در بخش های قبل در خصوص کاربرد Tie Layer ها و نکات مهمی که باید در انتخاب گرید مناسب آن ها در نظر داشته باشیم، صحبت کردیم. در آخرین بخش که لینک آن در ادامه قرار داده شده است، در خصوص خانواده های مختلف چسب های بین لایه ای یا همان Tie Layer ها صحبت کردیم.

• نکات مهم انتخاب گرید چسب بین لایه ای (Tie layer adhesive) مناسب

در این قسمت در خصوص پارامترهای فنی مربوط به ساختار چسب ها و نکاتی در فرایند تولید بسته بندی های چند لایه صحبت خواهیم کرد که بر عملکرد بسته بندی نهایی تاثیر مستقیم دارد و حتی ممکن است عملکرد کل بسته بندی را زیر سوال ببرد.

پیش فرض این مقاله بر این است که ساختار مناسب برای یک بسته بندی چند لایه به درستی انتخاب شده است. برای مثال انتخاب تعداد و نوع لایه ها و همچنین ضخامت هر لایه به کمک محاسبات مهندسی تعیین شده است. برای این کار در نظر گرفتن خواص مکانیکی مورد نیاز بسته بندی و همچنین الزامات عبورپذیری بسته بندی در برابر گازهای گوناگون و بررسی اتمسفر مورد نیاز برای بسته بندی ضروری است. در مرحله بعد لازم است گرید پلیمر مناسب برای هر یک از لایه ها به درستی انتخاب شود. در این مقاله در خصوص نکات فنی مهم در انتخاب گرید چسب های بین لایه ای مناسب صحبت خواهیم کرد.

گرید Tie Layer مناسب برای یک ساختار چند لایه که توسط روش های Film Blowing یا Casting تولید می شود، با گرید مناسب برای Blow Molding که در تولید انواع بطری و تیوب به کار می رود، متفاوت است و این مهمترین نکته فرایندی است که روش تولید بسته بندی مورد نظر بر انتخاب گرید مناسب Tie Layer دیکته می کند. این ویژگی به صورت مستقیم تحت تاثیر پلیمر پایه ( انواع پلی اتیلن و پلی پروپیلن بر اساس ساختار بسته بندی چند لایه) چسب بین لایه ای است. پایه پلیمری چسب Tie Layer بایستی سازگاری کافی با لایه هایی که در دو طرف چسب قرار می گیرند نیز داشته باشد و این سازگاری از نقطه نظر رئولوژیکی و شیمیایی مهم است. در بعد شیمیایی چسب های بین لایه ای از یک سو در تماس با لایه های پلی الفینی چون پلی اتیلن و پلی پروپیلن هستند و در طرف دیگر در همسایگی PA، آلومینیوم و EVOH قرار می گیرند. در موارد خاص و ساختارهای ویژه، پلی استایرن (PS) نیز در این ساختارها قرار می گیرد. به همین دلیل در ساختار چسب های بین لایه ای گروه های قطبی لازم برای ایجاد چسبندگی با لایه های PA و EVOH قرار می گیرند. تعداد و توزیع این گروه ها استحکام چسبندگی ایجاد شده در بسته بندی چند لایه را تعیین می کند. اما این رخداد فنی به این سادگی نیز بدست نمی آید و در واقع گروه های قطبی بایستی روی زنجیره های پلیمر پایه قرار بگیرند. گروه های قطبی چون مالئیک انهیدرید به کمک فناوری Grafting روی زنجیره پلیمر پایه ( مانند انواع پلی اتیلن و پلی پروپیلن) قرار می گیرند. این واکنش شیمیایی واکنش های جانبی و فعالی را در پی دارد که منجر می شود مالئیک انهیدریدها به صورت جداگانه واکنش دهند و به زنجیره پلی الفینی نچسبند. همچنین استفاده از عناصر شیمیایی مختلف در فرایند Grafting، تخریب پلی الفین پایه را نیز به دنبال دارد. به همین دلیل است که تولید این چسب های بین لایه ای از نظر فناوری در گروه پلیمرهای با فناوری بالا (High-Tec.) قرار می گیرند و توصیه مراجع علمی به صنعتگران نیز این است که در حین انتخاب گرید چسب بین لایه ای مناسب دقت کافی را در تعیین محتوای مالئیک انهیدرید Graft شده موثر و آزاد به کار گیرند و همچنین خواص پلیمر پایه را نیز به دقت بررسی و صحت سنجی کنند.

شاید با کمی تاخیر این مقاله آماده شده باشد، اما مطابق وعده ای که در بخش قبلی این نوشتار داده شد، می خواهیم انواع چسب های Tie layer مورد مصرف در صنعت بسته بندی را معرفی کنیم. می توانید مقدمه این نوشتار را در لینک زیر مطالعه کنید.

چسب بین لایه‌ای در صنعت بسته بندی ( Tielayer adhesive )

این روزها عبارت بسته بندی های چند لایه به کرات به گوش ما می خورد. شاید جالب باشد بدانید که یک بسته بندی چند لایه از ترکیب 3 تا 11 و این روزها تا 15 لایه ی چند میکرونی تشکیل می شوند. هر یک از این لایه ها یک وظیفه به خصوص بر عهده دارند و بر اساس الزامات محصول درون بسته بندی انتخاب می شوند. با توجه به امکان تنظیم عبور دهی بسته بندی در برابر انواع گازها و امکان تنظیم ترکیب گاز درون بسته بندی، اولین بار بسته بندی های چند لایه در بسته بندی مواد غذایی فرآوری شده به کار گرفته شدند و امکان افزایش زمان ماندگاری این محصولات به کمک بسته بندی ها مهیا شد. اما باید گفت نقطه عطف گسترش بسته بندی های چند لایه در سال 1985 میلادی و با ابداع چسب های بین لایه ای رخ داد. در حقیقت بسته بندی های چند لایه حاوی لایه های پلیمری، سلولزی و آلومینیومی هستند که به خودی خود این لایه ها با یکدیگر نامتجانس و ناسازگار هستند و به کمک چسب های Tie layer اتصال آن ها به یکدیگر و ایجاد یک ساختار یکپارچه مهیا می شود. این نوشتار و بخش های بعدی آن انواع چسب های بین لایه ای را توضیح خواهند داد.

در بسته بندی های چند لایه، لایه های مختلفی از جنس پلی اتیلن (PE)، پلی پروپیلن (PP)، پلی استر (PET)، اتیلن وینیل الکل (EVOH)، پلی آمید (PA)، پلی استایرن (PS)، پلی وینیل کلراید (PVC) و پلی وینیلدین کلراید (PVDC)، آلومینیوم، کاغذ و … به کمک چسب های بین لایه ای در کنار یکدیگر قرار می گیرند. هدف از ترکیب این لایه های مختلف، دستیابی به خواص هم افزای آن ها است. برای مثال تنظیم میزان عبور دهی گازهای مختلف بسته بندی مانند بخار آب و اکسیژن، افزایش خواص مکانیکی بسته بندی مانند استحکام مکانیکی، انعطاف، مقاومت در برابر سوراخ شدن و پاره شدن، کاهش هزینه و خواصی از این دست، از جمله مهمترین اهداف تولید بسته بندی های چند لایه است.

مهمترین مشخصه چسب های بین لایه ای قابلیت اتصال لایه های قطبی و غیر قطبی توسط آن ها در ساختار بسته بندی و همچنین امکان شکل دهی آن ها در فرایندهای شکل دهی فیلم و ورق های بسته بندی مانند دمش فیلم (Film Blowing)، ریخته گری فیلم (Casting)، اکستروژن ورق (Sheet Extrusion)، اکستروژن تیوب و بطری (Tube and Bottle Extrusion) است.

در حقیقت چسب های بین لایه ای پلیمرهای غیر قطبی حاوی گروه های قطبی هستند. امروزه گونه های مختلف چسب های بین لایه ای با ساختارهای شیمیایی مختلف توسعه داده شده اند. انتخاب نوع صحیح چسب و گرید مناسب آن با توجه به لایه های موجود در بسته بندی و الزامات فرایند شکل دهی صورت می گیرد. در بخش بعدی این نوشتار با انواع چسب های بین لایه ای و راهنمای انتخاب این چسب ها بیشتر آشنا خواهیم شد.