کاربرد پلیمرها در صنعت بسته‌بندی

امروزه صنعت بسته‌بندی یکی از مهم ترین صنایع دنیا می باشد و شرکت های تولیدی ضمن تلاش جهت تولید مواد و کالاهای با کیفیت بالا هزینه های بسیار زیادی در راستای ارائه بسته‌بندی با ظاهر و کیفیت مناسب پرداخت میکنند. زیرا بر کسی پوشیده نیست که ظاهر مناسب در بسته‌بندی محصولات و ایجاد جذابیت بصری نقش بسزایی در فروش محصولات ایفا میکند. موادی که به طور معمول در بسته‌بندی مواد غذایی از دیرباز استفاده شده‌اند، شامل شیشه، فلزات، کاغذ و پلیمرهای سخت و انعطاف پذیر میباشند.
بر اساس مواد بکار رفته در صنعت بسته‌بندی در سراسر جهان، ۳۶% مواد کاغذی، ۱۷% فلز، ۳۴% پلیمرها، ۱۰% شیشه و ۳% سایر مواد استفاده می‌شوند که هر کدام مزایا معایب خاص خودشان را دارند. پلیمرها که موادی در دسترس، متنوع، به نسبت ارزان قیمت و قابل مهندسی کردن هستند امروزه به مهم ترین مواد در صنعت بسته‌بندی تبدیل شده اند که میزان استفاده از آنان روز به روز در حال افزایش میباشد.
از جمله پلیمرهای بکار رونده در صنعت بسته‌بندی می توان به:انواع پلی‌اتیلن(PE)، پلی‌استایرن(PS)، پلی‌پروپیلن(PP)، پی وی س(PVC)، پلی‌وینیلیدن کلراید(PVDC)، پلی‌اتیلن ترفتالات(PET) و… اشاره کرد.
هر چند که امروزه به دلیل مشکلات زیستی و غیر قابل تخریب بودن این مواد و یا نیاز به صرف هزینه بسیار بالا جهت تخریب آنها استفاده از پلیمرها به چالشی بزرگ در جامعه جهانی تبدیل شده است اما به واقع استفاده از آنها اجتناب ناپذیر بوده و شرکت های بسته بندی موظف به استفاده از پلیمرهای طبیعی زیست سازگار در طراحی بسته بندی خود شده اند که از جمله این پلیمرها میتوان به پلی‌وینیل الکل (PVA)، پلی گلیکولیک اسید (PGA)، پلی‌کاپرولاکتون (PCL)، پلی‌لاکتیک اسید (PLA) و پلی‌بوتیلن سوکسینات (PBS) اشاره کرد.
در حوزه بسته‌بندی هر یک از پلیمرها، کاربرد خاص خود را دارند و نمی‌توان از هر پلیمری برای هر بسته‌بندی استفاده کرد.در زیر به کاربرد برخی پلیمرها در صنعت بسته بندی اشاره میشود.
از پلی‌استایرن برای محافظت و بسته‌بندی مواد شکستنی استفاده می‌شود همچنین ظروف لوازم آرایشی و بهداشتی برخی از بطری‌ها از استایرن ساخته می‌شود. از پلی‌پروپیلن در ساخت درپوش ها، تولید بطری و سینی و کارتن و … استفاده می گردد.بیشترین گرید مصرفی در این خصوص هایمپک 7240 میباشد.

پلی‌وینیل کلرید بیشتر در بسته‌بندی های وکیومی کاربرد دارد. برای تولید فیلم و نوار، بیشتر از پلی‌اتیلن با چگالی پایین استفاده می‌شود.گریدهایی که چگالی پایین تر دارند عبارتند از پلی‌اتیلن F7000 –پلی‌اتیلن 0075 – پلی‌اتیلن 2102 و یا پلی‌اتیلن 5110 از پلی‌اتیلن با چگالی بالا بیشتر برای تولید بطری و لوله استفاده می‌شود.اگر قصد تولید بطری را دارید از مواد پلی‌اتیلن 0035 و یا مواد پلی‌اتیلن BL3 استفاده کنید.
کاربرد اصلی پلی‌اتیلن ترفتالات، بسته‌بندی آرایشی و نوشیدنی‌ها و بسته‌بندی مواد غذایی است مواد پت 821 بیشترین کاربرد را دارد.
برای تولید بسته‌بندی مواد دارویی باید از پلی‌وینیلدن کلرید استفاده کنیم. همچنین کاربرد اصلی پلی‌اتیلن خطی با چگالی پایین، لایه و یا نوار برای آب‌‌بندی درپوش‌های بطری‌ها است.
مواد پلیمری یا به عبارتی پلاستیک ها نقش مهمی در صنعت بسته بندی ایفا می‌کنند، در واقع بزرگ ترین مصرف کننده پلیمرها صنایع بسته بندی می باشد.
حدود ۳۹ درصد از پلاستیک ها در صنعت بسته بندی به کار می روند که این عدد بیانگر نقش مهم این مواد در این صنعت میباشد. پلاستیک‌ها طیف بسیار وسیعی از مواد پلیمری را تشکیل می‌دهند. پلاستیک از کلمه یونانی (plastikos) به معنی شکل‌پذیر بودن نشات گرفته‌ است و به این معنی است که می توان آن را به شکل های مختلفی از جمله فیلم، الیاف، صفحات، لوله‌ها، بطری‌ها، جعبه‌ها و غیره درآورد. پلاستیک ها با فن آوری های تبدیلی استاندارد مانند اکستروژن، قالب گیری دمشی، قالب گیری ریخته‌گری و.. به دست می آیند.
پلاستیک‌ها ویژگی فیزیکی و مکانیکی جالب و جذابی دارند . این باعث توسعه روزافزون کاربرد این مواد در صنایع گوناگون شده است. این ویژگی ها عبارتند از :

• سبکی
• مقاومت بالا
• عایق بودن
• قابلیت رنگ پذیری
• مقرون به صرفه بودن
• انواع پلیمرها در صنعت بسته بندی

مواد پلیمری که در صنایع  بسته‌بندی استفاده می‌شوند. بیشتر شامل پلی‌اتیلن (PE)، پلی‌پروپیلن (PP) ، پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)، پلی از این پلیمرها و درصد استفاده هر کدام از آن ها در این صنعت عظیم مورد استایرن (PS)، پلی‌وینیل کلراید (PVC) و … می‌باشد.  در ادامه نقش هر یک بررسی قرار می گیرد.

پلی‌اتیلن(PE)

پلی اتیلن، یک ماده پلیمری است که از واحدهای منفرد اتیلن تشکیل شده است. اتیلن ها به صورت زنجیره ای به دنبال هم آرایش یافته اند . مولکول بزرگ پلیمری را تشکیل داده اند. انواع پلی اتیلن که در حال حاضر در صنعت تولید می شوند به دسته های زیر تقسیم بندی می گردند:

• پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)
• پلی اتیلن با چگالی پائین (LDPE)
• پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE)
• پلی اتیلن با چگالی متوسط(MDPE)

انواع مواد پلی اتیلن ذکر شده در فوق با گریدهای تجاری مختلف، دارای یک خصوصیات مخصوص به خود هستند. موجب می شود برای تولید یک محصول متفاوت مناسب باشند. به طور مثال، پلی اتیلن با چگالی بالا بیشتر برای تولید انواع لوله پلی اتیلن و اتصالات و پلی اتیلن سبک برای تولید انواع  ورق‌های پلیمری، الیاف، ظروف و فیلم های بسته بندی مواد، کیسه های پلاستیکی و … استفاده می شود.

پلی‌پروپیلن(PP)

پلی‌پروپیلن که با نام اختصاری PP شناخته می‌شود. یکی از اصلی‌ترین و پرمصرف‌ترین پلیمرهای دنیا است. برای نخستن بار در دهه 1950 در مقیاس آزمایشگاهی تولید شد. PP  از طریق پلیمریزاسیون پروپیلن در شرایط دما و فشار نسبتا ملایم و با استفاده از کاتالیست معروف، زیگلر-ناتا تولید می‌شود.
پلی‌پروپیلن در برابر رطوبت، روغن‌ها و حلال‌های معمولی مقاوم بودهhsj . دمای ذوب آن در حدود 170 درجه سانتی‌گراد است. مقاومت در برابر کشش، چگالی کم، بی رنگی، سختی، مقاومت در برابر اسید، باز و حلال ها، از جمله ویژگی های پلی‌پروپیلن محسوب می شود. انواع پلی‌پروپیلن که در حال حاضر در صنعت تولید می شوند به دسته های زیر تقسیم‌بندی می گردند:

• قالب تزریقی (Injection Moulding )
• الیاف (Fibres )
• فیلم و ورق ( Sheet/Film)
• قالب بادی (Blow Moulding)
•   لوله(Pipe )
• روکش محافظ (Extrution Coating)

پلی‌اتیلن ترفتالات(PET)

پلی‌اتیلن تر فتالات موسوم به پت ابتدا در دهه‌ی 1940 میلادی و در حین تلاشی برای ساخت فیبر نساجی پلیمری، توسط شیمیدانان شرکت DuPont پلیمریزه شد. پلی‌اتیلن ترفتالات ترکیبی از اتیلن گلیکول و ترفتالیک اسید می باشد.
این ماده بدون این که هیچگونه ماده ای به آن اضافه کنیم مقاومت بسیار بالایی دارد . وزن آن بسیار کم است.  این بدان معناست که به عنوان نمونه جهت تولید بسته‌های پلاستیکی به فیلم پلاستیکی کمتری نیاز خواهد بود. از این پلیمر اکثرا برای تولید الیاف پلی‌استر، استفاده می شود.
میزان استفاده پلی‌اتیلن ترفتالات برای تولید الیافهای پلی‌استر (در سطح جهانی) 70 درصد تخمین زده می شود. 6 درصد از این ماده صرف تولید فیلم و 2 درصد هم جهت ساخت پلی‌استرهای مهندسی به کار می روند. اما 22 درصد باقی مانده، جهت ساخت رزین بطری کاربرد دارد.
انواع پلی‌اتیلن تر فتالات که در حال حاضر در صنعت تولید می شوند به دسته های زیر تقسیم بندی می گردند:

• پلی‌اتیلن تر فتالات بطری
• پلی‌اتیلن تر فتالات الیاف پلی‌استر

پلی‌استایرن(PS)

پلی‌استایرن یک ماده پلاستیکی همه کاره است که برای تهیه طیف گسترده ای از محصولات مصرفی مورد استفاده قرار می گیرد.این پلیمر از مونومرهای استایرن ساخته شده است که مونومر استایرن یک ماده پتروشیمی است و اگر بخواهیم دقیق بگوییم هیدروکربن مایع و یکی از مشتقات نفتی است. پلی‌استایرن در دمای اتاق جامد بوده و ساختاری انعطاف پذیر دارد، در حالی که در دماهای بالاتر ذوب شده و می تواند به شکل قالب درآید.
این ماده به طور گسترده ای در ساخت عایق بندی منازل و لوازم خانگی، بسته دبندی محافظ سبک ، تخته های ماسوره ، سرویس های غذایی و بسته بندی مواد غذایی ، قطعات خودرو ، سیستم های تثبیت کننده راه و جاده و … مورد استفاده قرار می گیرد.
پلی‌استایرن یک پلیمر بسیار سبک می باشد که خواص عایق حرارتی بالایی دارد. همچنین این پلیمر، سبب جلوگیری از اتلاف انرژی می شود. از لحاظ شیمیایی خنثی می باشد. مقاوم به حملات باکتری می باشد، قیمت مناسبی دارد و همچنین استحکام به ضربه و پایداری ابعادی عالی دارد.
انواع پلی استایرن که در حال حاضر در صنعت تولید می شوند به دسته های زیر تقسیم بندی می گردند:

• پلی‌استایرن معمولی( GPPS)
• پلی‌استایرن مقاوم (HIPS)
• پلی‌استایرن انبساطی ( EPS)
• پلی‌استایرن اکسترود شده (XPS)

هر کدام از این پلی‌استایرن ها موارد مصرف جداگانه ای دارند. بطور مثال، پلی‌استایرن معمولی کاربردهای الکتریکی زیادی دارند .  دلیل آن هم دارا بودن خواص دی الکتریکی و استحکام زیاد آنهاست و یا پلی‌استایرن مقاوم، مقاومت خوبی در برابر ضربه دارد . به همین دلیل از آنها در ساختن ظروف، بدنه انواع لوازم خانگی، پوشش ها، لوازم ورزشی و اسباب بازی ها استفاده می شود.

پلی‌وینیل کلراید(PVC)

پلی‌وینیل کلراید نوعی پلاستیک بسیار پرکاربرد است . ترکیبی است از مشتقات نفت خام و گاز کلر که طی فرایند پلیمریزاسیون تولید می شود . پی وی سی (PVC) پلیمری جهانی با کاربردهای فراوان است . دلیل فراگیر شدن استفاده از این پلیمر هزینه پایین و در دسترس بودن، چگالی بسیار بالا و مقاومت به تغییر شکل، مقاومت کششی بسیار بالا و هم چنین مقاومت بسیار خوب در برابر مواد شیمیایی و بازها است.
پلی‌وینیل کلراید در دو نوع عمومی سخت و انعطاف پذیر در دسترس است که هر کدام موارد مصرف جداگانه ای دارند.  نوع سخت به صورت ورق، لوله، پروفیل های پنجره و قعطات قالب گیری دیگر مصرف می شوند. نوع انعطاف پذیر به صورت پوشش سیم، انواع کف پوش و فیلم ها(صتایع بسته بندی غذایی و پزشکی) مصرف می شوند. این پلیمر بلورین استحکام بالا، مقاومت سایشی مناسب، دمای ذوب بالا، مقاومت حرارتی خوب (حداکثر دمای کارکرد برابر با ۱۰۰درجه، نفوذناپذیری بسیار عالی در مقابل روغن، گریس، بخار آب، اکسیژن و کربن دی اکسید از خود نشان می دهد.
در این مقاله انواع پلیمرهای بسته بندی معرفی شده و درصد سهم آن ها در بازار بسته بندی مطرح شد.