Một số loại màng nhựa dùng trong nghành bao bì

1. Khái niệm về bao bì

a) Định nghĩa

Với một hình dáng và kích cỡ đúng, bao bì chứa đựng và bảo vệ sản phẩm an toàn từ lúc vận chuyển đến khi phân phối đến tay người tiêu dùng. Ngoài ra, bao bì phải cung cấp thông tin cần thiết về nhà sản xuất, mô tả và giải thích cách dùng sản phẩm chứa đựng bên trong. Đây là phần tiếp thị và có ảnh hưởng to lớn đến khía cạnh kinh tế. Bao bì có tính động và thường xuyên thay đổi vật liệu mới, phương pháp thiết kế gia công mới, đòi hỏi phải thay đổi bao bì. Do vậy, quá trình biến đổi này diễn ra thường xuyên nhằm đạt được chất lượng cao nhất.

b). Chức năng công nghệ và tiêu dùng:

Trong quá trình sản xuất công nghiệp và phân phối lưu thông hàng hóa, bao bì có những tính năng sau:

Bảo vệ:

Kích thước của bao bì và sức bền chống lại lực từ phía chịu lực tác dụng.

Sức bền chịu đựng khi rơi, khả năng chống ma sát mài mòn.

Chống lại khả năng bị xuyên thủng nhằm bảo vệ sản phẩm nằm bên trong. Bảo vệ sản phẩm trong môi trường kín, sự tương hợp của bao gói và sản phẩm chứa đựng bên trong.

Khuyếch trương sản phẩm:

Ấn tượng về kiểu dáng và kích cỡ.

Biểu hiện về chất lượng.

Giá trị trưng bày.

Cổ động, khuyếch trương nhãn hiệu.

Trang trí màu sắc, chất lượng in ấn.

Khả năng nhìn thấy sản phẩm bên trong.

Thông tin về sản phẩm:

Khả năng thực hiện in ấn.

Thông tin của nhà sản xuất.

Chỉ dẫn sử dụng và bảo quản.

Hiệu quả trong sử dụng.

Có chỉ dẫn khác cần thiết về sử dụng với qui trình đóng gói.

Một số tính năng khác

An toàn sử dụng cho trẻ em

Tiện lợi trong sử dụng

Có khả năng tiện mở và đóng kín trở lại

Có thể kiểm tra được khối lượng bên trong khi sử dụng, dễ dàng khui mở cho người già.

Bao bì cần có độ ổn định, cần có được sự chấp nhận về môi sinh, có khả năng phân hủy sau khi sử dụng. Nguyên liệu bao bì có thể tái sinh.

Tiện lợi trong quá trình lưu trữ.

c. Phân loại: 3 loại theo cách ứng dụng

Bao bì cấp 1: Là loại bao bì tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm: lon, chai nhựa, bao..

.

Hình 1: Bao bì hộp giấy

Bao bì cấp 2: là những bao bì đóng gói các bao bì cấp 1: thùng carton, hộp giấy...

Hình 2: Thùng carton là dạng bao bì cấp 2 phổ biến nhất

Bao bì cấp 3: là những container và những kiện lớn chứa bao bì cấp 2 : container..

.Ngoài ra người ta còn phân ra làm 2 loại theo mục đích sử dụng: Bao bì vận chuyển & Bao bì tiêu thụ.

d) Tên viết tắt của vật liệu bao bì

Một vài tên viết tắt gồm một vài ký tự theo quy định đã được dùng rộng rãi để thay thế các tên phức tạp của các loại chất dẻo khác nhau:

PE      = Polyethylen
LDPE   = Low Density Polyethylen
MDPE = Medium Density Polyethylen
HDPE   = High Density Polyethylen
PET     = Polyethylen Terephthalate (Polyester)
PP      = Polypropylen
OPP    = Oriented Polypropylen
PS      = Polystyrene
OPS    = Oriented Polystyrene
EPS     = Expanded Polystyrene hoặc Foamed Polystyrene
SAN    = Styrene Acrylo Nitrile copolymer
ABS    = Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer
PA      = Polyamide (nylon)
PVC    = Polyvinyl Chloride
PVDC = Polyvinylidene Chloride ( Saran)
PVA    = Polyvinyl Acetate (PVAC)
PVAL   = Polyvinyl Alcohol
CMC    = Carboxymethyl Cellulose
CA      = Cellulose Acetate
EVA    = Ethylene Vinyl AcetateT
PX      = Polymethyl Pentene
CAB    = Cellulose Asetate - Butyrate
EC      = Ethyl Cellulose

2. Phương pháp biểu diễn bề dày của màng nhựa

Màng mỏng là vật liệu có bề dày không vượt quá 0.025mm hay 0.001in. Nếu giá trị bề dày lớn hơn 0.025mm thì gọi là dạng tấm.

Với 1mm = 0.039 in
1mil = 0.001 in
1gause = 0.00001 in

Định lượng: màng nhựa cũng có thể được chỉ định bằng định lượng như giấy: g/m2.Mật độ: trọng lượng trên một đơn vị thể tích g/cm3 hoặc g/cc.

Diện lượng (Yield): diện tích màng có được của một đơn vị trọng lượng khi độ dày của màng là 1 mil (in2/lb/0.001 in) hoặc m2/kg/0.0254mm.

3. Tính chất và các yêu cầu chung đối với màng

a. Lực bền kéo căng: Là lực để bẻ gãy vật liệu trên một đơn vị diện tích.Màng PP định hướng hoặc polyeste có giá trị lực bền kéo cao (≥ 400kp/cm2), cello-phane có thể đạt tới 600kp/cm2 nhưng LDPE thì chỉ từ 100 - 200.

b. Lực bền xé rách: Rất quan trọng và có ảnh hưởng đến mục tiêu sử dụng cuối cùng của một số mẫu vật liệu làm bao bì. Giá trị này là 1 hướng dẫn cho biết khả năng chịu các ứng dụng của màng mỏng khi vận hành một vài thiết bị. Đối với 1 vài loại bao bì, tính chịu xé thấp trở nên có lợi (ví dụ như túi khoai tây chiên). PE có lực bền xé cao trong khi màng Cellophane và màng polyeste có giá trị này thấp.

c. Trở lực va đập: Là tính chất có lợi đặc biệt khi đóng gói sản phẩm nặng trong màng plastic hoặc trong những vật chứa lớn mà chúng phải chịu va đập trong suốt quá trình vận chuyển. Phương pháp kiểm tra tính chất này để rơi một khối lượng lên vật liệu và đo lực tương đối cần để lọt vào hoặc bẻ gãy vật liệu.

d. Độ cứng: Trong một vài thiết bị đóng gói dùng màng nhựa, tính chất này có thể là quan trọng. Nhưng nó cũng quan trọng đối với chai và các vật chứa khác mà ở đó bao bì rắn đòi hỏi giá trị bề dày thành tối thiểu và lực bền tối đa. Giá trị độ cứng cũng có thể đo được bằng cách đo và tính độ sai lệch vật liệu khi bị kéo căng.

e. Độ chịu nhiệt: Bao gồm một số tính chất sau

Điểm mềm: điểm mềm Vicat: Nhiệt độ khi một cây kim lọt vào 1 mm mẫu thử.

Chỉ số chảy: là tốc độ chảy của nhựa nhiệt dẻo ở nhiệt độ cho sẵn dưới áp suất đặc biệt và qua khe có kích thước đặc biệt trong khoảng thời gian cho sẵn. Chỉ số chảy biểu diễn lượng nhựa chảy qua màng tính bằng gam trong 10 phút.

Lực bền hàn nhiệt: biểu diễn lực cần để tách 2 bề mặt đã hàn bằng nhiệt ra khỏi nhau theo hướng vuông góc. PE có lưu hàn nhiệt rất cao và Cellophane thì cho giá trị thấp hơn nhiều. Đôi khi mối liên kết hàn nhiệt mạnh thì không cần thiết chẳng hạn như túi đựng kẹo và khoai tây chiên.

1 yếu tố khác được xét đến là màng nhiệt có trở nên giòn khi chịu nhiệt độ thấp hay không. Điều này rất quan trọng đối với bao bì của thực phẩm đông lạnh. Về mặt này PE tốt hơn Cellophane. Vật liệu cũng nên có tính ổn định nào đó để có khả năng chịu được nhiệt độ khá cao. Điều này rất cần thiết đối với loại túi đun sôi. Độ ổn định này có thể được mô tả như là khả năng chịu được sự thay đổi môi trường mà không mất đi những tính chất chủ yếu.

f. Tính chịu được độ ẩm: Là yếu tố rất quan trọng khi cần xác định tính thích hợp của màng nhựa khi đóng gói nhiều loại sản phẩm. Một vài sản phẩm cần được bảo vệ không khí ẩm từ phía ngoài, 1 vài sản phẩm khác thì đòi hỏi phía bên trong không được phép bốc hơi xuyên qua bao bì. Có một vài phương pháp để xác định giá trị này, phương pháp đơn giản nhất là kéo căng một mẫu màng trên một vật có chứa nước, rồi đặt trong phòng kho có chứa chất hút ẩm để chất này hấp thu hơi nước truyền xuyên qua lớp màng. Lượng nước có trong vật chứa được trước và sau thời gian kiểm nghiệm và giá trị tốc độ truyền hơi nước (WVTR: Water Vapor Transmission Rate) hoặc tốc độ truyền hơi ẩm (MVTR: Moisture Vapor Transmission Rate) được diễn tả bằng lượng nước tính bằng gam khuếch tán qua 1m2 (hoặc 100in2) màng trong 24 giờ (g/m2/24h hoặc g/100 in2/24h).

Hình 3: Tính chịu được độ ẩm là đặc tính cực kỳ quan trọng đối với bao bì thực phẩm.

g. Tính ngăn cản khí: Không giống với tính thấm hơi nước. Trong trường hợp này, tốc độ truyền các loại khí đặc biệt như N2, CO2 và nhất là O2 được xác định. Cà phê sống thường sinh ra khí CO2 mà khí này được phép thoát khỏi vật chứa, mặt khác khí này có thể gây bục vỡ do áp suất nội. Mặt khác O2 làm cà phê cũ đi và trong trường hợp này khí cần giữ ở bên ngoài. Vì vậy cần chọn vật liệu có tính thấm O2 thấp nhưng thấm CO2 cao. Một ví dụ khác cần tốc độ truyền cao là trường hợp đóng gói thịt tươi vì thịt cần O2 để giữ được màu đỏ tươi hấp dẫn khách hàng.Phương pháp xác định tính thẩm thấu khí là phải xác định được bao nhiêu lượng khí khuếch tán xuyên qua vật liệu trong khoảng thời gian cho sẵn, về nguyên tắc phương pháp này giống với phương pháp dùng để xác định WVTR đã nói ở trên. Đơn vị của giá trị này là cm3/m2/24h hoặc cc/100 in2/24h.

h. Khả năng hàn nhiệt (Sealability): Khả năng hàn nhiệt của các nhựa dẻo nhiệt phụ thuộc vào một số điều kiện sau:

Nhiệt độ làm mềm; nhiệt độ và áp suất tại mối hàn; thời gian hàn nhiệt

Cấu trúc của màng hoặc bản thân polymer.

Tỉ lệ tao tinh thể trên tỉ lệ tạo cấu trúc vô định hình của polymer

Lượng chất phụ gia

i. Xử lý bề mặt (xử lý Corona): Các loại màng có độ phân cực thấp (PE, PP) thường rất khó dính bám mực in và keo. Sự thấm ướt bề mặt của vật liệu phụ thuộc vào năng lượng bề mặt của chúng. Do vậy, để tăng đặc tính in của các vật liệu này người ta thường phải xử lý Corona.Một vài tính chất bổ sung của chất dẻo có thể được liệt kê và giải thích sau đây:

Sự kéo giãn: là phần vật liệu nhựa sẽ giãn dài trước khi bị đứt. Vật liệu càng kéo giãn thì nó càng chịu được tải trọng va đập tốt hơn, ít bị đứt hơn. Điều này rất quan trọng nhất là đối với những bao nhựa đựng hàng nặng. Sự kéo giãn được diễn tả bằng phần trăm so với chiều dài ban đầu. Độ co giãn được diễn tả bằng phần trăm so với chiều dài ban đầu. PP và PVC có giá trị này khá cao, lên đến 450 %, polyester và PS có giá trị kéo giãn rất thấp.

Độ cứng: của vật liệu plastic được xác định theo phương pháp Rockwell. Dùng viên bi bằng thép có đường kính đặc biệt và được cân với những tải trọng khác nhau tác động lên vật liệu. Độ sâu của vết lõm khi tải trọng được lấy đi được đo. Giá trị Rockwell càng cao thì vật liệu càng cứng.

Độ đàn hồi: Là yếu tố quan trọng liên quan đến bao bì nhựa dẻo. Nó diễn tả khả năng trở lại hình dạng và kích thước ban đầu của vật liệu sau khi bị biến dạng.

Người ta mô tả nó như là “trí nhớ”. Tuy nhiên nếu vượt qua giới hạn trí nhớ thì vật liệu vẫn ở trạng thái giãn dài và không thể trở lại trạng thái ban đầu được nữa. Đó là giới hạn đàn hồi. Một vài vật liệu như PVC dẻo có giá trị mô đun đàn hồi thấp và kéo giãn tốt, trong khi những loại khác như PS có giá trị mô đun đàn hồi cao và kéo dãn được ít.

Độ ổn định về kích thước: trong một vài trường hợp có thể bị ảnh hưởng nặng nề bởi sự thay đổi độ ẩm tương đối bao quanh bao bì. Một vài loại vật liệu thì dãn ra, một vài loại khác thì co lại, trong khi có 1 vài loại không bị ảnh hưởng.

Độ trượt: là tính ma sát xuất hiện khi màng nhựa tiếp xúc bề mặt với loại màng khác hoặc với 1 bộ phận thiết bị nào đó - Giá trị này có thể được đo bằng cách dùng bàn nghiêng, ghi nhận lại góc độ nghiêng mà với giá trị này mẫu thử vượt qua được ma sát bề mặt. Độ trượt có thể điều chỉnh được bằng các phụ gia của màng. Thí dụ, màng PS có 3 loại độ trượt :

- Độ trượt cao :            hệ số = 0,1 – 0,3
- Độ trượt trung bình :    hệ số = 0.3 – 0.5
- Độ trượt thấp :           hệ số > 0.5

Tính thấm dầu và mỡ: Rất quan trọng khi sản phẩm cần đóng gói chứa chất béo. Bề mặt bao bì có thể bị làm hỏng nếu như chất béo thấm qua màng bao bì ra ngoài.

Để xác định tính thấm béo người ta đặt một đống cát mịn được bão hòa bằng một lượng xác định dầu hoặc dầu thông, đặt mẫu thử lên trên và trên cùng đặt một miếng giấy thấm. Ghi lại thời gian cần để dầu thấm qua và để lại dấu vết trên giấy.

Độ bóng và độ mờ: Là những tính chất quan trọng đối với bao bì nhựa dẻo vì rất nhiều khách hàng đòi hỏi vật liệu trong suốt phải có bề mặt bóng và sáng. Độ mờ xuất hiện dưới dạng màu đục sữa sẽ làm hạ thấp độ trong suốt của màng. Các giá trị so sánh là đo hệ số xuyên thấu và phản xạ đối với mẫu thử.

Khả năng bốc cháy: Một vài loại màng dễ cháy như cellophan chẳng hạn, PE cháy chậm và cháy thành giọt. PVDC tự dập tắt nhưng PVC cứng rất khó cháy.