Permeation an Folien: Messen wir eigentlich unter den richtigen Bedingungen? 

Standardbedingungen vs. Praxisrealität 

Aktuell messen „alle“ – wie auch in vielen Fachveröffentlichungen und Newslettern zu lesen – bei 23 °C / 50 % r. F. oder 23 °C / 85 % r. F.. Diese Bedingungen sind sinnvoll, wenn es um Vergleichbarkeit und Worst-Case-Szenarien geht. 

Die Konsequenz: 
Wer Verpackungen – gerade neue, für das Recycling optimierte Strukturen wie BOPP/PP-Copolymere – ausschließlich unter „klassischen“ Laborbedingungen bewertet und mit etablierten Verbunden wie PET/PE vergleicht, läuft Gefahr, Barriere Anforderungen zu hoch auszulegen. 

Es ist denkbar, dass die Unterschiede zwischen „traditionellen“ Hochbarriereverbunden und neuen, PPWR-konformen Lösungen bei milderen, praxisnäheren Bedingungen deutlich kleiner ausfallen, als man derzeit annimmt. 

EVOH im Fokus: Wann wird Feuchte wirklich kritisch? 

Ein besonders gutes Beispiel für die Wechselwirkung zwischen Klima und Barriere ist EVOH (Ethylen-Vinyl-Alkohol). 
EVOH ist als Sauerstoffbarriere etabliert, zeigt aber eine ausgeprägte Feuchteabhängigkeit: 

• Bei höherer relativer Luftfeuchte nimmt EVOH Wasser auf, 
• die Sauerstoffbarriere verschlechtert sich, 
• die gemessene OTR (Oxygen Transmission Rate) steigt. 

Spannend ist daher die Frage: 

Wie lange dauert es, bis ein EVOH-Verbund bei 23 °C / 75 % r. F. im Vergleich zu 6 °C / 75 % r. F. eine relevante Änderung der OTR durch Feuchteaufnahme zeigt? 

Übertragen auf die Praxis heißt das: 

• Unter Kühlschrankbedingungen (z. B. 6 °C) könnte der „Durchbruchszeitpunkt“ – also der Zeitpunkt, zu dem die Sauerstoffbarriere eines EVOH-Systems durch Feuchteeinwirkung wirklich kritisch wird – möglicherweise weit außerhalb des Mindesthaltbarkeitsdatums (MHD) liegen. 
• Mit anderen Worten: Für viele Kühlanwendungen wäre die theoretisch mögliche Barriereverschlechterung im Normklima unter 23/75 im realen Life-Cycle der Verpackung faktisch irrelevant. 

Diese These ist hochrelevant – insbesondere, wenn klassische PET/PE-Verbunde durch neue, besser recyclingfähige Strukturen ersetzt werden sollen. Sie zeigt auch, wie wichtig es ist, Permeationsmessungen nicht nur normgerecht, sondern auch praxisnah zu parametrieren. 

Abhängigkeit der Permeationsrate bei unterschiedlichen relativen Luftfeuchtigkeiten und Temperaturen (Quelle: ppg<) 

Um diese Fragen fundiert zu beantworten, braucht es hygrothermale Messreihen, also systematische Permeationsmessungen bei unterschiedlichen Kombinationen aus: 

• Temperatur (z. B. 6 °C, 10 °C, 23 °C) 
• relativer Luftfeuchte (z. B. 50 %, 75 %, 85 % r. F.) 

Mit modernen Messsystemen lassen sich solche Klimaprofile heute vergleichsweise komfortabel abbilden. Werden diese gezielt eingesetzt, ergeben sich neue Möglichkeiten: 

• Abbildung realistischer Lagerbedingungen für Kühl- und Raumtemperaturprodukte, 
• Vergleich von „traditionellen“ und „PPWR-optimierten“ Verpackungen unter Bedingungen, die der Praxis entsprechen, 
• Bestimmung von Durchbruchszeitpunkten für EVOH- oder andere Barrierekonzepte über die Zeit und unter variierenden Klimabedingungen. 

Damit ließe sich beispielsweise untersuchen: 

• Wie verändert sich die OTR eines EVOH-Verbundes über die Lagerzeit bei 23/75 im Vergleich zu 6/75? 
• Ab welchem Zeitpunkt – und bei welcher Kombination aus Temperatur und Feuchte – ist die Barriereverschlechterung für ein konkretes Produkt wirklich relevant? 
• Wie schlagen sich klassische Verbunde (z. B. PET/PE) im direkten Vergleich zu OPP/PP-Copo-Strukturen, wenn man nicht nur die Labor-Extrembedingungen, sondern die tatsächliche Lieferkette betrachtet? 

Für Lebensmittelhersteller und Verpackungszulieferer sind diese Fragen keineswegs akademisch. Sie betreffen ganz konkrete Entscheidungen: 

• Umstellung bestehender Verpackungssysteme von PET/PE oder anderen klassischen Verbunden auf recyclingfähigere Lösungen, etwa OPP/PP-Copo oder andere Monomaterial-Konzepte. 
• Definition von Spezifikationen: Welche OTR- und WVTR-Grenzen sind wirklich notwendig, wenn das Produkt z. B. permanent gekühlt lagert? 
• Risikobewertung: In welchen Szenarien ist eine theoretisch schlechtere Barriere im Normklima tatsächlich kritisch – und in welchen nicht? 

Wenn sich zeigt, dass bei praxisnahen, milderen Bedingungen die Barriereunterschiede zwischen bekannten und neuen, recyclinggerechten Verpackungen geringer ausfallen als vermutet, könnte das: 

• den Einsatz nachhaltigerer Verpackungen beschleunigen, 
• überzogene Sicherheitszuschläge relativieren, 
• und die Diskussion um „funktionale Barriere vs. Recyclingfähigkeit“ versachlichen. 

Kurz gesagt: 
Wer die richtigen Fragen an die Permeation stellt, verschafft sich einen Vorsprung bei der Gestaltung zukunftsfähiger Verpackungslösungen. 

Permeationsmessungen bei 23 °C und 50 bzw. 85 % r. F. bleiben wichtig – sie sind etabliert, vergleichbar und normativ verankert. 
Doch angesichts der tiefgreifenden Veränderungen in der Verpackungswelt reicht der Blick aufs Normklima allein nicht mehr aus. 

• Lebensmittel werden selten bei Normklima gelagert. 
• Barrierekonzepte wie EVOH reagieren empfindlich auf Feuchte – aber möglicherweise außerhalb des relevanten Zeitfensters. 
• Neue, PPWR-konforme Verpackungen verdienen eine Bewertung unter Bedingungen, die den tatsächlichen Lager- und Transportbedingungen entsprechen. 

Hygrothermale Permeationsmessungen, bei denen Temperatur und Feuchte praxisnah variiert werden, bieten hier einen entscheidenden Mehrwert. Sie helfen, Barriereanforderungen realistisch zu definieren, Ressourcen zu schonen und gleichzeitig Produktsicherheit und Qualität zu gewährleisten. 

Genau das sollte die Lebensmittelhersteller und ihre Verpackungslieferanten interessieren, nicht zuletzt um Überdimensionierung und somit Kosten zu vermeiden. – und ist ein ideales Feld, um die Möglichkeiten moderner Permeationsmesstechnik voll auszuschöpfen.