EVOH Packaging

آشنایی با کاربردهای EVOH بعنوان یکی از ترموپلاستیک های ابر مهندسی

در بخش های قبلی مطالبی را در خصوص معرفی EVOH ارائه کردیم و در این قسمت می خواهیم با کاربردهای این ترموپلاستیک، بعنوان یکی از برترین ترموپلاستیک های مهندسی آشنا شویم.

گسترده ترین کاربرد EVOH در صنعت بسته بندی است. در واقع با قرار گیری لایه ای نازک از EVOH در ساختارهای بسته بندی چند لایه حاوی PE, PP, PS, … عبور پذیری در برابر اکسیژن به شدت کم می شود و زمان ماندگاری ماده غذایی درون بسته بندی افزایش می یابد. این نکته بخصوص در مورد بسته بندی انواع شیر، گوشت تازه، غذاهای نیمه آماده و برخی محصولات خشک شده مانند ماهی و انواع آجیل اثر بسیار مهمی دارد و می تواند زمان ماندگاری را تا سه برابر افزایش دهد. دیگر مزیت وجود یک لایه EVOH در بسته بندی مواد غذایی جلوگیری از کاهش عطر و بوی اولیه محصولات و در پی آن کاهش کیفیت است. با افزایش زمان ماندگاری می توان صرفه جویی های بسیار زیادی را در حوزه کاهش اتلافات غذایی و همچنین کاهش هزینه های حمل و نقل انجام داد.

صنعت خودرو مشتری پر و پا قرص دیگری در حوزه EVOH است. امروزه مخازن سوخت و همچنین لوله و شلنگ های سوخت چند لایه به منظور کنترل میزان نفوذ سوخت به محیط بیرون، حاوی EVOH هستند. در واقع در این کاربری EVOH حامی محیط زیست سبز و پایدار است.

EVOH Packaging

لوله های تاسیساتی که در بخش های گرمایش از کف منازل مسکونی و دیگر اماکنی همچون ورزشگاه ها به کار می روند نیز حاوی EVOH هستند. در واقع در تمامی سیستم های تاسیساتی بسته که تجمع اکسیژن و در پی آن خوردگی وجود دارد، یک لایه EVOH به کار می رود. یک لایه بسیار نازک EVOH در واقع می تواند طول عمر سیستم تاسیساتی را تا چندین برابر افزایش دهد.

مقصد بعدی EVOH تیوب و بطری های چند لایه نفوذ ناپذیر در برابر روغن، عطر، بو و اکسیژن است. این تیوب و بطری ها در صنعت لوازم آرایشی، بهداشتی و همچنین کشاورزی به کار می روند و می توانند با حفظ عطر، بو و محتوای درون بسته بندی به حفظ کیفیت اولیه محصول کمک کنند. در بخش کشاورزی EVOH در تولید فیلم های مالچ خاص نیز به کار می رود. در واقع فیلم های مالچ چند لایه حاوی EVOH در کاربری های استفاده می شوند که گیاه تحت کشت به سم و کود زیادی نیاز دارد و این مقدار زیاد سم و کود نبایستی به محیط اطراف نشت داشته باشد و محیط را آلوده کند.

امروزه فیلم های EVOH نیز تجاری شده اند و با لمینیت کردن آن روی کاغذ دیواری ها می توان محصولات مقاوم تری در برابر خراش داشت و همچنین از نفوذ بو به داخل فضای ساختمان جلوگیری کرد.

EVOH ترموپلاستیکی منحصربفرد با کاربردهای یکتا است.

 

 

EVOH

EVOH، این شاهکار پلیمری را بهتر و بیشتر بشناسیم

امروز می خواهیم با یکی از شاهکارهای دنیای پلیمرهای مهندسی آشنا شویم. اتیلن وینیل الکل یا EVOH (Ethylene Vinyl Alcohol)، با ساختار شیمیایی که در زیر می بینیم یکی از پلیمرهای اعجوبه قرن بیستم است. همین که تا کنون تنها سه تولیدکننده توانسته اند EVOH را در مقیاس صنعتی عرضه کنند خود نشان از خاص بودن EVOH دارد.

EVOH

شرکت های Kuraray, Nippon Gohsei و Arkema تا کنون توانسته اند به کمک روشی منحصربفرد، EVOH را تولید کنند. حضور واحدهای شیمیایی وینیل الکل در زنجیره های پلیمر EVOH خواص منحصربفردی را همچون شفافیت و براقیت، نفوذناپذیری در برابر اکسیژن، عطر و بو و روغن ها، ایجاد کرده است. به صورت کلی با افزایش درصد وینیل الکل نفوذناپذیری در برابر اکسیژن، عطر و بو و روغن ها افزایش می یابد، اما در مقابل فرایندپذیری پلیمر تولیدی و شکل دهی آن با اشکال روبرو می شود. به همین دلیل گریدهای تجاری این پلیمر حاوی درصد وینیل الکلی در محدوده 20-50 mol% هستند. به لطف ریزساختار مهندسی EVOH امکان استفاده از آن در انواع روش های شکل دهی چون اکستروژن فیلم و ورق، اکستروژن لوله، قالبگیری بادی و … وجود دارد و پای EVOH به تولید انواع قطعات باز شده است. هر جایی نیاز به کاهش درصد اکسیژن و حفظ عطر و بو به کمک یک لایه پلیمری باشد، حتما EVOH در آنجا حضور دارد.

یک لایه EVOH به ضخامت تنها 1 mm، تراوایی اکسیژنی برابر با لایه 10 m پلی اتیلن دارد! همین نکته باعث شده است EVOH سهم زیادی در کاهش مصرف پلاستیک ها و کم کردن وزن محصولات مختلف داشته باشد. EVOH تا کنون در صنعت بسته بندی ( به منظور تولید بسته بندی های نفوذناپذیر در برابر اکسیژن و افزایش دهنده زمان ماندگاری محصولات غذایی و تولید بسته بندی های مواد آرایشی و بهداشتی)، لوله و اتصالات ( تولید لوله های تاسیساتی و گرمایش از کف نفوذ ناپذیر در برابر اکسیژن به منظور حذف خوردگی تجهیزات)، خودروسازی ( تولید مخازن سوخت چندلایه نفوذناپذیر در برابر سوخت) وکشاورزی ( تولید بطری های سموم و فیلم های نفوذ ناپذیر در برابر سموم و آفت کش ها) به کار گرفته شده است.

EVOH Application

از آنجاییکه قیمت این ماده بالا است و همچنین با قرار گرفتن در معرض رطوبت، استعداد آن در کاهش نرخ نفوذپذیری در برابر اکسیژن کم می شود، این پلیمر معمولا به صورت یک لایه ساندویچ شده با دیگر پلیمرها، همچون PE, PP, PET, PS و … به کار می رود.

همانطور که در بالا نیز اشاره شد، Kuraray ژاپنی یکی از تولید کنندگان اصلی گریدهای مختلف EVOH است. در بخش های بعدی با کاربردهای این ماده های تولیدی این کمپانی آشنا خواهیم شد.

اتیلن وینیل الکل ( EVOH )، نفوذ ناپذیر در برابر اکسیژن

اتیلن وینیل الکل ( EVOH )، نفوذ ناپذیر در برابر اکسیژن

اتیلن وینیل الکل یا به اختصار EVOH ، ترموپلاستیکی محلول در آب و حاصل از کوپلیمریزاسیون اتیلن و وینیل الکل است. ساختار این کوپلیمر مقاوم در برابر مواد شیمیایی است و نفوذپذیری بسیار بسیار کمی در برابر اکسیژن، عطر و بو دارد.

ساختار شیمیایی EVOH

درصد کومنومر اتیلن موجود در ساختار پلیمر نهایی، تعیین کننده میزان عبورپذیری پلیمر در برابر گازهای مختلف است. با کاهش کومنومر اتیلن موجود در ساختار پلیمر، عبور پذیری در برابر اکسیژن و ترکیبات فرار EVOH کاهش می یابد. اما به منظور سهولت فرایند شکل دهی EVOH و تبدیل آن به محصول نهایی، نمی توان کاملا اتیلن را از ساختار حذف کرد. در بیشتر گریدهای EVOH درصد بهینه اتیلن 32 و 44 درصد مولی است. هرچند برای کاربری های ویژه درصدهای کمتر یا بیشتر اتیلن نیز توسعه داده شده است.

ساختار EVOH

مهمترین کاربرد EVOH استفاده از آن در تولید فیلم، بطری و تیوب های چندلایه نفوذ ناپذیر در برابر اکسیژن در صنایع بسته بندی است. اما امروزه EVOH در تولید لوله های چندلایه تاسیساتی ضدخوردگی، مخازن سوخت خودرو منطبق بر استانداردهای یورو 6 و فیلم های کشاورزی (مانند فیلم های نفوذ ناپذیر در برابر سموم) به کار می رود. وجود یک لایه بسیار نازک از EVOH، معمولا 2-15 µm، می تواند نفوذ پذیری در برابر اکسیژن، دی اکسید کربن، عطر و بو، روغن ها و برخی حلال های آلی را بسیار کاهش داده و حتی به صفر برساند. اگر بخواهیم این کاهش عبورپذیری را با یک پلیمر معمول مانند پلی اتیلن با دانسیته پایین، LDPE، مقایسه کنیم باید گفت یک قطعه تولید شده با LDPE با ضخامت 10 متر از نظر عبورپذیری در برابر اکسیژن برابر با یک لایه 1 میلیمتری EVOH است. جدول زیر عبور پذیری اکسیژن پلیمرهای مختلف را نشان می دهد:

عبور پذیری اکسیژن در دمای 20°C و رطوبت نسبی 65%، cm3.20µm/m2day.atm
0.41 EVOH (32% mol ethylene)
12.17 EVOH (32% mol ethylene)
32.26 PA6
38.75 PET
458.79 PVC
5349.65 PP
10348.23 PE

اتیلن وینیل الکل ( EVOH )، نفوذ ناپذیر در برابر اکسیژن

EVOH در برابر سایر گازها مانند کربن دی اکسید، نیتروژن، هلیوم و هیدروژن نیز عبور پذیری بسیار پایینی نسبت به سایر پلیمرها دارد. این نکته منجر به استفاده از EVOH در بسته بندی مواد غذایی با فناوری MAP (Modified Atmosphere Packaging) شده است. مهمترین مزیت حضور یک لایه EVOH در ساختار بسته بندی مواد غذایی، جلوگیری از نفوذ روغن های معدنی به مواد غذایی است. روغن های آروماتیک و اشباع معدنی، به ترتیب MOAH و MOSH، (Minera Oil Saturated Hydrocarbon – MOSH, Mineral Oil Aromatic Hydrocarbon – MOAH) در محیط پیرامون ما وجود دارند. این روغن ها می توانند از منابع مختلف مانند ماشین آلات کشت، برداشت و فرآوری مواد غذایی، ماشین آلات حمل و نقل و … به بسته بندی مواد غذایی نفوذ کنند و سپس از طریق بسته بندی به ترکیب مواد غذایی وارد شوند. با وارد شدن این روغن ها به بدن انسان، سلول های مختلف مانند سلول های کبد و غدد لنفاوی در معرض خطر قرار می گیرند و ریسک ابتلا به سرطان افزایش می یابد. ساختارهای حاوی EVOH در برابر این روغن ها نفوذناپذیرند و می توانند سطح سلامت و بهداشت مواد غذایی را افزایش دهند.