plastik-ambalaj.com

Hava kabarcıklı polimerik ambalaj filmlerinin özelliklerine göre sınıflandırılması

ÖZET 

Kargo ve ambalaj sektöründe sıkça adını duyduğumuz ve günlük hayatta karşımıza çıkan hava kabarcıklı polimerik ambalajların performansını etkileyen en önemli faktörler, kullanılan polimerin cinsi ve film morfolojisidir. Hedeflenen özellikler, kullanım yeri ve amacına göre belirlenmekte ve polimer çeşidi, hava kabarcıklarının boyutu, yoğunluğu, hacmi, film gramajı, film kalınlığı, tabaka sayısı, laminasyon tabakasının olup olmaması gibi birçok parametre dikkate alınarak sağlamaktadır.  Bu makalede, piyasada bulunan hava kabarcıklı polimerik ambalajların tabaka sayısına, hava kabarcığının geometrisine ve optik özelliklerine göre sınıflandırılması ele alınmıştır. 

1.Giriş

Günümüzde, bir şekilde her eve mutlaka girmiş olan hava kabarcıklı polimerik ambalajlar çeşitli formlarda karşımıza çıkmaktadır. Kullanıldığı alana göre büyük ya da küçük kabarcıklardan oluşabilen bu filmler, farklı polimerler kullanılarak farklı renklerde, farklı katman sayılarında üretilebilen,  piyasada birçok çeşidi bulunan ürünlerdir. Her çeşit morfolojik olarak incelendiğinde farklı özellikler karşımıza çıkmaktadır. Örneğin; kırılabilir küçük eşyaların taşınmasında kabarcıkları daha sık ve küçük olanlar tercih edilirken, daha büyük eşyaların taşınmasında büyük hava kabarcıklı polimerik ambalajlar kullanılmaktadır. Özel hediyelik olabilecek eşyalarda albeniyi artıracak ve özenilmiş hissi verecek farklı renkleri kullanılırken, bunların önemli olmadığı durumlarda şeffaf olarak üretilebilmektedir. Balon hacimi, tabaka sayısı, film kalınlığı paketlenecek eşyanın özelliğine ve taşıma şartlarına göre seçilirken bu değişkenlerin optimize edilmesiyle beklenilen performans hedeflerine ulaşılabilmektedir. İlk bakışta görsel olarak dikkat çeken özelliklerinin yanında, hava kabarcıklı polimerik ambalaj filmlerinin yapısal özellikleri de taşıma ve depolama alanlarında çevresel faktörlere uygun olması ve ambalaj olarak kullanılacağı ürünle uyum sağlaması gerekmektedir. 

2. Hava Kabarcıklı Polimerik Ambalajların Morfolojisi

Film morfolojisi; filmin kalınlığı, şekli, yoğunluğu, eni, boyu, varsa herhangi bir deseni olup olmaması gibi özellikleri tanımlamak için kullanılmaktadır. Hava kabarcıklı polimerik ambalaj filmlerinin morfolojisi ise hava kabarcığının şekli, hacmi, çapı, film kalınlığı, tabaka sayısı, tabakaların türü, laminasyon tabakasının olup olmaması gibi değişkenleri kapsamaktadır. Hava kabarcıklı filmler tek makinede üretilebildiği gibi laminasyon sistemleri ile de kombine edilebilmekte bu durumda çok farklı malzemeler ile farklı morfolojiler elde edilebilmektedir. Bu konuda hazırlanmış akademik çalışmalar çok az olduğu için, bu çalışmada endüstriyel olarak üretilen ve tüketilen ürünler esas alınmıştır. Hava kabarcıklı filmlerin morfolojisine göre sınıflandırılmasında tabaka sayısı, hava kabarcığının geometrisi (hava kabarcığının boyutları, çapı, yüksekliği, hacmi vb.), hava kabarcığının yoğunluğu ve optik özellikleri gibi kriterler dikkate alınmaktadır. 

2.1 Tabaka sayısına göre sınıflandırma

Hava kabarcıklı filmlerin sınıflandırılma kategorlerinden birisi tabaka sayısıdır. Tabaka sayısı hava kabarcıklı filmlerde kopma, yırtılma, patlama, darbe dayanımı ve kopma uzaması, esneklik, rezilyans gibi birçok mekanik özelliğinin yanı sıra, bariyer, optik, ısıl yalıtım, estetik gibi farklı özelliklerini önemli boyutta etkilemektedir. Bu yüzden müşteri ihtiyaçları doğrultusunda farklı malzemeler, renkler, hava kabarcığı şekilleri, hava kabarcık boyutları ve üretim teknikleri kullanılarak farklı tabaka sayısına sahip hava kabarcıklı ambalaj filmleri üretilebilmektedir. Bu çalışmada piyasada en çok üretilen ürünler tabaka sayısına göre sınıflandırılmıştır.  

Hava kabarcıklı polimerik ambalajlar; ekstrüzyon kafasından çıkan eriyik polimerin üzerinde delikler bulunan silindire iletilmesi ve bu deliklere vakum etkisiyle yapışarak hava kabarcıkları oluşması ve üzerine film tabakası kaplanması ile üretilmektedir. Bu yapının oluşabilmesi için, Şekil 1’de gösterildiği gibi, hava kabarcıklı bir filmin en azından iki tabakadan oluşması gerekmektedir [1–9]. Alt tabaka vakumlanmış ve hava kabarcıklarının oluşturulduğu tabakanın stabil bir halde durabilmesi için taşıyıcı görevini yerine getirmektedir. Bu filmlerin genellikle dayanımı çok yüksek değildir ve genel kullanıma uygun, darbe ve çizilme önleyici ambalaj malzemesi olarak kullanılmaktadır.

Şekil 1. İki katmanlı hava kabarcıklı polimerik ambalaj 

İhtiyaçların değişmesine ve teknolojinin ilerlemesine bağlı olarak tabaka sayısı artırılabilir ve binlerce farklı hava kabarcıklı film üretilebilmektedir. Bufo markası ile üretilen hava kabarcıklı filmler, dışarıdan iki tabaka gibi görünse de mikro tabakalardan oluşmaktadır. Üreticinin verdiği bilgiye göre ambalaja aşırı yüklenme yapıldığında meydana gelen hava sızmasını önlemek için tasarlanan folyo, on mikro tabakadan oluşmaktadır ve folyonun ortasında hava sızmasını önemek için, nano bir bariyer bulunmaktadır. Şekil 2’de verilen hem mekanik hem de bariyer özellikleri geliştirilmiş olan bu film özel uygulamalarda kullanılmıştır [10].  

Şekil 2. Bariyer özellikleri geliştirilmiş çok tabakalı hava kabarcıklı polimerik ambalaj [10] 

Şekil 3’de verildiği gibi, iki tabakalı hava kabarcıklı filmin taşıyıcı tabakasının altında bir tabakanın daha olması veya hava kabarcıklı tabakanın üzerinde üst koruyucu tabakanın ilave edilmesi ile üç tabakalı hava kabarcıklı ambalaj filmleri üretilmektedir. Üst tabakanın yapıya eklenmesi için laminasyon tekniği de kullanılabilir. Bu sırada kullanım alanına göre üst tabakaya polimerik film, kağıt, lamine kağıt, polimerik köpük, alüminyum folyo, metalize film, baskılı polimerik film, kompozit film gibi farklı malzemeler kullanılabilmektedir. Üçüncü katman ürünün hem estetik hem de mekanik ve su-ısı bariyer özelliklerinin geliştirilmesini sağlamaktadır [1–7,9,11,12]. Bu yüzden bu filmlerin maliyeti iki tabakalılara göre daha yüksektir ve daha hassas ve mekanik ve bariyer koruma gerektiren uygulamalarda kullanılmaktadır. 

Şekil 3. Üç  katmanlı hava kabarcıklı polimerik ambalaj

Üç katmanlı hava kabarcıklı filmlerin performans ve estetik özelliklerinin yetersiz olduğu durumlarda Şekil 4’de verilen dört katmanlı filmler kullanılmaktadır. Bu filmlerde hava kabarcığı tabakanın dışında üç tabaka daha bulunmaktadır. İki tabaka ya altta ya da üstte bulunmaktadır. Mekanik özellikleri daha da geliştirilen bu ürünlerde alt ve üst tabaka metalize film, alüminyum folyo veya kağıt ile kaplanabilmekte bu durumda hem estetik hem bariyer hem de mekanik özellikler ciddi boyutta geliştirilmektedir.  

Şekil 4. Dört  katmanlı kağıt laminasyonlu hava kabarcıklı polimerik ambalaj

Hava kabarcıklı tabakanın altında ve üstünde iki tabakanın olması durumunda Şekil 5’te verildiği gibi beş katmanlı filmler elde edilmektedir [12]. Bu filmlerin dayanımı oldukça yüksek olduğu için ağır veya hacimli ürünlerin paketlenmesinde ve korunması için oldukça uygun malzemelerdir. En alt ve en üst tabaka üç ve dört katmanlılarda olduğu gibi kağıt, lamine kağıt, metalize film, alüminyum folyo, köpükten oluşabilir. 

Şekil 5. Beş katmanlı hava kabarcıklı polimerik ambalaj

Darbe dayanımının ve ısıl izolasyon özelliklerinin maksimize edilmesi istenildiği durumlarda yapısında iki hava kabarcıklı film bulunduran yedi katmanlı filmler de üretilebilmektedir [9]. Şekil 6’da gösterildiği gibi iki hava kabarcıklı filmin bağlayıcı bir katmanla bir araya getirildiği bu filmler yüksek mekanik dayanım, ısı yalıtımı ve bariyer özellikler sağlamaları sayesinde inşaat sektörü, soğutma endüstrisi ve taşımacılık endüstrisi dahil olmak üzere birçok endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. İnşaat sektöründe yüksek oranda ısı yalıtımı sağladığı için çatılara, duvarlara ve zeminlere monte edilmektedir. Bunun dışında boyutsal stabilitesinin iyi olması sayesinde yollar, menfezler ve köprülerde kullanılmaktadır.  

Şekil 6. Yedi  katmanlı hava kabarcıklı polimerik ambalaj

2.2 Hava kabarcığının geometrisine göre sınıflandırma

Hava kabarcıklı filmlerin sınıflandırılma kategorilerinden birisi de hava kabarcığının geometrisidir. Hava kabarcığının geometrisi üretim sırasında kullanılan kalıplama silindirinin üzerindeki geometrik şekillerle belirlenmektedir. Şekil 7’de piyasada yaygın olarak karşılaşılan hava kabarcıklı ambalaj filmleri verilmektedir.  

Şekil 7.  Farklı geometriye sahip hava kabarcıklı filmler a) küçük balonlu [13] b) büyük balonlu (gripin) [14], c) kalp şekilli [15], d) fare şekilli [15] ve e) kare şekilli [16]

Şekil 7’de verilen kalp, fare ve dikdörtgen geometrisine sahip filmlerin üretiminde performanstan daha çok estetik görünüş ön plandadır. Kalpli (hediyelik eşya ve küçük ev aletleri gibi ürünlerin ambalajlanasında), kemikli (hayvan ürünlerinin ambalajlanmasında), fareli (çocuk ve bebek ürünleri ambalajlanmasında) morfolojiler son zamanlarda popülerleşmiştir. Bu filmler en az iki tabakadan oluşmakta ve balon tabakasının özel geometride oluşturulabilmesi için Şekil 8a’da verildiği gibi özel kalıplarla üretilmesi gerekmektedir. Müşteri istekleri doğrultusunda üretilen bu kalıpların çalışma mekanizması aynıdır. Kalıpların uzunluğu genellikle 0.5-4 m arasında değişmektedir [17]. 

Şekil 8.  a) Hava kabarcığı tabakasının üretilmesinde kullanılan farklı kalıplar [17] ve b) farklı boyutlara sahip hava kabarcıklı filmler

Bu kalıplarda hava kabarcığının şekli yanında çapı, yüksekliği, hacmi ve işlem koşulları ve malzemenin eriyik akış indeksine göre film kalınlığı da ayarlanabilmektedir. Bir başka deyişle kullanılan kalıp, üretilen ambalaj filminin hem estetik hem de mekanik özelliklerini etkilemektedir. Farklı boyutlar hem kabarcığın içinde hapsedilen hava hacmini hem de birim alanda bulunan hava kabarcığı sayısını etkilediği için filmin performans özellikleri yanında gramajı da değişmektedir. Hava kabarcığının boyutları müşteri taleplerine bağlı olarak oldukça geniş bir aralıkta yer almaktadır. Yaygın olarak karşımıza çıkan filmler genellikle Şekil 8b’de verildiği gibidir. Piyasada 5-10 mm arası küçük [4,6,18], 10-20 mm arası orta [4–7,18–21], 20-30 mm arası büyük [20,21], 30-35 mm [5,6,19,21] ve daha büyükleri ekstra büyük olarak kabul edilmektedir. Küçük olanların film kalınlığı da genellikle incedir ve çok hassasiyet gerektirmeyen paketleme işlemlerinde kullanılmaktadır. Boyut büyüdükçe film kalınlığı ve mekanik dayanım değerleri artmaktadır. Bu filmler de büyük, ağır, hassas mamullerin paketlenmesinde kullanılmaktadır. Piyasadaki gramaj aralıkları 40-250 g/m2 aralığında değişmektedir [1,2,9,22–31]. 

Balon çapı ve yüksekliği kalıp tarafından belirlense de uygulanan vakum seviyesi, üretim hızı, polimerik eriyik akış özellikleri, soğuma hızı gibi faktörler hava kabarcığının yüksekliğini etkilemektedir [32]. 

2.3 Estetik özelliklerine göre sınıflandırma

Hava kabarcıklı filmlerin sınıflandırılmasında kullanılan bir diğer kategori de filmlerin estetik özelliklerdir. Estetik özellikler denilince, akla ilk gelen rengi ve dış görünüşüdür. 

Şekil 9. a) Farklı renklerdeki [33], b) farklı renklerde metalize filmlerle lamine edilmiş [34], c) tek veya iki tarafı kağıt ile lamine edilmiş [35,36], d) köpük film ile lamine edilmiş [37] ve e) alüminyum folyo ile lamine edilmiş hava kabarcıklı filmler [38]

Müşteri istekleri dikkate alınarak farklı tabaka sayısına sahip filmler farklı malzemelerin kombinasyonu ile üretilebilmektedir. Şekil 7’de verilen filmlere ek olarak farklı renklerde üretilenler Şekil 8a’da görülmektedir. Her renkte üretilmesi mümkün olan bu filmlerin temel özellikleri değişmemektedir. Şekil 9b’de ise metalize film ile lamine edilmiş hava kabarcıklı filmler görülmektedir. Burada da farklı renkteki metalize filmler substratın renginin değiştirilmesi ile farklı renklerde üretilmiştir. Tek veya iki tarafı kağıt ile lamine dilmiş filmler Şekil 9c’de, köpük film ile lamine edilmiş film Şekil 9d’de, alüminyum folyo ile lamine edilmiş film ise Şekil 9e’de verilmiştir. 

3. Sonuç

Özel bir teknikle gereken durumlarda başka tekniklerin kombinasyonu ile üretilen hava kabarcıklı esnek ambalaj filmlerinin performansını etkileyen en önemli bileşenler kullanılan malzemeler ve filmin morfolojisidir. Bu derleme çalışmasında hava kabarcıklı polimerik ambalaj filmleri tabaka sayısı, hava kabarcığı morfolojisi ve estetik özelliklerine göre sınıflandırılmıştır. Her geçen gün kullanımı daha da yaygınlaşan bu ambalajların, hedeflenen alanlarında sorunsuz bir şekilde kullanılabilmeleri için, yapılarının net bir şekilde açıklanması gerekmektedir. 

Kaynaklar

[1] Balonlu Naylon [Online]. Available: http://aysambalaj.com/balonlu_naylon.html. [Accessed: 23-Jan-2022].

[2] Hava Balonlu Ambalaj [Online]. Available: https://www.merset.com/tr-TR/balonlu-naylon/31/32/19/. [Accessed: 23-Jan-2022].

[3] Uline UPSable Bubble Rolls [Online]. Available: https://www.uline.com/BL_461/Uline-UPSable-Bubble-Rolls. [Accessed: 23-Jan-2022].

[4] Super Duty Bubble [Online]. Available: https://www.uline.com/BL_515/Super-Duty-Bubble. [Accessed: 23-Jan-2022].

[5] Balonlu Naylon Rulo [Online]. Available: https://www.interkan.com.tr/katalog/interkan-katalog.pdf. [Accessed: 23-Jan-2022].

[6] Balonlu Naylon [Online]. Available: https://www.poliner.com.tr/katalog/poliner_katalog_2021.pdf. [Accessed: 23-Jan-2022].

[7] Bubble Wraps [Online]. Available: https://irp-cdn.multiscreensite.com/a9de41e5/files/uploaded/BubbleWrap1.pdf. [Accessed: 23-Jan-2022].

[8] Sancell Bubble Wrap [Online]. Available: https://sancell.com.au/wp-content/uploads/2017/06/Sancell-Bubble-030817.pdf. [Accessed: 23-Jan-2022].

[9] Air Bubble Film Laminated Layers [Online]. Available: https://www.laminatedbubblefilm.com/bubble-film-machine.html. [Accessed: 23-Jan-2022].

[10] BUFO Barrier Bubble Wrap [Online]. Available: https://www.tart.eu/en/products/packaging-materials/bubble-foils/. [Accessed: 23-Jan-2022].

[11] Balonlu Ambalaj Ürünleri [Online]. Available: http://www.polisemambalaj.com/balonlu-ambalaj-naylonu. [Accessed: 23-Jan-2022].

[12] No Title [Online]. Available: https://www.wedoimport.com/production-line/multi-layer-double-screw-air-bubble-film-wrap-sheet-making-machine/.

[13] Bubble Wrap [Online]. Available: https://www.solinambalaj.com.tr/150x100-balonlu-naylon/balonlu-naylon-bubble-wrap-150cmx100m/. [Accessed: 23-Jan-2022].

[14] Gripin-Çift Katlı Balonlu Naylon.

[15] Shaped Bubble Wrap [Online]. Available: https://soranews24.com/2015/09/02/japans-heart-and-mickey-mouse-shaped-bubble-wrap-is-the-cutest-thing-youll-ever-pop/. [Accessed: 23-Jan-2022].

[16] Square Bubble Wrap [Online]. Available: https://www.designboom.com/design/square-bubble-wrap-07-19-2021/. [Accessed: 23-Jan-2022].

[17] Air Bubble Film Forming Cylinder-Bubble Forming Roller- Bubble Drum- Bubble Size Roller [Online]. Available: https://www.laminatedbubblefilm.com/bubble-film-cylinder.html. [Accessed: 23-Jan-2022].

[18] Understanding Bubble Wrap [Online]. Available: https://www.packagingfirst.co.uk/guides/understanding-bubble-wrap/. [Accessed: 23-Jan-2022].

[19] Sancell Bubble Wrap [Online]. Available: https://www.strapmark.com.au/wp-content/uploads/2020/08/Sancell-Bubble.pdf. [Accessed: 23-Jan-2022].

[20] Protective Packaging [Online]. Available: https://paramountpackaging.com.au/protective-packaging/polycell/bubble-wrap.html. [Accessed: 23-Jan-2022].

[21] Bubble Products [Online]. Available: https://www.foambubble.com/bubble-products. [Accessed: 23-Jan-2022].

[22] Bubble Wrap Roll [Online]. Available: https://www.pakendikeskus.ee/en/bubble-wrap-1-2m-wide-100m-roll. [Accessed: 23-Jan-2022].

[23] Filmar Group Bubble Wrap [Online]. Available: https://www.filmar-group.pl/en,produkty/koperty-powietrzne-filmar-extra-strong.html. [Accessed: 23-Jan-2022].

[24] Cushioning Bubble Wrap [Online]. Available: https://www.paperseal.lt/lt_en/cushioning/bubble-wrap. [Accessed: 23-Jan-2022].

[25] Balonlu Naylon Ambalaj [Online]. Available: http://yamacambalaj.com.tr/wp-content/uploads/Yatay Katalog-baskı.compressed.pdf. [Accessed: 23-Jan-2022].

[26] Air Bubble Film [Online]. Available: https://globalrustrade.com/tr/products/air-bubble-film-upakuika-x-layer-x-m-density-g-m-1959/. [Accessed: 23-Jan-2022].

[27] Teo Kimya Balonlu Ambalaj [Online]. Available: https://www.teokimya.com/en/balonlu-ambalaj.html. [Accessed: 23-Jan-2022].

[28] Air Bubble Film Layer [Online]. Available: https://globalrustrade.com/tr/products/air-bubble-film-layer-width-m-length-m-density-g-m-5135/. [Accessed: 23-Jan-2022].

[29] Air Bubble Films [Online]. Available: https://globalrustrade.com/tr/products/air-bubble-film-layer-width-m-length-m-density-g-m-9612/. [Accessed: 23-Jan-2022].

[30] Plastic Bubble Wrap [Online]. Available: http://medrano-uk.com/Plastic_bubble_wrap_rolls,_quality_60_gm2. [Accessed: 23-Jan-2022].

[31] Bubble Wrap Packaging [Online]. Available: https://www.amazon.co.uk/Sheets-Quality-Bubble-Ideal-Packaging/dp/B074ZTKLP5. [Accessed: 23-Jan-2022].

[32] Method for Making Laminated Cushioning Material [Online]. Available: https://patents.google.com/patent/US3142599A/en.

[33] Colored Bubble Wrap [Online]. Available: https://tr.aliexpress.com/item/4000050100630.html?gatewayAdapt=glo2tur. [Accessed: 24-Jan-2022].

[34] Coloured Padded Bags, All Colours - All Sizes [Online]. Available: https://www.kmsenvelopes.co.uk/coloured-padded-bags/all-colours-all-sizes. [Accessed: 23-Jan-2022].

[35] Kraft Bubble Wrap [Online]. Available: https://www.hardypackaging.co.nz/products/kraft-2-sides-bubblewrap-1500-60?variant=39073235661. [Accessed: 23-Jan-2022].

[36] Bubble Roll Laminated Kraft Paper [Online]. Available: https://thepackingandmovingcompany.com.au/buy-boxes-online/packing-boxes-moving-supplies/10mm-bubble-roll-laminated-kraft-paper-double-sided/. [Accessed: 23-Jan-2022].

[37] Foam Laminated Bubble Wrap [Online]. Available: https://www.indiamart.com/proddetail/foam-laminated-air-bubble-sheet-19706892397.html. [Accessed: 24-Jan-2022].

[38] Aluminium Insulating Bubble Wrap. [Online]. Available: https://www.mwmaterialsworld.com/en/foil-faced-aluminium-insulating-bubble-wrap.html. [Accessed: 24-Jan-2022].

Hatice Aylin Karahan Toprakçı1, 2*, Mukaddes Şevval Çetin1, 2, Sibel Üney1, Aysu Çavuşoğlu1, Ozan Toprakçı1, 2 

1 Yalova Üniversitesi Polimer Malzeme Mühendisliği Bölümü 

2 Yalova Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü