Một số loại màng dùng trong bao bì

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.

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 cấp 1 của McDonald là 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.

4. MỘT SỐ LOẠI MÀNG THÔNG DỤNG

a. Polyethylen (PE)

Hiện nay PE trở thành quan trọng nhất trong tất cả các loại vật liệu nhựa. PE được phân loại thành các nhóm chính sau:

• LDPE - PE mật độ thấp, tỉ trọng = 0.91- 0.925 g/cm3
• MDPE (LLDPE: Linear) - PE mật độ trung bình,  tỉ trọng = 0.926 - 0.940 g/cm3
• HDPE - PE mật độ cao, tỉ trọng = 0.941- 0.965 g/cm3
• LDPE: Quan trọng nhất và thông dụng nhất. Nó được sử dụng nhiều nhất để tạo màng mỏng để làm túi. LDPE dễ hàn nhiệt và là loại rẻ nhất. Trong các loại LDPE khác nhau bao gồm các loại có tác nhân trượt và đóng cục, chẳng hạn như đóng gói số lượng lớn thì cần hệ số trượt thấp để có khả năng xếp động tốt. Hoặc khi đóng gói hàng hóa mềm vào bao bì dạng túi thì cần hệ số trượt cao. LDPE thì mềm và dai.
• MDPE: Được dùng tạo màng mỏng hoặc dùng khi có yêu cầu cần độ cứng cao hơn hoặc nhiệt độ làm mềm cao hơn LDPE. MDPE thì hơi mắc hơn LDPE.
• HDPE: Cứng hơn hai loại trên. HDPE có thể chịu được nhiệt độ lên tới 120oC và vì vậy HDPE được dùng làm bao bì thanh trùng bằng hơi nước. HDPE cũng có thể được cắt thành những dây hẹp để dệt thành bao dệt. Tuy nhiên, để dệt thành bao người ta thường dùng PP hơn.

Các loại PE khác nhau có một vài tính chất quan trọng đã làm chúng trở thành vật liệu bao bì thích hợp nhất. PE có tính ngăn cản nước và độ ẩm rất tốt, tính này càng tốt khi mật độ của PE càng cao. PE cũng có tính hàn nhiệt rất tốt và vẫn giữ được tính mềm dẻo ở mật độ rất thấp nó có thể được sử dụng ở điều kiện đông lạnh –50oC (–58oC) . Khi thay đổi nhiệt độ thì độ nhớt của nó cũng thay đổi đều, vì vậy nó dễ xử lý và biến đổi. Về mặt sinh lý học, không có sự bất lợi nào liên quan đến PE vì khi cháy nó chỉ sinh ra khí CO2 và nước.

 

 

Hình 4: Màng PE là loại màng thông dụng trong bao bì

Tuy nhiên cũng có vài bất lợi, PE có tính thấm O2 khá cao, tính ngăn cản mùi hương bị giới hạn, tính kháng mỡ khá thấp, nhất là đối với LDPE. Khi PE được biến đổi không đúng, ví dụ như đun ở nhiệt độ quá cao, sẽ cho mùi khó chịu. Một vài thiết bị đóng gói không hoạt động tốt với LDPE bởi nó có độ cứng khá thấp.PE chỉ trong suốt khi nó được làm lạnh nhanh sau khi đun, tính trong suốt này do cấu trúc dạng tinh thể. Trong các trường hợp khác PE có màu hơi đục sữa. PE được dùng nhiều trong quy trình đun màng mỏng rồi biến đổi thành màng bọc, túi và bao tải. Nó cũng được đùn ra dưới dạng phủ lên lớp giấy hoặc giấy bìa và nó cũng là vật liệu được biến đổi nhiều nhất thành chai, lọ…Ứng dụng quan trọng nhất của PE là làm các loại nắp khác nhau. Tính trơ của PE cũng được chú ý đến. Màng mỏng PE định hướng và kéo căng sơ bộ được dùng nhiều dưới dạng màng co và màng căng.Tính chất của PE thay đổi tùy theo nhà sản xuất. Tuy nhiên, một vài đặc tính đặc trưng được trình bày dưới đây nhằm minh họa các đặc tính này thay đổi như thế nào khi mật độ thay đổi từ thấp tới cao.

 Chú thích: (1)  g/100 in2/24h/1mil             1 ounce (OZ) = 28,35g
                    (2)  cm3/100 in2/24h/1mil        1 pound (lb) = 16 OZ = 0,454Kg
                   (3)  1lbs/ in2/1mil                    1 stone (st) = 14 lb = 6,356Kg                              
                                                                1 mil = 0,001 inch

b. Polypropylen (PP) :

Là một loại nhựa olefin khác. Nó cứng hơn PE, có độ chịu căng giãn tốt hơn và trong suốt hơn. Giá trị của tính thấm hơi ẩm thấp. Do độ kết tinh cao, nhiệt độ làm mềm khoảng 150oC nên nó được sử dụng thành công khi tiệt trùng các sản phẩm y khoa trong nồi hấp… PP cũng được dùng dưới dạng bao bì cho thực phẩm làm sẵn đưa vào lò đối lưu hoặc đun sôi. Nó cũng thông dụng khi sản suất nắp đậy bằng phương pháp ép phun.

Do mật độ của PP thấp (0.90 g/m3) và lực cao bền nên nó có thể tạo ra màng mỏng hơn làm cho nó có thể cạnh tranh với màng làm từ PE trong một vài ứng dụng đặc biệt. Nó cũng có thể dùng thay cho cellophan, ví dụ như dùng PP để bọc gói thuốc lá. PP có khuynh hướng trở nên giòn ở nhiệt độ thấp, điều này có thể vượt qua ở một mức độ nào đó, bằng cách đồng trùng hợp với một lượng nhỏ ethylene.

PP được sử dụng nhiều dưới dạng màng mỏng, tương đối cứng, có khả năng ứng dụng giống với cellophane nhờ tính trong suốt của nó. Màng PP được định hướng (OPP) , nghĩa là kéo căng theo 1 hoặc 2 hướng, để có lực bền và độ cứng tốt hơn. Màng OPP có độ cứng vừa đủ nên dễ dàng xử lý nó nhiều loại thiết bị đóng gói, nó hoàn toàn trong suốt và có tính ngăn cản độ ẩm và mùi hương tốt. Tuy nhiên, màng PP rất khó hàn nhiệt mà điều này có thể vượt qua bằng cách đùn kép với PE.

PP cũng được dùng làm nắp đậy và đã tìm thấy nhiều ứng dụng thành công trong khi PE bị gãy mặt dưới ảnh hưởng của một vài chất hoạt động bề mặt. Ứng dụng thông dụng của PP là dùng để dệt các bao tải.

c. Polystyrene (PS) :                   

Được sản xuất từ dầu thô bằng phương pháp trùng hợp styrene. PS thì hoàn toàn trong suốt nhưng tính ngăn cản độ ẩm và khí thấp. PS cứng nhưng độ kháng va đập thấp vì thế người ta thường trộn nó với loại cao su tổng hợp butadien để tăng thêm độ bền va chạm. Tuy nhiên, thêm butadien vào sẽ làm mất trong suốt  và PS chịu va đập thường có màu trắng.

PS rất dễ cho các quy trình dùng sản xuất bao bì. Nó có thể dùng để thổi ép phun, đùn, nhiệt định hình… Do mật độ khuyếch tán thấp mà nó ít sử dụng làm bao bì đóng gói mà phần lớn nó được dùng dưới dạng khay hoặc tách được định hình bằng nhiệt. Ứng dụng đặc trưng nhất của PS là các khay dùng để đóng gói rau tươi, và các tách dùng để đóng gói gia- ua và các sản phẩm được chế biến từ sữa… màng mỏng PS được dùng để bao gói trái cây, rau quả như cà chua, rau xanh. Sự định hướng 2 chiều sẽ làm màng PS có lực bền và tính dai cao hơn, nó được gọi là màng PS được định hướng (OPS)

 

 Polystyrene xốp (EPS) được sản xuất bằng cách xử lý đặc biệt trong các hạt PS. Đun nóng hạt PS bằng hơi nước để làm pentane có trong PS phồng lên rất nhanh và hình thành cấu trúc tổ ong, EPS thường được dùng để lót đệm giảm sốc cho các máy móc tinh vi trong bao bì. EPS cũng được dùng nhiều dưới dạng khay để đóng gói thịt cá tươi, trái cây tươi, sản phẩm nướng, trứng…

d. Polyesters:

Hoặc nhựa ester tuyến tính được sản xuất bằng cách ngưng tụ giống như polyamide. Nó đùn ra dạng mỏng và màng này được kéo căng theo 2 hướng. Polyester có lực bền cơ học cao và tính chịu được nhiệt độ lên đến 3000C. Mang Polyester có tính thấm độ ẩm và khí thấp trở lực đối với dung môi hữu cơ khá tốt. Nó có tính hàn nhiệt kém và vì vậy nó thường được ghép với PE.

Màng Polyester có thể được phủ bằng PVDC và trở nên ít thấm khí và mùi hương. Kết hợp với màng nhôm và PE nó sẽ trở thành loại màng rất tốt cho việc đóng gói cà phê xay bằng phương pháp đóng gói chân không và đóng gói sản phẩm chế biến từ thịt… Thỉnh thoảng nó được dùng làm bao bì dưới dạng túi có thể đun nóng được, nghĩa là sản phẩm bên trong được đun nóng bằng cách đun sôi trực tiếp trong túi. Điều này có thể làm được do tính chịu được nhiệt độ cao của màng. Màng Polyester có thể được định hình bằng nhiệt đến một mức độ giới hạn và có loại Polyester có thể co được. Gần đây Polyester có một ứng dụng khá thú vị, đó là Polyethylene therephthalete (PET) dùng làm chai dựng nước giải khát có gaz.

 

 e. Polyamide (PA) hoặc Nylon :

Có lực bền cơ học tốt và tính chịu nhiệt rất tốt . Có nhiều loại PA có nhiều điểm chảy lên đến 2500C. PA cũng được dùng trong cấu trúc màng ghép và nhất là dùng trong các thiết bị định hình nhiệt bằng bằng chân không để đóng gói sản phẩm được chế biến từ thịt được cắt thành lát mỏng, thịt tươi và phó mát. Màng ghép dùng PA có bề dầy mỏng. Kỹ thuật sản xuất màng PA mỏng thì khó và thường những màng này được ghép vớp PA có bề dầy khác nhau để cải tiến tính hàn nhiệt. PA được dùng rộng rãi làm bao bì tiệt trùng đóng gói các dụng cụ y khoa.

 

  f. Polyvinyl Chloride: (PVC)

Được sản xuất thành 2 loại cứng và mềm dẻo. Loại PVC cũng có tính ngăn cản độ ẩm và khí tốt, tính kháng mỡ tốt. PVC cũng được dùng nhiều trong bao bì nhiệt định hình đóng gói bơ, dầu thực vật… Nhờ vào tính trong suốt mà PVC được dùng dưới dạng chai nước khoáng, dùng trong mỹ phẩm, dầu ăn và nước cốt trái cây. Một vài loại PVC chịu được áp suất khí bền trong chai nên được dùng để đựng bia và nươc uống có gaz khác.

Loại PVC mềm dẻo dưới dạng màng mỏng dùng để đóng gói thịt cá tươi, trái cây, rau quả và các sản phẩm tươi khác. Màng PVC dẻo được dùng để bọc pallet nhằm giữ được toàn bộ hàng hóa trên pallet đó bằng cách quấn căng màng. Cũng có vài loại màng PVC dùng để bao gói để chống làm hàng giả.

 

 

PVC có độ ổn định nhiệt khá thấp, vì thế người ta phải thêm chất ổn định vào để có thể đùn được PVC. Một vài quốc gia không chấp nhận tác nhân ổn định có chứa thiếc và trong hầu hết các quốc gia đều có luật nghiêm khắc về lượng tối đa của monomer vinyl dư thừa trong sản phẩm cuối cùng.

g. Polyvinylidende Cloride (PVDC) :

Thường được đồng trùng hợp với vinyl chloride và được gọi là SARAN (tên thương mại) . So với tất cả các màng nhựa khác, PVDC có tính thấm hơi nước, O2, CO2 thấp nhất.

Nó có trở lực đối với chất béo và hoá chất tốt. Màng PVDC co được sản xuất dưới tên CRYOVAC (tên thương mại) Quy trình sản xuất màng PVDC bao gồm quá trình đùn sản phẩm dạng ống vào bể nước, sau đó thổi sản phẩm bằng không khí đến đường kính rất lớn, rồi định hướng màng theo 2 chiều. Màng PVDC được ép phẳng cắt dọc 2 bên hông và quấn thành cuộn.

PVDC được dùng nhiều dưới dạng phân tán (phân tán trong nước) để phủ lên giấy và giấy bìa. Cấu trúc màng nhiều lớp cần thiết để cho kết quả tốt.

PVDC được dùng cho các sản phẩm có yêu cầu rất kín như đóng gói phó mát và thịt gia cầm, thường đóng gói chân không trong màng co PVDC. Nó có thể được hàn nhiệt bằng máy hàn tầng số cao hoặc máy hàn xung lực.

PVDC thường được sử dụng cho những yêu cầu cao về tính ngăn cản do nó có tính ngăn cản tốt nhất so với các loại màng khác. Một vài thí dụ như cellophane tráng PVDC dùng cho bánh biscuit và các sản phẩm nhạy  với độ ẩm. PVDC được dùng nhiều trong màng ghép phức tạp đóng gói thịt, loại màng đùn kép PE/ PVDC/PE là loại màng đùn rất quan trọng.

 

  h. Cellophane:

 Là nguyên liệu đứng đầu trong nhóm nguyên liệu cellulosic được sử dụng giống màng plastic. Cellophane là loại màng bao bì lần đầu tiên được dùng rộng rãi trong lĩnh vực thương mại và trong một thời gian dài dẫn đầu về số lượng Polyolefin, đặc biệt là PP dễ chiếm lĩnh thị trường của Cellophane nhưng Cellophane vẫn còn là vật liệu bao bì quan trọng trong 1 vài lĩnh vực. Cellophane được sản xuất bằng cách lấy cellulose có độ tinh lọc cao và được hòa với dung môi dể có 1 độ đặc giống như xi-rô . Hỗn hợp này được cho qua khe nhỏ và dài vào bể hoàn nhiệt để tạo thành màng mỏng. Vì vậy, nó được gọi là cellulose hoàn nguyên. Sau đó, màng được đi qua những dung dịch để tách tạp chất, lọc trở thành màng trong suốt. Từ Cellophane là tên thương mại với nghĩa thông dụng. Cellophanecó nhiều loại được làm phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau tỳ thuộc vào hệ thống mã số dùng để phân biệt các loại Cellophane

 

Loại Cellophane được dùng nhiều nhất là MSAT với tính chống ẩm, khả năng hàn nhiệt, tính dính và độ trong suốt tốt. Cellophane thường được phủ với nitrocellulose hoặc PVDC. Lớp phủ này tăng thêm tính ngăn cản hơi ẩm và khả năng hàn nhiệt trong khi bản thân Cellophane có tính ngăn cản khí và mùi hương tốt. Nhờ vào tính trong suốt và cứng khiến cho màng Cellophane có thể chạy rất nhanh trên các máy đóng gói nên nó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp dệt và bánh kẹo. Đôi khi màng Cellophane có tráng một mặt được dùng để đóng gói thịt tươi hay sản phẩm chế biến từ thịt.

So với các loại màng  nhựa đồng nhất khác, màng Cellophane phủ PVDC có khuyết điểm, đó là mối hàn nhiệt không chắc, nó bị hạn chế bởi lớp kết dính giữa lớp phủ và bề mặt Cellophane. Loại  màng này có trở lực xé thấp và mối hàn dễ xé mở, nhưng đôi khi điều này sẽ trở nên thuận lợi, thí dụ cho việc mở các túi kẹo. Màng Cellophane có tính chất in tốt và có thể in thành công bằng tất cả phương pháp in thích hợp. Nhờ vào lượng nước còn chứa trong màng Cellophane mà màng có khả năng mềm dẻo. Nếu màng được sấy khô thì nó trở nên giòn và dễ xé. Ở nhiệt độ đông lạnh, việc chọn đúng loại màng Cellophane là rất cần thiết, bởi vì nếu chọn không đúng loại màng chịu được nhiệt độ thấp thì dễ dàng bị thất bại khi dùng.

Phần lớn Cellophane được dùng trong ngành thực phẩm, thuốc lá, dệt và kẹo. Để gói kẹo người ta thường dùng loại màng ghép cellophane - sáp - cellophane hoặc Cellophane - keo - Cellophane và trong cả 2 loại việc in ấn được thực hiện giữa 2 lớp. Một ứng dụng quan trọng khác là màng ghép dùng đóng gói chân không cho thịt, phó-mát, cá, rau ngâm giấm…

Hệ thống  mã số của màng cellophane:

Đặc tính của màng cellophane được thể hiện bằng sự kết hợp giữa chữ và số. Cụ thể là:

A =       Liên kết, dính (lớp phủ được kết dính với màng mỏng để tạo thành tính kháng ẩm) Adhere

C =       Được nhuộm màu (colored)

D =       Một nửa (lớp phủ chống ẩm chỉ phủ ở một phía) (Demi)

L =       Tính kháng ẩm thấp hơn tiêu chuẩn

M =      Chống ẩm (Moisture Nitrocellulose lacquered)

P =       Không phủ, không chống ẩm, không thể hàn nhiệt (plain unlacquered)

S =       Có thể hàn bằng nhiệt (sealed)

T =       Trong suốt không màu (transparent)

X =        Được phủ Polymer (PVDC,Saran)

Chỉ số đứng trước chữ dùng để chỉ bề dày của màng và chỉ số đứng sau chữ là mã số chỉ cách sử dụng cuối cùng, thí dụ 250 MSAT 87 có nghĩa là vật liệu có tính chống ẩm có thể hàn bằng nhiệt, tính dính và trong suốt được dùng làm túi cho thực phẩm đông lạnh. Diện tích so với trọng lượng là 25.000in2/lbs. Tuy nhiên theo hệ thống đơn vị tính bằng mét, chỉ số 250 có nghĩa là 25g/m2.

Do hệ thống mã số này thay đổi theo nhà sản xuất cho nên luôn luôn đòi hỏi nhà cung cấp để hiểu ý nghĩa chính xác của các loại màng.

i. Cellulose Acetate: (CA)

Có độ trong, sáng và vì vậy được dùng nhiều dưới dạng cửa sổ cho các túi và hộp carton, cũng như để bao gói bên ngoài các hộp quà… Cellophane Acetate cũng được dùng làm bao bì dạng ôm sát sản phẩm và dạng phồng bằng phương pháp nhiệt định hình. CA rất ổn định về kích thước khi thay đổi điều kiện độ ẩm và vì vậy thay thế cellophane để ghép với giấy dùng để bọc tập vở, sách, hàng…

j. Al-foil (lá nhôm mỏng)

Trong công nghiệp người ta định nghĩa: lá kim loại có chiều dày từ 4.3-152 µm gọi là Foil. Do vậy, Al-Foil là cuộn nhôm mỏng có chiều dày < 152 µm

Các nguyên tố thường có trong Al-Foil : Silicon, sắt, đồng thau, Mn, Mg, Cr, Zn, Ti... với hàm lượng < 4%.

 Tính chất:

• Bền hóa học: Al-Foil bền với các loại acid nhẹ tốt hơn so với kiềm nhẹ. Khi tiếp xúc với nước có chứa các muối kiềm thì có thể bị ăn mòn. Độ bền cao với hầu hết các chất béo, dầu mỡ và các loại dung môi hưu cơ.
• Bền nhiệt độ: Không bị ảnh hưởng bởi sự thay đội của nhiệt độ và ẩm độ. Dễ sử dụng trong quá trình tiệt trùng các bao bì có chứa các Al-Foil. Tăng cường độ bền, tính mềm dẻo ở nhiệt độ thấp. Ngăn cản được sự phá hủy của ánh sáng.
• Bền cơ học: Tuỳ thuộc vào lượng nguyên tố kim loại có chứa trong thành phần hợp kim cuả Al-Foil và mức độ xử lý nhiệt trong quá trình sản xuất Al-Foil mà tạo cho Al-Foil có tính chất cơ học rất linh hoạt.

Ngoài ra Al-Foil còn có các tính chất cơ bản được dùng trong bao bì mà các vật liệu khác không có được là : tính chống khí, ẩm và ánh sáng rất tốt; tính ổn định ở nhiệt độ cao và thấp; dễ định hình.

 

Công dụng:

• Dùng bao gói, trang trí.
• Ghép với bao bì thuốc lá.
• Kết hợp với các loại màng để làm bao bì dược phẩm, thực phẩm cao cấp.
• Dùng trong bao bì vô trùng, nắp tô mì, kem, sữa chua..

k. Màng Metalized

Màng Metalized được mạ lớp kim loại cực mỏng. Thông thường lớp kim loại được mạ là nhôm. Chiều dày lớp kim loại mạ tùy thuộc vào tính chất cần phải có như tính chống thấm khí, hơi ẩm và nước... của từng loại bao bì yêu cầu. Lớp mạ càng dày thì các tính chống thấm càng cao nhưng giá thành cũng tăng theo.

Nguyên lý tạo màng Metalized: kim loại nhôm nóng chảy, bay hơi và ngưng tụ trên vật liệu màng (nền) đã xử lý một cách đặc biệt để tăng độ kết dính, trong điều kiện chân không. Lượng nhôm mạ tùy thuộc vào nhiệt độ của nhôm, tốc độ kéo màng đưa vào, số trạm mạ...

 

 

 Công dụng:

• Dùng để thay thế Al foil trong vài lĩnh vực.
• Dùng để cải thiện tính chất chống thấm của các sản phẩm sao cho đạt sự cân bằng thích hợp của các tính chất chống thấm đặc trưng, giá thành, hình dáng và phù hợp với các thiết bị gia công.

Tuỳ thuộc vào chiều dày của lớp mạ trên màng mà nó cải thiện thêm các tính chất tự nhiên của màng nền. Ví dụ màng MOPP có tính chống ẩm cao hơn OPP 20 lần.

Các loại màng Metalize thông dụng:

• MCPP : CPP Metalized
• MOPP : OPP Metalized
• MBON : Nylon Metalized
• MPET : Polyester Metalized

 

Bảng: Tính chất của một số loại màng đơn thông dụng trong bao bì

Loại màng	Polymer	Khả năng chịu nấu sôi	Khả năng ngăn cản hơi nước	Khả năng ngăn cản khí	Độ trong suốt	Tính dễ in	Khả năng chịu kéo
LDPE	Homopolymer	+	++	-	++	+	-
LLDPE	Co- polymer	++	++	-	++	+	-
HDPE	Co- polymer	+	++	-	-	+	+
PP	Homo/Copolymer	++	++	-	+++	++	+
BOPP	Homo/Copolymer	±/++	+++	-	+++	+++	-
PET	Homopolymer	±	-	-	++	+	++
BOPET	Homopolymer	±	-	+	+++	+++	-
PA	Homo/Copolymer	-	-	++	+	+	+++
BOPA	Homopolymer	-	-	++	+++	+++	-

 Chú thích: +++: Rất tốt; ++: Tốt; +: Trung bình; -: Không tốt

 

4.5 Màng ghép (phức hợp) và các phương pháp ghép màng

4.5.1 Màng phức hợp

Giới thiệu và ứng dụng

Màng nhựa phức hợp hay còn gọi là màng ghép là một loại vật liệu nhiều lớp mà ưu điểm là nhận được những tính chất tốt của các loại vật liệu thành phần.

Người ta đã sử dụng cùng lúc (ghép) các loại vật liệu khác nhau để có được một loại vật liệu ghép với các tính năng được cải thiện nhằm đáp ứng các yêu cầu bao bì. Khi đó chỉ một tấm vật liệu vẫn có thể cung cấp đầy đủ  tất cả các tính chất như: tính cản khí, hơi ẩm, độ cứng, tính chất in tốt, tính năng chế tạo dễ dàng, tính hàn tốt… như yêu cầu đã đặt ra.

Tính chất cuối cùng của một loại vật liệu nhiều lớp phụ thuộc nhiều vào những tính chất của các lớp thành phần riêng lẻ.

Màng ghép thường được sử dụng rộng rãi làm nguyên  liệu cho bao bì thực phẩm, dược phẩm… Sự hình thành màng  ghép là việc kết hợp có chọn lựa giữa màng nguyên liệu ban đầu, mực in, keo dán, nguyên liệu phủ... sử dụng các phương pháp gia công có nhiều công đoạn, đa dạng.

Về mặt kỹ thuật vật liệu ghép được ứng dụng thường xuyên, chúng đạt được các yêu cầu kỹ thuật, các yêu cầu về  tính kinh tế, tính tiện dụng thích hợp cho từng loại bao bì, giữ gìn chất lượng sản phẩm bên trong bao bì, giá thành rẻ, vô hại ….

Cấu trúc

Các polymer khác nhau được sử dụng tùy thuộc vào vai trò của chúng như là lớp cấu trúc, lớp liên kết, lớp cản, lớp hàn.

Lớp cấu trúc: đảm bảo các tính chất cơ học cần thiết, tính chất in dễ dàng và thường có cả tính chống ẩm. Thông thường đó là những loại nhựa rẻ tiền. Vật liệu được dùng thường là LDPE, HDPE, EVA, LLDPE, PP (đối với những cấu trúc mềm dẻo) và HDPS hay PD (đối với cấu trúc cứng) .

Các lớp liên kết: là những lớp keo nhiệt dẻo (ở dạng đùn) được sử dụng để kết hợp các loại vật liệu có bản chất khác nhau.

Các lớp cản: được sử dụng để có được những yêu cầu đặc biệt về khả năng cản khí và giữ mùi. Vật liệu được sử dụng thường là PET (trong việc ghép màng) , nylon, EVOH và PVDC.

Các lớp vật liệu hàn: thường dùng là  LDPE và hỗn hợp LLDPE, EVA, inomer,…

Một số loại màng phức hợp:

• 2 lớp: BOPP/PE; PET/PE; BOPP/PP; NY/PE
• 3 lớp: BOPP(PET) /PET (M) /PE; BOPP(PET) /Al/PE;
• 4 lớp: BOPP(PET) /PE/Al/PE; Giấy/PE/Al/PE;
• 5 lớp: PET/PE/Al/PE/LLDPE

4.5.2 Các phương pháp tạo màng phức hợp

Giới thiệu chung các phương pháp ghép màng

• Màng phức hợp được tạo thành bằng cách:
• Ghép hai hay nhiều lớp màng bằng chất kết dính
• Tráng lên một lớp màng vật liệu một lớp vật liệu khác ở dạng lỏng (nóng chảy) sau khi lớp vật liệu này nguội đi sẽ đông cứng lại

Có ba phương pháp tráng ghép màng cơ bản thường được ứng dụng trong sản xuất bao bì mềm,trong đó mỗiphương pháp bao gồm các dạng riêng của chúng:

Tráng ghép đùn           Đùn đơn

                                                Đùn trước và sau

                                                Đùn kép

Ghép khô                     Ghép có dung môi

                                    Ghép không dung môi

                                    Ghép kết hợp

            Ghép ướt

Phương pháp ghép ướt

Ở phương pháp ghép ướt là phương pháp ghép bằng keo, tại thời điểm ghép hai lớp vật liệu với nhau chất kết dính (keo) ở trạng thái lỏng. Đây là phương pháp ghép được sử dụng khá rộng rãi đặc biệt ứng dụng nhiều nhất khi ghép màng nhôm với giấy.

Keo sử dụng trong phương pháp ghép này là dạng keo polimer nhân tạo gốc nước.Trong quá trình ghép keo ở trạng thái lỏng chúng sẽ thẩm thấu qua một lớp vật liệu và bay hơi sau đó.

 

 

A. Cuộn xả 1                           E. Bộ phận ghép dán

B. Bộ phận tráng keo              F. Các lô ép và căng màng

C. Bộ phận sấy                        G. Cuộn thu

D. Cuộn xả 2

Keo được tráng lên lớp vật liệu 1 ít có tính thấm nước hơn, sau đó ngay lập tức được ghép với lớp vật liệu thứ 2. Bộ phận ghép gồm cặp lô trong đó có một lô được mạ crom và một lô cao su. Sau khi ghép nước chứa trong keo sẽ bay hơn tại đơn vị sấy, keo khô tạo kết dính giữa hai lớp vật liệu.

Phương pháp ghép khô

Ghép khô không dung môi:

Là phương pháp ghép bằng keo, như tên công nghệ đã chỉ ra, kỹ thuật ghép màng không dung môi không sử dụng tới các loại keo có gốc dung môi mà sử dụng loại keo 100% rắn. Nhờ đó ta có thể giảm một cách đáng kể việc tiêu thụ năng lượng tiêu tốn cho các công đoạn sấy khô dung môi trong keo hoặc cho việc thổi và thông gió.

Keo được sử dụng  là loại keo 1 hoặc 2 thành phần, loại keo một thành phần được dùng chủ yếu để ghép với giấy.

Để ghép bằng keo không dung môi, đòi hỏi phải có bộ phận tráng keo đặc biệt, bằng cách dùng trục tráng keo phẳng thay vì trục khắc, gồm các trục được gia nhiệt và các trục cao su.

Sức căng bề mặt của màng phải được chú ý đặc biệt, để xử  lý độ bám dính, vì độ bám dính ban đầu của keo rất yếu khi chưa khô. Lớp keo được tráng vào khoảng từ: 0.8-1.5g/m2.

Các ưu điểm của công nghệ ghép màng không dung môi như sau:

• Giảm được tiếng ồn do bởi không có hệ thống thông gió
• Không còn sót dung môi trong lớp màng đã ghép, do đó rất thích hợp cho việc dùng làm bao bì thực phẩm, dược phẩm.
• Không gây ô nhiễm không khí
• Chi phí đầu tư thấp
• Không cần sấy qua nhiệt
• Không cần bảo vệ sự nổ gây ra dung môi
• Yêu cầu về mặt bằng ít
• Chi phí sản xuất thấp
• Tốc độ sảnxuất cao

Công nghệ ghép màng không dung môi  là công nghệ ghép màng tiên tiến nhất hiện nay trong lĩnh vực ghép màng, các nhà sản xuất và biến đổi bao bì trên thế giới đang chuyên sang phương pháp ghép màng không dung môi này.

 

Vietnamprint (Nguồn: Thạc sĩ Trần Thanh Hà - Khoa In & Truyền thông / Tạp chí In và Truyền thông)

www.congtyinvietnam.com.vn