Analizadores de Permeabilidad al Oxígeno y Vapor de Agua

Los analizadores de permeabilidad al oxígeno y vapor de agua son instrumentos de ensayo de barrera que miden, sobre la misma probeta de película o lámina, la tasa de transmisión de oxígeno (OTR) y la tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR), sin necesidad de cambiar de equipo entre un ensayo y otro. La medición se realiza mediante un sensor coulométrico para oxígeno y un sensor infrarrojo para vapor de agua, diseñados según los métodos descritos en ASTM D3985, ASTM F1249 e ISO 15106-2.

Este tipo de analizador resuelve la necesidad de evaluar dos propiedades de barrera distintas sin trasladar la misma probeta entre dos instrumentos, lo que evita la contaminación de la muestra que puede introducir ese cambio y permite comparar directamente ambos resultados bajo las mismas condiciones de ensayo.

Dentro de esta familia, el C403H y el C403M comparten la misma arquitectura de tres celdas de 50 cm², pero difieren en el límite inferior de detección: el C403H mide desde 0,01 cc/(m²·día) de OTR y 0,005 g/(m²·día) de WVTR, mientras que el C403M parte de 0,05 cc/(m²·día) y 0,05 g/(m²·día), respectivamente. El C406H mantiene un principio de medición equivalente pero incorpora seis celdas independientes, lo que permite evaluar hasta el doble o el triple de muestras en un mismo ciclo de ensayo frente a un sistema de menos celdas.

Kasalab comercializa en Colombia los analizadores Labthink C403H, C403M y C406H y brinda asesoría para seleccionar el número de celdas y el límite de detección según el volumen de muestras y la sensibilidad que exija cada material de barrera.

¿Para qué sirve un analizador de permeabilidad al oxígeno y vapor de agua?

Un analizador dual de permeabilidad al oxígeno y vapor de agua sirve para determinar, sobre la misma probeta y bajo las mismas condiciones de ensayo, la tasa de transmisión de oxígeno (OTR) y la tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) de películas y láminas de barrera, y en el caso del C403H, también de envases completos. Los tres equipos permiten seleccionar el modo de ensayo —OTR, WVTR o modo dual OTR/WVTR— y completar automáticamente ambas mediciones en un mismo montaje de la muestra, lo que refleja el desempeño real de barrera de esa probeta específica sin el riesgo de contaminación que implica trasladarla a un segundo instrumento.

Cuando el laboratorio necesita evaluar exclusivamente uno de los dos analitos, existen instrumentos de un solo sensor: un medidor de permeabilidad al oxígeno (OTR) por sensor coulométrico, o un medidor de permeabilidad al vapor de agua (WVTR) por sensor infrarrojo, cada uno optimizado para ese ensayo único.

¿Cómo funciona la medición de OTR y WVTR?

La medición dual de OTR y WVTR se realiza en tres etapas, desde el montaje de la probeta hasta el cálculo de la tasa de transmisión.

1. Montaje y acondicionamiento: la probeta pretratada se sujeta entre las cámaras de ensayo, dejando expuestas sus dos caras a condiciones controladas.
2. Generación del gradiente y permeación: por un lado de la película fluye oxígeno o nitrógeno con humedad relativa estable, mientras que por el otro lado fluye nitrógeno de alta pureza; las moléculas de oxígeno o de agua difunden a través de la película hacia el nitrógeno de alta pureza.
3. Detección y cálculo: el nitrógeno portador transporta las moléculas permeadas hasta el sensor coulométrico (oxígeno) o el sensor infrarrojo (vapor de agua), que mide su concentración y permite calcular la tasa de transmisión correspondiente.

Datos técnicos clave de los analizadores Labthink

Los tres analizadores comparten el mismo principio de doble sensor —coulométrico para oxígeno e infrarrojo para vapor de agua— y el mismo método de ensayo, y se diferencian principalmente en el número de celdas y en el límite inferior de detección. Los tres equipos comparten además una resolución de 0,0001 cc/(m²·día) para OTR y 0,0001 g/(m²·día) para WVTR, un área de ensayo estándar de 50 cm² por celda y un rango base de temperatura de 15 °C a 50 °C.

¿Qué diferencia al C403H, al C403M y al C406H?

El C403H, el C403M y el C406H comparten el mismo principio de doble sensor, pero se diferencian en el número de celdas, el límite inferior de detección y el alcance de aplicaciones documentado para cada referencia.

C403H — 3 celdas, mayor sensibilidad y ensayo de envases completos

• Rango OTR: 0,01 – 200 cc/(m²·día); rango WVTR: 0,005 – 40 g/(m²·día) (área estándar 50 cm²).
• Repetibilidad OTR: 0,01 cc/(m²·día) o 1%, el que sea mayor. Repetibilidad WVTR: 0,005 g/(m²·día) o 2%, el que sea mayor.
• Fluctuación de temperatura: ±0,05 °C. Rango de humedad: 0%, 5–90% ±2%.
• Tamaño de muestra: 11,2 × 11,2 cm; espesor máximo de probeta: 3 mm.
• Dimensiones: 60 × 50 × 70 cm; peso neto: 100 kg.
• Unidad de purificación de gas opcional: GP-01. Opción de cámara de ensayo para envases completos.
• Además de película y lámina, el C403H permite ensayar envases completos —botellas, bolsas, latas, cajas y tambores de plástico, caucho, complejos papel-plástico, vidrio o metal—, incluyendo envase farmacéutico, botellas de licor, botellas de cola, tambores de aceite, envases Tetra Pak, bolsas de empaque al vacío, latas de tres piezas, envases cosméticos, tubos de pasta dental, vasos de gelatina y de yogur.

Para laboratorios que requieren el mayor límite inferior de detección disponible en la familia, junto con la posibilidad de ensayar el envase terminado y no solo la película.

C403M — 3 celdas, alcance ampliado a materiales industriales diversos

• Rango OTR: 0,05 – 200 cc/(m²·día); rango WVTR: 0,05 – 40 g/(m²·día) (área estándar 50 cm²).
• Repetibilidad OTR: 0,02 cc/(m²·día) o 1%, el que sea mayor. Repetibilidad WVTR: 0,02 g/(m²·día) o 2%, el que sea mayor.
• Fluctuación de temperatura: ±0,2 °C. Rango de humedad: 0%, 35–90% ±2%.
• Tamaño de muestra: 10,6 × 10,6 cm; espesor máximo de probeta: 3 mm.
• Dimensiones: 78 × 36 × 68 cm; peso neto: 80 kg.
• Unidad de purificación de gas opcional: GP-02.
• Dentro de esta familia, el C403M es la única referencia que permite ensayos de tapas de envases, backsheets solares, tuberías PPR y de otros materiales, blísteres médicos completos, tanques de combustible vehicular y carcasas de batería, además de películas, láminas y envases de plástico, caucho, papel, complejos papel-plástico, vidrio y metal.

Para laboratorios con muestras de aplicación industrial diversa, donde el equipo debe cubrir materiales más allá de la película y el envase convencional.

C406H — 6 celdas para mayor productividad de película y lámina

• Rango OTR: 0,02 – 200 cc/(m²·día); rango WVTR: 0,02 – 40 g/(m²·día) (área estándar 50 cm²).
• Repetibilidad OTR: 0,02 cc/(m²·día) o 1%, el que sea mayor. Repetibilidad WVTR: 0,02 g/(m²·día) o 2%, el que sea mayor.
• Fluctuación de temperatura: ±0,15 °C. Rango de humedad: 0%, 5–90% ±2%, 100%.
• Tamaño de muestra: 11,7 × 11,7 cm; espesor máximo de probeta: 3 mm.
• Dimensiones: 60 × 49 × 66 cm; peso neto: 100 kg.
• Unidad de purificación de gas opcional: GP-01.
• Seis celdas de ensayo independientes de 50 cm² cada una, frente a las tres celdas del C403H y el C403M, con un ancho de instrumento equivalente a un tercio del de un sistema tradicional de seis celdas. Esta referencia permite aplicaciones en película y lámina; no incluye la opción de cámara de ensayo para envases completos.

Para laboratorios con alto volumen de muestras de película y lámina, donde seis celdas independientes permiten completar más ensayos por ciclo sin ampliar el espacio de laboratorio necesario.

Beneficios clave de los analizadores C403H, C403M y C406H

• Ensayo dual en un solo montaje: el sistema completa automáticamente la medición de OTR y WVTR sobre la misma probeta, evitando el traslado de la muestra entre dos instrumentos y la posible contaminación asociada a ese cambio.
• Sensor coulométrico de oxígeno de nivel ppb: permite alcanzar un límite inferior de detección más bajo y funciona con principio de valor absoluto conforme al método de ASTM D3985, por lo que no requiere calibración con película de referencia.
• Sensor infrarrojo de vapor de agua no consumible: al no requerir reemplazo periódico, extiende la vida útil del componente y reduce las paradas de mantenimiento asociadas al sensor.
• Circulación de aire a 360°: mejora la estabilidad de la temperatura dentro de la cámara de ensayo, lo que favorece la repetibilidad de los resultados.
• Control automático de flujo, temperatura y humedad relativa: reduce la intervención manual durante el ensayo y contribuye a una mayor exactitud de los resultados.
• Celdas de ensayo tipo cajón con sujeción automática: agiliza el montaje de la muestra y mantiene una fuerza de sujeción constante que favorece un mejor sellado entre celdas.
• Opciones de software para entornos regulados: los tres equipos permiten configurar el sistema con requisitos de software GMP y 21 CFR Part 11 como opción, además del sistema DataShield™ para gestión de datos.

Aplicaciones típicas

Los tres analizadores ensayan materiales de barrera en forma de película y lámina, con las siguientes aplicaciones:

• Películas plásticas diversas.
• Películas compuestas de papel y plástico.
• Películas coextruidas.
• Películas metalizadas y films con recubrimiento de aluminio.
• Películas compuestas con lámina de aluminio.
• Complejos de papel, fibra de vidrio y lámina de aluminio.
• Láminas de PP, PVC y PVDC.
• Láminas y hojas de caucho, silicio y otros materiales metálicos.

El C403H y el C403M permiten además aplicaciones extendidas propias de cada referencia, detalladas en la sección "Opciones de configuración y modelos".

Industrias y sectores

• Alimentos y Bebidas: los tres equipos ensayan películas y envases de uso alimentario, incluyendo envases Tetra Pak, botellas de bebidas, vasos de yogur y de gelatina, y tambores de aceite comestible.
• Farmacéutico y cosmético: las normas de referencia declaradas incluyen la norma china YBB de envase farmacéutico (YBB 00082003-2015 para OTR y YBB00092003-2015 para WVTR), y esta familia permite ensayos de envase farmacéutico y envase cosmético.
• Química y Petroquímica: el ensayo se realiza directamente sobre el material polimérico —películas, láminas y complejos plásticos— antes de su transformación en envase final, lo que corresponde a la etapa de control de materiales de este sector.

Preguntas Frecuentes (FAQ): Analizadores de Permeabilidad al Oxígeno y Vapor de Agua