Verpackungsmaterialien müssen oft als Barriere gegen Sauerstoff (O₂) und Wasserdampf (Feuchtigkeit) dienen, um Lebensmittel frisch zu halten und eine lange Haltbarkeit zu gewährleisten. Die Permeationsrate (OTR für Oxygen Transmission Rate und WVTR für Water Vapor Transmission Rate) gibt an, wie viel Gas durch ein Material hindurch diffundiert. Mit speziellen Prüfinstrumenten – etwa den MOCON (Ametek) Permeationsmessgeräten – lassen sich diese Raten präzise bestimmen. Dabei wird die zu testende Folie oder Verpackung in eine Messzelle eingespannt, die zwei Kammern trennt (eine Seite mit hoher Gaskonzentration, die andere mit inertem Trägergas). So kann gemessen werden, wie viel O₂ oder H₂O pro Zeit durch das Material dringt.
Standard-Messzellen vs. Edge-Effekt-Messzellen
In der Praxis kommen unterschiedliche Messzellentypen zum Einsatz. Links im Bild [KS1] sehen Sie eine Standard-Messzelle, rechts eine Edge-Effekt-Messzelle (hier von Mocon Amaetek). Beide erfüllen den Zweck, die Probe dicht einzuschließen, unterscheiden sich jedoch in Aufbau und Leistungsfähigkeit:
- Standard-Messzelle: Hier wird die Probe plan zwischen Dichtungen (z.B. einem O-Ring) eingespannt. Diese bewährte Konstruktion liefert bei homogenen Kunststofffolien zuverlässige Ergebnisse.
Herausforderung: Bei bestimmten Materialien – etwa beschichteten Papieren oder faserbasierten Verbunden – können an den Probenrändern Undichtigkeiten auftreten. Der Grund: Gas kann lateral durch poröse Strukturen oder ungleichmäßige Kanten in den Messbereich eindringen, wenn die Folie nicht überall absolut gleichmäßig anliegt. Dieses Phänomen, bekannt als “Edge Effect” (Kanten- bzw. Rand-Effekt), führt zu inhomogenen Dichtflächen und verfälschten Messergebnissen, da zusätzlicher Sauerstoff/Wasserdampf seitlich um die Probe herum eindringen kann. Standard-Messzellen sind für solche Materialien daher weniger geeignet – die Messergebnisse würden eine zu hohe Permeation anzeigen, obwohl die Folienmitte eigentlich dichter ist als der Rand. - Edge-Effekt-Messzelle: Um diesen Randleckagen vorzubeugen, hat MOCON Ametek spezielle Edge-Effekt-Messzellen entwickelt. Konstruktionsmerkmal ist ein erhöhter Rand sowie zusätzliche Dichtungen, die den Probenumfang vollständig und homogen abdichten. Diese “Damm”-Bauweise (Dammstruktur) schirmt die Kanten von der Umgebungsluft ab. Oft kommt ein TruSeal®-Spülring zum Einsatz: Zwischen zwei Dichtungen wird Inertgas geführt, das eventuell eindringenden Sauerstoff oder Feuchtigkeit sofort aus dem Randbereich spült. Auf diese Weise wird der Edge Effect effektiv eliminiert, indem die Probenkanten während des Tests versiegelt sind und kein O₂ bzw. H₂O von außen eindringen kann. Die Folge: gleichmäßige Dichtflächen ohne Leckpfade und damit deutlich stabilere, präzisere Messergebnisse. Die Hintergrund-Permeation (Nullwert) sinkt, wodurch selbst geringste Durchlässigkeiten genauer nachweisbar sind. Kurz gesagt, solche Edge-Effekt-Zellen ermöglichen auch bei Materialien mit inhärenter Rand-Leckage (z.B. beschichteten Papierverbunden) eine akkurate und reproduzierbare Messung der Sauerstoff- und Wasserdampfdurchlässigkeit.
Innoform Ihr Spezialist für Permeationsmessung
Innoform Testservice bietet als unabhängiges Prüflabor akkreditierte Prüfmethoden für OTR und WVTR an – je nach Material und Fragestellung setzen wir passende Messzellen ein. Unsere Labore sind mit modernen MOCON OX-TRAN– und AQUATRAN-Systemen ausgestattet, sodass wir sowohl Standard-Messzellen für gängige Folienprüfungen als auch Edge-Effekt-Messzellen für anspruchsvolle Materialien nutzen können. Dadurch erhalten Sie in jedem Fall verlässliche Messergebnisse zur Sauerstoff- und Wasserdampfdurchlässigkeit Ihrer Verpackungen. Innoform ist Ihr kompetenter Ansprechpartner rund um Barriereprüfungen und berät Sie gern bei der Auswahl der geeigneten Prüfmethode.
Hinweis: Alle Messungen erfolgen nach internationalen Standards (z.B. ASTM D3985 für O₂ und ASTM F1249/ISO 15106 für H₂O) und unter kontrollierten Bedingungen, um die Vergleichbarkeit und Qualität der Ergebnisse sicherzustellen.
Fazit: Mit unserem Know-how und der richtigen Messtechnik – ob Standard oder Edge-Effekt – helfen wir dabei, die Barriereeigenschaften von Verpackungen fundiert zu bewerten.
Kontakt: Dr. Daniel Wachtendorf, +49 441 94986-22
Und hier geht es zu unserem kostenlosen Online-Permeationsrechner. Ein Tool für alle, die die Permeationseigenschaften von Barrierefolien zunächst theoretisch berechnen möchten.
