Độ ẩm là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây xuống cấp sản phẩm trong bao bì mềm. Cho dù sản phẩm hấp thụ độ ẩm từ không khí hay mất đi độ ẩm của chính nó vào môi trường thì kết quả là chất lượng bị giảm, thời hạn sử dụng bị rút ngắn và khách hàng không hài lòng. Kiểm soát tốc độ truyền hơi ẩm (MVTR) là điều cần thiết đối với các sản phẩm từ bột khô đến dược phẩm.
Túi linh hoạt quản lý độ ẩm thông qua cấu trúc nhiều lớp kết hợp màng chắn với các lớp bịt kín. Bằng cách chọn sự kết hợp phù hợp của các vật liệu và kiểm tra hiệu suất MVTR trong quá trình sản xuất, nhà sản xuất có thể đảm bảo rằng mỗi túi đáp ứng mục tiêu chống ẩm mà sản phẩm và môi trường phân phối của nó yêu cầu.
MVTR, còn được gọi là tốc độ truyền hơi nước (WVTR), đo lượng hơi nước đi qua một khu vực xác định của vật liệu đóng gói trong 24 giờ. Đơn vị tiêu chuẩn là gam trên mét vuông trên ngày (g/m2/ngày). Giá trị MVTR thấp hơn có nghĩa là vật liệu có hiệu quả hơn trong việc ngăn chặn sự truyền hơi ẩm. Đối với các sản phẩm nhạy cảm với độ ẩm, túi có MVTR thấp sẽ ngăn không cho chất khô hấp thụ độ ẩm và ngăn chất lỏng hoặc chất lỏng bị mất độ ẩm.
MVTR của một túi thành phẩm phụ thuộc vào vật liệu được sử dụng, độ dày của mỗi lớp và chất lượng của lớp bịt kín. Ngay cả màng chắn cao cũng không thành công nếu lớp đệm nhiệt không hoàn thiện hoặc nếu có lỗ kim trong vật liệu. Do đó, MVTR được chỉ định và thử nghiệm cho cả tấm cán thô và gói thành phẩm, vì việc chuyển đổi từ dạng cuộn sang dạng túi sẽ tạo ra các biến số có thể ảnh hưởng đến khả năng bảo vệ độ ẩm tổng thể.
Sự chênh lệch nhiệt độ và độ ẩm trên tường gói truyền dẫn độ ẩm. Nhiệt độ cao hơn làm tăng hoạt động phân tử và tăng tốc độ khuếch tán hơi qua màng polymer. Độ ẩm cao ở bên ngoài bao bì làm tăng gradient nồng độ đẩy độ ẩm vào bên trong các sản phẩm khô. Các sản phẩm được vận chuyển qua vùng khí hậu nhiệt đới hoặc được lưu trữ trong kho không được kiểm soát phải đối mặt với những điều kiện khắt khe hơn so với những sản phẩm được bán ở môi trường ôn đới, có kiểm soát khí hậu.
Độ dày màng cũng ảnh hưởng đến MVTR. Lớp keo dày hơn hoặc lớp chắn bổ sung sẽ làm giảm khả năng truyền tải tương ứng. Tuy nhiên, chỉ riêng độ dày không quyết định được hiệu suất vì các loại polyme khác nhau có đặc tính thấm khác nhau. Polyethylene có đặc tính chống ẩm vừa phải, trong khi lá nhôm và một số màng phủ nhất định mang lại khả năng bảo vệ vượt trội hơn nhiều. Liên kết cán, loại chất kết dính và tính đồng nhất của lớp phủ đều góp phần vào khả năng chống truyền hơi ẩm của cấu trúc hoàn thiện.
Lá nhôm cung cấp MVTR thấp nhất hiện có trong bao bì linh hoạt, gần bằng 0 khi được sử dụng ở độ dày vừa đủ mà không có lỗ kim. Cấu trúc PET/AL/PE kết hợp màng chắn giấy bạc với PET để tạo độ bền kết cấu và PE để hàn nhiệt, tạo ra túi phù hợp với các sản phẩm có độ ẩm cao như sữa bột dành cho trẻ sơ sinh, cà phê hòa tan và dược phẩm hút ẩm. Cấu trúc dựa trên giấy bạc là lựa chọn tiêu chuẩn khi thời hạn sử dụng vượt quá 12 tháng.
Màng PET tráng kim cung cấp khả năng chống ẩm tốt với chi phí thấp hơn màng mỏng. Lớp nhôm mỏng lắng đọng trên bề mặt PET chặn hầu hết hơi nước đồng thời tạo ra rào cản ánh sáng và vẻ ngoài kim loại. Màng BOPP và CPP cung cấp khả năng chống ẩm vừa phải thích hợp cho đồ ăn nhẹ và đồ khô có thời hạn sử dụng ngắn hơn. EVOH góp phần tạo ra rào cản oxy tuyệt vời nhưng cản ẩm tối thiểu nên phải kết hợp với các lớp bên ngoài chống ẩm như PE hoặc PP trong cấu trúc ép đùn đồng thời.
Thử nghiệm MVTR tuân theo các phương pháp đã được thiết lập như ASTM E96 (phương pháp cốc đo trọng lượng) và ASTM F1249 (phương pháp cảm biến hồng ngoại). Phương pháp đo trọng lượng dán màng thử nghiệm lên cốc chứa chất hút ẩm hoặc nước, sau đó cân cốc định kỳ để đo độ tăng hoặc giảm độ ẩm. Phương pháp hồng ngoại sử dụng cảm biến để phát hiện hơi nước đi qua mẫu màng trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm được kiểm soát.
Các chương trình kiểm soát chất lượng kiểm tra MVTR trong cuộn đầu vào trước khi bắt đầu sản xuất và xác minh các túi thành phẩm định kỳ trong quá trình sản xuất. Các điều kiện thử nghiệm được chọn để phù hợp hoặc vượt quá môi trường bảo quản dự kiến, thường là 38 độ C và độ ẩm tương đối 90% cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe. Kết quả được ghi lại và so sánh với giới hạn đặc điểm kỹ thuật. Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm của bên thứ ba được cung cấp cho những khách hàng yêu cầu xác nhận độc lập về hiệu suất MVTR cho các mục đích pháp lý hoặc hợp đồng.
Các loại bột khô như thực phẩm bổ sung protein, sữa bột và hỗn hợp nước giải khát hòa tan hấp thụ độ ẩm dễ dàng, gây vón cục, đóng bánh và hư hỏng. Những sản phẩm này yêu cầu túi có MVTR dưới 0,5 g/m2/ngày, thường đạt được bằng các tấm ép dạng lá. Thực phẩm đông khô như trái cây, rau và đồ ăn sẵn đều nhạy cảm như nhau, vì bất kỳ sự hấp thụ độ ẩm nào cũng làm ảnh hưởng đến kết cấu và thời hạn sử dụng.
Viên nén và viên nang dược phẩm thường cần kiểm soát độ ẩm nghiêm ngặt để duy trì sự ổn định của hoạt chất. Các túi có vòi dành cho các sản phẩm dạng lỏng như nước sốt và gia vị cần giữ được độ ẩm đồng thời ngăn chặn sự xâm nhập của oxy, đòi hỏi cấu trúc cân bằng cả hai loại rào cản. Thức ăn dành cho vật nuôi, đặc biệt là thức ăn vụn khô ở dạng lớn hơn, sẽ mất đi độ ngon miệng và giá trị dinh dưỡng khi hơi ẩm thấm vào bao bì. Mỗi danh mục ứng dụng có mục tiêu MVTR riêng dựa trên thành phần sản phẩm và thời hạn sử dụng cần thiết.
Lá nhôm mang lại khả năng chống ẩm cao nhất, ngăn chặn hiệu quả mọi hơi nước khi cấu trúc còn nguyên vẹn. Nó là vật liệu được lựa chọn cho các sản phẩm cần được bảo vệ tối đa và có thời hạn sử dụng lâu dài. Sự đánh đổi là chi phí cao hơn và thực tế là các tấm lá mỏng không thể tái chế được thông qua các dòng tiêu chuẩn. Đối với những sản phẩm không cần có lớp chắn cuối cùng, màng kim loại mang lại giải pháp thay thế tiết kiệm chi phí với khả năng chống ẩm tốt.
PET kim loại hóa cung cấp giá trị MVTR thường từ 0,5 đến 2 g/m2/ngày, tùy thuộc vào chất lượng và độ dày lớp phủ. Thích hợp đựng đồ ăn nhẹ, cà phê, thực phẩm khô với thời hạn sử dụng từ 6 đến 12 tháng. Màng nhựa tiêu chuẩn như BOPP và PE có giá trị MVTR dao động từ 1 đến 5 g/m2/ngày hoặc cao hơn nên chúng phù hợp với các sản phẩm ít nhạy cảm hơn. Việc lựa chọn giữa các tùy chọn này phải dựa trên thử nghiệm sản phẩm trong điều kiện bảo quản thực tế thay vì chỉ dựa trên dữ liệu về rào cản.
Thiết kế túi cho mục tiêu MVTR cụ thể bắt đầu bằng việc xác định mức tăng độ ẩm tối đa có thể chấp nhận được của sản phẩm trong thời hạn sử dụng. Giá trị này, kết hợp với điều kiện bảo quản dự kiến, sẽ xác định MVTR cần thiết của gói hàng. Sau đó, các kỹ sư chọn cấu trúc cán mỏng đáp ứng hoặc vượt quá giá trị MVTR đó đồng thời đáp ứng các yêu cầu khác như rào cản oxy, khả năng bịt kín và khả năng in.
Tính năng thiết kế túi ảnh hưởng đến khả năng chống ẩm. Khóa kéo phải phù hợp với kết cấu rào chắn và được đóng kín đúng cách trong quá trình sản xuất. Vòi và phụ kiện tạo ra các đường rò rỉ tiềm ẩn, vì vậy phương pháp gắn và tính toàn vẹn của vòng đệm của chúng là rất quan trọng. Các rãnh và các khu vực gấp nếp có thể làm căng màng và tạo ra các vi kênh dẫn ẩm, vì vậy việc lựa chọn vật liệu phải tính đến ứng suất cơ học trong quá trình phân phối. Mỗi yếu tố thiết kế được xác nhận thông qua thử nghiệm trước khi bắt đầu sản xuất đầy đủ.
Khách hàng yêu cầu ghi lại hiệu suất MVTR nên yêu cầu báo cáo thử nghiệm từ nhà sản xuất cho thấy cấu trúc tấm, phương pháp thử, điều kiện và kết quả. Những báo cáo này hỗ trợ việc đệ trình quy định, tuyên bố về thời hạn sử dụng và thỏa thuận chất lượng. Đối với các sản phẩm được bán tại các thị trường được quản lý như thực phẩm và dược phẩm, có thể cần phải chứng minh sự tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn tiếp xúc với thực phẩm hiện hành.
Xác nhận thời hạn sử dụng kết hợp dữ liệu MVTR với thử nghiệm dành riêng cho sản phẩm như đo hoạt độ nước, đánh giá cảm quan và phân tích vi sinh trong thời hạn sử dụng dự định. Một số khách hàng thực hiện thử nghiệm tăng tốc thời hạn sử dụng, trong đó sản phẩm được bảo quản ở nhiệt độ và độ ẩm cao để mô phỏng việc bảo quản lâu dài trong khung thời gian nén. Tài liệu có sẵn theo yêu cầu có thể được chuẩn bị cho các cấu trúc và ứng dụng cụ thể để hỗ trợ quá trình xác nhận của khách hàng.
Số lượng đặt hàng tối thiểu cho túi rào chắn MVTR được in tùy chỉnh thường dao động từ 5.000 đến 10.000 chiếc cho các thiết kế nhiều màu với cấu trúc nhiều lớp phức tạp. Các định dạng đơn giản hơn với ít màu sắc hơn có thể có ở mức 1.000 đến 5.000 đơn vị. Các định dạng hàng tồn kho ở kích thước tiêu chuẩn có sẵn với số lượng nhỏ hơn để lấy mẫu và chạy thử.
Việc lấy mẫu trước khi sản xuất hoàn chỉnh cho phép khách hàng xác minh hiệu suất MVTR bằng sản phẩm thực tế của họ. Túi nguyên mẫu được sản xuất bằng cấu trúc cán mỏng được chỉ định và gửi đến khách hàng để đóng gói, kiểm tra bảo quản và đánh giá thời hạn sử dụng. Bước này được khuyến nghị cho các sản phẩm mới hoặc khi chuyển đổi từ nhà cung cấp bao bì hiện có. Thời gian sản xuất kéo dài từ 15 đến 25 ngày làm việc sau khi tác phẩm nghệ thuật được phê duyệt.
Nhà cung cấp có khả năng quản lý các yêu cầu MVTR phải vận hành hệ thống kiểm soát chất lượng bao gồm thiết bị kiểm tra khả năng truyền hơi ẩm trong phòng thí nghiệm. Chứng nhận ISO 9001 chỉ ra rằng nhà cung cấp duy trì các thủ tục dạng văn bản để kiểm tra nguyên liệu đầu vào, kiểm soát trong quá trình và thử nghiệm thành phẩm. Nhà cung cấp phải có khả năng cung cấp báo cáo thử nghiệm cho cấu trúc tấm mà họ cung cấp và hỗ trợ thử nghiệm của bên thứ ba khi được yêu cầu.
Công ty TNHH Sản phẩm Bao bì Shenlong vận hành một nhà máy rộng 30.000 m2 với khả năng thử nghiệm trong phòng thí nghiệm bao gồm MVTR, OTR, độ bền bịt kín, thử nghiệm rò rỉ và thử nghiệm di chuyển. Công ty phục vụ khách hàng tại hơn 40 quốc gia và cung cấp nhiều loại cấu trúc rào chắn bao gồm PET/AL/PE, PET kim loại, EVOH và các tùy chọn vật liệu đơn. Các tính năng in, hoàn thiện và đóng túi tùy chỉnh có sẵn để đáp ứng các yêu cầu bảo vệ độ ẩm cụ thể.
Việc kiểm soát MVTR trong các túi linh hoạt đòi hỏi phải chọn cấu trúc lớp phù hợp, xác nhận hiệu suất thông qua thử nghiệm tiêu chuẩn hóa và thiết kế các tính năng của túi không ảnh hưởng đến rào cản độ ẩm. Các sản phẩm khác nhau về độ nhạy cảm với độ ẩm và mức độ rào cản phù hợp với sản phẩm sẽ đảm bảo cả việc bảo vệ chất lượng lẫn hiệu quả chi phí. Làm việc với nhà cung cấp kiểm tra MVTR nội bộ và cung cấp kết quả được ghi lại giúp người mua tin tưởng rằng bao bì của họ sẽ hoạt động trong suốt thời hạn sử dụng của sản phẩm.
MVTR yêu cầu phụ thuộc vào độ nhạy ẩm của sản phẩm, độ ẩm tăng tối đa có thể chấp nhận được, thời hạn sử dụng và điều kiện bảo quản. Các sản phẩm như sữa công thức dạng bột và thực phẩm đông khô cần MVTR dưới 0,5 g/m2/ngày, thường yêu cầu các lớp giấy bạc. Các sản phẩm ít nhạy cảm hơn có thể hoạt động tốt với giá trị MVTR từ 1 đến 5 g/m2/ngày từ màng kim loại hoặc màng nhựa.
MVTR được thử nghiệm bằng cách sử dụng ASTM E96 (phương pháp cốc đo trọng lượng) hoặc ASTM F1249 (phương pháp cảm biến hồng ngoại). Một mẫu phim được gắn giữa hai buồng với độ ẩm và nhiệt độ được kiểm soát. Thử nghiệm đo lượng hơi nước đi qua trong 24 giờ. Các túi thành phẩm cũng có thể được kiểm tra bằng cách đổ đầy chất hút ẩm và đo mức tăng trọng lượng theo thời gian.
Dây kéo được lắp đặt đúng cách, tương thích với cấu trúc rào chắn sẽ không làm tăng đáng kể MVTR. Tuy nhiên, khu vực gắn dây kéo cần được niêm phong cẩn thận trong quá trình sản xuất. Kiểm soát chất lượng bao gồm kiểm tra rò rỉ và kiểm tra độ bền bịt kín tại các bề mặt dây kéo để xác minh rằng khả năng chống ẩm được duy trì trên toàn bộ gói hàng.
MVTR và WVTR là các thuật ngữ có thể hoán đổi cho nhau, có nghĩa là tốc độ truyền hơi ẩm và tốc độ truyền hơi nước. Cả hai đều đo cùng một đặc tính: lượng hơi nước đi qua vật liệu trên một đơn vị diện tích mỗi ngày. Đơn vị tiêu chuẩn là g/m2/ngày. Các ngành công nghiệp và tổ chức tiêu chuẩn khác nhau có thể thích thuật ngữ này hơn thuật ngữ kia.
Đúng. Các nhà sản xuất có khả năng thử nghiệm trong phòng thí nghiệm có thể cung cấp các báo cáo thử nghiệm MVTR cho thấy cấu trúc tấm, phương pháp thử, điều kiện và kết quả. Các báo cáo này hỗ trợ xác nhận thời hạn sử dụng, đệ trình quy định và thỏa thuận chất lượng. Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm của bên thứ ba cũng có sẵn cho những khách hàng yêu cầu xác minh độc lập về hiệu suất của rào cản.
