افزودنی های جدید و بهبود خواص فیلم های پلاستیکی

برگردان: آناهیتا هماوند
امروزه استفاده از افزودنی¬های به اصطلاح سبز (پایه زیستی)، به منظور حفظ محیط زیست و به حداقل رسانیدن صدمه به محصولات خوراکی داخل بسته¬بندی اهمیت ویژه¬ای یافته است. از سوی دیگر هرروزه تعداد تائیدیه¬های بهداشتی و زیستی و قوانین مصوب در این زمینه رو به گسترش است. در این نوشتار به بررسی انواع افزودنی¬های ضد مه¬گونی، لغزش و ضد خشک¬چسبی، در ساخت فیلم¬های پلاستیکی و بسته¬بندی مواد غذایی می¬پردازیم.
عوامل ضد مه¬گونی
استفاده از این عوامل در تولید فیلم¬های مصرفی در صنایع غذایی، باعث افزایش کارآیی این محصولات و از سوی دیگر انطباق کیفیت آنها با استانداردهای سلامتی، زیستی و بهداشتی می¬شود.
PGE 8100، یک پلی¬گلیسرول استر تولید شده توسط شرکت Palsgaard بوده که از اسیدهای چرب دانه¬های گل آفتاب¬گردان تولید می¬شود. این افزودنی سریعا به روی سطح فیلم مهاجرت کرده و طی فرایند تولید دمشی، در فیلم خاصیت ضد مه¬گونی ایجاد می¬نماید. توضیح آنکه این عوامل مانع از تراکم قطرات آب و به اصطلاح عرق کردن بر روی سطوح فیلم¬های پلاستیکی شده و حالت قطره¬گونه و مه¬گونه بر روی سطوح فیلم¬ها ایجاد نمی¬شود که مسئله¬ای مهم در زمینه¬ی تولید پوشش¬های خوراکی به شمار می¬آید.

بررسی خاصیت ضد مه¬گونی در فیلم¬های تولیدی توسط این افزودنی با استفاده از آزمون مه¬سرد (cold fog) در دمای 23°c و رطوبت نسبی 50% مورد بررسی قرار می¬گیرد. طی این آزمون مشخص گردید که فیلم¬های تولیدی با استفاده از این افزودنی تا 18 ماه خاصیت ضد مه¬گونی خود را حفظ می¬کنند. از سوی دیگر این افزودنی خاصیت ضد الکتریسته ساکن را در فیلم تولیدی ایجاد می¬کند که به این ترتیب احتمال چسبیدن انواع گردوغبار به فیلم حداقل شده و از لحاظ بهداشتی این دسته از فیلم¬ها برای مصرف در صنایع بسته¬بندی مواد غذایی مناسب به نظر می¬رسند.
افزودنی دیگر تولید شده توسط این شرکت DMG 8101 بوده که با سرعت کمتری نسبت به افزودنی پیشین به سطح فیلم مهاجرت می¬کند. استفاده از PGE 8100 در تولید انواع پوشش¬ها و بسته¬بندی¬های خوراکی با طول عمر و مصرف بیش از 18 ماه توصیه می¬شود این در حالی است که DMG 8101 برای پوشش¬هایی با طول عمر کمتر از 6 ماه توصیه شده است. برای تولید فیلم LDPE با ضخامت 50 میکرون به روش دمشی، استفاده از 0/5% از افزودنی¬های مذکور پیشنهاد می¬شود.
شرکت Tosaf به تازگی مستربچ¬هایی با خاصیت ضد مه¬گونی تولید کرده که قابل استفاده در انواع پلی¬الفین¬ها هم¬چون LLDPE، PP، پلی¬بوتادی¬ان و پلی اتیلن متالوسنی است. AF 4953 تولیدی توسط این شرکت در تولید فیلم¬های LLDPE متالوسنی چند لایه با خاصیت سدگری استفاده می¬شود. این دسته از فیلم¬ها نیز بیشتر در صنایع بسته¬بندی مواد غذایی کاربرد دارند.
افزودنی Atmer TM 7373 تولیدی توسط شرکت Croda برای تولید فیلم¬های پلی¬پروپیلنی مناسب بوده و در هر دو هوای گرم و سرد خاصیت ضد مه¬گونی مناسبی را ایجاد می¬کند.
به گزارش Polyone مهم¬ترین مسائلی که صنعت بسته¬بندی و پوشش مواد غذایی را با شکست رو به رو می¬کند، به قرار زیر است: دشواری در باز کردن انواع بسته¬بندی و پوشش¬های خوراکی، مات و کدر بودن بسته¬بندی و عدم رویت مواد غذایی داخل آن و هم¬چنین تاریخ انقضاء و…، ایجاد قطرات بخار آب روی فیلم و پوشش بسته¬بندی و عدم زیبایی پوشش مواد غذایی و خراب شدن سریعتر مواد غذایی داخل بسته¬بندی.
دشواری در رویت نوشته¬ها و یا محصول داخل بسته¬بندی تا 66/6% و دشواری در باز کردن محصول تا 66/4% نارضایتی از سوی مشتریان را به همراه داشته است. زمانی که خریدار با هر یک از این مشکلات مواجه می¬شود معمولا شکایتی ابراز نکرده و به سادگی از خرید مجدد محصول خودداری می¬کند و همین امر اهمیت فیلم¬های بسته¬بندی مواد غذایی را نشان می¬دهد.
همکاری دو شرکت Borealis (تولیدکننده¬ی انواع پلی اولفین¬ها) و Polyone (تولیدکننده¬ی انواع افزودنی¬ها)، تولید محصولی مناسب برای انواع پوشش¬های مواد غذایی را به همراه داشته است. محصولی مناسب برای باز کردن و هم¬چنین شفاف برای انواع بسته¬بندی¬های مواد غذایی!

تولید انواع بسته¬بندی¬های میوه با خاصیت ضد مه گونی
عوامل ضد خشک¬چسبی فیلم
چسبندگی بین لایه¬های فیلم پدیده¬ای متداول بوده که حین تولید رخ می¬دهد. استفاده از انواع مواد معدنی هم¬چون تالک و سیلیکا به عنوان افزودنی و به منظور کاهش چسبندگی بین لایه¬های متفاوت فیلم رایج است. به عنوان مثال برای تولید فیلم¬های پلی¬اتیلنی، میزان استفاده از این افزودنی¬ها در حدود 500-10000 ppm گزارش می¬شود. حین استفاده از این مواد معدنی سختی و میزان سایش ایجاد شده، مهم تلقی می¬شود چراکه در صورت بالا بودن میزان سایش، تجهیزات تولید فیلم (تجهیزات رانشگر) آسیب دیده و سائیده می¬شوند این درحالی است که از میان تمام مواد معدنی، تالک نرم¬ترین افزودنی بوده که حداقل میزان سایش را نیز داراست. استفاده از تالک به عنوان عامل ضد خشک¬چسبی بین لایه¬های فیلم نسبت به سیلیکا ارجحیت دارد چه آنکه علاوه بر مزیت بالا، فیلم¬های تولیدی با تالک شفافیت و استحکام کششی بیشتری دارند. این خواص در فیلم¬هایی که حاوی آمیزه¬هایی از مواد معدنی (مثلا تالک و ماده¬ی معدنی دیگری) هستند، دیده نمی¬شود.
از جمله مواد معدنی پرمصرف با خاصیت ضد خشک¬چسبی در صنعت تولید فیلم:
سینیت نفلین با فرمول Alsio4 (سنگی حاوی فلدسپار و سیلیکات) (NS)، diatomaceous earth (DE) (سنگی حاوی جداره¬ی سیلیسی که حاوی 80-90% سیلیکا است) و…
شرکت Trinity Resources به تازگی افزودنی با عنوان Altiblock و با خاصیت ضدخشک¬چسبی تولید کرده که این افزودنی پیروفیلیت (آلومینیم سیلیکات آبدار و با فرمولAl2Si4O10 ) است. کارایی این افزودنی نسبت به DE بهتر بوده اما هم¬چنان نسبت به تالک کارایی ضعیف¬تری دارد. از سوی دیگر میزان سختی و سایش ایجاد شده توسط این افزودنی اندکی بیشتر از تالک بوده اما بسیار کمتر از DE و NS گزارش شده است. بنابراین حین استفاده از این افزودنی نگرانی از سایش تجهیزات فرآیندی وجود نخواهد داشت. این افزودنی در ابعاد 2، 4، 6 و 9 میکرون تولید می¬شود.
عوامل ضد لغزش
به طور کلی افزودنی¬هایی با خاصیت لیزانندگی و یا لغزش، فرآیندپذیری محصول را ارتقاء می¬بخشند اما این در حالی است که در معرض حرارت و یا پرتو فرابنفش ساختار این افزودنی¬ها تغییر کرده و روی کارایی و عملکرد نهایی محصول تاثیر می¬گذارد. از سوی دیگر این تغییر ساختار ناشی از قرارگیری در معرض نور و یا حرارت می¬تواند روی رایحه، طعم و مزه¬ی ماده¬ی غذایی داخل بسته-بندی نیز اثر گذارد.
شرکت erodaمدعی است افزودنی تولید کرده که علاوه بر ایجاد خاصیت لیزانندگی حین فرآیند و بهبود فرآیندپذیری، در برابر حرارت، پرتو فرابنفش و اکسایش مقاوم بوده و به همین دلیل برای استفاده در تولید انواع پوشش و بسته¬بندی مواد غذایی مناسب است.
افزودنی¬هایی برای بهبود فرآیندپذیری بسپارها
دراین زمینه افزودنی¬های متنوعی استفاده می¬شود که از متداول¬ترین آنها می¬توان به بسپارهای فلورینه اشاره کرد. استفاده از این افزودنی¬ها مطابق با قوانین و تائیدیه¬های بهداشتی و غذایی است و بنابراین برای کاربرد در زمینه¬ی پوشش¬های خوراکی مناسب خواهند بود. محدوده¬ی استفاده از این افزودنی¬ها 200-1000ppm است. از جمله افزودنی¬های دیگر در این زمینه، انواع مواد آلی و معدنی با وزن مولکولی کم هم¬چون پلی اتیلن¬گلیکول، کلسیم کربنات و سیلیکا است.
شرکت 3M یکی از بزرگ¬ترین تولیدکنندگان بسپارهای فلورینه است. محصول جدید این شرکت Dyneon بوده که استفاده از آن ویژگی¬های زیر را به همراه خواهد داشت:
کاهش پدیده¬ی شکست مذاب در محصول به واسطه¬ی افزایش پروفیل سرعت که پیرو آن امکان وقوع پدیده¬ی ژل شدن کاهش یافته و فرآیندپذیری بهبود می¬یابد. از سوی دیگر سطح محصول تولیدی صاف و صیقلی شده که این مورد در تولید فیلم¬های مصرفی در صنایع غذایی مهم است.
یکی از چالش¬های پیش رو برای تولید فیلم¬های 3 لایه، ایجاد پدیده¬ی شکست مذاب حین تولید و ناپایداری¬های ایجاد شده بر روی سطح محصول است که با استفاده از Dyneon می¬توان براین چالش غلبه کرد. استفاده از افزودنی مذکور در تولید فیلم¬های چند لایه، تنها در لایه¬ی بیرونی اهمیت دارد و باعث کنترل و کاهش پدیده¬ی شکست مذاب می¬شود. بنابراین نیازی نیست که حین تولید هر سه لایه از این افزودنی استفاده شود.

اهمیت استفاده از Dyneon در لایه بیرونی فیلم¬های چندلایه
Arkena نیز افزودنی¬های جدیدی برای بهبود فرآیندپذیری انواع پلاستیک¬های گرمانرم و هم¬چنین لاستیک¬ها به بازار معرفی کرده است. هنگام استفاده از این افزودنی¬ها در صنعت لاستیک، برای جلوگیری از ایجاد پدیده¬ی کلوخه شدن استفاده از عوامل جداکننده¬ی معدنی هم¬چون تالک توصیه می¬شود. توضیح آنکه عوامل جداکننده بیشتر در زمینه¬ی تولید لاستیک کاربرد داشته و باعث توزیع و پخش یکنواخت¬تر افزودنی¬ها می¬گردند و با کاهش ضریب اصطکاک، باعث افزایش کارایی و کیفیت محصول نهایی می¬شوند.
شرکت Dupont نیز افزودنی تحت عنوان Z 100 را برای بهبود فرآیندپذیری به بازار معرفی کرده است. در ساخت این افزودنی از پلی¬اتیلن¬گلیکول به عنوان عامل سطحی برای کنترل اندازه¬ی ذرات افزودنی و نحوه¬ی قرارگیری آنها داخل آمیزه استفاده شده است.
مرجع
Compounding world, Film applications, Additives feature, Page: 27-38, January 2015.
واژه¬نامه
عوامل ضد خشک¬چسبی anti-blocking agent
ضد مه¬گونی anti-fogging
ضد لغزش anti-slip
عوامل جداکننده partitioning agent