TÀI LIỆU THAM KHẢO bao bì chất dẻo TÍNH THẤM CỦA MÀNG CHẤT DẺO Trái với kim loại và thủy tinh, không có một loại màng chất dẻo nào hoàn toàn kín, mà ở một mức độ nào đó nó lại để không khí, hơi nước hoặc các chất mùi xuyên qua. Hiện tượng khuyếch tán, hay thẩm thấu của không khí, hơi nước, chất mùi qua màng chất dẻo là do cấu trúc mạng tinh thể sắp xếp trong các polime quyết định.
A C1 C2 X P1 P1>P2 1 TÀI LIỆU THAM KHẢO * TÍNH THẤM CỦA MÀNG CHẤT DẺO Trái với kim loại và thủy tinh, không có một loại màng chất dẻo nào hoàn toàn kín, mà ở một mức độ nào đó nó lại để không khí, hơi nước hoặc các chất mùi xuyên qua. Hiện tượng khuyếch tán, hay thẩm thấu của không khí, hơi nước, chất mùi qua màng chất dẻo là do cấu trúc mạng tinh thể sắp xếp trong các polime quyết định. Quá trình thấm có thể diễn ra: - Qua kẻ hở, lỗ nhỏ, vết xướt trên bề mặt vật liệu. - Hoà tan (phân tán) vào bề mặt vật liệu bao gói bên ngoài - Thẩm thấu - Bay hơi ở bề mặt bên trong. Các quá trình trên phụ thuộc vào: - Tính thống nhất của bao bì (nắp, mối ghép, dán) - Tính thấm (độ thấm) của vật liệu làm bao bì. - Bản chất loại khí thấm qua bao bì. Ví dụ: Bong bóng cao su có tốc độ xẹp khác nhau phụ thuộc loại khí được bơm vào với các áp lực khác nhau. Quá trình thấm được giải thích dựa trên nguyên tắc của hiện tượng khuyếch tán hay tuân thủ định luật Fick: Trong một đơn vị thời gian số lượng vật chất thấm qua một đơn vị diện tích tỷ lệ thuận với gradien nồng độ (biến thiên nồng độ) và được biểu diễn bằng phương trình : (*) Q : Lượng vật chất thấm (mol), dQ/dt gọi là thông lượng khí thấm qua vật liệu trong một đơn vị thời gian. A : Diện tích thấm (cm 2 ). : grad C. t : Thời gian khuyếch tán (thấm) D : Hệ số khuyếch tán. Dấu (-) : Cự ly khuyếch tán tăng lên thì nồng độ chất thấm càng giảm. D phụ thuộc vào bản chất của chất khuyếch tán và môi trường khuyếch tán, D không phụ thuộc vào nồng độ. * Trạng thái cân bằng: dX dC AD dt dQ .−= P2 dX dC const dt dQ = 1 Q (ml) L A Chưa cân bằng Cân bằng t 2 Từ (*) suy ra : X.Q/t = - D.A ( C 2 - C 1 ) Q = [D. A ( C 1 - C 2 ).t ]/X Nếu là chất thấm là chất khí thường sử dụng áp suất thay nồng độ, khi nồng độ thấp theo định luật Henry : C = S.p P : Áp suất riêng phần (atm) S : Hệ số hoà tan (phân tán) của chất thấm vào màng chất dẻo (mol/cm 3 /atm). Do đó : Q = [D.S (p 1 - p 2 ).A.t] / X P (Penetration) = D.S gọi là hằng số thấm của màng chất dẻo. P = Q.X / [A.t(p 1 - p 2 )] Hay P/X = Q/ [A.t(p 1 - p 2 )] P/X : Gọi là độ thấm khí. Công thức trên chỉ đúng trong trường hợp: - Quá trình thấm ở trạng thái cân bằng (dQ/dt = const ) - Quá trình thấm theo phương vuông góc với bề mặt vật liệu. - D & S không phụ thuộc vào nồng độ (đúng với các loại khí O 2 , N 2 , H 2 , CO 2 ). * Trạng thái chưa cân bằng: Biến thiên nồng độ theo thời gian tuân theo định luật II của Fick dQ/dt = D.d 2 C/dX 2 Giả sử nồng độ ban đầu ở 1 mặt của một màng vật liệu chất dẻo là C 1 , qua thực nghiệm ở trạng thái cân bằng: Q = D.C 1 /X . ( t - X 2 /6D) Q = (D.C 1 .t)/X – (C 1 .X)/ 6 Tính L : Khi Q = 0 ta có : (D.C 1 .t)/X = (C 1 .X )/ 6 L = X 2 /6D Theo thực nghiệm khoảng sau thời gian 2,7 L quá trình thấm sẽ đạt trạng thái cân bằng. Đơn vị tính P = (lượng chất thấm).(độ dày)/(diện tích).(thời gian).(chênh lệch áp suất). * Hằng số thấm khí: 2 3 Hằng số thấm khí của màng chất dẻo đối với một loại khí là số cm 3 (ml) khí đó đi xuyên qua màng vật liệu chất dẻo có bề dày 100µm (0,1mm), có diện tích là 1m 2 trong 24 giờ, khi chênh lệch áp suất riêng phần của nó ở 2 bên màng chất dẻo là 1atm ở một nhiệt độ nào đó. Đơn vị tính : - cm 3 .100µm/ m 2 .24h.atm - cm 3 .1mil/ 100sqin.24h.atm (1mil = 0,001 inch = 0,0254mm ; sqin = inch 2 ) - cm 3 .1mm/ m 2 .24h.atm. - cm 3 .1cm/ cm 2 .s.cmHg. Đơn vị tính 1 - 3 thường được sử dụng trong thực tế, đơn vị 4 chỉ dùng trong lý thuyết. Bảng chuyển đổi đơn vị tính: 1 1 2 3 4 1 1 0,254 0,1 1,52.10 -13 2 3,94 1 0,394 6,00. 10 -13 3 10 2,54 1 1,52. 10 -12 4 6,57.10 12 1,67.10 12 6,57.10 11 1 Hằng số thấm khí của một màng chất dẻo phụ thuộc nhiều yếu tố (ngoài bản chất vật liệu) : - Chênh lệch áp suất riêng phần của chất khí thấm ở 2 phía màng chất dẻo. - Nhiệt độ môi trường không khí. - Bề dày màng chất dẻo. - Diện tích bề mặt. - Thời gian. - Bản chất chất khí thấm. Đối với chiều dày (X), diện tích bề mặt (A) và thời gian (T) ; hằng số thấm khí tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt, thời gian và tỷ lệ nghịch với chiều dày của màng chất dẻo. Ta có công thức : P 1 /P 2 = (A 1 .T 1 /X 1 ) x (X 2 /A 2 .T 2 ) Trong đó : P 1 là hằng số thấm khí của màng chất dẻo tương ứng với diện tích, thời gian, bề dày A 1 , T 1 , X 1 P 2 là hằng số thấm khí của màng chất dẻo tương ứng với diện tích, thời gian, bề dày A 2 , T 2 , X 2 * Khi xét ảnh hưởng của nhiệt độ của môi trường đến độ thấm khí người ta đưa ra công thức sau : P 2 = P 1 . e [Ep.(1/T2 - 1/T1)/R ] Trong đó : P là hằng số thấm khí ở nhiệt độ T. Ep : Năng lượng hoạt hóa của vật liệu đối với khí thấm (kcal/mol) 3 4 R : Hằng số khí = 1,986 cal/mol. o K T : Nhiệt độ tuyệt đối, ( t + 273 ), o K. Trị số Ep của một số vật liệu làm bao bì Vật liệu Năng lượng hoạt hoá Oxy ( kcal/mol ) Năng lượng hoạt hoá Carbonic ( kcal/mol ) Saran Mylar (polyester) LDPE Cao su thiên nhiên Nylon 14 6.5 10 7 10 12 6 9 5 9 * Hằng số thấm ẩm: Hằng số thấm ẩm là số gam hơi nước đi xuyên qua màng chất dẻo có độ dày là 100µm, diện tích 1m 2 trong 24 giờ, khi chênh lệch độ ẩm tương đối của 2 bên màng xấp xỉ 100 % ở nhiệt độ nào đó. Đơn vị tính: g.100µm/m 2 .24h.100% = g. µm/m 2 .24h. % hoặc g.mil/100in 2 .24h.95%. Cùng một vật liệu nhưng hằng số thấm ẩm có thể khác nhau vì phụ thuộc rất nhiều yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, bề dày của màng chất dẻo và bản chất cấu trúc của nó. Hằng số thấm hơi nước của các vật liệu bao bì ở 100 o F và chênh lệch độ ẩm 95 % Vật liệu Độ thấm (g.mil/100in 2 ) Cellophan Cellophan phủ nitroxenlulo Cellophan phủ saran PE PE LD Saran PVC Màng nhôm dày 0.00035 inch 20 - 100 0.2 - 2.0 1.1 - 0.5 0.8 - 1.5 1.2 - 0.5 1.1 - 0.5 0.5 - 0.8 0.1 - 1.0 * Hằng số thấm của vật liệu bao bì nhiều lớp: Trong trường hợp trạng thái truyền khí ổn định, thông lượng khí (dQ/dt) qua các lớp bao bì là như nhau. 4 5 X 1 X 2 X 3 dQ 1 /dt = P 1 .A 1 .(p 1 - p 2 ) / X 1 dQ 2 /dt = P 2 .A 2 .(p 2 - p 3 ) / X 2 dQ 3 /dt = P 3 .A 3 .(p 3 - p 4 ) / X 3 dQ T /dt = P T .A T .(p 1 - p 4 ) / X T Vì A 1 = A 2 = A 3 = A T Nên X T /P T = X 1 /P 1 + X 2 /P 2 + X 3 /P 3 Vậy P T = X T / [X 1 /P 1 + X 2 /P 2 + X 3 /P 3 ] Phương trình này có thể dùng để tính hằng số thấm khí của bao bì nhiều lớp được cấu tạo bởi các vật liệu mà ta biết độ dày và hằng số thấm đối với một loại khí nào đó. Trong trường hợp hằng số thấm thay đổi theo độ ẩm, nó còn biến đổi theo bề dày thì phương trình trên không thể áp dụng. * Đo độ thấm: Có 2 cách đo với nguyên tắc cơ bản sau: - Đo bằng độ tăng áp suất: Trong phương pháp này một màng phân chia giữa 2 bên áp suất cao và áp suất thấp của dụng cụ đo. Lúc đầu cả 2 phía là chân không. Ở thời điểm bắt đầu đo, một áp suất p H không đổi của khí thử được đưa đến bên áp suất cao và áp suất thấp p L của mặt kia được đo như là hám số của thời gian. Nếu việc đo liên tục khi p H lớn hơn p L , thì hằng số thấm khí P có thể tính từ độ dốc của đường biến đổi áp suất theo thời gian. Thực nghiệm cho kết quả : P = p L . V L . 273. X / ( t. 760. T. A ) Trong đó : V L : Thể tích buồng áp suất thấp t : Thời gian đo T : Nhiệt độ tuyệt đối môi trường đo. A : Diện tích bề mặt X : Bề dày tấm vật liệu thử - Đo bằng phương pháp trọng lượng: Hằng số thấm hơi nước thường được đo bằng phương pháp trọng lượng. Một chất hút ẩm giữ áp suất hơi nước thấp được đậy kín trong một ly nhôm bằng màng muốn đo. Ly được đặt trong một buồng kín có nhiệt độ không đổi và độ ẩm không đổi. Hằng số thấm khí được xác định do tốc độ gia tăng trọng lượng do nước bị hấp thụ trong chất hút ẩm. Các chất hút ẩm có thể dùng Canxi sunphat, magiêpeclorat hoặc Canxiclorua. Đối với bất kỳ khí cho trước những vật liệu khác nhau có hằng số thấm khí rất khác nhau. Ví dụ saran thấm khí oxy ít hơn 100.000 lần so với cao su silicôn. Ở cùng một vật liệu bao bì, thường CO 2 thấm nhanh hơn O 2 từ 4 đến 6 lần và O 2 nhanh hơn N 2 từ 4 đến 6 lần (hệ số khuyếch tán của CO 2 cao nhất vì độ hoà tan của nó trong các polime lớn hơn nhiều so với các khí khác). * MỘT SỐ CHẤT DẺO THƯỜNG SỬ DỤNG TRONG BAO GÓI THỰC PHẨM dt dQ dt dQ dt dQ dt dQ T === 321 5 6 1. Chất dẻo nhiệt dẻo a. PE (Polyetylen) Là chất trùng hợp của Etylen, được sản xuất đầu tiên ở Anh – 1933 (sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực bao gói vào những năm 50) và sử dụng nhiều nhất trong lĩnh vực bao gói. PE được chia làm 3 loại chính dựa vào khối lượng riêng. - LDPE (low density): Có khối lượng riêng 0,910 - 0,925 g/cm 3 , hay còn gọi là PE cao áp. Loại này được sản suất bằng phương pháp trùng hợp ở áp suất cao (2000 -2500atm) ở nhiệt độ 250 o C và không dùng xúc tác, do đó có độ kết tinh bé (50 - 70% ở dạng tinh thể) mạch phân tử sắp xếp không chặt chẽ, độ bền cơ học, hóa học thấp nhưng không độc hại. LDPE có phân tử lượng từ 10000 - 30000 ; trong suốt ở dạng mỏng (màng giấy, phim dẻo) nếu dày hơn có màu hơi trắng, mềm dẻo. Chịu nhiệt tốt ở 60 - 80 o C, hóa mềm ở 120 - 180 o C, chảy nhớt hoàn toàn ở 300 o C LDPE chịu lạnh tốt : - 60 o C ÷ - 70 o C, độ biến dạng khoảng 500 - 650 % ; độ bền kéo: 120 - 150 kg/cm 2 - HDPE (high density): Có khối lượng riêng 0,941 - 0,965g/cm 3 hay còn gọi là PE thấp áp. Được sử dụng rộng rãi vào thập niên 50 của thế kỷ 20. HDPE được sản xuất bằng phương pháp trùng hợp ở áp suất thấp (20 - 100atm) hoặc ở áp suất thường ở nhiệt độ thấp và có xúc tác ( (C 2 H 5 ) 3 Al + TiCl 4 , Cr 2 O 3 , MoO ). Loại này có độ kết tinh lớn (> 90 %). HDPE có phân tử lượng lớn: 50000 - 100000 ; màu trắng, mờ đục hơn so với LDPE, có tính cản quang tốt hơn PELD, ít dẻo, chịu nhiệt tới 119 o C, bị mềm ở 123 - 127 o C. HDPE chịu lạnh tốt : - 50 ÷ - 60 o C, độ biến dạng khoảng 180 - 250 %, độ bền kéo: 200 - 220 % kg/cm 2 - MDPE (Medium density): Có trọng lượng riêng 0,926 - 0,940 g/cm 3 . Loại này ít sử dụng. * Nhận xét chung: - Mạch phân tử không có cực, không có nhóm thế nên độ bền cơ học bé, nhưng chịu được nhiệt độ thấp, không độc. - Do PE có khoảng mềm dẻo rộng, đồng thời ở nhiệt độ cao bị nóng chảy chậm nên khi làm kín bằng phương pháp hàn nóng tạo ra mối ghép khá bền và kín. - PE chịu được tác động của axit hữu cơ, vô cơ (trừ loại đậm đặc khả năng oxy hóa cao), các bazơ mạnh, cồn dưới 70 o , không chịu Cl 2 , Br 2 và I 2 bị hấp thụ, ít chịu các dầu, hydrocácbon, xăng, bị phồng trong môi trường toluen, cacbontetraclorit (HDPE bền hơn so với LDPE đặc biệt trong môi trường dầu, ẩm. - PE thấm nhiều khí (O 2 , CO 2 , SO 2 ) các mùi, nhưng ít thấm hơi nước. HDPE có tính chống thấm tốt hơn LDPE. - Khả năng dính bám các vật liệu trên bề mặt kém, do đó màng PE thường phải được xử lý bề mặt trước khi in (bằng các tác nhân oxy hoá hoặc hồ quang). Độ bền hóa chất sau 30 ngày đêm ở nhiệt độ 27 o C (nhiệt độ phòng) 6 7 Sự thay đổi khối lượng % Độ bền kéo (KG/cm 2 ) LDPE HDPE LDPE HDPE Mẫu chuẩn CH 3 COOH dđ Axeton C 2 H 5 OH Dầu khoáng A. Oleic HNO3 70 % NaOH 40 % H 2 SO 4 0,86 1,26 0.2 3.4 1.57 0.33 - 0.01 0.37 0.66 0.14 1.6 0.7 0.26 - 0.01 112 116 113 115 110 116 118 117 118 250 230 220 228 220 230 242 240 240 Nhận xét: - Hợp chất phân cực càng mạnh (nhất là axit) thì độ hút của PE (không phân cực) càng bé, do đó sự biến thiên khối lượng rất ít. Ngược lại dầu khoáng biến thiên khối lượng lớn. - HDPE có cấu tạo chặt chẽ hơn nên sự biến thiên khối lượng tăng lên ít hơn LDPE. - LDPE hút ẩm nhiều do đó độ bền kéo giảm. * Ứng dụng: - Ở dạng monomer PE được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bao bì màng mỏng (thường sản xuất bằng phương pháp thổi) như: bao bì đựng sản phẩm đông, túi đựng, màng co - HDPE hoặc màng giãn (căng) LDPE. Các màng loại này có bề dày khoảng 25 - 100µm. - Khi kết hợp với các monomer khác để tạo ra các vật liệu dạng copolymer có tính chất ưu việt hơn về độ bền cơ học, độ co giãn, khả năng ngăn cản khí, ẩm, nhiệt độ hàn ghép mí thấp hơn, in ấn tốt như một số màng EVA, EVAL, EAA (acrylic axit), EBA (butyl acrylat) - Do PE có khả năng kết dính tốt khi nóng chảy (giữa PP - PE, PE - vật liệu khác) nên PE được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp bao gói để sản xuất các màng kết hợp (nhiều lớp, kết hợp với màng nhôm) có khả năng tạo mí ghép kín khi hàn, chống thấm khí, hơi nước tốt. Các màng PE trong trường hợp này thường có bề dày 10 - 50µm. Ví dụ : Bao bì dùng trong bao gói sữa tươi, bột , kẹo thường ở dạng 5 lớp theo thứ tự PE / giấy / PE / Al / PE. b. PP (Polypropilen) Là hợp chất trùng hợp của Propylen, được sản xuất đầu tiên vào 1954, trong phân tử có mạch nhánh có kích thước nhỏ nên mạch cứng hơn PE và điểm nóng chảy cao hơn PE (140 -150 o C). - Tỷ trọng 0,885÷0,905 g/cm 3 . - Phân tử lượng khoảng từ : 80 – 150000 - PP khá bền nhiệt, nhiệt độ chảy mềm: 7 8 t nc = 132÷149 o C t min = -18 o C t hàn = 140 o C - Độ bền kéo : 300 KG/cm 3 (> PEHD), độ giãn dài ε % = 440 % (< PELD) - PP có tính chất tương tự như PE nhưng chịu đựng dầu mỡ tốt hơn tuy nhiên chịu lạnh kém -30 ÷ -40 o C, dòn ở nhiệt độ thấp, cứng nhưng độ đàn hồi tốt hơn PS. - Độ thấm khí và thấm hơi nước rất thấp, thấm oxy vẫn còn cao. - Cũng như PE, PP có độ dính bám kém, nên để có thể in lên bề mặt PP cần được sử lý trước khi in. * Ứng dụng: - Có độ bền hoá học cao, có thể trong suốt. - Do khả năng chịu nhiệt, độ bền cơ học tốt nên thường được sử dụng làm bao bì thanh trùng (chịu được ở áp suất đến 3atm, 143 o C), hộp đựng thực phẩm và thường thay thế PE trong một số màng kết hợp để tăng độ bền cơ học cho màng, sợi lưới đựng rau quả. - OPP (PP định hướng) có độ co giãn kém, không thể hàn dính lại với nhau nhưng độ bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt). Thường được dùng để sản xuất bao bì gián tiếp như bao tải . Khi phủ lên bề mặt PP một lớp PE thì màng này có đặc tính tốt hơn về khả hàn dính và độ bền cao. - PP cũng được sử dụng để sản xuất màng co trong bao gói thực phẩm có kết cấu cứng như đầu cổ chai, thực phẩm dạng củ, hạt - Ngoài ra PP còn được sản xuất nắp đậy do tính đàn hồi tốt. c. PVC Là chất trùng hợp của Vynylclorua (ở dạng khí) được sản xuất vào những năm cuối thập niên 30, ở dạng bột trắng. Có d = 1,37 - 1,40 g/cm 3 , không độc, khó cháy, ít thấm khí, hơi nước, mùi. Phân tử lượng khoảng 60000 - 200000, khá cứng. Tính dẻo tăng lên tỷ lệ với phân tử lượng nhưng dễ lão hóa. PVC thường có dạng trong suốt, cản quang tốt, chịu tác động kém đặc biệt ở nhiệt độ thấp. Bền với tác dụng của axit, kiềm (trừ axit oxyhoá). Tuy nhiên khi có chất hoá dẻo thì độ bền giảm. Có 2 loại: * PVC cứng: - Thường được sử dụng làm ống dẫn nước, thùng chứa hóa chất thực phẩm, các loại hộp đựng thực phẩm như: bơ, thực phẩm đặc, hoặc sản xuất khay đựng thịt, Thành phần: + PVC + Chất chống lão hóa (stearat thiếc, bari, muối của axit béo) và một số chất khác. - Có độ bền kéo: 500 - 600 KG/cm 2 . Nói chung bền hóa học nhưng ít bền với hợp chất phân cực, tan trong dicloetan. 8 9 - Không bền nhiệt và ánh sáng: Nếu đun đến 160 - 180 o C sẽ xảy ra hiện tượng phân hủy tách HCl gây độc (nếu có xúc tác tia tử ngoại phản ứng sẽ xảy ra nhanh). Thường đối với loại này tốt nhất tránh sử dụng ở nhiệt độ quá 120 o C, ít tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời. - PVC chống thấm mùi, không khí đặc biệt là O 2 khá tốt. * PVC mềm: Thường được sử dụng để sản xuất các loại màng mỏng để bao gói, hoặc để tráng phủ lên các vật liệu khác. Đối với bao gói thực phẩm chỉ dùng để bao gói gián tiếp. Thành phần: Ngoài PVC, trong thành phần còn có chất hóa dẻo DBP, DOP, chất chống lão hóa, chất bôi trơn, Do có chất hóa dẻo trong thành phần nên PVC mềm có khả năng ngăn cản kém. * Chú ý : Do sản xuất từ VC ở dạng khí nên trong thành phẩm PVC còn sót lại những vết VC (vynyl clorua) chưa tham gia phản ứng. Những kết quả nghiên cứu vào đầu những năm 70 cho thấy ngoài tác dụng gây say, ngủ nó còn là nguyên nhân sinh ra các khối u (ung thư) khi chịu tác dụng của VC. Do đó ở các nước phát triển người ta đưa ra các qui định khống chế hàm lượng VC có trong môi trường sản xuất và trong sản phẩm polime là 0,01 mg/kg (0,01 ppm) và đây cũng là giới hạn có thể phát hiện được. Những năm gần đây hàm lượng này giảm xuống 10 đến 100 lần. Ngoài ra những năm gần đây người ta cho rằng việc sử lý rác thải có chứa PVC là sẽ sản sinh ra nhiều dioxin (chất độc màu da cam) ngoài khí HCl rất độc. Mặc dù độ độc khó xác định nhưng PVC vẫn rất hạn chế sử dụng làm bao bì trực tiếp trong thực phẩm. d. PVDC (Polivinildien) Thường gọi là Saran là chất trùng hợp của Dicloetilen có màu trắng hơi vàng, trong suốt, không mùi, chịu nhiệt mềm ở 220 o C. Bền với tác tác nhân hóa học, dung môi hữu cơ. Được sản xuất đầu tiên vào năm 1940. Trong thực tế PVDC thường ở dạng copolimer với vinyl chloride. PVDC trong suốt, rất mềm, là loại polime có độ thấm bé nhất trong các loại polime sử dụng để làm màng mỏng, có độ kết dính tốt khi hàn nhiệt. Do đó thường được sử dụng để sản xuất các màng kết hợp như màng, giấy/PVDC, xelophan/PVDC, PE/PVDC, PET/PVDC. dùng trong bao gói các loại bánh qui, kẹo, thực phẩm ăn liền. e. PET hay PETP (Polietylentereftalat), PBT (sx từ butylenglycol ) Điều chế từ axit tereftalic và etylenglycol (1940) tạo ra dạng ester nên còn gọi là Poliester, ngoài ra còn có tên là Mylar, Hostaphan và Terphane. Đây là một poliester mạch thẳng, có độ định hướng lớn do đó có kết cấu chặt chẽ, khó bị thủy phân, bền cơ học cao, có khả năng chịu lực xé, chịu mài mòn cao;tương đối cứng rất ít giãn khi bị tác động của ngoại lực. - Khối lượng riêng 1,38 - 1,39g/cm 3 , nhiệt độ nóng chảy 225 - 250 o C. Ở nhiệt độ bình thường nó là polime vô định hình có độ định hướng cao, trong suốt, nhưng kết tinh được ở nhiệt độ gần 80 o C, khi kết tinh nó trở nên mờ đục. PET 9 10 - PET khá bền nhiệt cấu trúc hóa học của mạch PET vẫn chưa bị biến đổi ở 200 o C, tuy nhiên ở nhiệt độ khoảng 90 o C có thể làm biến dạng co rút màng PET. - Bền hóa học (cả HF), H 3 PO 4 , CH 3 COOH, acíd béo không bền với HNO 3 và H 2 SO 4 đậm đặc (tác dụng với gốc ester). - Có độ hòa tan rất bé trong dung môi hữu cơ và hoàn toàn không thấm nước, thấm khí rất thấp. - Dễ in lên bề mặt khi ở dạng màng mỏng hay các loại bình, chai. PET sử dụng thông dụng nhất là sản xuất thành các loại chai đựng thực phẩm dạng lỏng như nước khoáng, dầu ăn bằng phương pháp thổi (tạo màng định hướng). f. Polyamide Polyamide là loại polomer tạo ra từ phản ứng trùng ngưng của một loại axit hữu cơ và một amin. Polyamide có tên thương mại là Nylon, được sản xuất đầu tiên vào năm 1940. Hai loại polyamide quan trọng được dùng làm bao bì có tên thương mại Nylon 6 và Nylon 6,6. Nylon 6: Nylon 6 được trùng ngưng từ caprolactam có hai nhóm chức axit và amin ở nhiệt độ 225 o C. Nylon 6,6: Nylon 6,6 được tạo ra từ phản ứng trùng ngưng của hexametylen diamin và axit adipic ở nhiệt độ 260 o C. nCOOH(CH 2 ) 4 COOH + nNH 2 (CH 2 ) 6 NH 2 (-CO(CH 2 ) 4 CONH(CH 2 ) 6 NH-) n + 2nH 2 O Hexametylen diamin axit adipic Nylon 6,6 Bên cạnh Nylon 6 và Nylon 6,6 còn có những loại Nylon 11, 12 cũng được sử dụng phổ biến. Nylon 11 được chế tạo từ phản ứng trùng ngưng axit amino undecanoic NH 2 (CH 2 ) 10 COOH ở nhiệt độ 180 o C. Nylon 6 được sử dụng rộng rãi trong bao bì hơn so với Nylon 6,6 mặc dù tính chất quang học và cơ học kém hơn so với Nylon 6,6. Nylon 6 có ưu điểm nhiệt độ mềm dẻo thấp, khoảng nhiệt độ nóng chảy rộng, dễ hàn dán nhiệt và dễ dàng tạo màng đúc bằng phương tiện pháp đùn ép với các loại chất dẻo nhiệt dẻo khác. *Một số tính chất cơ bản: - Tỷ trọng: 1,13 g/cm 3 - t max = 220 o C (nhiệt độ phá hủy) ; t nc = 70 o C ; t min = -70 o C - Màng Nylon có tính chống thấm khí, hơi tốt. - Nylon 6 chống thấm nước kém, trong không khí bình thường có thể hấp thu một lượng nước khoảng 3% và trong môi trường nước có thể hấp thu đến 10% (so với khối lượng bao bì). 10 [...]... lạnh đông - Nylon có tính chống thấm khí tốt, có thể dùng làm bao bì hút chân không hoặc bao bì ngăn cản sự thẩm thấu hay thoát hương - Nylon có tính bền cơ lý cao: chịu được va chạm, chống được sự trầy sước, mài mòn và xé rách hoặc thủng bao bì - Có khả năng hàn dán nhiệt khá tốt, không yêu cầu nhiệt độ hàn quá cao; có thể hàn ghép mí bao bì Nylon bằng phương pháp hàn cao tần - Nylon là polimer có... năng chịu nhiệt cao, trong suốt * Ứng dụng: - PS được thổi và dập tạo thành bao bì chứa đựngj bánh, trứng, thức ăn liền, các loại nguyên liệu thực phẩm - PS dùng làm lớp lót cửa sổ cho bao bì để có thể nhìn thấy vật phẩm bên trong, trongg trường hợp này không yêu cầu tính thấm khí, PS còn dùng làm cửa rót thực phẩm lỏng của bao bì hộp tetrabrik (theo dạng tiệt trùng tetrapak) - Loại xốp (foam) PS là... + -C O -C OH O O O - CH – O – C – R - COOH O R CH – O – C – R – COOH + CH2 – CH - t - CH – O – CO – R – COO – CH2 – CH - O tiếp tục tham gia phản ứng OH Nhựa này khá đắt, sử dụng để sơn phủ lên các bề mặt bao bì Với phương pháp đóng rắn nóng không độc, nên thích hợp cho bao bì thực phẩm, tính chất cơ lý hóa cao hơn - Đóng rắn nguội: Nhiệt cung cấp cho quá trình đóng rắn do phản ứng tạo ra Chất đóng... độ bóng cao, không bị tác động của axit yếu, kiềm yếu nhưng bị hư hỏng đối với axit và kiềm nồng độ cao Không bị hư hỏng bởi dầu, mỡ * Ứng dụng: Màng Nylon ghép cùng PE được dùng làm bao bì chứa thực phẩm lạnh đông hoặc bao bọc thực phẩm ăn liền được hâm nóng trong lò viba trước khi ăn g PS (Polystyren) PS còn có tên Polystyrol, Styren Là sản phẩm trùng hợp của styren C 6H5-CH=CH2 Đây là loại chất dẻo... phẩm đóng rắn còn giữ tính mềm dẻo nhất định Do đó có thể uốn dẻo theo bao bì nhưng không bong tróc - Vì sản phẩm đóng rắn không tạo sản phẩn phụ nên sản phẩm đóng rắn không bị co ngót (nội năng tăng lên tạo ứng suất lớn nên kém bền), không tạo bọt Do đó tính chất cơ lý ổn định - Hoàn toàn không độc nên có thể dùng sơn phủ các bề mặt bao bì trực tiếp như đồ hộp nhôm, sắt chống ăn mòn - Độ dính bám tốt... có tỷ trọng rất thấp được dùng làm vật chứa đựng thực phẩm ăn liền hoặc làm vật liệu chêm lót 2 Chất dẻo nhiệt rắn a Nhựa melamin formaldehyt Đây là loại chất dẻo được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bao bì cứng, dụng cụ đựng thức ăn, chứa thực phẩm Nhựa melamin có độ bền hóa học, cơ học khá cao, dễ in lên bề mặt, chịu được nhiệt độ đến 140oC Trong sản xuất chất dẻo melamin để giảm giá thành, người... nên có thể dùng sơn phủ các bề mặt bao bì trực tiếp như đồ hộp nhôm, sắt chống ăn mòn - Độ dính bám tốt nên có thể dùng làm keo dán (gỗ, sắt, polime ) * Nhược điểm: Rất đắt do cách điều chế phức tạp Ở bao bì đồ hộp (sắt tây): Nhựa epoxy lỏng trộn với với chất đóng rắn, dung môi không độc như axetôn, rượu sau đó phun lên bề mặt đồ hộp, sấy khô đóng rắn để tạo màng Một vài thông số cơ lý: - Độ bền uốn: . A C1 C2 X P1 P1>P2 1 TÀI LIỆU THAM KHẢO * TÍNH THẤM CỦA MÀNG CHẤT DẺO Trái với kim loại và thủy tinh, không có một loại màng. sản xuất từ VC ở dạng khí nên trong thành phẩm PVC còn sót lại những vết VC (vynyl clorua) chưa tham gia phản ứng. Những kết quả nghiên cứu vào đầu những năm 70 cho thấy ngoài tác dụng gây say,. -C O R CH – O – C – R – COOH + CH 2 – CH - - CH – O – CO – R – COO – CH 2 – CH - O tiếp tục tham gia phản ứng OH Nhựa này khá đắt, sử dụng để sơn phủ lên các bề mặt bao bì. Với phương pháp