Plastikler ve Plastik Malzemeler

PLASTİKLER VE PLASTİK MALZEMELER

Giriş:
žİlk plastik 1862’de yapılmış olan selüloid’dir. Bunun aslı pamuk selülozudur. Bundan 35 yıl sonra esası süt kazeini olan bir diğer plastik üretilmiştir. Bunları belirli aralıklarla diğerleri izlemiştir.

ž1930’lardan itibaren gıdaların ambalajlanmasında plastiklerin rolü artarak devam etmektedir.ilk plastik ambalaj vinil’e kaplanmış selefondan yapılan torbadır.
ž
Çeşitli plastik ambalajlar
Plastik nedir?
žPlastikler sentetik organik polimerlerden bir gruptur. Petrolden elde edilirler. Polimer monomer adı verilen küçük moleküllerin kovalent bağlarla birbirine bağlanmasıyla oluşturduğu iri moleküller olarak tanımlanır.
žPolimerler ısı ve çözücüler karşısındaki davranışlarına göre 2 grupta incelenir: Termoplastikler ve termosetler.
Termoplastikler:
žIsı ve basınç altında yumuşar ve akarlar; bu yüzden kolayca değişik şekillere dönüştürülebilirler.
žPolimer zinciri doğrusaldır.
žPolietilen, polipropilen, polistiren gibi plastik malzemeler bu gruba dahildirler.
Termosetler:
žÇapraz bağlı polimerlerdir.
žÖn maddeleri oda sıcaklığında sıvı veya katı durumda bulunurlar, ısıtıldıklarında çapraz bağların teşekkülü ile önce erir daha sonra ısı ve çözücü etkisiyle yumuşamayan ve erimeyen hale gelir. Bu durum, pişirme sonucu yumurtanın aldığı duruma benzer.
žBakelit, formika, üre-formaldehit bu gruba örenektir.
Plastik ambalajların üstünlükleri:
žİstenen şekle kolaylıkla sokulabilir.
žKimyasal reaksiyonlara girmezler, inört özelliktedir .
žKırılgan değildirler, çatlama veya göçme göstermezler.
žHafiftirler.
žKolaylıkla renklendirilirler.,
žKısmi geçirgenlikleri faydalı olabilir.
žGeriye döndürülerek yeniden kullanılabilirler.
Plastik malzemelerin noksanlıkları:
žIsıya, bazı kimyasal madde ve çözücülere dirençleri yoktur.
žCam ve çelik kadar rijit değildirler. Sünek malzemelerdir, kolay delinirler.
žSu, buhar ve gaz geçişine karşı yeterli engelleme sağlayamazlar.
žÇevre kirlenmesine yol açabilirler.
Gıda ambalajlamada kullanılan başlıca plastikler:
žTermoplastik gruptan olan plastikler (polivinil klorür-PVC), kalıplanmış veya ısıyla şekillendirilmiş şekilli ambalajlar yanında filmler, etiket stokları, kapaklar, kaplamalar, laminat ve adevizeler olarak gıda ambalajlamanın hizmetindedirler.
žTermosetler gıda ambalajından ziyade kapak ve tepsi yapımında kullanılırlar.

žGerekli performansı sağlamaları açısından plastiklerin özellikleri; mekanik, ısıl, bariyer, optik ve uzun ömürlülük kategorilerine ayrılır.
žGıda ambalajlamada termoplastiklerin daha çok yer tutmasının sebebi kolayca şekillendirilebilmeleri ve geriye döndürülerek yada yakıt olarak değerlendirilebilmeleridir.
žGıda ambalajlamada kullanılan başlıca termoplastik sınıfları; poliolefinler, viniller, stirenler, polyesterler ve poliamidler. Bu polimerleri yumuşatmak için plastikleştiriciler kullanılır.
POLİOLEFİNLER
Polietilen(PE):
žPE etilenin polimeridir esas yapısı (CH2CH2)n
žPE gıda ambalajlamada ilk kullanılan olefinik polimerdir.
žPE’nin ticari hayat girişi kalıplama ile imal edilen kaplar, filmler ve kapaklardır.
žÜretimi sırasında gerdirilen PE film 70⁰C de kısmen yumuşar ve arkasından soğuduğunda içine konulan maddeleri sıkıca sarar (şirink ambalajlama).

žPE ,üzerine baskı yapmaya, süslemeye elverişli bir kağıt ve alüminyumla lamine edilerek süt ve meşrubat için kullanılan karton kutular(Tetra-pak, Tetra- brick) yapılmaktadır.
žPE’ler yoğunluklarına göre:
Çok düşük yoğunluk(ÇDYPE)
Düşük yoğunluk(DYPE)
Orta yoğunluklu(OYPE)
Yüksek yoğunluk(YYPE)
DYPE
žSu buharı geçirgenliği düşüktür, ancak oksijen ve karbondioksit, organik buhar ve sıvı yağları geçirgenliği fazladır. Işığı tam geçirmez dumansı görünüşü vardır. Isı ile kapanabilirlikte mükemmeldir ve maliyetinin düşük olması sebebiyle gıda ambalajlamada en çok kullanılan plastiktir.
YYPE
žBariyer özellikleri düşük yoğunlukludan yaklaşık 2 misli iyidir; daha rijit kaplar oluştururlar.
žYYPE esaslı şişirme ile kalıplanmış şişeler deterjan, saç şampuanı, süt, gaz yağı, mayonez, ketçap ve diğer sıvılar için kullanılmaktadır.
Polipropilen(PP):
žPP kimyasal yönden PE’e benzer. Ancak onlardan daha serttir ve daha mumsu his verir.
žIşığı yarı geçirir ve yüzeyi parlaktır.
žIsıya direnci iyidir, otoklav poşetlerinde kullanılabilir.
žGerilim çatlamasına PE’den dayanıklıdır.
žBükülme sıklığına dirençlidir.

žPP rijittir ancak PS’den daha esnek ve elastiktir.
žŞişe ağzına bastırılarak geçirilen kapak yapımına elverişlidir.
žRijitliği mükemmel olan ince cidarlı tepsiler yapılabilir.
žYağlara çok dirençlidir ve çözücülere DYPE’den daha dirençlidir.
žIsı ile şekillendirilmiş PP ambalajlar ısıya ve yağa dirençli olduklarından süt bardağı, meyve suyu, yoğurt ve tereyağı kabı, tıbbı malzeme tepsisi vb. uygulamalarında kullanılır.

žPlastikleştirici içermediğinden, kalıntı monomer ve bunun gıdaya geçiş sonucu oluşabilen sağlık tehlikesi, hidrojen klorür gazından ötürü hava kirliliği gibi problemler PP’de yoktur.

Otoklav poşetleri
VİNİL POLİMERLERİ
Polivinil Klorür(PVC):
žPVC çok yönlüm bir polimerdir.
žIşık, katı ve sıvı yağ ve kimyasal maddelere dirennçlidir.
žÇarpmaya direnci yüksek ve saydamlığı iyidir.
žPlastikleştirici artarsa geçirgenliği artar.
žMekanik kalitesi rijitten yumuşağa kadar değişir.

žAmerikan Gıda ve İlaç Dairesi(FDA) polimerleşmeye katılmayan yani kalıntı vinil klorür monomerinden kaynaklanabilen kanserojenlik ihtimali konusunda rapor yayınlayıncaya kadar PVC bir çok gıdanın saydam ambalajı olarak kullanılmıstır.

žÖnemli vinil klorür kopolimerleri polivinilden klorür(PVDC) ve etilen vinil alkol(EVOH)
žPVDC kopolimerlerin dikkat çekici özelliği gaz ve su buharı geçirmezliğinin yüksekliğidir ve film yada kaplama maddesi olarak bu özelliğinden ötürü kullanılmaktadır.
žEVOH’nın rutubet geçirmezliği düşüktür.
žEVOH iki tarafından rutubete dirençli PP yada PE ile lamine edilebilir. Böylece enjeksiyon –şişirme işlemiyle elde edilen otoklanabilir kutular gıdaya 1 yıldan daha fazla raf ömrü sağlamaktadırlar.
STİRENLER
Polisitren(PS):
žStirenik plastikler, hakim unsur olarak stiren birimleri içiren yüksek molekül ağırlıklı reçinelerdir.
žGıda ambalajlamada en tanınmış PS ürünleri; yönlendirilmiş PS(OPS) film, tepsi(küvet-tray) ve bardak olarak şekillendirilen PS köpük levhalar ve çarpmaya dayanıklı PS’lerden yapılmış bardak ve tepsilerdir.

žPS kuvvetli asit ve alkalilere dirençlidir, alifatik hidrokarbonlar da ve alkalilerde çözünmez, ancak esterler, aromatik hidrokarbonlar, yüksek alkoller, ketonlar ve klorlü hidrokarbonlarda çözünür.
žSu buharı ve gaz geçirmezliği poliolefinlerden zayıftır. Bu özelliği ile meyve- sebzelerin ambalajlama ve depolamalarında, fide,çiçek saksısı olarak kullanımında PS,PE ve PP den üstündür.

žÇevresel stres ile çatlamaya meyillidir ve tereyağı,margarin ve diğer yemeklik yağlarla uzun sureli temastan zarar görür.
žPortakal kabuğundaki alfalimonenden etkilenir.
žDış hava şartlarına dayanıklılığı zayıftır.
žMükemmel bir elektrik izolatörüdür. Bu yüzden toz ve yabancı maddeleri çeker üzerinde toplar.

žPS levha ile çarpmaya direnci yüksek PS’nin koekstrüzyonla birleştirilerek tek levha haline getirilmesi sonucu elde edilen parlak yüzeyli malzeme yoğurt kabı olarak çokça kullanılmaktadır.

žYönlendirilmiş genel amaçlı PS’nin çekme oranı 0.5 iken çarpmaya dirençli PS(HIPS)’nın ki 2-2.5 dur. Bu sebeple HIPS, yumurta tepsisi, dondurma kapları, meşrubat bardakları gibi derin-çekme gıda ambalajlarının yapımında yaygın şekilde kullanılır.

Ayrıca koruyucu paketleme, yumurta kartonları, soğutucular, tepsiler, fast-food paketleme kapları, video ve ses kaset kapları, çatal ve bıçak takımı, su bardağı, kapaklar, küçük botlar ve köpek kapları polistiren plastiklerden yapılmaktadır.
Akrilonitril-stiren(ANS):
žKopolimeri %20-30 akrilonitrille stiren’in kopolimeridir.
žAmorftur, mükemmel parlaklık ve saydamlığı vardır.
žIsı, kimyasallar ve yağlara diğer Pslerden daha dirençlidir. Gerilim çatlamasında daha dirençlidir.

žYüksek nitrilli kopolimerin karbondioksit ve oksijen geçirmezliği, yağlara ve kimyasallara direnci mükemmeldir. Sodalı meşrubat şişesi yapımına çok uygundur.
POLYESTERLER
Polietilen tereftalat(PET):
žPolyesterler gıda ve meşrubat ambalajlamada çokça kullanılan çok yönlü bir plastik sınıfını oluştururlar.
žÖzellikle gazlı meşrubat pazarında ün yapmışlardır.
žPET, doğrusal yapılı bir termoplastiktir.
žKuvvetlidir, serttir, yinede yeterince esnektir.
žÜflenerek şişirilmiş termoset kaplar sıcak dolum uygulamalarında rahatlıkla kullanılabilmektedirler(meyve sularının sıcak dolumu).

žPET’in ışığa, ısıya ve kimyasal maddelere dirençli olması,çarpmaya dirençli olması, hafif olması gıda ambalajı olarak süratle yayılmasında etkili olmuştur.
žPET meşrubat şişeleri gerdirme –şişirme işlemiyle elde edilir.
Polikarbonat(PC):
žÇarpmaya ve ısıya mükemmel direnç gösteren amorf ve saydam bir polimerdir.
žZayıf asit ve alkalilere dirençlidir; aromatik ve klorlu hidrokarbonlarda çözülür.
žYüksek sıcaklıklardaki performansı iyidir, sıcak dolum uygulamalarında kullanılabilir.
žGaz ve buhar geçirmezlikleri yeterli değildir.

žPastörize süt, puding, reçel, jöle gibi sıcak gıdalar ambalajlama hattında doğrudan PC kaplara koyulabilirler
Poliamidler(PA=naylon)
žHafif mekanik yükler altında PA’ların yüksek ısıya dirençleri diğer plastiklerden farklı şekilde yüksektir, kuvvetlidirler ve esnektirler.
žPA ‘ler içerdikleri karbon sayısına göre naylon-6,-66,-11,-12 diye isimlendirilirler.
žKuru şartlardaki geçirmezlik özellikleri, dayanıklılığı, ısıya ve yağlara direncinden ötürü gıda ambalajlamada en çok kullanılan naylon -6 dır.

žYarı-kristalin PA reçineleri aromaca zengin kuru gıdaların, mesela kahve, baharat, sucuk gibi gıdaların çok katlı ambalaj malzemelerinde yer almaktadırlar.
Plastiklerin ambalaja işlenmeleri:
žBu bölümde plastik malzemenin kutu, şişe ve film gibi gıda ambalajına dönüştürülmesinde kullanılan önemli işlemleri kısaca yer verilmektedir.
žAmaç, belli bir ambalajlama uygulaması için hem ucuz hem de sürekli olarak uygun kalitede ambalaj üretmektir.

Başlıca metotlar şunlardır:
žTek katlı levha ekstrüzyonu,
žTek katlı döküm film ekstrüzyonu,
žTek katlı şişirme film ekstrüzyonu,
žTek katlı levha ve filmlerin ısıl şekillendirilmesi,
žÇok katlı levha ve filmlerin ısıl şekillendirilmesi
žKalıplama ,

žTek katlı levha ekstrüzyonu: Ekstrüzyon katı polimerin eriyik hale gelmesi ve bunun basınç altında bir kafa yada kalıptan zorla geçirilerek şekillendirilmesidir.
žKalıplama: Uygun kalıp içinde veya etrafında malzemenin ısı ve basınç etkisi ile şekillendirilmesidir. Baskılı enjeksiyon ve emme işlemleriyle kağıt hamurdan, yumurta kartonları, şişe ve kavanoz kılıfları ve mekanik etkiye hassas her türlü gıda için uygun ambalajlar üretilmektedir.

Başlıca kalıplama tipleri şunlardır:
žEkstrüzyon şişirmeyle kalıplama,
žKoekstrüzyon şişirmeyle kalıplama,
žEnjeksiyon şişirmeyle kalıplama,
žKoenjeksiyon şişirmeyle kalıplama,
ž
Plastiklerin kaplanması ve laminasyonu:
žKaplama ve laminasyon, ambalaj malzemelerinin tek başına gösteremediği performansın, iki veya daha fazlasının bir araya getirilmesidir.
žKalıplama: Bir malzemenin üzerine bir veya birden fazla akışkan yada eriyik tabakası uygulama işlemidir.
žLaminasyon: iki veya daha çok levhanın birbirine yapıştırılması işlemidir.Çoğu kez kaplamayla birlikte yapılır.

žKalıplama ve laminasyon ile geliştirilen iyi özellikler şunlardır:
žKuvvetlilik ve sertlik gibi mekanik özellikler,
žGaz ,gıda bileşeni, su ve su buharı geçirmezliği,
žYırtılmaya , delinemeye ve katlanma yerinden kopmaya direnç,
žYazı basma ve etiketlenmeye el verişlilik,
žYüksek hızda çalışan ambalaj makinelerinde düzgünce ilerleme yeteneği,
PLASTİK VE ÇEVRE İLİŞKİSİ
žDünyamızda 1980 yılında toplam 61 milyon ton plastik üretilmiş, bu miktar 1990’larda % 130 artışla 140 milyon tona ulaşmıştır.
žÜretilen bu plastik malzemenin büyük çoğunluğu kullanıldıktan sonra fonksiyonu kaybetmekte ve plastik atık olarak atılmaktadır
žÜlkemizde de sayıları yaklaşık 2500 dolayında olduğu tahmin edilen plastik işleyen firmalar en yaygın olarak AYPE, YYPE, PP, PVC, PS ve PET gibi plastik maddeleri tüketmektedirler.

žPlastikler işlenmeleri sırasında dikkate değer bir kirlilik göstermekte ancak kullanıldıktan sonra atılması ile çevreyi önemli boyutlardaki kirletmektedir.
žYoğunlukları düşük olduğundan atıklar içinde göze en fazla çarpanlar plastik ürünleridir. Bunun sonucu olarak da önemli bir çevre kirliliği oluşmaktadır.

Facebook Yorumları

Bir Cevap Yazın