Bariérové vlastnosti obalů a měření permeace: co to znamená pro trvanlivost vašeho výrobku

Obal nikdy netěsní úplně. I dokonale svařený blistr propouští – jen tak pomalu, že si toho nevšimnete. Jak pomalu, to rozhoduje o tom, jestli váš výrobek vydrží tři měsíce, nebo dva roky. Vysvětlíme, co je permeace, jaká čísla si od dodavatele obalů vyžádat a jak jim rozumět, i když nejste materiálový technolog.

Permeace, migrace, bariéra: tři pojmy, které se často pletou

Permeace

Je prostup látky skrz stěnu obalu. Molekuly vodní páry nebo kyslíku se rozpustí v povrchu plastu, prodifundují jím a na druhé straně se uvolní. Je to pomalý, ale nepřetržitý proces, který probíhá celou dobu, co výrobek leží ve skladu i v regálu.

Bariéra

Je schopnost materiálu tomuto prostupu bránit. Čím nižší permeace, tím vyšší bariéra – jsou to dvě strany téhož.

Migrace

Je něco jiného a nemá s trvanlivostí přímou souvislost. Jde o přechod látek z obalu do potraviny a řídí ji nařízení (EU) č. 10/2011, které stanovuje celkový migrační limit 10 mg/dm² kontaktní plochy a specifické migrační limity pro jednotlivé látky. Migrace se řeší prohlášením o shodě, permeace technickým listem. Obojí je potřeba, ale odpovídá to na jinou otázku: migrace na „je obal bezpečný", permeace na „jak dlouho v něm výrobek vydrží".

WVTR a OTR: dvě čísla, podle kterých se materiál vybírá

Permeace se v praxi vyjadřuje dvěma hodnotami. Vždycky platí pro konkrétní tloušťku materiálu a konkrétní podmínky měření – bez nich číslo nic neznamená a nedá se s ničím porovnat.

Propustnost vodní páry (WVTR)

WVTR – water vapour transmission rate – udává, kolik gramů vodní páry projde metrem čtverečním materiálu za 24 hodin. Měří se podle norem DIN 53122, ISO 15106 nebo ASTM F1249, obvykle při 23 °C nebo 38 °C a definované relativní vlhkosti.

Je to klíčový parametr všude, kde vlhkost mění kvalitu: sušenky a extrudované výrobky měknou, prášky a granuláty se spékají, kovové díly korodují, elektronika trpí. V opačném gardu platí totéž – u čerstvých a chlazených výrobků nesmí vlhkost z obalu unikat, jinak produkt vysychá a ztrácí hmotnost.

Propustnost kyslíku (OTR)

OTR – oxygen transmission rate – udává objem kyslíku, který projde metrem čtverečním za 24 hodin, zpravidla v cm³ a vztažený k rozdílu tlaku jedné atmosféry. Normy: DIN 53380, ASTM D3985, ISO 15105.

Kyslík stojí za oxidací tuků a žluknutím, ztrátou vitaminů a barvy, růstem aerobních mikroorganismů a u léčiv za rozkladem účinné látky. Za vysokobariérový se v oboru obvykle považuje obal s OTR pod zhruba 15 cm³/m² za 24 hodin – hodnota, kterou samotný neupravený plast většinou nedosáhne a je k ní potřeba vícevrstvá struktura nebo bariérová vrstva.

Pro představu, co znamená slušná hodnota: třívrstvá koextrudovaná fólie z amorfního PET, kterou zpracováváme, má podle normy DIN 53380 při tloušťce 400 µm propustnost kyslíku ≤ 6 cm³/m² za 24 hodin a bar. Technický list s celou sadou parametrů najdete v sekci ke stažení.

Jak si stojí jednotlivé materiály

Žádný běžný plast není dobrý ve všem. Zjednodušeně platí, že polyolefiny dobře drží vlhkost a špatně kyslík, zatímco polyestery a PVC to mají obráceně:

Tabulka slouží k prvotní orientaci. Rozhodovat by se mělo vždy podle konkrétního technického listu pro danou tloušťku a šarži, protože rozdíly mezi typy téhož polymeru bývají větší, než by člověk čekal – a bariéra klesá zhruba nepřímo úměrně s tloušťkou stěny. Tenčí obal je levnější, ale propouští víc.

Co bariéra znamená pro trvanlivost v praxi

Rychlost prostupu sama o sobě neříká nic. Teprve ve spojení s citlivostí výrobku a geometrií obalu z ní vyjde použitelná odpověď.

Rozhodují tři veličiny, které se snadno přehlédnou. Plocha obalu – čím větší povrch vůči obsahu, tím rychleji se malé balení znehodnotí; stogramové balení má na gram výrobku výrazně větší propustnou plochu než kilové. Objem vzduchu uvnitř – volný prostor v obalu je zásobárna kyslíku, která působí od prvního dne, ještě než začne prostup stěnou. A svar nebo uzávěr, který bývá v praxi slabším místem než samotná stěna: vysokofrekvenčně svařovaný blistr drží podstatně lépe než zaklapávací, protože nemá netěsnou dělicí rovinu.

Skladovací podmínky celý výpočet mění. Permeace roste s teplotou i vlhkostí, takže obal navržený pro klimatizovaný sklad se v letním kamionu chová jinak. Pokud výrobek putuje do tropických destinací nebo čeká měsíce v distribuci, počítá se s rezervou.

Na co se ptát dodavatele obalů

Než si necháte navrhnout obal, připravte si k výrobku tři informace: na co je citlivý (vlhkost, kyslík, světlo, aroma), jak dlouho má vydržet a v jakých podmínkách se bude skladovat a přepravovat. S nimi dokáže dodavatel vybrat materiál i tloušťku cíleně, místo aby sáhl po tom, co má zrovna skladem.

Od dodavatele si pak vyžádejte technický list s hodnotami WVTR a OTR včetně tloušťky a podmínek měření, prohlášení o shodě podle nařízení (EU) č. 10/2011, pokud jde o potravinářský obal, a vzorek k odzkoušení na reálném výrobku. Poslední bod je nejdůležitější – tabulková hodnota platí pro plochou fólii, ale hotový výlisek má v místech největšího přetvoření stěnu tenčí, a tedy propustnější, než deska, ze které vznikl. Jak přesně k tomu při vakuovém tvarování dochází, jsme popsali v samostatném článku.

Nejjistější test je ten na vašem produktu

Bariérové parametry se dají spočítat dopředu, ale skutečnou odpověď dá až skladovací zkouška s vaším výrobkem v konkrétním obalu. Vyplatí se to hlavně u produktů s dlouhou dobou trvanlivosti, kde má chyba v návrhu obalu dopad na celou šarži.

Pokud řešíte, jestli váš současný obal výrobku stačí, nebo navrhujete balení nového produktu, pošlete nám nezávaznou poptávku. Vyrábíme plastové obaly z PET, PP, PVC a PS už přes 35 let, máme vlastní nástrojárnu a k materiálům dodáváme kompletní technickou dokumentaci. Na poptávku odpovídáme do 12 hodin v pracovní dny.