れた水分バリアですが弱い酸素バリアです。
2枚のデータシートが通常比較できない理由
両方の数値は測定条件によって1桁変わりますが、条件は小さな文字で書かれています。
OTRは特定の温度と相対湿度で測定されます。23℃で取得した数値は°℃・相対湿度0%で測定した数値は、同じフィルムを23℃で測定した数値よりもはるかに良く見えます。°℃・90% RH、特にEVOHまたはナイロンを含む構造について。WVTRも同様に特定の温度と湿度勾配で測定されます — 38℃°℃・90% RHは一般的な熱帯条件であり、温帯条件よりもはるかに高い数値を示します。
厚みも明記する必要があります。均質な層のバリアはその厚みにほぼ反比例するため、厚みが付記されていない数値は仕様ではありません。
バリアデータシートを別の資料と比較する前に確認すべき3つの事項：
- 各数値の試験温度と相対湿度。
- 数値が適用されるフィルム厚。
- 使用された試験規格 — ASTMとISOの方法は常に同一の結果をもたらすわけではありません。
それらが欠けている場合、その数値はデータではなくマーケティングです。完全なレポートを求めることは正当であり、私たちはむしろ求められることを望みます。
賞味期限から逆算する
有効なアプローチは、必要な賞味期限からそれを実現するバリア性能を逆算することであり、バリア数値から期待値を見込む方向ではありません。
連鎖は次の通りです：製品が受け入れ不可能になる前に吸収できる酸素または水分量を、包装が侵入させる速度で割ると、得られる時間が分かります。これを計算するには4つの要素が必要です：
- 故障基準 — 製品がもはや販売できなくなる過酸化物価、水分含量、または官能閾値。
- ヘッドスペース — シール時に包装内にある酸素量。窒素フラッシュを行うと答えは大きく変わります。
- 表面積対容積比 — 小型パッケージは製品グラム当たりのフィルム面積が比例して多くなるため、同じバリアでも賞味期限が短くなります。
- 保管条件 — 常温熱帯流通は冷蔵温帯とは別の問題です。
計算で大体の範囲に入ることができます。確認するのは、実際の包装で加速試験とリアルタイム賞味期限試験を行うことです。製品データなしに構造だけから賞味期限を約束する者は推測しています。私たちも同様です。
各構造が提供するもの、おおまかに
数値を求める前に、自分がどの会話にいるかを把握するのに十分な優先順位付け。
- PEモノレイヤー — 良好な水分バリア、低酸素バリア。乾燥した非酸素感受性製品に適しています。
- PET/PEラミネート — 両方で中程度、剛性と印刷性に優れます。汎用のスタンダードです。
- PET/AL/PE（アルミ箔入り） — 事実上、両方に対して完全なバリア。不透明であり、通常のストリームではリサイクルできません。
- 蒸着PET構造 — 高バリア、アルミ箔に近いメリットを低コスト・低重量で実現しますが、蒸着層はフレックスクラッキングに弱いです。
- EVOH含有共押出構造 — 非常に高い酸素バリア、湿度に敏感で、両側に保護層が必要。
- 高バリアコーティングモノマテリアルPEまたはPP — リサイクル可能な経路。バリア性能は大幅に向上しており、以前はアルミ箔が必要だった多くの用途に対応できるようになりましたが、最も厳しい要求には届いていません。
最後の行が計画する価値のある点です。リサイクル可能性の要件が来ている場合、問いはコーティングされたモノマテリアル構造がバリア目標を満たすかどうかであり、答えは用途固有です。これは意見ではなく、試験の問題です。
よくある質問
コーヒーに適切なOTRとは何ですか？
焙煎コーヒーは高い酸素バリアと脱気バルブが必要です。焙煎後にCO2を放出しながら酸素を遮断する必要があるためです。具体的な目標値は焙煎度、粉砕度、申告する賞味期限によって異なるため、標準値ではなく製品データから設定します。
フィルムが厚いほどバリアが優れていますか？
同一材料内では概ねそうであり、ほぼ比例します。材料をまたぐ場合はそうではありません。薄いEVOHまたは蒸着層は、酸素透過において桁違いに厚いポリエチレン層を上回ります。
EVOH構造が多湿条件で性能低下するのはなぜですか？
EVOHは水分を吸収し、それに伴い酸素バリアが低下します。ポリオレフィン層の間で保護される必要があり、データシートの数値は製品が実際に晒される湿度条件で読まれなければなりません。
リサイクル可能なモノマテリアルパウチはアルミ箔ラミネートに匹敵できますか？
最高レベルでは難しいです。高バリアコーティングモノマテリアル構造は現在、アルミ箔が必要だった用途の大部分をカバーしていますが、最も酸素感受性の高い長期保存製品はまだその対応範囲外にあります。
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