“Prüfen und Bewerten von Folienverpackungen”
Permeation (Teil 6) von Karsten Schröder (Innoform)
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 Verfügung stehen, wird hier erläutert. Zudem werden die beiden Begriffe „organische Barriere“ und „anorganische Barriere“ beschrieben. 1. Wann ist Feuchtigkeit für die Sauerstoffbarriere ein Problem? Um zu wissen, ob Feuchtigkeit zum einen die Barriere verschlechtert und zum anderen überhaupt anwesend ist, muss man sich die Packungen selbst ansehen. Ist das Material denn überhaupt anfällig für einen Barriereverlus? – Denn darum geht es ja. Oder handelt es sich um ein Material, das gar nicht seine Barriere gegen Sauerstoff verändert, 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? Und dann ist noch zu berücksichtigen, wie feucht denn nun die Barriereschicht wirklich wird und im schlechtesten Fall (worst case) werden kann. 1.1 Organische Barrieren Kennen sie eigentlich den Begriff der organischen Barriere, der mehr und mehr Einzug in der „Barrierewelt“ und Folienindustrie findet? Gemeint ist in diesem Zusammenhang, dass die Barriere- oder Sperrschicht in der Folie aus Kunststoff (organischem Material) erzeugt wird. Beispiele hierfür sind Polyamid und vor allem Ethylen-Vinyl-Alkohol (EVOH). Die meisten – ja man kann sogar sagen bis auf PVDC alle üblichen Materialien – zeigen dabei ein Verhalten, das in der Praxis nachteilig sein kann. Und zwar immer dann, wenn Feuchtigkeit im Spiel ist. Die Sauerstoffbarriere nimmt mit zunehmendem Feuchtigkeitsgehalt im Polymer (organischem Material) ab. Ich will hier nicht zu tief ins Detail gehen, aber doch erwähnen, dass man sich das Wasser als eine Art Quellmittel vorstellen kann, das den Abstand zwischen den Makromolekülen des Folienmaterials vergrößert und somit Platz für Permeation – also Durchdringen von Sauerstoff macht.
Die Abbildung zeigt, wie sich durch das „Einlagern“ von Wasser mehr Raum für die Permeation von Gasen – hier Sauerstoff, bietet.
Welche Polymere / Kunststoffe nun wie stark in der Barriere beeinflusst werden, hängt nicht nur vom Polymer selber ab, sondern auch von den Schichten, die es umgibt. Zur Vereinfachung und grundlegendem Verständnis, möchte ich hier aber nur prinzipielle Trends darstellen, die einfach in praktischen Versuchen dann quantifizierbar sind.
Ressourcen und Nerven schonen
von Dipl.-Ing. 
Abbildung 1: Elektrolytisches Messverfahren
Eine weitere Methode ist die gravimetrische Methode, die hier schematisch gezeigt ist.
Abbildung 2: Gravimetrisches Messverfahren
Hier wird gezeigt, wie im Trägergasverfahren auch ganze Verpackungen hinsichtlich ihrer „Dichtheit“ überprüft werden könnenm siehe Artikel: 
Abbildung 3: Quelle: Fa. Lippke, Fertigpackungsmessung hinsichtlich Permeation
3. Wofür braucht man die Wasserdampf-Permeationsrate oder Wasserdampfdurchlässigkeitsrate?
Eine Aufgabenstellung aus der Praxis lautet häufig, das Füllgut vor dem Austrocknen zu schützen – wie z.B. bei Feuchttüchern. Andererseits kommt es bei z.B. knackigen Lebensmitteln wie Keksen oder Chips darauf an, dass nicht zu viel Luftfeuchtigkeit aus der Umgebung der Verpackung während der Lagerung in die Verpackung eindringt. Gerade bei den Kartoffelchips hat hier die zusätzliche Metallisierung der Verpackung eine Verbesserung der Wasserdampfbarriere erzielt, wodurch in den letzten Jahren die Haltbarkeit deutlich gesteigert werden konnte – und das schmeckt man auch.
4. Zusammenfassung
Die Maßeinheit für die WDD oder WVTR sprich Wasserdampfdurchlässigkeit unterscheidet sich hinsichtlich der Sauerstoffdurchlässigkeit im Wesentlichen erst einmal nur durch das g (Gramm) oberhalb des Bruchstriches anstelle des cm². Je niedriger die Rate ist, desto weniger Feuchtigkeit dringt durch das Material. Entweder schützen wir so vor dem Austrocknen des Füllgutes oder durch das Feuchtwerden des Produktes in der Folienverpackung.
Ich freue mich wieder auf zahlreiche Kommentare und Anregungen für weitere Beiträge in unserer Innoform 
Abb. 1: Produktschutzverfahren „Neutrafill“
(Quelle (Bild): Robert Bosch GmbH, Packaging Technology, Waiblingen)
„Neutravac“: Hier handelt es sich prinzipiell um eine Kombination aus Begasung (Schutzgas) und einer Teilevakuierung. Hintergrund: Der Markt verlangt oft harte Packungen. Dazu wird das Produkt zuerst unter Schutzgas abgefüllt und unmittelbar danach in der Becherkette evakuiert. Das Maschinenkonzept dafür muss also aus einer Vertikalschlauchbeutelmaschine mit anschließender Becherkette bestehen. Man erhält sehr harte Rechteckpackungen: raumsparend, stapelbar, und die Packungen sind vom Endverbraucher an ihrer Härte kontrollierbar. Man erhält Restsauerstoffwerte von etwa 0,5-1,0% in der geschlossenen Packung. Bei diesem Prinzip wird außerdem kein weiteres Verpackungsmaterial für eine glatte Außenhülle benötigt, da die Oberfläche der Einlagenpackung bereits glatt ist. Als Produktbeispiel können Kaffee, Nüsse, Kartoffelprodukte u. ä. genannt werden.(Quelle: K. Domke, neue Verpackung 1/94)
Das grundsätzliche „Neutravac-Prinzip“ (Kopf-Evakuierung der vorbegasten Packung) ist in der nachfolgenden Abbildung zu sehen:
Abb. 2: „Neutravac“ Evakuierung (Quelle (Bild): Robert Bosch GmbH, Packaging Technology, Waiblingen)
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass es daneben auch Evakuierung ohne Vorbegasung gibt („Vacufin“, siehe folgende Abbildung): Hier werden die Packungen in Kammern in einem Vakuumrad evakuiert. Dieses Prinzip wird jedoch in Dornradmaschinen eingesetzt.
Abb. 4: Funktion des Aromaschutz-Ventils (Quelle: Robert Bosch GmbH, Packaging Technology, Waiblingen)
[Die Reihe wird fortgesetzt: In weiteren Teilen soll u. a. auf folgende Themenkomplexe eingegangen werden:
Teil 2.2.: Schlüsselstellen Siegel- und Schweißverfahren; weiter:
Trockene Füllgüter und beispielhafte Materialkombinationen und Spezifikationen; Qualitätskriterien und Qualitätssicherung (Material- und Beutelspezifikationen, praxisnahe Prüfmethoden, Dichtheitsprüfung) ]
Wir hoffen, dass wir Ihnen hiermit hilfreiche Informationen geben konnten. Für Rückfragen und Feedback stehen wir gerne zur Verfügung:
26133 Oldenburg
zur Innoform XING-Gruppe: “Sichere Folienverpackungen durch Prüfen, Bewerten und Wissen mit Innoform” 
