از ظروف پلاستیکی، بطریها، کیسهها گرفته تا اسباب بازیهای پلاستیکی. به هر کجا که نگاه کنیم محصولات پلاستیکی زیادی میبینیم که از پلی اتیلن ساخته شده است. پلی اتیلن یکی از محبوبترین مواد گرمانرم است که امروزه در دسترس است و در بسیاری از صنایع برای ساخت و تولید محصولات متنوع مورد استفاده قرار میگیرد. اما ، پلی اتیلن چیست؟ از چه چیزی ساخته شده است؟ چگونه پلی اتیلن را پردازش کنیم؟
پلی اتیلن یک ترموپلاستیک سبک وزن و بادوام با ساختار متغیر کریستالی است. این ماده یکی از پلاستیکهای پرمصرف در جهان است (به طوری که سالانه دهها میلیون تن از این ماده در سراسر جهان تولید میشود). از پلی اتیلن در مصارف مختلف برای فیلمها، لولهها، قطعات پلاستیکی و … در صنایع مختلف (بستهبندی، خودرو، برق و غیره) استفاده میشود. پلی اتیلن از پلیمریزاسیون مونومر اتیلن (یا اتن) ساخته میشود. فرمول شیمیایی پلی اتیلن(C2H4) است.
پلی اتیلن با افزودن یا پلیمریزاسیون رادیکال مونومرهای اتیلن (الفین) ساخته میشود. (فرمول شیمیایی اتن – C2H4). برای انجام پلیمریزاسیون پلی اتیلن از کاتالیزورهای زیگلر-ناتا و متالوسن استفاده میشود.
پلی اتیلن از خانواده پلیمرهای پلی الفین است و بر اساس تراکم و شاخه طبقه بندی میشود. متداولترین انواع پلی اتیلن عبارتند از:
پلی اتیلنهای شاخهای که به دو دسته زیر تقسیمبندی میشوند:
پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)
پلی اتیلن خطی با چگالی کم (LLDPE)
پلی اتیلنهای خطی خود به دو دسته مختلف تقسیمبندی میشوند:
پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)
پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده بالا (UHMWPE)
پلی اتیلن متقاطع (PEX یا XLPE)
علاوه بر دستهبندی ذکر شده در بالا، پلی اتیلن در انواع دیگر نیز موجود است مانند:
پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE)
پلی اتیلن با چگالی بسیار کم (VLDPE)
پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا (HMWPE)
پلی اتیلن فوق العاده کم وزن مولکولی (ULMWPE)
پلی اتیلن کلردار (CPE)
پلی اتیلن سبک یا پلی اتیلن با چگالی کم یا LDPE مخفف Low Density Poly Ethelene، یک پلیمر نیمه سخت و نیمه شفاف است. این نوع پلی ایتیلن در مقایسه با HDPE، دارای درجه بالاتری از شاخههای زنجیرهای جانبی کوتاه و بلند است. پلی اتسلن سبک در فشار بالا در بازه ۱۰۰۰-۳۰۰۰ بار و در بازه دمایی ۸۰-۳۰۰ درجه سانتیگراد از طریق فرآیند پلیمریزاسیون رادیکال آزاد تولید می شود. LDPE از ۴۰۰۰ تا ۴۰،۰۰۰ اتم کربن تشکیل شده است که دارای شاخههای کوتاه زیادی است.
دو فرآیند اساسی که برای تولید پلی اتیلن با چگالی کم استفاده می شود:
مسیرهای اتوکلاو یا لوله ای همزن.
راکتور لولهای. که این روش به دلیل سرعت بالای تبدیل اتیلن، نسبت به مسیر اتوکلاو اولویت پیدا کرده است.
مهاجرت کلی یا overall migration جرمی از ماده است که به مشابه غذایی منتقل شده و باید در این آزمون اندازه گیری شود.
در این بخش به مطالعه روش اندازه گیری مهاجرت کلی به روش غوطه وری کامل برای مشابه های غذایی آب، اسید استیک 3% و اتانول می پردازیم.
در این مقاله، مشابه غذایی به موادی گفته می شود که به جای مواد غذایی برای اندازه گیری مهاجرت از ظروف به محتوا به کار برده می شوند، یعنی آب مقطر، اسید استیک 3% و اتانول.
منظور از اسید استیک 3%، رقیق کردن 30 گرم اسید استیک با آب مقطر و رساندن حجم آن به 1 لیتر است.
استاندارد روش آزمون نیز استاندارد های ملی 1-13737 و 3-13737 می باشند که معادل استاندارد های DIN EN1186-1,3 می باشند.
در جدول 2 استاندارد ملی 1-13737، مشابه های غذایی مورد استفاده در آزمون آورده شده است. به عنوان مثال، فرض کنید که ظرفی دارید که در آن نوشیدنی های بدون الکل نگهداری می شود، باید یکی از مشابه های غذایی A (آب مقطر) یا B (اسید استیک 3%) را آزمون کنید.
به طور کلی در صنعت ظروف یکبار مصرف، بطری های پلاستیکی از جنس PET و سایر پلیمرها در ایران و مابقی ظروفی که به مهاجرت نیاز دارند، معمولا از مشابه های غذایی آب مقطر، اسید استیک 3% و اتانول 10% استفاده می شود.
کلیت آزمون:
مشابه غذایی را داخل ظرف آزمونه می ریزیم و یا در روش بهتر، مقدار مشخصی از سطح مقطع ظرف آزمونه را بریده و داخل حجم مشخصی از مشابه غذایی می ریزیم. مجموعه را در دما و زمان خاصی که درادامه به آن اشاره می کنیم قرار داده و پس از آن مقدار جرمی که از ظرف یا آزمونه به مشابه غذایی انتقال پیدا کرده است را اندازه می گیریم. این مقدار انتقال یافته در واحد سطح موثر آزمونه را مهاجرت کلی اندازه گیری شده می نامیم.
شرایط دمایی و زمانی آزمون:
در جدول 3 استاندارد ملی 1-13737 شرایط دمایی و زمانی آزمون درج شده است.
یعنی فرض کنید ظرفی را قرار است آزمون کنید که با محتوی خود در دمای 10 درجه نگهداری می شود، و مدت زمان نگهداری محتوا در آن بیش از 24 ساعت است، طبق جدول بالا باید آزمون را در دمای 20 درجه به مدت 10 روز انجام دهید.
اگر ظروفی برای نگهداری مواد غذایی در دمای اتاق و یا پایین تر در یک زمان نامعلوم استفاده می شود، شرایط سخت گیرانه 10 روز در دمای 40 درجه سلسیوس می باشد.
به طور کلی در آزمایشگاه ها برای ظروف یکبار مصرف و بطری های آب معدنی و… معمولا از این شرایط دمایی و زمانی برای آزمون مهاجرت استفاده می شود.
تجهیزات آزمون و ابعاد آزمونه:
آزمونه را توسط دستگاه پانچ به ابعاد 25 در 25 میلیمتر مربع ببرید.
مجموع مساحت سطح زمونه باید 1 دسی متر مربع شود، چون از روش غوطه وری استفاده می کنیم و هردو وجه آزمونه با مشابه غذایی در تماس خواهد بود، تعداد 8 عدد آزمونه به ابعاد دقیق 25 در 25 میلیمتر معادل 1 دسی متر خواهد بود. این آزمونه ها را باید روی یک سیم بسیار نازک مسی سوار کنید (می توانید وسط آن ها را سوراخ کنید) و برای اینکه به هم نچسبند بین آن ها مهره های شیشه ای قرار دهید.
باید 5 لوله شیشه ای کاملا خشک و تمیز آماده کنید و سه عدد آزمونه (8 تایی) بریده تا در سه لوله قرار دهید. دو لوله نیز به عنوان شاهد در نظر گرفته می شود.
به وسیله استوانه مدرج 100 میلی لیتر از ماده مشابه غذایی مورد آزمون را به هر 5 لوله شیشه ای منتقل کنید. درب آن ها را با چوب پنبه ببندید. دماسنج را به یک لوله وارد کنید تا دما را در کنترل داشته باشید.
لوله ها را داخل انکوباتور که در دمای آزمون تنظیم شده است قرار دهید و صبر کنید تا همه مجموعه به دمای آزمون برسد. حال آزمونه ها را در 3 لوله شیشه ای قرار داده و مجددا به انکوباتور منتقل کنید تا زمان آزمون را در این دما طی کند.
پس از طی شدن زمان آزمون، لوله ها را خارج کرده و در دسیکاتور قرار دهید تا خنک شوند.
پس آن باید ماده مشابه غذایی (آب مقطر یا اسید استیک یا اتانول) را تبخیر کنید و جرم مواد رسوب شکل باقی مانده را ثبت کنید.
برای تبخیر از ظروف تبخیر استفاده کنید.محلول های آزمون را هریک به ظروف تبخیر کاملا خشک و تمیز انتقال داده و روی هات پلیت قرا دهید تا تبخیر شوند.
در آخر با مشابه غذایی به مقدار 10 میلی لیتر هر لوله را شست و شو داده و محتویات را به ظرف تبخیر منتقل کنید تا از جانماندن رسوب در لوله شیشه ای اطمینان حاصل کنید.
برای کامل شدن تبخیر در انتها آن ها را در آون با دمای 110 درجه به مدت 30 دقیقه قرار دهید.
جرم مواد مانده در ظروف تبخیر را اندازه بگیرید. این جرم موادی است که از ظرف به مشابه های غذایی مهاجرت کرده است. میانگین جرم های سه لوله شیشه ای را ثبت کنید.
اگر به خاطر داشته باشید دو لوله آزمایش شامل مشابه غذایی و بدون آزمونه داشتید، که آن ها نیز ممکن است رسوباتی داشته باشند، مقدار جرم میانگین این رسوبات را از میانگین سه لوله دارای آزمونه کم کنید.
پس حالا شما وزن موادی که از ظروف نمونه به مشابه غذایی مهاجرت کرده است را در دست دارید که برای سطح مقطع 1 دسی متر مربع از نمونه می باشد.
معمولا در اکثر استاندارد های ظروف و … حد استاندارد مهاجرت حداکثر 10 میلی گرم بر دسی متر مربع می باشد.
© تمامی حقوق برای شرکت پترو بامداد آذران محفوظ است.