La perméabilité à l’oxygène (OTR) désigne le volume d’oxygène qui peut passer à travers un mètre carré de matériau d’emballage chaque jour, dans des conditions de température et d’humidité déterminées. La unité la plus courante est le cm³/(m²·24h). Plus ce chiffre est bas, plus le matériau possède une forte capacité à empêcher l’oxygène de passer à travers lui.
Analogie : Considérez le film d’emballage comme une “mur”. L’oxygène, quant à lui, est considéré comme des “intruses” qui cherchent constamment à pénétrer dans ce mur. L’OTR représente donc la quantité totale d’oxygène qui parvient à pénétrer dans le film chaque jour. Plus le mur est épais (avec des matériaux à forte barrière), moins d’oxygène peut pénétrer à l’intérieur, et les substances contenues à l’intérieur se détériorent donc plus lentement.
Définitions dans les normes
L'ASTM D3985-17 (Standard Test Method for Oxygen Gas Transmission Rate Through Plastic Film and Sheeting Using a Coulometric Sensor), paragraphe 3.1.3, définit l'OTR comme « la quantité d'oxygène gazeux qui traverse, par unité de temps, une unité de surface des faces parallèles d'un film plastique, dans les conditions d'essai » — unité SI mol/(m²·s), l'unité courante étant cm³/(m²·24h) pour une différence de pression d'une atmosphère. La norme méthodologique internationale correspondante est l'ISO 15105-2 (méthode isobare).
Unités et niveaux typiques
Les matériaux à forte barrière (films composites en alu, films à base de EVOH) ont une valeur d’OTR inférieure à 1 cm³/(m²·24h); les films en nylon (PA) à barrière moyenne se situent autour de quelques dizaines; quant aux films simples en PE ou PP, leur valeur peut atteindre des milliers. Les produits alimentaires riches en graisses, les laits maternels et les médicaments sensibles à l’oxygène nécessitent généralement un emballage à forte barrière. En effet, sans cela, on rencontre des problèmes tels que l’oxydation des graisses, la perte des nutriments et une diminution de la efficacité des médicaments.
Méthode de mesure : Méthode de l’énergie coulombienne
Le test se déroule en divisant la chambre de test en deux parties : d’un côté, l’oxygène circule, tandis que de l’autre côté, l’azote est utilisé comme gaz porteur pour transporter les molécules d’oxygène à travers le sensor. Lorsque l’oxygène réagit avec les électrodes du sensor, un courant électrique est généré. La magnitude de ce courant est proportionnelle à la quantité d’oxygène traversée, ce qui permet de calculer directement le OTR. Les normes correspondantes sont : ASTM D3985 (États-Unis) 19789 (Chine), ISO 15105-2 (International). Cette méthode est très sensible et constitue une méthode de test populaire pour les matériaux à forte barrière.
Relation avec WVTR et GTR
Ces trois technologies appartiennent à la même famille de mesures liées aux propriétés de barrière pour les emballages : le WVTR mesure l’écoulement de vapeur d’eau, le GTR utilise une méthode de détermination par différence de pression pour tester divers gaz, tandis que l’OTR est spécialement conçu pour mesurer l’oxygène. La plupart des normes relatives aux matériaux d’emballage pharmaceutique et alimentaire exigent que deux ou plusieurs de ces mesures soient effectuées en même temps. Par conséquent, les laboratoires de contrôle qualité doivent disposer de l’équipement approprié pour effectuer ces tests.
Source d’ citation
- ASTM D3985-17, Standard Test Method for Oxygen Gas Transmission Rate Through Plastic Film and Sheeting Using a Coulometric Sensor (ASTM International);
- ISO 15105-2, Plastiques — Films et feuilles — Détermination du taux de transmission de gaz — Partie 2 : Méthode isobare (Organisation internationale de normalisation).
- Ce sont les sources de référence principales pour les définitions et les méthodes d'essai du présent article.
