Trang 46 Bảng 4.2: Thành phần phần trăm các lớp có trong bao bì
Bao bì tiệt trùng Bao bì thông thường
Định lượng giấy carbon
(GSM) 210 – 325 250 – 330 Carbon 75 % 80 % PE 20 % ( 6% chất kết dính) 20% 50 μm/layer 50 μm/layer Nhôm 5% - 6 μm/layer - Tính chất của các lớp bao bì tiệt trùng
Lớp 1: màng HDPE chống thấm nước, bảo vệ lớp in bên trong bằng giấy và tránh bị trầy xước
• HDPE (Hight Density Polyethylene) được cấu tạo bởi đa số các chuỗi
polyethylene thẳng được sắp xếp song song, mạch thẳng của monomer có
nhánh rất ngắn và sốnhánh không nhiều.
• HDPE trong suốt nhưng có mức độmờđục cao hơn LDPE, độbóng bềmặt
không cao, có thểchế tạo thành màng đục do có phụ gia TiO2khảnăng bền nhiệt cao hơn LDPE, nhiệt độhóa mềm dẻo là tnc= 1210C, nên có thể làm
bao bì thực phẩm áp dụng chếđộthanh trùng Pasteur, hoặc làm bao bì đông
lạnh như thủy sản: tmin = -460C, t hàn = 140 ÷ 1800C.
• Ngoài ra, HDPE có độ bền cơ học cao, sức bền kéo, sức bền va chạm, bền
xé đều cao hơn LDPE và LLDPE, nhưng vẫn bị kéo dãn, gây phá vỡ cấu
trúc polyme dưới tác dụng của lực hoặc tải trọng cao. Tính chống thấm nước, hơi nước tốt.
Trang 47
Tính chống thấm khí, hương (tốt hơn LDPE và LLDPE).
• Công dụng HDPE: HDPE có độcứng vững cao, tính chống thấm khí, hơi khá tốt, tính bền cơ học cao nên dùng làm vật chứa đựng như các thùng (can chứa đựng) có thểtích 1-20 lít với độdày khác nhau để đảm bảo độ cứng vững của bao bì theo khối lượng chứa đựng.
Hình 4.3: Cấu trúc HDPE
Lớp 2: Giấy in
Giấy in dùng đểin thông tin và in nhãn, lớp này có độ dày nhỏhơn lớp carton
tiếp theo.
Ưu điểm: Giấy nhẹ khảnăng thấm hút mực tốt và dễ tạo hình nên thường sử
dụng để thể hiện chi tiết hình ảnh của sản phẩm.
Nhược điểm: dễ thấm nước, rách.
Lớp 3: Carton
Carton dùng để tạo hình dáng hộp. Vì carton có độ cứng vừa phải, chịu đựng
được những va chạm cơ học. Lớp 4: Màng PE
Lớp keo kết dính giữa lớp giấy carton và lớp nhôm. Lớp kết dính này được cấu tạo bởi PE đồng trùng hợp – là lớp thẩm phụ trợ cho lớp PE trong cùng và lớp
màng nhôm mỏng, màng nhôm chống thấm khí, hơivà hơi nước tốt. Chất kết dính copolymer PE
Trang 48
• Các loại PE đồng trùng hợp (EVA, EVOH, EAA, EBA, EMA, EMAA…)
• PE đòng trùng hợp là sự kết hợp đồng nhất của ethylene và các monomer khác, được phát triển và có nhiều ứng dụng trong nhiều năm qua. Trong các sản phẩm này thì tỉ lệPE thường cao và là thành phần phối liệu chính. Điều kiện để tạo nên PE đồng trùng hợp: các monomer khác phải có sự tương đồng hóa học với ethylene, phản ứng trùng hợp được diễn ra ở điều
kiện thích hợp vềchất xúc tác, nhiệt độ, thời gian, áp suất.
• PE được đồng trùng hợp để kết dính các loại vật liệu lại với nhau. Tổng
lượng chất kết dính của các lớp rất nhỏ khoảng 15-20% khối lượng màng chính, chiều dày khoảng 3µm. Chất kết dính thường có ghép là nhôm để ngăn cản ánh sáng thấy được hoặc tia tử ngoại.
• Lớp PE được ghép trong cùng để tạo khả năng hàn dán nhiệt tốt, dễ dàng,
có khảnăng chịu nhiệt, chịu lạnh.
Hình 4.4: Cấu tạo hóa học của EVA
EVA là copolyme đồng trùng hợp của ethylen và vinyl acetat. Theo lý thuyết
thì tỉ lệcủa vinyl acetattrong copolyme có thểtrong khoảng 1-99%, nhưng trong thực
tếsản phẩm thương mại thường có tỉ lệvinyl acetat (VA) trong khoảng thấp hơn 50%.
Loại EVA có tỉ lệ21-50% VA thì dùng như chất phụgia làm nền và chất kết dính…. Tỉ lệ phối trộn VA thay đổi có ảnh hưởng đến tính chất của EVA.
Màng EVA có thểđược sản xuất theo phương pháp thổi hoặc đúc theo độ dày
Trang 49 những màng có có tỉ lệ EVA khoảng 15-20% thì có tính chất khá giống với PVC
nhưng dẻo dai hơn được dùng làm màng co.
Tính chất của màng EVA thayđổi theo tỉ lệcủa VA trong phân tửnhưng nhìn chung nếu so sánh với LDPE:
• Nhiệt độhàn ghép mí thấp hơn • Độ bền cơ cao hơn
• Tính chống thấm khí và hơi nước thấp hơn • Các đặc tính được ổn định ở nhiệt độthường
• Tính chất trượt của EVA thấp, tức hệsốmasát cao.
• EVA có thể hàn bằng nhiệt nhưng đòi hỏi năng lượng cao hơn PVC. • Khảnăng in tốt.
• EVA dễ bị hư hỏng ở nhiệt độcao
EVA có đặc điểm là tính mềm dẻo cao, có nhiệt độhàn ghép thấp hơn so với PE và hàn ghép tốt hơnvài polyme khác. Cấu trúc của chúngkhông gây ô nhiễm môi trường nếu bị phá vỡ. Một trong những hạn chếcủa EVA là độ ma sát cao, vì thếcần
tăng thêm chất phụgia của tác nhân trượt để tạo độbóng loáng bề mặt.
• EVOH (Ethylene vinyl ancohol – EVAL)
• Có tính chống thấm oxy hóa, tăng theo sựtăng hàm lượng vinyl ancohol. • Có tính thấm nước.
• EAA (Ethylene acid acryclic)
Có khảnăng bám dính cao nhờnhóm acid acrylic, nhưng đồng thời cũng có tính ăn mòn thiết bị.
Loại EAA thường được chế tạo thành mảng mỏng 6-8 g/m2, đểlàm tăng chất kết dính giữa các loại plastic trong màng ghép
• EBA (Ethylene butylacrylate)
Có ứng dụng như EVA, nhưng có tính bền nhiệt cao. • EMA (Ethylene methylacrylate)
Chịu được nhiệt độkhá cao. Không hút ẩm.
Trang 50
Có tính bám dính cao để làm lớp keo dán giữa các lớp plastic trong
màng ghép (OPP, PVDC…).
• EMAA (Ethylene methyl acid methacrylic – surlyn): nguyên liệu sản xuất
ionomer, khi đó nhóm acid được trung hòa bởi ion Na+ hoặc Zn2+.
Tnc EMAA < tnc LDPE.
Chống thấm chất béo cao.
Tính hàn dán tốt vì nhiệt độ hàn thấp hơn LDPE.
Tính bền cơ cao.
Lớp 5: Màng nhôm: ngăn chặn ẩm, ánh sáng, khí trơ
Nhôm được dùng ở dạng lá nhôm ghép với plastic mục đích chống thoát
hương, chống tia cực tím. Nhôm được sử dụng làm bao bì thực phẩm có độtinh khiết từ99-98%. Nhôm ở dạng lá có thểcóđộ dày như sau: 7, 9, 12, 15 và 18.
Lá nhôm thường có những lỗ li ti: với độ dày 7µm, có thểcó 800 µm/m2 lá,
độ dày 9 µm sẽcó khoảng 200 lỗ/m2. Tính trung bình tổng diện tích lỗ hổng trên bề mặt lá nhôm có đến 2mm2/m2 lá nhôm.
Do có tính mềm dẻo, lá nhôm có thểáp sát bềmặt thực phẩm, ngăn cản sự tiếp
xúc với không khí, vi sinh vật, hơi nước. Do đó màng nhôm thích hợp để bảo quản
các thực phẩm giàu protein, giàu chất béo chống sựoxy hóa bởi O2 và ngăn ngừa sự tăng độẩm khiến vi sinh vật không thể phát triển.
Ưu điểm: dẫn điện và nhiệt tốt, độ nóng chảy cao và sáng bóng, kín, chống
ánh sáng, chống thoát hơi và sựxâm nhập hơi nước và các loại vi khuẩn, vật liệu chắc chắn và bền vững, dễ tạo dáng, cán dát mỏng, quy trình sản xuất đơn giản.
Nhược điểm: nhiệt, không linh hoạt, rỉsét, tác đọng bởi phản ứng hóa học, giá thành cao, tốn năng lượng khi tái chế.
Lớp 6: Ionomer: lớp keo kết dính giữa màng nhôm và LDPE (lớp PE trong
cùng).
Ionomer là loại plastic mà trong phân tử polyme có chứa nguyên tốkim loại, tạo mối liên kết ngang giữa các mạch polyme bằng liên kết cộng hóa trị hoặc liên kết
Trang 51
ion. Bên cạnh đó cũng tồn tại sựliên kết giữa các ion kim loại và một sốnhóm chức của chuỗi.
Liên kết ion có năng lượng cao hơn cac liên kết khác trong chuỗi polyme nên
chúng sẽ bổsung một sốtính chất mới cho polyme.
Surlyn A – tên thương mại – được chế tạo bởi công ty Du Pont – chế tạo dựa
trên cơ sở của ethylene, có những tính chất tương tự như polyethylene. Nhóm cacboxyl của mạch polyme liên kết với ion kim loại như: Na+, K+, Mg2+ và Zn2+. Một
inomer tiêu biểu được tìm thấy chứa 2,8% Na có đương lượng: 17 nguyên tửNa/100
nguyên tử C.
Tính chất
• Kéo mềm dẻo
• Trong suốt, độđục khoảng 1% đối với màng dày 0,03 mm.
• Cứng, tính vững cao, vẫn giữnguyên tính chất này ngay cảởđiều kiện
nhiệt độ thấp t0min= -990C.
Ionome cứng vững hơn PE 10 lần trong cùng điều kiện, do đó dễ gấp xếp,
dùng bao gói những sản phẩm có góc cạnh một cách dễdàng hơn PE vì PE luôn luôn có trạng thái mềm dẻo nên khi gấp xếp không giữ nếp gấp, các nhóm có cực có trong
phân tử ionomer sẽ tạo tính năng hấp thụ tia hồng ngoại và sẽ được đốt nóng bằng
đèn hồng ngoại.
• Chống mài mòn tốt, có thể so sánh với PC.
• Tính chống thấm dàu mỡcao (nhưng tính năng này giảm dần theo sựtăng
nhiệt độ).
• Ionomer không bị ăn mòn bởi môi trường kiềm đậm hoặc loãng, nhưng
bị ăn mòn bởi acid.
• Không bị hư hỏng bởi cetone ester và alcohol nhưng bị chảy mềm trong các loại dung môi hydrocacbon.
• Tính chống thấm khí tương tự như PE, nhưng tính chống thấm hơi cao hơn PE.
Trang 52
• Có khảnăng in ấn tốt hơn PE nhưng vẫn bị xử lý bềmặt này.
• Có thểhàn dán đểghép mí bằng nhiệt
Lớp 7: LDPE cho phép bao bì dễ hàn và tạo lớp trơ tiếp xúc với sản phẩm bên
trong
Đặc tính của màng bao bì LDPE: màng LDPE trong suốt, hơi có ánh mờ, có
bềmặt bóngláng, mềm dẻo.
• Tính chống thấm oxy kém nên không thểdùng làm bao bì chống oxy hóa. • Tốc độ thẩm thấu khí O2 (cm3/25μm/ m2/24h/atm 230C) = 6000
• Tốc độ thẩm thấu hơi nước (g/225μm/ m2/24h/atm 380C, RH 90%) = 20 • Tốc độ thẩm thấu CO2(cm3/25μm/ m2/24h/atm 230C) = 3000
• Tốc độ thẩm thấu khí qua màng được tính bằng thể tích khí (cm3) thẩm
thấu qua màng có độ dày tiêu chuẩn 25 μm qua diện tích màng là 1m2, trong thời gian 24h, ở áp suất 1atm và ở nhiệt độ 230C.
• Tốc độ hơi thẩm thấu qua màng được tính bằng khối lượng hơi (g) thẩm
thấu qua màng như điều kiện tiêu chuẩn đối với khí nhưng ở nhiệt độ380C
và hàm ẩm không khí là 90%.