Zuurstofbarrière

Zuurstofbarrière is het vermogen van een materiaal om de diffusie van zuurstof te beperken. In verpakkings- en materialenwetenschap wordt vaak gesproken over zuurstofdoorlatendheid, ook wel permeabiliteit genoemd. De belangrijkste maat is de zuurstofdoorlatingssnelheid (OTR), uitgedrukt in bijvoorbeeld cm3 (STP) m-2 d-1 bij een bepaald drukverschil, temperatuur en relative vochtigheid. Een lagere OTR duidt op een betere barrière.

Toepassingen van zuurstofbarrière zijn onder meer voedsel- en medicijnverpakkingen, waar een hoge barrière oxidatie en rancidity tegengaat en de houdbaarheid verlengt. Ook in elektronica, farmacie en andere gevoelig materiaaltoepassingen speelt zuurstofbarrière een rol om corrosie en degradatie te voorkomen.

Mechanismen en aanpak: barrières ontstaan door diffusiebeperking in het materiaal. Diffusie volgt vaak Fick’s wet en hangt af van kristalliniteit, dichtheid en vrije ruimte in het materiaal. Betere barrièreprestaties worden bereikt met dichte polymeren, kristallijne fases, of door tortue-paden met fillers. Multilayer systemen en ruimte- of keramische coatings bieden vaak hogere barrières dan enkelvoudige lagen. Metalen folies en keramische coatings leveren extreem lage zuurstofdoorlaat, terwijl polymeren zoals EVOH, PVDC en sommige polyamiden veelgebruikte keuzes zijn in multilayer laminaten.

Metingen en normen: zuurstofbarrière wordt getest via OTR-meting volgens standaarden zoals ASTM D3985 of ISO-methoden voor gaspermeatie. Instrumenten zoals MOCON-systemen meten de doorlaat bij standaardcondities. Belangrijke meetfactoren zijn temperatuur en relatieve vochtigheid, die de barrièrekwaliteiten aanzienlijk kunnen beïnvloeden. De barrière-eigenschap is daarom vaak afhankelijk van de omgeving en vereist specificeerde testcondities.