Premium Plastic Voedselwrap: Houd Versheid & Sluit Geuren Af

Achtergrond

Plastic wrap is een vorm van voedselverpakking bestaande uit een dun film van flexibel, transparant polymer dat zichzelf en voedselcontainers aanklijft om een strakke afdichting te vormen. Het plastic houdt voedsel vers door het te beschermen tegen lucht en door te voorkomen dat droge voedens vocht absorberen en natte voedens vocht verliezen. Het sluit ook geuren in om te voorkomen dat ze zich verspreiden naar andere nabij opgeslagen voedens.

Kunststoffen zijn kunstmatige polymeren; dat wil zeggen, ze bestaan uit gigantische moleculen gevormd door duizenden kleine moleculen van hetzelfde type in een lange ketting te combineren. Deze kleine moleculen heten monomeren, en het proces van combineren heet polymerisatie. Natuurlijke polymeren omvatten bekende stoffen als zijde, rubber, en katoen.

De eerste kunststof werd gemaakt door de Britse scheikundige Alexander Parkes in 1862, die een stof produceerde die hij Parkesine noemde uit katoen, salpeterzuur, zwavelzuur, kasterolie, en kamfer. Twee jaar later verbeterde John Wesley Hyatt in de Verenigde Staten dit product en noemde het celluloid. Celluloid was een enorm succes en werd gebruikt om veel verschillende producten te maken, maar was hoog ontvlambaar.

De eerste volledig kunstmatige polymer (in tegenstelling tot celluloid, dat een derivaat was van het natuurlijke polymer cellulose) was Bakeliet, geproduceerd uit fenol en formaldehyde door de Belgische scheikundige Leo Baekeland in 1908. Veel andere polymeren werden in de 20e eeuw ontwikkeld, inclusief dergelijke belangrijke producten als kunstmatige rubber en kunstmatige vezels zoals nylon.

De eerste kunststof gebruikt voor verpakking was cellofaan, een ander derivaat van cellulose uitgevonden door de Zwitserse scheikundige Jacques Brandenberger in 1911. Het had het voordeel transparant te zijn, en werd zo vroeg als 1924 voor verpakking gebruikt. Cellofaan was de meest voorkomende vorm van plastic film gemaakt tot 1963, toen het overhaald werd door polyetheen.

Polyetheen werd per ongeluk ontdekt door onderzoekers bij het Britse bedrijf Imperial Chemicals Industries in 1933, toen ze benzeen en ethyleen bij hoge temperatuur en druk mengden. Polyetheen werd eerst hoofdzakelijk gebruikt voor elektrisch isolatiemateriaal. Het werd voor het eerst in een film gemaakt in 1945 door de Visking Corporation in de Verenigde Staten, en is in populariteit gegroeid sinds dien.

Polyvinylchloride (PVC) werd vóór de Tweede Wereldoorlog geproduceerd en oorspronkelijk gebruikt als een mindere substitutie voor rubber, maar films van deze stof werden niet in enige hoeveelheid gemaakt tot de jaren '50. PVC wordt vandaag in veel verschillende producten gebruikt zoals buizen, vloeren, elektriciteitskabels, schoenen, en kleding, evenals plastic wrap.

Polyvinylidenechloride (PVDC) film werd ontwikkeld door Dow Chemical Company tijdens de Tweede Wereldoorlog voor militair gebruik. Het bood een hoge graad van bescherming tegen vocht en weerstand tegen oliën, vettens, en bijtende chemicaliën, dus werd het gebruikt om gevoelige apparatuur te verpakken zoals optische apparaten en vliegtuigmotorcomponenten. In 1952 werd het aan het publiek aangeboden onder de bekende handelsnaam Saran Wrap.

Grondstoffen

Meeste huishoudelijke plastic wrap wordt gemaakt van polyetheen, PVC, of PVDC. Deze polymeren zijn allemaal afgeleid van eenvoudige koolwaterstoffen zoals methaan of ethyleen, geproduceerd uit aardgas of petroleum. Polyetheen wordt direct van ethyleen gemaakt. PVC wordt gemaakt van vinylchloride, afgeleid van ethyleen, of van acetyleen, afgeleid van methaan. PVDC wordt gemaakt van vinylchloride en vinylideenchloride, een derivaat van 1,1,2-trichloorethaan, wat op zijn beurt afgeleid is van ethyleen of acetyleen.

Sommige plastic films, inclusief cellofaan, zijn afgeleid van cellulose, verkregen uit houtpulp of van lintjes, kleine vezels die aan katoenzaadjes kleven na de langere katoenvezels door een katoengin verwijderd zijn. Ten minste één vorm van plastic film (Pliofilm, een handelsmerk van Goodyear) is afgeleid van rubber.

Het Productieproces

Verwerken van de Grondstoffen

• 1 De chemicaliën nodig om polymeren te synthetiseren worden meestal verkregen uit petroleum. Ruwe olie wordt in een oven verwarmd tot ongeveer 752°F (400°C). Dampen van de olie bewegen in een fractioneringskolom, een hoge toren met een reeks kamers. De kamers zijn warmer aan de bodem van de toren en koeler aan de top. De verschillende stoffen die petroleum samenstellen, rijzen door de kamers als gassen tot ze de temperatuur bereiken waarop ze vloeistoffen worden. Aangezien elke stof een ander kookpunt heeft, vloeibaar ze in verschillende kamers en kunnen gescheiden en verzameld worden.
• 2 Meeste polymeren beginnen met heel eenvoudige koolwaterstoffen die lage kookpunten hebben. Deze stoffen vloeibaar niet in de fractioneringskolom, maar blijven in de vorm van gassen die van de top van de toren verwijderd kunnen worden. Ze kunnen ook verkregen worden uit aardgas, dat grotendeels methaan is. Een andere bron voor deze chemicaliën is naphtha, een mengsel van vloeibare koolwaterstoffen, verkregen uit een fractioneringskolom, die zwaarder zijn dan benzine maar lichter dan zware olie. Naphtha wordt onder druk verwarmd om de vloeibare koolwaterstoffen in kleinere moleculen te breken, een proces bekend als cracking. Een katalysator wordt toegevoegd om cracking te laten plaatsvinden bij een lagere temperatuur en druk dan zonder. De katalysator kan een natuurlijke of kunstmatige klei zijn (een mengsel van alumina en silica of een zeoliet (elk van diverse mineralen die aluminium, silicium, zuurstof, en andere elementen in combinatie met water bevatten). Katalytische cracking vindt meestal plaats bij een temperatuur van ongeveer 932°F (500°C) onder een druk van ongeveer 100 kilopascals. De gekrakte naphtha wordt vervolgens gedestilleerd op een manier vergelijkbaar met die in een fractioneringskolom om zijn componenten te scheiden.

Polymerisatie

• 3 Polyetheen wordt gepolymeriseerd van ethyleen, verkregen uit cracking. Ethyleen wordt in een drukver verwarmd tot ongeveer 338°F (170°C) bij een druk van ongeveer 200.000 kilopascals in de aanwezigheid van een kleine hoeveelheid zuurstof. De zuurstof breekt de ethyleen af in vrije radicalen, die zich met elkaar combineren tot ketens van polyetheen. Ongeveer één procent van een niet-reagerend gas zoals propaan wordt toegevoegd om de ketens te verhinderen te lang te worden.
• 4 PVC wordt gepolymeriseerd van vinylchloride, wat verkregen kan worden ofwel door acetyleen met salpeterzuur te mengen of ethyleen met chloor. Ethyleen wordt vaker gebruikt omdat het efficiënt verkregen wordt uit de cracking van naphtha. Als acetyleen gebruikt wordt moet het eerst gesynthetiseerd worden door methaan te verwarmen tot ongeveer 2732°F (1500°C) of door diverse andere chemische reacties. Vinylchloride wordt met water gemengd en geroerd om een suspensie te vormen, net als olie en azijn gemengd worden om saladedressing te maken. Verschillende opschortingsmiddelen zoals zetmeel en gelatine worden toegevoegd om het mengsel van scheiden te bewaren. De temperatuur van de suspensie wordt verhoogd tot ongeveer 104°F (40°C) of 122°F (50°C) en een initiator, meestal een organisch peroxide, wordt toegevoegd om de reactie te starten. De vinylchloride moleculen reageren met elkaar om ketens van PVC te vormen. Het mengsel wordt afgekoeld en PVC-deeltjes worden uit het water in een centrifuge gescheiden en in een oven gedroogd.
• 5 PVDC wordt gepolymeriseerd van een mengsel van ongeveer 15% vinylchloride en ongeveer 85% vinylideenchloride. Om vinylideenchloride te produceren, wordt eerst 1,1,2-trichloorethaan gemaakt door acetyleen, salpeterzuur, en chloor te mengen, of door ethyleen en chloor te mengen. Het 1,1,2-trichloorethaan reageert dan met calciumhydroxide of natriumhydroxide om vinylideenchloride te produceren. Polymerisatie van PVDC verloopt op veel dezelfde manier als PVC.
• 6 Polyetheen is van nature flexibel, maar PVC en PVDC moeten plasticisers toegevoegd krijgen of ze zullen hard en rigide zijn. Verschillende organische en anorganische esters kunnen als plasticisers gebruikt worden. Over het algemeen wordt de vloeibare plasticiser langzaam in droog polymerpoeder gespoten en verwarmd tot ongeveer 302°F (150°C) om een homogene mengsel te vormen.

Plastic Wrap Maken

• 7 Plastic wrap wordt gemaakt door extrusie. In dit proces worden granulaat plastic verwarmd tot ze smelten bij ongeveer 212°F (100°C) voor polyetheen en ongeveer 392°F (200°C) voor PVC en PVDC. De vloeistof wordt dan door een dij gedwongen om een buis van warm, rekbaar plastic te vormen. Op regelmatige intervallen wordt gecomprimeerde lucht in de zijde van de bewegende buis geblazen om grote bellen te vormen. Dit rekent het plastic tot de gewenste dunheid. Het dunne plastic koelt snel af, en de bel wordt samengeperst tussen metalen rollen om een film te vormen. De film wordt om een grote metalen roller gewonden om een rol te vormen die diverse kilometers plastic wrap kan bevatten. De plastic film op deze rollen wordt dan afgerold, op de juiste lengte gesneden (meestal ongeveer 49 voet [15 m]) en breedte (ongeveer 1 voet [0,33 m]), en opnieuw op kleine kartonnen buizen gerold. (Dit rollen, afrollen, en herrolen geeft de plastic wrap een lichte negatieve statische lading, wat helpt om te klijven.) De kartonnen buizen van plastic wrap worden in kartonnen dozen geplaatst die een getande rand aan de opening hebben zodat de consument de gewenste lengte kan afrullen. Sommige hebben ook een plakkerige plek op de doos om de rand van de plastic wrap te vangen zodat het niet aan de buis kleeft. De dozen met plastic wrap worden dan in kartonnen gestapeld en naar detailhandelars verzonden.

Kwaliteitscontrole

Een verscheidenheid aan standaardtesten bestaat om te waarborgen dat plastic wrap effectief is. De belangrijkste zijn testen voor permeabiliteit, impactweerstand, en scheursterkte.

Waterdamppermeabiliteit wordt gemeten door een schaal met calciumchloride, een hoog waterabsorberende stof, te vullen. Het wordt bedekt met een monster plastic wrap en gewogen. De schaal wordt dan in een kamer met gecontroleerde temperatuur en vochtigheid geplaatst. Na een gemeten hoeveelheid tijd wordt de schaal opnieuw gewogen. De toename in gewicht toont hoeveel waterdamp door het plastic is gegaan. Deze test kan ook gedaan worden door de schaal met water te vullen in plaats van calciumchloride en de afname in gewicht te meten om te zien hoeveel waterdamp is ontweken. Deze testen worden uitgevoerd bij 73°F (23°C) met een relatieve vochtigheid van 50%, bij 90°F (32°C) met een relatieve vochtigheid van 50%, en bij 100°F (38°C) met een relatieve vochtigheid van 90%.

Gaspermeabiliteit wordt gemeten door een monster plastic wrap tussen twee kamers te plaatsen. De bovenste kamer bevat een druk van 100 kilopascals, en de onderste kamer bevat een vacuüm verbonden met een buis met vloeibaar kwikzilver. Als de lucht in de bovenste kamer door het plastic wrap passeert, verhoogt het de druk in de onderste kamer en dwingt het het kwikzilverpeil te dalen. De verandering in het peil onthult hoeveel lucht het plastic heeft gepenetreerd.

Impactweerstand wordt gemeten door gewichten van toenemende grootte op testmonsters te laten vallen tot de helft breekt, waarna het gewicht wordt vastgelegd. Het kan ook gemeten worden door zakken gemaakt van de geteste plastic wrap met zand te vullen en ze van toenemende hoogtes op een harde oppervlakte te laten vallen tot ze barsten. De hoogte waarop dit gebeurt wordt dan vastgelegd. Impactweerstand wordt ook gemeten door een kleine staalbal aangedreven door geperprimeerde lucht door een vel plastic wrap te schieten en te meten hoeveel het plastic het vertraagt.

Scheursterkte bestaat uit scheurinitiatie-sterkte (de kracht nodig om een scheur te starten) en scheurvoortzettingssterkte (de kracht nodig om een scheur voort te zetten). Om scheurinitiatie-sterkte te meten wordt een monster gevormd als een ondiepe V tussen twee kaken getrokken tot het begint te scheuren. Deze ongewone vorm wordt geselecteerd om een 90 graden hoek te bieden die een gecontroleerd startpunt voor de scheur voorziet. Scheurvoortzettingssterkte wordt gemeten door een monster met een vooraf gesneden sleuf uiteen te trekken.

In het algemeen is PVDC sterker en minder permeabel dan polyetheen, wat minder permeabel is dan PVC.

Milieukwesties

Aangezien plastic wrap moeilijk, zo niet onmogelijk, te recyclen is en zelden hergebruikt wordt, draagt het bij aan afval. Een consumentengroep, rekening houdend met factoren als de energie en grondstoffen nodig voor fabricage, de afvalstoffen vrijgezet tijdens fabricage en afvoer, de mogelijkheid te recyclen, en de typische hoeveelheden gebruikt, heeft plastic wrap gewaardeerd als "Goed." Ter vergelijking, herbruikbare plastic containers werden gewaardeerd als "Uitstekend," plastic zakken als "Zeer Goed," aluminiumfolie en vriezerzakken als "Goed," en vriezerpapier als "Slecht." Een ander bezwaar is de mogelijkheid dat blootstelling aan bepaalde plasticisers in plastic wrap schadelijk zou kunnen zijn. Deze chemicaliën worden geabsorbeerd uit plastic wrap in hete en vette voedens. Hoewel ze nooit bewezen zijn schade in mensen te veroorzaken, hebben plasticisers bewezen kanker te veroorzaken bij proefdieren in grote hoeveelheden. PVC wrap kan tot voor een derde uit plasticisers bestaan, PVDC wrap bestaat uit ongeveer 10% plasticisers, en polyetheen wrap bevat meestal geen plasticisers.