سلفون استرچ در زندگی بشر چه تغییراتی ایجاد کرد؟

سلفون استرچ نوعی بسته بندی مواد غذایی است که از یک لایه نازک پلیمری شفاف و انعطاف پذیر تشکیل شده است که قابلیت چسبندگی دارد و کاملا به ظروف می چسبد تا یک مهر و موم محکم ایجاد کند. استرچ در برابر نفوذ هوا و جلوگیری از جذب رطوبت توسط غذاهای خشک و از دست دادن رطوبت مواد غذایی مرطوب، آن را تازه نگه می دارد. همچنین قابلیت این را دارد که از انتشار بوی مواد غذایی به سایر مواد مجاور خودش جلوگیری کند.

پلاستیک ها پلیمرهای مصنوعی هستند. یعنی از مولکول‌های غول‌پیکر تشکیل شده‌اند که از ترکیب هزاران مولکول کوچک از همان نوع در یک زنجیره طولانی ساخته شده‌اند. این مولکول های کوچک به عنوان مونومر شناخته می شوند و فرآیند ترکیب آنها به عنوان پلیمریزاسیون شناخته می شود. پلیمرهای طبیعی شامل مواد آشنا مانند ابریشم، لاستیک و پنبه است.

اولین پلاستیک توسط شیمیدان بریتانیایی الکساندر پارکز در سال 1862 ساخته شد که ماده ای به نام پارکزین را از پنبه، اسید نیتریک، اسید سولفوریک، روغن کرچک و کافور تولید کرد. دو سال بعد در ایالات متحده جان وسلی هایت این محصول را بهبود بخشید و نام آن را سلولوئید گذاشت. سلولوئید موفقیت فوق‌العاده‌ای بود و برای تولید محصولات مختلف مورد استفاده قرار گرفت، اما بسیار قابل اشتعال بود.

اولین پلیمر کاملا مصنوعی (برخلاف سلولوئید که از پلیمر سلولز طبیعی مشتق شده بود) باکلیت بود که از فنل و فرمالدئید توسط شیمیدان بلژیکی لئو باکلند در سال 1908 تولید شد. بسیاری از پلیمرهای دیگر در طول قرن 20 توسعه یافتند، از جمله مواردی از این قبیل. محصولات مهمی مانند لاستیک مصنوعی و الیاف مصنوعی مانند نایلون بودند.

اولین پلاستیکی که برای بسته بندی استفاده شد سلفون بود، مشتق دیگری از سلولز که توسط شیمیدان سوئیسی ژاک براندنبرگر در سال 1911 اختراع شد. این پلاستیک از مزیت شفاف بودن برخوردار بود و در اوایل سال 1924 برای بسته بندی استفاده می شد. سلفون غذا رایج ترین شکل فیلم پلاستیکی ساخته شده تا سال 1963بود، زمانی که پلی اتیلن از آن سبقت گرفت.

پلی اتیلن به طور تصادفی توسط محققان شرکت بریتانیایی Imperial Chemicals Industries در سال 1933 کشف شد، زمانی که آنها بنزن و اتیلن را در دما و فشار بالا مخلوط کردند. پلی اتیلن برای اولین بار به طور عمده برای مواد عایق الکتریکی استفاده شد. اولین بار در سال 1945 توسط شرکت Visking در ایالات متحده به فیلم تبدیل شد و از آن زمان به بعد محبوبیت آن افزایش یافته است.

پلی وینیل کلراید (PVC) قبل از جنگ جهانی دوم تولید می شد و در ابتدا به عنوان یک جایگزین ضعیف برای لاستیک استفاده می شد، اما فیلم هایی از این ماده تا دهه 1950 به هیچ وجه ساخته نشد. PVC امروزه در بسیاری از محصولات مختلف مانند لوله، کفپوش، کابل های برق، کفش و لباس و همچنین پوشش های پلاستیکی استفاده می شود.

فیلم پلی وینیلیدین کلراید (PVDC) توسط شرکت شیمیایی داو در طول جنگ جهانی دوم برای استفاده نظامی ساخته شد. درجه بالایی از محافظت در برابر رطوبت و مقاومت در برابر روغن ها، گریس ها و مواد شیمیایی خورنده را ارائه می دهد، بنابراین برای بسته بندی تجهیزات حساس مانند دستگاه های نوری و اجزای موتور هواپیما استفاده می شود. در سال 1952 با نام تجاری آشنا ساران روپ به عموم عرضه شد.

مواد خام مورد استفاده در تولید سلفون غذا

مواد خام مورد استفاده در تولید سلفون غذا

بیشتر پوشش های پلاستیکی خانگی از پلی اتیلن، پی وی سی یا پی وی دی سی ساخته می شوند. این پلیمرها همگی از هیدروکربن های ساده مانند متان یا اتیلن که از گاز طبیعی یا نفت تولید می شوند، به دست می آیند. پلی اتیلن مستقیما از اتیلن ساخته می شود. پی وی سی از وینیل کلرید، مشتق شده از اتیلن، یا از استیلن، مشتق شده از متان ساخته شده است. PVDC از وینیل کلرید و وینیلیدین کلرید، مشتقاتی از 1،1،2-تری کلرواتان، که به نوبه خود از اتیلن یا استیلن مشتق می شود، ساخته می شود.

برخی از فیلم‌های پلاستیکی، از جمله سلفون، از سلولز به دست می‌آیند که از خمیر چوب یا از الیاف ریز به دست می‌آید، الیاف ریز که پس از جدا شدن الیاف پنبه‌ای بلندتر توسط پنبه‌کن، به دانه‌های پنبه می‌چسبند. حداقل یک شکل از فیلم پلاستیکی (Pliofilm، علامت تجاری Goodyear) از لاستیک مشتق شده است.

فرآیند تولید سلفون غذا

فرآوری مواد اولیه

مواد شیمیایی مورد نیاز برای سنتز پلیمرها معمولاً از نفت به دست می آیند. نفت خام در یک کوره تا حدود 752 درجه فارنهایت (400 درجه سانتیگراد) گرم می شود. بخارات حاصل از نفت به سمت ستونی در حال تکه تکه شدن حرکت می کند، یک برج بلند حاوی مجموعه ای از اتاقک ها. اتاقک ها در پایین برج گرم تر و در بالا خنک تر هستند. مواد مختلفی که نفت را می سازند به صورت گاز از داخل محفظه ها بالا می روند تا زمانی که به دمایی برسند که در آن به مایع تبدیل شوند. از آنجایی که هر ماده نقطه جوش متفاوتی دارد، در محفظه های مختلف مایع می شوند و می توان آنها را جدا و جمع کرد.

بیشتر پلیمرها با هیدروکربن های بسیار ساده شروع می شوند که نقطه جوش پایینی دارند. این مواد در ستون شکنش مایع نمی شوند، بلکه به شکل گازهایی باقی می مانند که می توانند از بالای برج خارج شوند. آنها همچنین ممکن است از گاز طبیعی که بیشتر متان است به دست آیند. منبع دیگر این مواد شیمیایی، نفتا، مخلوطی از هیدروکربن‌های مایع است که از یک ستون تقسیم‌کننده به‌دست می‌آید، که از بنزین سنگین‌تر، اما از نفت سنگین سبک‌تر است.

نفتا تحت فشار حرارت داده می‌شود تا هیدروکربن‌های مایع را به مولکول‌های کوچک‌تر تجزیه کند، فرآیندی که به آن کراکینگ می‌گویند. یک کاتالیزور اضافه می شود تا ترک خوردگی در دما و فشار کمتری نسبت به بدون آن انجام شود. کاتالیزور ممکن است یک خاک رس طبیعی یا مصنوعی (مخلوطی از آلومینا و سیلیس یا یک زئولیت (هر یک از مواد معدنی مختلف حاوی آلومینیوم، سیلیکون، اکسیژن و عناصر دیگر در ترکیب با آب) باشد. 932 درجه فارنهایت (500 درجه سانتیگراد) تحت فشار حدود 100 کیلو پاسکال. سپس نفتای ترک خورده به روشی مشابه در یک ستون تقسیم شده تقطیر می شود تا اجزای آن جدا شود.

بسپارش یا پلیمرازیسون در تولید سلفون غذا

بسپارش یا پلیمرازیسون در تولید سلفون غذا

پلی اتیلن از اتیلن پلیمریزه می شود که از ترک خوردگی به دست می آید. اتیلن در یک محفظه فشار تا حدود 338 درجه فارنهایت (170 درجه سانتیگراد) با فشار حدود 200000 کیلو پاسکال در حضور مقدار کمی اکسیژن گرم می شود. اکسیژن اتیلن را به رادیکال های آزاد تجزیه می کند که با یکدیگر ترکیب می شوند و زنجیره های پلی اتیلن را تشکیل می دهند. حدود یک درصد از گاز غیرواکنشی مانند پروپان برای جلوگیری از طولانی شدن زنجیره ها اضافه می شود.

پی وی سی از وینیل کلرید پلیمریزه می شود که می توان آن را با مخلوط کردن استیلن با اسید هیدروکلریک یا اتیلن با کلر به دست آورد. اتیلن بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد زیرا به طور موثر از ترک خوردن نفتا به دست می آید. در صورت استفاده از استیلن، ابتدا باید با حرارت دادن متان تا دمای 2732 درجه فارنهایت (1500 درجه سانتیگراد) یا از طریق واکنش های شیمیایی مختلف دیگر سنتز شود.

وینیل کلرید را با آب مخلوط کرده و به هم می زنند تا یک سوسپانسیون تشکیل شود، همان طور که روغن و سرکه برای تشکیل سس سالاد مخلوط می شوند. عوامل تعلیق کننده مختلفی مانند نشاسته و ژلاتین برای جلوگیری از جدا شدن مخلوط اضافه می شود. دمای سوسپانسیون به حدود 104 درجه فارنهایت (40 درجه سانتیگراد) یا 122 درجه فارنهایت (50 درجه سانتیگراد) افزایش می یابد و یک آغازگر، معمولاً یک پراکسید آلی، برای شروع واکنش اضافه می شود. مولکول های وینیل کلرید با یکدیگر واکنش داده و زنجیره های PVC را تشکیل می دهند. مخلوط سرد شده و ذرات PVC از آب در یک سانتریفیوژ جدا شده و در یک کوره خشک می شوند.

PVDC از مخلوطی از حدود 15٪ وینیل کلرید و حدود 85٪ وینیلیدین کلرید پلیمریزه شده است. برای تولید وینیلیدین کلرید، ابتدا تری کلرواتان ۱،۱،۲ از مخلوط کردن استیلن، اسید کلریدریک و کلر یا با مخلوط کردن اتیلن و کلر ساخته می‌شود. 1،1،2-تری کلرواتان سپس با هیدروکسید کلسیم یا هیدروکسید سدیم واکنش داده و وینیلیدین کلرید تولید می کند. پلیمریزاسیون PVDC تقریباً به همان روش PVC انجام می شود.

پلی اتیلن به طور طبیعی انعطاف پذیر است، اما PVC و PVDC باید نرم کننده اضافه کنند، در غیر این صورت سخت و سفت خواهند شد. استرهای آلی و معدنی مختلف را می توان به عنوان نرم کننده استفاده کرد. به طور کلی نرم کننده مایع به آرامی به پودر پلیمر خشک اسپری می شود و تا حدود 302 درجه فارنهایت (150 درجه سانتیگراد) حرارت داده می شود تا یک مخلوط همگن تشکیل شود.

ساخت پوشش پلاستیکی

پوشش پلاستیکی با اکستروژن ساخته می شود. در این فرآیند، گرانول‌های پلاستیک حرارت داده می‌شوند تا در دمای 212 درجه فارنهایت (100 درجه سانتی‌گراد) برای پلی اتیلن و حدود 392 درجه فارنهایت (200 درجه سانتی‌گراد) برای PVC و PVDC ذوب شوند. سپس مایع از طریق یک قالب عبور داده می شود تا یک لوله از پلاستیک گرم و قابل کشش تشکیل شود. در فواصل زمانی معین، هوای فشرده به سمت لوله متحرک دمیده می شود تا حباب های بزرگی تشکیل شود.

این باعث کشش پلاستیک تا نازکی دلخواه می شود. پلاستیک نازک به سرعت سرد می شود و حباب بین غلتک های فلزی فرو می ریزد تا یک لایه تشکیل شود. این فیلم به دور یک غلتک فلزی بزرگ پیچیده می شود تا یک رول تشکیل دهد که ممکن است چندین کیلومتر پوشش پلاستیکی را در خود جای دهد. سپس لایه پلاستیکی روی این رول ها باز می شود، به طول مناسب (معمولاً حدود 15 متر) و عرض (حدود 0.33 متر) بریده می شود و دوباره روی لوله های مقوایی کوچک می چرخد. (این غلتاندن، باز کردن و چرخاندن مجدد تمایل دارد تا به پوشش پلاستیکی مقداری بار منفی الکتریسیته ساکن بدهد که به چسبیدن آن کمک می‌کند.)

لوله‌های مقوایی بسته‌بندی پلاستیکی در جعبه‌های مقوایی قرار می‌گیرند که دارای لبه دندانه‌دار در دهانه هستند. مصرف کننده می تواند طول مورد نظر را جدا کند. برخی نیز دارای یک نقطه چسبنده روی جعبه هستند تا لبه پوشش پلاستیکی را بگیرد تا به لوله نچسبد. سپس جعبه های بسته بندی پلاستیکی در کارتن چیده شده و به خرده فروشان ارسال می شود.

کنترل کیفیت در مرحله نهایی تولید سلفون غذا

کنترل کیفیت در مرحله نهایی تولید سلفون غذا

انواع آزمایشات استاندارد برای اطمینان از موثر بودن پوشش پلاستیکی وجود دارد. مهم ترین آنها تست های نفوذپذیری، مقاومت در برابر ضربه و استحکام پارگی است.

نفوذپذیری بخار آب با پر کردن ظرف با کلرید کلسیم، یک ماده بسیار جاذب آب، اندازه گیری می شود. روی آن با یک نمونه پلاستیک پوشانده شده و وزن می شود. سپس ظرف را در محفظه ای با دما و رطوبت کنترل شده قرار می دهند. پس از مدت زمان اندازه گیری شده، ظرف دوباره وزن می شود. افزایش وزن نشان می دهد که چقدر بخار آب از پلاستیک عبور کرده است. این آزمایش را نیز می توان با پر کردن ظرف با آب به جای کلرید کلسیم و اندازه گیری کاهش وزن انجام داد تا میزان بخار آب خارج شده را مشاهده کرد. این آزمایشات در دمای 73 درجه فارنهایت (23 درجه سانتیگراد) با رطوبت نسبی 50 درصد، در 90 درجه فارنهایت (32 درجه سانتیگراد) با رطوبت نسبی 50 درصد و در 100 درجه فارنهایت (38 درجه سانتیگراد) با رطوبت نسبی 90 درصد تست می شوند.

نفوذپذیری گاز با قرار دادن نمونه ای از پوشش پلاستیکی بین دو محفظه اندازه گیری می شود. محفظه بالایی دارای فشار 100 کیلو پاسکال است و محفظه پایینی حاوی خلاء متصل به لوله ای حاوی جیوه مایع است. همانطور که هوا در محفظه بالایی از پوشش پلاستیکی عبور می کند، فشار در محفظه پایینی را افزایش می دهد و سطح جیوه را مجبور به کاهش می کند. تغییر سطح نشان می دهد که چه مقدار هوا به پلاستیک نفوذ کرده است.

مقاومت ضربه ای با انداختن وزنه هایی با اندازه افزایش یافته روی نمونه های آزمایشی اندازه گیری می شود تا نیمی از آنها شکسته شوند و در این مرحله وزن ثبت می شود. همچنین می توان آن را با پر کردن کیسه های ساخته شده از پوشش پلاستیکی در حال آزمایش با ماسه و انداختن آنها روی یک سطح سخت از ارتفاعات افزایش یافته تا زمانی که ترکید، اندازه گیری کرد. سپس ارتفاعی که این اتفاق می افتد ثبت می شود. مقاومت در برابر ضربه نیز با شلیک یک توپ فولادی کوچک که توسط هوای تحت فشار از داخل یک ورقه پلاستیکی به حرکت در می‌آید و اندازه‌گیری میزان کاهش سرعت پلاستیک توسط پلاستیک اندازه‌گیری می‌شود.

قدرت پارگی شامل قدرت شروع پارگی (نیروی لازم برای شروع پارگی) و قدرت انتشار پارگی (نیروی لازم برای ادامه پارگی) است. برای اندازه گیری قدرت شروع پارگی، نمونه ای به شکل V کم عمق بین دو گیره کشیده می شود تا زمانی که شروع به پاره شدن کند. این شکل غیرعادی برای ایجاد یک زاویه 90 درجه انتخاب شده است که نقطه شروع کنترل شده ای را برای پارگی فراهم می کند. قدرت انتشار پارگی با جدا کردن یک نمونه حاوی شکاف پیش برش اندازه گیری می شود.

به طور کلی، PVDC از پلی اتیلن قوی تر و نفوذپذیرتر است که نفوذپذیری کمتری نسبت به PVC دارد.


ثبت نظر



نظرات