Plastik filmler; hafif, transparan, biyolojik ajanlardan etkilenmeyen, kimyasal maddelere karşı ve atmosferik şartlara dayanıklı, üzerine baskı yapılabilen, korozyona dirençli, kırılmayan ve 60 – 200 °C arasında sıcaklık değişimlerinden etkilenmeyen ambalaj materyalleridir.
Plastik filmler ambalaj dilinde organik bir maddenin ince ve elastik bir tabakasıdır. Geçirgenliğinin çok az oluşu, transparanlığı ve pürüzsüz yüzeyi nedeniyle en fazla aranan ve itibar edilen ambalaj malzemesidir.
Endüstride ambalaj malzemesi olarak kullanılan başlıca filmler; polietilen (PE, LDPE, MDPE, HDPE), polipropilen (CPP, OPP, MOPP, BOPP, metalize filmler), poliamid, polivinil klorür (PVC), polivinilden klorür (PVDC), polietilen tereftalat (PET)’dır. Yüzey özellikleri birbirinden farklılık gösteren bu maddeler tek başlarına kullanılabildikleri gibi ürünün özelliklerine bağlı olarak karışım halinde de kullanılabilirler.
Ambalaj Film Türleri
Geçen yüzyılın ikinci yarısından itibaren plastikler, her türlü gıda ve içecek ambalajlanmasında kullanılan bir madde olarak önemlerini gün geçtikçe arttırmışlardır. Polimerlerin birçok uygulama alanlarının olmasının oldukça fazla sebebi vardır. Bunlardan bazıları; yüksek derecede sağlamlıkları ve sertlikleri, darbe dayanıklılıklarının yüksek oluşu, geliştirilmiş elektriksel özellikleri, tekrarlanan proses çemberlerine sahip oluşları, ekipman maliyeti ve üretimin maliyetinin düşük olmasıdır. Bunun yanı sıra tüketiciler için yüksek güvenlik standartlarına sahip oluşu, ambalaj sanayinde bu maddeye talebin artmasını ve ürün tabanının genişlemesini sağlamıştır.
Fleksibıl ambalajların üretiminde kullanılan bazı filmlerin özellikleri
Polietilen (PE)
Polietilen, gaz halindeki Etilen monomerinin (CH2=CH2) yüksek basınç ve sıcaklık altındaki polimerizasyonundan meydana gelen termoplastik bir filmdir.
Transparan özellikteki bu filmler ambalaj baskılarında ve aseptik ambalaj kutularının tabaka halinde üretimleri sırasında diğer filmlere oranla daha çok kullanılırlar. Özellikle meyve-sebze, fırın ürünleri ve ilaç ambalajlarında, laminasyonlarda ve koekstruzyonlarda dayanıklılık, bariyer özellikleri, ısıyla kapanabilme ve düşük maliyet özelliklerinden dolayı tercih edilirler. Ancak polipropilen (PP) filmin berraklığına sahip değildirler.
Aranan diğer temel özellikler ise,
• Berraklık (bulanık/parlak)
• Yapışma nitelikleri (ısı/hot tack)
• Yüzey gerilimi
• Sertlik (rijidite)
• Geçirmezlik (nem/hava)
• Yüzey katkıları (kaydırıcı/antiblok/antistatik) sayılabilir.
Düşük yoğunluklu polietilen (LDPE)’nin özellikleri HDPE ile aynıdır. Ancak LDPE solvent ve madeni yağlara da az dayanıklıdır. Düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) film kalınlığı 9 mikrondan (bağlayıcı film olarak) 0,25 mm’ye kadar (yapı film olarak) değişir. Genişlikler ise; 100 mm’den 1.000 mm’ye kadar değişebilir. Önemli film özellikleri içinde parlaklık, çeşitli darbelere karşı dayanıklılık, uzama, yırtılmaya karşı dayanıklılık ve çekme direnci, ısıl yapışma, baskı ve makine kullanım kolaylığı açısından işlenebilirlik vardır.
Plastik ambalaj filmi için çoğunlukla LDPE kullanılmaktadır. Çok dayanıklı ve şeffaf olup nispeten düşük seviyede su buharı geçirgenliğine sahip bulunmaktadır. Kimyasal olarak çok inerttir ve pratikte kokusuz ve tatsızdır. En önemli avantajlarından biri kolay yapışabilir olmasıdır. Bu nedenle laminasyon uygulamalarında ısıl olarak yapıştırma sağlamak için birleştirici olarak da kullanılır. Yüksek düzeyde bir yırtılma dayanıklılığına sahip olup darbeye karşı mukavemetlidir. Ayrıca asgari –50°C ve azami 70°C’ye kadar yaygın bir kullanım ısısı düzenleme niteliğine sahip bulunmaktadır.
Diğer taraftan düşük yoğunlukta PE film, oksijen, karbon-dioksit gibi gazlara karşı nispeten yüksek seviyede bir geçirgenliğe sahiptir. Bu nedenle oksidasyona karşı elverişli olan ambalaj için veya direkt bir film olarak vakum ambalajı için pek uygun değildir. Ayrıca birçok yağ türleri için geçirgendir. Düşük yoğunlukta PE ile ambalajlanan belli ürünlerin koku ve tadında kademeli olarak bir kayba uğrayıp uğramadığı kontrol edilmelidir. Kâğıt, mukavva, alüminyum folyo gibi malzemelerin yüzeyine kolayca kaplanabilirler.
LDPE film, flekso ve serigafi baskı yöntemleri ile basılabilmektedir. Yüzeyin ön işleme tabi tutulması pek zorunlu değildir. Düşük yoğunlukta polietilen, ambalajlı ekmek, dondurulmuş gıdalar, yağı alınmış süt, sosisler, parça etler ve ambalaj torbaları için kullanılmaktadır.
Lineer düşük yoğunluklu polietilen (LLDPE) Makro perforeli shrink film özellikle yumurta sektöründe kullanılmaktadır. Bu filmin standart filme göre farkı üzerindeki delik sayısının fazla olmasıdır. Bu delik sayısının fazla olmasının amacı yumurtanın üzerinde kararma olmamasını sağlamaktır. İçerdeki havayı dışarı tahliye ederek, nemi içerde tutmayarak kararmaları önlemek için yumurta sektöründe yumurta paketlemesi yaparken bu filmi kullanıyoruz. Özellikle yaz döneminde yumurta sektöründe kullanılması gereken film büyük delikli (makro perforeli) shrink filmdir.
Orta yoğunluklu polietilen (MDPE): MDPE film; LDPE’den daha sert, erime noktası daha yüksektir ve su buharını engelleme özelliği daha güçlüdür. MDPE filmler ısıtıldığında LDPE’den daha çok yumuşayan yapı elde etmek istendiğinde veya bu özelliklerin başka bir sahada kullanılması gerektiğinde kullanılır.
Yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE): HDPE filmlerin, yırtılma ve çekme dayanımı kâğıttan daha yüksek ve birçok aside, alkalilere, alkol ve diğer gazlara karşı direnci iyidir. Şeffaf olmadığı için genellikle renkli kullanımı yaygındır.
Yüksek yoğunluklu polietilen, LDPE’den çok daha sağlam, sıcaklığa çok daha dayanıklı ve su buharını çok daha engelleyicidir. HDPE su buharı ve gazlara karşı LDPE’den 2-3 defa daha düşük seviyede bir geçirgenliğe sahiptir. HDPE filmlerin LDPE’den daha yüksek bir gerilim gücü vardır, ancak daha düşük bir darbe mukavemeti sergilemektedir. HDPE’nin en yüksek dayandığı sıcaklık 120°C’dir. Yumuşama noktası suyun kaynama noktasının üstündedir. Gevşeme veya uzama noktasına gelmeden önce HDPE, hayli büyük bir kuvvete dayanabilir (normal olarak cm2 başına 210 – 280 kg).
HDPE filmlerin bariyer özelliği de, LDPE’den daha iyi ve daha da serttir. Polietilen’in yoğunluğunu, kristallik de¬recesi belirler. Kristalleşmenin artması moleküllerin sıralanmasında düz¬günlük ve sıklığın artması demektir ki, bu durumda polimerin yoğunluğu da artar. Filmin sıvı ve gaz direnci, yoğunluk yükseldikçe, artar. Ayrıca kokunun nüfuz etmesine karşı daha fazla dayanıklıdır.
Polipropilen, propilen monomerinin polimerizasyonu ile elde edilen termoplastiktir. Polipropilen (PP) poliolefin sınıfı polimerlerin bir üyesidir. Bu polimerler olefin monomerlerinden (doymamış hidrokarbonlar) elde edilir. Polipropilen’i temel alan termoplastikler günümüzde önemi ve kullanım popülaritesi olarak polietilen’i temel alan termoplastiklerin ardından ikinci sırada yer almaktadır.
Genel olarak propilen homo-polimeri isotaktik formda bulunurlar ve yüksek molekül ağırlığına sahip olan yarı kristal katılardır. Polipropilen direnç karşısında çatlama mukavemeti iyi darbe dayanıklılığı orta seviyededir ancak gerilme dayanıklılığı mükemmeldir. Yarı kristal yapısından dolayı doğal olarak sahip olduğu bu özellikler gıda ambalajlama endüstrisinde isotaktik formun en uygun plastik olmasını sağlar.
Bu malzemenin kendine has avantajı hafif olmasıdır. Ambalajlamada kullanılan plastikler içinde en hafif olanıdır. Genelde polipropilenin su buharı geçirgenliği ve su emiciliği, yüksek yoğunlukta polietilenden (HDPE) biraz daha düşüktür. İyi ısıl yapışma özellikli polipropilen film, HDPE’ye nazaran daha yüksek bir yumuşama noktasına sahiptir. Erime noktası PE’den çok daha yüksek olduğu için ısıl dayanıklılığı da daha fazladır. Ancak düşük ısılarda kolay kırılganlık eğilimi göstermektedir.
Cast (gerdirilmemiş) Polipropilen (CPP) Polipropilen film normalde soğutulmuş bir merdane içinde ekstruzyon yöntemi ile üretilmektedir. Bu yöntemle üretilen PP filmin adı Cast PP filmdir. Bu filmler hiç gerdirilmeden üretilirler ve iyi ısıl yapışma özelliklidirler.
Castpolipropilen filmler genel olarak üç veya beş tabakalı yapılar olarak üretilirler. Uygulama alanları poşet filmleri ve kenardan kaynaklı torbalar, gıda sargı filmleri, tekstil çantaları, şekerleme ambalajlarıdır.
Oriented (gerdirilmiş) Polipropilen (OPP) Çok geniş kullanım alanı olan termoplastik bir polimerdir. Monomerpropilenin polimer hale getirilmesi ile elde edilen polipropilen kimyasal solventlere (asit ve bazlar) karşı aşırı derecede dirençlidir.
OPP, Polipropilenin film halinde üretimi esnasında, tek yönde gerdirilmesiyle mekanik özelliklerinin değiştirilmesi amaçlanan bir üründür. Polipropilen homo-polimerleri OPP filmlerin üretiminde kullanılırlar.
OPP filmlerin üretiminde iki ana proses kullanılır. Bunlar yapı ve kabarcık prosesleridir.
İki işlemle de ekstruderden geçirilmiş polimer mekanik olarak gerilir ve bu da polimer moleküllerinin bir araya gelmesini, makine yönünde (MD) ve bu yöne dik olarak (TD) işlenmesini sağlar. Bu işlemlerin (oriente) sonucunda polipropilenin şeffaflığında, sağlamlığında, neme karşı direnç ve düşük sıcaklık direnci özelliklerinde önemli gelişmeler olur. Sağlamlık özelliklerinin geliştirilmesi işlenmiş filmlerin daha ince olabilmesini sağlar.
Genellikle OPP baskılarda solvent bazlı mürekkepler kullanılmaktadır. OPP’nin yüzey tutuculuk gücü düşüktür, yüzey gerilimi beher cm2’de 29 dyne’dir. Bu, yüzeyde ön işlem yapılmadıkça ıslanma ve mürekkebin yüzeye tutunmasını (Test ASTM D 3359-87 veya DIN 53151) oldukça zorlaştırır.
Mono-Oriented (tek yönlü gerdirilmiş) Polipropilen (MOPP) Özellikleri:
• Tek tarafı koronalı
• Şeffaf
• Kendinden yapışkanlı bant filmi
• Özellikle mukavemeti yüksek bantlar ve açma şeritleri için üretilen bir film
• Yağlara ve kimyasallara dayanıklılık
Bi-Oriented (çift yönlü gerdirilmiş) Polipropilen (BOPP) Çift yönlü gerdirilmiş PP filme, BOPP adı verilir. BOPP filmler propilen monomerinin polimerizasyonu ile elde edilen polipropilen zincirlerinin çift yönlü gerdirilmesi sonucu oluşur. Polipropilen film, polietilen gibi baz reçinenin çeşitli katkı maddeleri ile takviye edilmesinden sonra ekstruderden çekilir. Elde edilen film kullanım özelliklerinin arttırılması amacıyla çeşitli fırın sıcaklıklarında enine ve boyuna (balon) belli kademelerde 1:6 ile 1:8 oranında gerdirilerek oriented polipropilen (BOPP) elde edilir.
Bu işlem sonucunda filmin;
• Optik özellikleri artar
• Sertlik özelliği artar
• Çeşitli gazlara karşı ve nem geçirgenliği azalır
• Isı dayanımı artar
• Gerilme mukavemeti artar
PP, boyuna ve enine gerdirilerek mekanik özellikleri arttırılarak daha dayanıklı bir yapıya kavuşturulur. BOPP, PE’den daha serttir, gerilme dayanıklılığı daha da yüksektir ve daha transparandır. Su buharı, yağ, gaz, kokuya karşı bariyer özelliği LDPE ‘den daha iyidir. BOPP, 150°C’ye kadar ısıya dayanıklıdır, ancak düşük ısılarda kırılganlaşır. Yoğunluğu 0,91 g/cm3’tür. BOPP, fleksibıl ambalaj üretimlerinde başka malzemelerle birlikte kullanılır, lamine edilir veya koekstrüde edilebilir.
Bu folyolarla, kitap ciltleri, kitap sırtları, posterler, broşürler, magazin kapakları, kaliteli taşıma çantaları, körüklü kutular vs. gibi ürünler lamine edilir (kitap konusunda eğilim daha çok mat laminasyon yönündedir, çünkü burada kısmi laklama yapılabildiği için sonraki işlemlerde özel efektler elde edilebilmektedir).
Poliamid filmler veya naylonlar polimer zincirinin tekrarlanan bölümü olarak amid grubu içeren kondenzasyon yolu ile sentezlenmiş lineer, termoplastik polimerlerdir. Bunlar genellikle berraktırlar ve ısıyla şekillendirilebilirler. Güçlüdürler ve geniş bir sıcaklık aralığında sağlam kalırlar.
Poliamidlerin molekülleri arasındaki kuvvetler güçlüdür. Bu kuvvetler kristal yapı ile birleşince ortaya erime noktası yüksek, katı termoplastik malzemeler çıkar (örneğin, Naylon 6,6’nın erime noktası 269°C’dir).
Naylonlar geleneksel ekstrüzyon prosesi ile işlenebilirler. Bu filmler cast film veya şişirme yöntemi ile üretilebilir. Film üretimi sırasında, elde edilen kristallik derecesi soğutma sıcaklığına ve hızına bağlı olarak değişebilir. Soğutma hızı artınca, daha az kristalli bir naylon elde edilir çünkü polimerin kristal oluşturacak zamanı olmaz. Kristallikteki azalma ile daha şeffaf ve ısıyla daha kolay şekillendirilebilen bir film elde edilir. Naylon filmlerin çift yönde gerdirilmesiyle yırtılmaya daha dirençli, iyi mekanik özellikler ve bariyer özellikleri elde edilir.
Isıyla şekillendirilen (termoform) poliamidler tek kullanımlık ilaç ambalajlarında ve et ve peynir gibi ürün ambalajlarında da kullanılırlar. Sert yapılı bu filmlerin diğer ambalajlama filmlerinde olmayan ilginç özellikleri mevcuttur. Yağ ve ısı dayanıklılığı yüksek (-50 / +150 ˚C) olan poliamid filmin nem bariyer özelliği iyi değildir. Bu nedenle genellikle neme dirençli plastik filmlerle birlikte (Örne¬ğin; dilimlenmiş et ve peynir ürünlerinin ambalajında PE ile birlikte) kullanılırlar.
Poliamidler diğer plastik hammaddelerle koekstrüzyon prosesi ile birleştirilirler. Poliolefinler koekstrüzyon süreçlerinde sızdırmazlık ve nemi engelleme özelliği sağlamaya ve maliyeti azaltmaya yarar. Naylon katman içeren çok katlı filmler işlenmiş etlerin vakumla ambalajlanmasında kullanılır. Bu filmler, oksijen ve koku bariyeri, bükülme ve darbelere karşı esnek olma özellikleri ile dilimlenmiş et ürünleri, taze et, peynir gibi gıdaların ambalajlanmasında yaygın olarak PE, PVDC, HVA gibi polimerlerle lamine ve koekstrüde edilerek kullanılır.
Bu filmlerin çok iyi mekanik ve ısı direnç özellikleri vardır. Sürtünme, patlama, yırtılma ve aşınmaya karşı iyi direnç gösterirler. Erime noktası 250°C’ye kadar olan çeşitli tipleri mevcuttur.
Poliamid filmlerin ilginç özelliklerinden biri, organik buharlara kar¬şı düşük geçirgenliğidir. Lezzetin kaybolmasına veya içinde bulunduğu ortamdan değişik tatlar karışmasına tolerans gösterilmeyen ambalaj uy¬gulamalarında bu faktör çok önemlidir.
İnce bir poliamid filmi elde etmek zor bir teknik gerektirdiğinden genellikle bu filmlerin ısıyı içeride koruma özelliklerini geliştirmek için ve bünyesine kuvvetli bir şekilde statik elektrik toplanmasına bağlı baskı yapılmasındaki güçlük nedeniyle çeşitli kalınlıklarda polietilen (PE) ile lamine edilirler. Bu lamine edilmiş filmin poliamid tarafına baskı yapılabilirken polietilen tarafı ile de ısıl yapışma sağlanır. Ayrıca, Poliamid üzerine PVDC kaplama yapılarak gazı engelleme özellikleri iyileştirilebilir. PA ile ayrıca karton üzerine ekstrüzyonla kaplama yapılarak ağır hizmet kartonu elde edilir.
Poliamid filmlerin oriente edilmemiş, tek yönlü ve çift eksenli oriente edilmiş, kaplanmış veya kaplanmamış ve ısıyla sabitleştir¬me derecelerinde değişik özelliklere sahip çeşitleri mevcuttur.
Etilen Vinil Alkol (EVOH)
EVOH neme duyarlı bir polimerdir. Suyun varlığı malzemenin oksijeni engelleme gücünü zayıflatır. Bu nedenle, EVOH ambalaj yapılarında genellikle poliolefinlerle veya su buharını engelleyen diğer polimerlerle çevrelenmiş koekstrüzyon içinde kalmış, bir iç katman olarak ambalaja dâhil edilir. Bu yapılarda EVOH ile poliolefin arasında bulunan yapışkan katman veya bağ katmanı EVOH ile poliolefinin birbirine yeterince yapışmasını sağlar.