Sifat bahan dasar kemasan: permeabilitas File

PERMEABILITAS
(PERMEASI)
Salah satu sifat terpenting
bahan kemasan
PERLINDUNGAN
Pengaruh luar
Pengaruh dalam
diinginkan
Permeabilitas
tidak diinginkan
Penggunaan bahan
kemasan
Secara umum
rendah
Permeabilitas dipengaruhi :
Stuktur kimia
Morfologi
Jenis, sifat dan ukuran
permeant
Kondisi lingkungan (suhu, RH)
Premeasi : proses perpindahan
suatu permeant “melalui” suatu
bahan.
permeant  gas
(termasuk uap air)
Graham (1866)  permeasi dapat
berlangsung / terjadi tanpa adanya
sesuatu yang “terbuka”
Secara umum permeasi terdiri
dari 3 tahapan proses:
Kelarutan (S)
Difusi (D)
Desorpsi
c
p
d
c1
c1
p1
c2
0
d
x
S
Sifat kedua bahan
interaksi spesifik antara
2 bahan  kepolaran
karakteristik kepolaran sama

kelarutan lebih tinggi
Gas yang mudah terkondensasi
D
Gerak Brown
 Morfologi
Desorpsi  diabaikan
Hukum Fick I (dasar difusi)
∂c
∂N 1
J=
= -D =
∂x
∂t A
dimana
J
N
T
A
D
C
X
=
=
=
=
=
=
kecepatan aliran/satuan area
jumlah bahan/gas (Mol)
waktu
luas permukaan melintang
koefisien difusi
kosentrasi permeant
(Mol N per volume, V=N/v)
= arah koordinat pada permukaan
Hukum Fick II
(kondisi yang tidak seimbang)
∂c
∂2c ∂2c ∂2c
=D
+
+
∂t
∂x2 ∂y2 ∂z2
Asumsi selanjutnya :
- Difusi hanya terjadi pada arah “x”
Hukum Henry
C=S.p
C : Kosentrasi permeant
p : Tekanan parsial
permeant
S : Koefisien kelarutan
Hubungan antara kecepatan aliran (J)
dengan kosentrasi (c) :
dc
c1 – c2
J=-D
=D
dx
d
Dengan asumsi bahwa koefisien difusi
konstan dan hukum Henry berlaku, maka
p1 - p 2
J= P
d
sehingga didapatkan :
P= DS
Metode Time – Lag  Perhitungan D
berdasarkan
jumlah
permeant
sebagai fungsi
dari waktu
permeasi
D2
TL =
6d
Q (mL at STP)
B
Steady state
A
Unsteady
state
L
Time t
FIG. Typical permeation and time lag curve, where Q is amount of permeant
which has permeated as a function of time, t, and L is the time lag
Table 1.2. Effect of polymer crystallinity on oxygen permeability24
Polymer
% Crystallinity
PO2(cm3/(mil day 100 in2 atm))
LDPE
50
HDPE
80
Nylon 66, quenched
20
Nylon 66, annealed
40
The unit of film thickness in mil (1 mil = 25µm)
480
110
8.0
1.5
Table 1.4. Effect of relative humidity on O2 transfer
Polymer
Polyvinyl alcohol
Uncoated cellulose
Nylon 6
Polyvinylacetate
Acrylonitrile-styrene copolymer
Polyester
HDPE
Permeability (cm3/(mil day 100 in2 atm)
0% RH
100% RH
0.01
0.13
1.0
55.0
1.0
7.0
110.0
The unit of film thickness in mil (1 mil = 25µm)
Bahan pengemasan
Polietilene, PE
PVC
Kopolimer PVdC 9
Poliester
PET Selulosa
Selulosa asetat
Kertas Kraft
“Sulfite paper”
Glassine
Kertas dengan lapisan PE
Kertas dengan lapisan PVdC
Al foil
Ketahan terhadap
Air
Gas
Bau
7
2
8
4
0
1
0
0
0
7
8
10
3
5
8
6
6
2
0
0
3
3
8
10
3
5
8
6
6
2
0
0
3
3
8
10