Hapenläpäisy

Hapenläpäisy viittaa materiaalin kykyyn päästää hapen molekyylit sen läpi diffundoitumalla. Ominaisuutta kuvataan yleisimmin permeabiliteetilla P sekä hapenkulkuarvona, OTR. Permeabiliteetti P määritellään P = D × S, missä D on diffuusiovakio ja S kaasun liukenemiskonstanssi. P ilmoitetaan usein Barrereina (1 Barrer = 1×10^-10 cm3(STP)·cm/(cm2·s·cmHg)). OTR puolestaan kertoo hapen määrän, joka siirtyy kalvon poikki pinta-alaa kohti aikaa, ja sen yksiköt voivat olla cm3/(m2·d·atm) tai cm3/(m2·d·kPa).

Mittaaminen tapahtuu standardoitujen menetelmien mukaan lämpötilassa ja kosteudessa sekä kalvon paksuudessa. Käytetyissä mittausmenetelmissä on esimerkiksi constant-volume/variable-pressure -tyyppisiä permeaatiomittauksia sekä useita ISO- ja ASTM-standardien mukaisia sovelluksia. Tulokset ilmoitetaan joko P- tai OTR-arvoina.

Ominaisuuksiin vaikuttavat tekijät: lämpötila, kosteus, kalvon paksuus sekä polymerin rakenne. Diffuusiovakio ja liukenemiskonstanssi ovat materiaalikohtaisia; amorfiset polymerit päästävät hapen helpommin kuin kiteiset. Hapenkulku kasvaa yleensä, kun lämpötila nousee, ja kosteudella sekä lisäaineilla voi olla merkittävä vaikutus joidenkin materiaalien OTR-arvoihin.

Materiaaliesimerkkejä: EVOH ja PVDC ovat erinomaisia hapenbarriereja. PP:n (polypropeeni) ja PE:n (polyeteeni) hapenläpäisy on yleisesti suurempi, kun taas PET on keskitason bariera. Kalvojen rakenne sekä päällysteet voivat merkittävästi muuttaa hapenläpäisyn tasoa.

Sovellukset: hapenläpäisyä seurataan elintarvikkeiden ja lääkkeiden pakkausten säilyvyyden takaamiseksi sekä rakennus- ja teknisissä kalvoissa. Kehitys painottuu parempiin barriereihin pienemmällä painolla ja kustannuksilla.