افزودنی ضد مه در بسته‌بندی ها و شیلدهای محافظ

30 مرداد 1401
gallery

بخار گرفتگی می‌تواند بسیار خطرناک باشد برای افرادی مثل رانندگان، آتشنشانان و موتورسیکلت‌سواران، وضوح دید بسیار ضروری است. درواقع دید ضعیف می‌تواند کشنده باشد.
بخار گرفتگی زمانی اتفاق می‌افتد که قطرات ریز آب بر روی یک سطح تشکیل شود. این قطره‌ها بر روی سطوح نوری ، همانند لنزهایی کوچک عمل نموده که باعث پخش شدن پرتوهای نور در جهات مختلف می‌گردد. عامل ضد بخار این قطرات را مسطح نموده بطوریکه آب دیگر پرتوهای نور را پخش نمی‌نماید.
ظاهر مواد غذایی در بسته‌بندی از مهم‌ترین نکات برای مصرف‌کننده است. درصورتی‌که در فرآیند تولید این ماده از ترکیبات ضد مه استفاده شود، لایه‌نازک آب روی فیلم تشکیل می‌شود و درنتیجه موجب شفافیت فیلم پلاستیکی می‌شود. به این فیلم اصطلاحاً آنتی فاگ (ضد بخار و ضد رطوبت) گفته می‌شود. تمایل به این است که در بسته‌بندی، زیر لایه فیلم، بخار تجمیع نگردد تا ماده غذایی به‌خوبی رؤیت شود.

جلوگیری از بخار گرفتگی در بسته‌بندی‌ها

یکی از مشکلاتی که در صنعت بسته‌بندی وجود دارد، جمع شدن آب به‌صورت قطرات کوچک بر سطح فیلم پلیمری یا به‌اصطلاح تشکیل مه است. این مه زمانی رؤیت می‌شود که دمای فیلم پلیمری تا نقطه شبنم سرد شود و درنتیجه بین لایه داخلی و خارجی اختلاف دما وجود داشته باشد. میزان بروز این پدیده به رطوبت نسبی هوای اطراف و دمای فیلم پلیمری بستگی دارد. وقوع مه در بسته‌بندی مواد غذایی عمدتاً زمانی مشاهده می‌شود که در یخچال و فریز با دمای پایین و رطوبت نسبی بالا نگهداری شوند. قطرات آب در لایه داخلی بسته‌بندی، علاوه بر این‌که موجب از بین رفتن شفافیت بسته‌بندی و درنتیجه کاهش دید محتویات داخل آن برای مصرف‌کننده می‌شود. بر کاهش کیفیت غذا نیز مؤثر است. در صنعت کشاورزی نیز تشکیل مه مانع دریافت نور کافی به گیاهی و درنتیجه کاهش رشد گیاهان و کیفیت محصول می‌شود. در بعضی موارد حتی از بین رفتن بافت گیاهان مشاهده‌شده است. امروزه مواد مختلف با خاصیت ضد مه‌گرفتگی، جهت تولید فیلم و جلوگیری از ایجاد بخار و رطوبت در لایه داخلی بسته‌بندی مواد غذایی و پوشش‌های گل خانه‌ای مورداستفاده قرار می‌گیرند. درصورتی‌که از ترکیبات ضد مه استفاده شود، انرژی سطحی فیلم تا جایی افزایش می‌یابد که باانرژی سطحی قطرات آب به تعادل برسد و منجر به کاهش زاویه تماس مایع و سطح جامد (لایه)، تسهیل ادغام قطرات آب مجاور با همدیگر و درواقع تشکیل لایه پیوسته و نازک آب روی فیلم شود. وجود این لایه مانع چکه کردن قطعات بزرگ به پایین می‌شود. همچنین کاهش بازتاب نور برخوردی در داخل قطرات آب موجود در این لایه، موجب شفافیت فیلم پلاستیکی می‌شود. بررسی خاصیت مه‌گرفتگی در فیلم‌های تولیدی در آزمون مه سرد (cold fog) در دمای 23 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 50% صورت می‌گیرد. از نکات مهمی که در استفاده از افزودنی‌های با خاصیت مذکور در نظر گرفت قابل‌استفاده بودن روی ظرف بسته‌بندی آن در انواع پلیمرها است. از دیگر مشخصات فیلم بسته‌بندی ایده‌آل می‌توان به شفافیت بسته‌بندی و رؤیت مواد داخل آن، تاریخ انقضاء و همچنین سهولت باز کردن انواع بسته‌بندی و پوشش خوراکی اشاره کرد.
به‌طور اساسی، عوامل آنتی فاگ زاویه تماس بین آب و سطح پلیمر را کاهش می‌دهند. اگه ترشوندگی کامل رخ ندهد منجر به تشکل مایع به‌صورت قطره روی سطح می‌شود. اگر زاویه تماس به اندازه کافی کم شود، سپس ترشوندگی کامل رخ می‌دهد.

null
ترشوندگی سطح

 

 افزودنی‌های آنتی فاگ معرف گلیسرول مونولئات، پلی (گلیسرول استرها)، سوربیتان استرها، استرهای سوربیتان اتوکسیله شده، نونیل‌فنل‌اتوکسیلات یا الکل‌های اتوکسیله شده، هستند.
مواد افزودنی ضد مه می‌توانند در ماتریس پلیمر به‌عنوان افزودنی‌های خالص یا به‌عنوان مستربچ یا کنسانتره ترکیب شوند. غلظت‌های افزودنی ضد مه‌زدایی معمولی بین 1 تا 3٪ است این مواد افزودنی خاصیت مهاجرت به سطح فیلم را دارند.
در یک فیلم تک لایه، افزودنی ضد مه در هر دو جهت، به سمت داخل فیلم کشاورزی که اثر ضد مه در آن مطلوب است، مهاجرت می‌کند ، اما در موارد غیرضروری نیز به خارج از فیلم منتقل می‌شود.
در قسمت بیرونی فیلم پلیمر، مواد افزودنی ضد مه در اثر شستشو توسط باران از بین می‌رود. مواد افزودنی ضد مه همچنین می‌تواند با پوشش روی سطح اعمال شود. پوشش‌های مولکول‌های سورفاکتانت خاصیت نامطلوب تشکیل پیوند ضعیف به فیلم‌های پلیمری یا فویل، به‌ویژه فیلم‌های پلی‌(اتیلن) دارند و با اعمال گرما و رطوبت شسته می‌شوند.
اما فیلم‌های آنتی‌فاگ حاصل‌شده از پوشش فیلم پلاستیک نرم با عامل آنتی‌فاگ هنوز به‌طور گسترده به‌عنوان فیلم کشاورزی استفاده‌نشده‌اند.

آنتی فاگ و نقش آن‌ها در بهبود شفافیت فیلم‌های پلیمری

به دلیل انرژی سطحی پایینشان، به‌طور کلی فیلم‌های پلاستیک نرم برای مصارف کشاورزی خاصیت ترشوندگی و چسبندگی ضعیفی دارند زمانی که با عوامل فعال سطح یا مواد پلیمری با خاصیت آب‌دوستی بالا پوشش داده می‌شوند هنگامی‌که به‌عنوان عامل آنتی فاک به کار می‌روند.
این تمایل به‌ویژه با فیلم‌های رزین اتیلن نرم دارای قطبیت پایین برای مثال LDPE، EVA و LLDPE مشهود است.
بنابراین، زمانی که یک عامل آنتی‌فاگ با اسپری پوشش داده می‌شود به عامل آنتی‌فاگ نیاز دارد که به مقدار زیاد استفاده شود که هزینه‌ها را افزایش می‌دهد،  به دلیل آن‌که زمان زیادی لازم است برای عملیات پوشش دهی اسپری لازم است. به‌علاوه پوشش اسپری را نمی‌تواند به‌طور یکنواخت مؤثر واقع شود بنابراین اثرات آنتی فاگ نیز یکنواخت نیستند. جایی که آنتی‌فاگ با استفاده از پوشش‌دهنده و... اعمال می‌شود، مقدار زیادی از پوشش مصرف می‌شود و سرعت پوشش دهی نمی‌تواند افزایش یابد، درحالی‌که منجر به افزایش هزینه می‌شود. درهرصورت، عامل آنتی‌فاگ پوشش داده‌شده شسته می‌شود با قطرات آب روان به دلیلی چسبندگی ضعیف شسته می‌شود که منجر به عمر خیلی کوتاه برای خواص آنتی فاگ می‌شود.
علاوه بر این فیلم پوشش داده‌شده به دلیل چسبندگی عامل آنتی فاگ دست‌خوش انسداد (blocking) قرار می‌گیرند. درنتیجه، حفظ اثرات آنتی‌فاگ در حالت پایدار برای مدت طولانی در حین حداقل یک سال، مطلوب‌تر چند سال، غیرممکن است.
بیش‌ترین فیلم‌های کشاورزی خواص آنتی‌فاگ را از افزودنی‌های پوشش دهی شده برای مدت‌زمان فقط حدود یک ماه‌نشان می‌دهند.
عوامل آنتی‌فاگ معمولاً با فیلم‌های شامل عوامل فعال سطحی غیر یونی، آنیونیک و کاتیونیک ترکیب می‌شوند. روش‌های دیگر برای ارائه خواص آنتی فاگ برای فیلم‌های کشاورزی، علاوه بر روش پوشش دهی و روش اختلاط، شامل اصلاح شیمیایی رزین برپایه اتیلن یا سطح فیلم رزین اتیلن توسط معرفی یک گروه قطبی نظیر گروه آب‌دوست است. اما این روش هزینه بالایی در حال حاضر به همراه دارد و به‌سختی قابل‌استفاده است. مواد کلوئیدی هیدروفیلی معدنی شامل سیلیکا کلوئیدی، آلومینا کلوئیدی، Fe(OH)2 کلوئیدی، Sn(OH)4 کلوئیدی، TiO2 کلوئیدی، BaSO4 کلوئیدی،  سیلیکات لیتیم کلوئیدی، با سیلیکا کلوئیدی و آلومینا کلوئیدی بیش‌تر مورداستفاده قرار می‌گیرند.
ترکیبات آلی آب‌دوست مناسب شامل عوامل فعال سطحی کاتیونیک، آنیونیک، غیر یونی/ کوپلیمرهای پیوندی با عمدتاً یک واحد مونومر وینیل که حاوی یک بخش هیدروکسیل و از 1/0% 0تا 40% وزنی از یک واحد مونومر وینیل حاوی کربوکسیل/ رزین‌های پلی‌استر حاوی سولفور.