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

d c1 p c c2 p1 x

S  Sifat kedua bahan interaksi spesifik antara 2 bahan  kepolaran karakteristik kepolaran sama  kelarutan lebih tinggi Gas yang mudah terkondensasi

Gerak Brown D   Morfologi Desorpsi  diabaikan

Hukum Fick I (dasar difusi) ∂N 1 ∂t A J = = -D = ∂c ∂x dimana J = kecepatan aliran/satuan area N = jumlah bahan/gas (Mol) T = waktu A = luas permukaan melintang D = koefisien difusi C = kosentrasi permeant (Mol N per volume, V=N/v) X = arah koordinat pada permukaan

Hukum Fick II (kondisi yang tidak seimbang) ∂2c ∂2c ∂2c ∂x2 ∂y2 ∂z2 = D + + ∂c ∂t 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 dx d J = - D = D Dengan asumsi bahwa koefisien difusi konstan dan hukum Henry berlaku, maka p1 - p2 d J = P sehingga didapatkan : P = D S

Metode Time – Lag  Perhitungan D berdasarkan jumlah permeant sebagai fungsi dari waktu permeasi D 2 6d TL =

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 PO2(cm3/(mil day 100 in2 atm)) LDPE HDPE Nylon 66, quenched Nylon 66, annealed 50 80 20 40 480 110 8.0 1.5 The unit of film thickness in mil (1 mil = 25µm)

Table 1.4. Effect of relative humidity on O2 transfer Polymer Permeability 0% RH (cm3/(mil day 100 in2 atm) 100% RH Polyvinyl alcohol Uncoated cellulose Nylon 6 Polyvinylacetate Acrylonitrile-styrene copolymer Polyester HDPE 0.01 0.13 1.0 55.0 7.0 110.0 The unit of film thickness in mil (1 mil = 25µm)

Bahan pengemasan Ketahan terhadap Air Gas Bau 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 7 2 8 4 1 10 3 5 6