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Scatole campione Una pellicola barriera è uno strato barriera integrato nell'imballaggio che protegge alimenti, prodotti cosmetici o beni industriali da influenze esterne quali ossigeno, vapore acqueo, radiazioni UV o anche oli minerali. Grazie a barriere funzionali, si impedisce che determinate sostanze penetrino dall'esterno nell'imballaggio e che, ad esempio, gli aromi fuoriescano dall'imballaggio. Gli strati barriera possono essere suddivisi in barriere organiche e inorganiche.
Affinché le barriere utilizzate possano svolgere appieno la loro funzione contro l'ossigeno e il vapore acqueo, devono essere integrate nell'imballaggio con uno spessore significativo. Lo spessore dello strato della barriera è espresso in micrometri (µm) e, nel caso di barriere organiche come l'EVOH, dovrebbe essere compreso tra 2 e 10 µm. Una barriera inorganica come l'alluminio dovrebbe essere utilizzata con spessori di strato compresi tra 6 e 12 µm. Le barriere vaporizzate come AlOx o SiOx vengono applicate con spessori di strato molto ridotti (alcune centinaia di nanometri).
Misurazione delle barriere
Le prestazioni di una barriera sono indicate in diverse unità di misura e dipendono dal materiale su cui viene testata la barriera. La permeabilità di un materiale può essere misurata con l'ausilio di diversi metodi di prova. I principi di base sono definiti in diverse norme DIN, ASTM, ISO o EN. Una prova di permeazione viene eseguita secondo parametri prestabiliti, in cui la temperatura, l'umidità dell'aria e la pressione ambientale devono essere costanti. Si verifica quindi la quantità di sostanza che, in relazione alla superficie, penetra attraverso il materiale in un determinato periodo di tempo. Il grafico seguente serve come schema semplificato delle prestazioni delle barriere delle materie plastiche comuni e delle barriere speciali:
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Le sostanze comunemente utilizzate per testare la permeabilità (permeabilità al gas e al vapore) di una pellicola/confezione sono l'ossigeno e il vapore acqueo (umidità). I risultati del test sono espressi nelle seguenti unità:
- Permeabilità all'ossigeno (OTR): cm³/m²/24h*bar*
- Permeabilità al vapore acqueo (WVTR): g/cm³/m²/24h*bar*
Le prestazioni di un film barriera possono essere suddivise in 4 diverse categorie. Si distingue tra “barriera bassa”, “barriera media”, “barriera alta” e “barriera ultra alta”. I seguenti valori possono essere utilizzati come valori di riferimento per la classificazione:
Fonte: Innoform “Valori indicativi per le classi di accessibilità”
Fattori che influenzano le prestazioni della barriera
Le prestazioni e l'idoneità di una barriera dipendono inoltre da alcuni fattori. Ad esempio:
- il materiale di riempimento,
- la composizione del materiale (ad es. 25PE / 5EVOH / 65PE),
- lo spessore dello strato barriera,
- dell'umidità,
- della temperatura ambiente,
- sollecitazione meccanica,
- o fasi di lavorazione successive come la termoformatura o i processi di sterilizzazione.
Nel caso delle barriere organiche come l'EVOH, ad esempio, si osserva che le prestazioni della barriera diminuiscono non appena l'umidità o la temperatura aumentano notevolmente. In questo caso, la perdita di barriera dipende dalla composizione dell'EVOH (a seconda del rapporto tra etilene e alcool vinilico). Al contrario, le barriere inorganiche, come l'alluminio o l'ossido di alluminio, non mostrano tale sensibilità alle variazioni di umidità e temperatura.
I danni alla pellicola barriera causati da sollecitazioni meccaniche o deformazioni possono comportare la perdita totale delle proprietà barriera. Pertanto, i risultati di un test di permeabilità delle pellicole barriera non devono essere considerati automaticamente come misura dell'efficacia barriera dell'imballaggio finito. Inoltre, occorre sempre considerare le proprietà barriera dell'intero composto di materiali, non solo quelle della pellicola barriera/strato barriera utilizzata.
Il criterio più importante a favore o contro un imballaggio non è la massima efficacia della barriera, bensì l'idoneità della barriera utilizzata per il contenuto corrispondente.
Barriera contro gli oli minerali MOSH/MOAH
Nella valutazione dei film tradizionali, dei film barriera e delle carte barriera, il test si concentra principalmente sulla permeabilità di gas e vapori. Oltre a questi test standard, è tuttavia essenziale effettuare un'analisi dei rischi relativa alla permeabilità nei confronti dei componenti presenti negli oli minerali. Particolarmente rilevanti dal punto di vista tossicologico sono i MOSH (idrocarburi minerali saturi) e i MOAH (idrocarburi minerali aromatici), denominati collettivamente MOH. I residui negli alimenti provengono spesso da diverse fonti, come il cartone riciclato, gli inchiostri da stampa contenenti oli minerali o gli oli per macchine utilizzati durante la produzione. Diverse barriere in plastica fungono da protezione contro la migrazione di MOSH/MOAH. Plastiche come PP (polipropilene), PET (polietilene tereftalato) e barriere funzionali come alluminio, AlOx o EVOH si sono dimostrate efficaci contro i componenti degli oli minerali. L'efficacia di una barriera dipende da fattori quali lo spessore dello strato, la durata di conservazione e la temperatura di conservazione. Il tempo di penetrazione della barriera dovrebbe essere sempre superiore alla durata di conservazione del prodotto.
Film barriera riciclabili
Per valutare correttamente la riciclabilità dei film barriera è essenziale considerare l'intero composto di materiali (ad es. PET / AL / PE) dell'imballaggio utilizzato. L'alluminio come singolo materiale si caratterizza per un'eccellente riciclabilità. Tuttavia, questa proprietà è fortemente limitata quando l'alluminio viene utilizzato in combinazione con diversi film plastici, come il PET (polietilene tereftalato) e il PE (polietilene). In tal caso, il mix di materiali diversi non può essere riciclato, poiché non è possibile effettuare la selezione e la separazione tramite il riciclaggio meccanico. Tali composti non riciclabili vengono quindi solitamente destinati al recupero termico.
Al contrario, alcuni rivestimenti ad alta barriera come SiOx o AlOx, applicati in strati molto sottili, non compromettono il riciclaggio meccanico di altri componenti, ad esempio il polietilene. Le barriere organiche, come l'EVOH, possono essere separate e riciclate in modo efficiente all'interno di composti monomaterici (ad es. PE/EVOH/PE).
Fonti aggiornate al 03/04/2024:
- Innoform;
- BASF;
- DLG,
- Istituto federale per la valutazione dei rischi,
- Istituto Fraunhofer per la tecnologia di processo e l'imballaggio IVV
