طبيعت حقيقي پلاستيک ها، لاستيک ها و مواد طبيعي مشابه تا سال 1920 ناشناخته بود. در اين سال فردي به نام H.Staudinger يک ايده انقلابي ارائه کرد. ايده اين بود:« تمامي پلاستيک ها، لاستيک ها و موادي همچون سلولز، پليمر يا ماکرومولکول هستند.» پيش از تئوري Staudinger، انجمن هاي علمي درباره طبيعت دقيق پلاستيک ها، لاستيک ها و مواد ديگري با وزن مولکولي بسيار بالا دچار سردگمي بودند. برخي محققان قرن نوزدهم، دريافته بودند که برخي مواد داراي وزن مولکولي بيش از g/mol 10000 هستند که به نظر غيرقابل باور مي رسيد. آن ها در شناخت دقيق چنين موادي با سيستم هاي کلوئيدي شامل سوسپانسيون هاي پايدار از مولکول هاي کوچک، ناتوان بودند.

Staudinger، ايده اي را که مي گفت، اين مواد کلوئيدي ارگانيک هستند، رد کرد. وي چنين فرض کرد که مواد داراي وزن مولکولي بالا، پليمرهايي با ماکرومولکول هاي شکل يافته از پيوندهاي کووالانسي (Covalent) باشند. تئوري ماکرومولکول Staudinger نشان داد که پليمرها حاوي زنجيره هاي بلندي هستند که هر يک از مونومرها يا واحدهاي سازنده شبکه مولکولي، به وسيله پيوندهاي معمولي کووالانسي به يکديگر متصل هستند.

خواص منحصر به فرد پليمر، نتيجه وزن مولکولي بالا و زنجيره طولاني و بلند ماکرومولکول است. در ابتدا ايده او مورد قبول دانشمندان و متخصصين قرار نگرفت اما سرانجام پس از آزمايش هاي گوناگون توسط شيمي دانان و صنعت گران، مورد تاييد واقع شد. به دنبال آن انفجار بزرگي در تعداد پليمرها به وجود آمد. Staudinger در سال 1953 برنده جايزه نوبل شد. امروزه به خوبي آشکار شده است که پلاستيک ها همچون بسياري مواد ديگر مانند لاستيک ها، سلولز و DNA، ماکرومولکول هستند. از سال 1930، رشد تعداد پليمرها و کاربردهاي آن به شدت افزايش يافت. در طول دهه 1930، شرکت هاي صنعتي و شيميايي، برنامه هاي تحقيقي بنياديني را آغاز و پايه گذاري کردند که تاثيرات شگرفي بر جامعه و بشر داشت. براي مثال Wallace Carothers که در شرکت دوپونت کار مي کرد، مواد پليمري گوناگوني را با تشخيص و تعريف ساختارهاي شان ارائه کرد. همچنين بررسي کرد که چگونه خواص اين مواد وابسته به ساختار آنان است. در سال 1939، اين برنامه موجب توليد و عرضه تجاري نايلون شد. يک پروسه تجاري براي توليد پلي اتيلن با موفقيت در سال 1930 به وسيله ICI(صنايع شيميايي Imperial) در انگلستان به دست آمد. در سال 1955، K.Ziegler در آلمان و J.Natta در ايتاليا، فرآيندهايي را براي ساخت پلي اتيلن در فشار و دماي پايين با استفاده از کاتاليست هاي مخصوصي به دست آوردند و هر دو برنده جايزه نوبل شدند. Ziegler در 1964 و Natta در سل 1965به خاطر توسعه و توليد کاتاليست هاي جديد پليمريزاسيون با قابليت هاي منحصر به فرد، جايزه نوبل را به دست آوردند.

پلي اتيلن خطي با استفاده از فن آوري ها و راه حل هاي گازي در دهه 1970 توليد شد. توسعه مداوم پليمرهاي جديد در اواسط دهه 1980 و اوايل دهه 1990، نتايج شگفت انگيزي به دنبال داشت. کاتاليست هاي Single-Site که براي نخستين بار توسط  Natta در اواسط دهه 1950 ارائه شده بود، براي توليد پلي استايرن همگن در 1954، پلي پروپيلن در 1984 و پلي اتيلن در اوايل دهه 1990، به صورت تجاري مورد استفاده قرار گرفت.

با استفاده از اين کاتالسيت ها مي توان کنترل بيشتري بر روي وزن مولکولي و ساختار پلي الفين هايي چون پلي اتيلن و پلي پروپيلن، اعمال کرد. جدول زير تاريخ تقريبي معرفي برخي از پلاستيک هاي معمولي را نشان مي دهد. امروزه، بسياري از پلاستيک هاي مصنوعي گوناگون، در سراسر جهان توسط صدها شرکت توليد مي شوند. تنها در آمريکاي شمالي، توليد پلاستيک در سال 2003، در حدود 49 ميليون تن معادل 107 ميليارد پوند ( واحد وزن) بوده است. بسته بندي، بزرگ ترين بازار براي پلاستيک هاست و هر ساله 13 ميليون تن (28ميليارد پوند) را به خود اختصاص مي دهد که تقريبا معادل يک چهارم کل توليد پلاستيک ايالات متحده در سال 2003 بوده است.

نقش پلاستيک در بسته بندي
پلاستيک هايي که به جاي پليمر براي نشان دادن يک بخش مشخص از مواد با وزن مولکولي بالا مورد استفاده قرار مي گيرد، مي تواند با استفاده از ترکيب گرما، فشار و زمان، شکل داده شود. تمامي پلاستيک ها پليمر هستند اما تمامي پليمرها، پلاستيک نيستند. بسته بندي با استفاده از مواد طبيعي هم چون انواع برگ آغاز شد. از اين جا، ساخت موادي هم چون ظروف بافته و کوزه پيشرفت کرد. شيشه و چوب، مدت 500 سال است که در بسته بندي مورد استفاده قرار مي گيرد. در سال 1823، Duran_d در انگلستان، نخستين ظرف فلزي حلبي به نام Cannister را به عنوان يک پتنت به ثبت رساند. قوطي 3 تکه با دوخت دوبل، در سال 1900 مورد استفاده قرار گرفت. کاغذ و مقوا به عنوان مهم ترين ماده بسته بندي در حدود سال 1900 معرفي شدند. از همان زمان که مواد پلاستيکي عرضه شدند، به عنوان مواد بسته بندي مورد استفاده قرار گرفتند و به طور عمده به عنوان جايگزين بسته بندي کاغذي مطرح شدند. استفاده از سلوفان که يک پليمر است اما پلاستيک نيست، بسيار بيشتر از پلاستيک ها مورد استفاده قرار گرفت.

استفاده از پلاستيک ها در کاربردهاي بسته بندي در اغلب بخش ها، پس از جنگ جهاني دوم آغاز شد. پلي اتيلن به مقدار بسيار زياد در طول سال هاي جنگ توليد شده بود و پس از جنگ به صورت تجاري به سرعت در دسترس قرار گرفت. نخستين کاربرد آن، عايق سيم کشي رادار و تجهيزات رايويي با فرکانس بالا بود. اما به سرعت توانست به سادگي شکل داده شود و در اشکال گوناگون مناسب براي بسته بندي به بازار ارائه گردد. يکي از اولين کاربردهاي آن، استفاده به عنوان کيسه هاي نان بود که جايگزين کاغذهاي واکس خورده شد. پوشش هاي پلي اتيلن جايگزين واکس در مقواهاي Heat-Sealed شد. در واقع به عنوان يک پوشش، با کاغذ ترکيب شده و جايگزين کاغذ واکس خورده و سلوفان شد. دليل عمده اي که باعث توسعه و گسترش کاربردهاي پلي اتيلن بود، به دست آوردن يک بسته قابل بسته بندي مجدد و شفاف بود که اجازه مي داد، محتوي بسته قابل رويت باشد. پلي اتيلن پيشتاز بسته بندي هاي پلاستيکي باقي ماند به اين دليل که بهاي ماده اوليه آن پايين است، داراي ويژگي هاي متنوعي است و ساخت و توليد آن به آساني امکان پذير است.

رشد پلاستيک هاي بسته بندي از دهه 1970 شتاب بسيار سريعي به خود گرفت که دليل آن، ويژگي اصلي پلاستيک ها، يعني دانسيته (چگالي) اندک آن بود. اين چگالي کم، استفاده از پلاستيک ها را به خاطر صرفه جويي وزني مواد که از آن به صرفه جويي انرژي در حمل و نقل لوازم بسته بندي ياد مي شود، افزايش داده است. به علاوه، بسته هاي پلاستيکي به طور معمول نازک تر از بسته هاي شيشه اي، فلزي، کاغذي يا مقوايي است. بنابراين توليد بسته بندي پلاستيکي به لحاظ وزني، اقتصادي تر است. در نتيجه، صرفه جويي در مقدار توزيع بسته بندي مورد نياز، امکان پذير است. از خواص مهم ديگر آن مي توان به درجه حرارت نسبتا پايين ذوب پلاستيک ها در مقايسه با شيشه و فلز اشاره کرد. درجه حرارت ذوب پايين تر، به اين معني است که انرژي کمتري براي توليد و ساخت مواد و بسته ها مورد نياز است. استفاده از پلاستيک ها در تمامي کاربردها در طول اين مدت، رشد سريعي داشته است. ميزان رشد پلاستيک ها در بسته بندي از رشد آن در ديگر صنايع پيش گرفته است. بسته بندي، بزرگ ترين بازار براي پلاستيک هاست، چنان چه در شکل نشان داده شده است. در حدود 28 درصد از تمامي ترموپلاستيک ها و رزين هاي مهندسي مورد استفاده در آمريکاي شمالي در بسته بندي مورد استفاده قرار مي گيرد. مطابق گزارش اتحاديه پلاستيک اروپا، APME، در سال 2002 و 2003 ، 2/37 درصد تمامي پلاستيک ها در اروپا مورد استفاده بسته بندي قرار گرفتند. (www.apme.org)

بسياري از کاربردهاي جديد پلاستيک ها در بسته بندي مواد غذايي بوده است. جانشيني فيلم هاي پلاستيکي با کاغذ در بسته بندي انعطاف پذير، توسعه و ارائه بسياري از مواد ترکيبي جديدرا فراهم مي سازد و استفاده از چندين پليمر با يکديگر براي رسيدن به فوايد ترکيبات گوناگون آنها، امکان پذير مي سازد. پيشرفت و توسعه بسته بندي انعطاف پذير براي مواد غذايي در اواخر دهه 40 و دهه 50 سرعت گرفت و به عنوان بسته بندي مواد غذايي آماده توسعه خود را آغاز نمود. کارتن هاي شير ساخته شده از مقواهايي با پوشش پلي اتيلن در دهه 1950 معرفي شد. مسايل اقتصادي محرک توسعه اين کارتن ها بود. شيشه قيمت گران تري در اين سيستم ها داشت. شکستن شيشه در خط توليد، نياز به تميز کردن و پاک سازي زيادي داشت.

در بسته بندي صنعتي پلاستيک ها بسيار زود به عنوان بخشي از کيسه هاي حمل و نقل به صورت چند لايه مورد استفاده قرار گرفت و جايگزين بشکه ها و کيسه هاي کرباسي و پارچه اي شد. فيلم پلي اتيلن ماده غالب مورد استفاده در آنها بود. کيسه هاي 110 کيلوگرمي (lb 50 ) سيمان به  کاربرد اصلي فيلم پلي اتيلن در اين بخش صنعتي بدل شد. اين آستري پلي اتيلني از سيمان در برابر رطوبت که ممکن است موجب سخت شدن آن شود، محافظت مي کند. از ديگر موارد مهم استفاده از پلاستيک ها در بسته بندي صنعتي، کاربرد آن به عنوان ضربه گير و بالشتک هايي است که کالاها را در برابر لرزش و فشار در طول حمل و نقل محافظت مي کند. فوم هاي پلي استايرن، پلي يورتان و پلي اتيلن در کنار ديگر پليمرها، به عنوان ضربه گير يا بالشتک مورد استفاده قرار مي گيرند و با مواد ضربه گير با پايه کاغذ در حال رقابت هستند.

بسته بندي دارويي يکي ديگر از کاربردهاي بزرگ پلاستيک ها در بسته بندي است. از آن جا که روش ها و تکنيک هاي توليد بهبود يافته اند، قالب گيري دقيق آمپول ها و ظروف دارويي کوچک با هزينه بسيار اندک قابل انجام است. امروزه پليمرهاي جديدي با خصوصيات و ويژگي هاي ضروري مورد نياز صنايع دارويي در دسترس هستند. در بسياري از کاربردهاي دارويي، امروزه پلاستيک ها جايگزين شيشه شده اند. هم گام با پيچيده تر شدن دستورالعمل ها و فرآيندهاي دارويي، بسته هاي مصرفي بيشتري معرفي شده اند که به منظور سازگاري کامل تجهيزات براي فرآيندهاي ويژه طراحي شده اند. اين بسته ها به بسته بندي ويژه اي نياز دارند تا بتوانند قطعات را به صورت آرايش يافته نگهدارند و به سادگي قابل استفاده باشند. با وجود سيني هاي ترموفرم شده، بسته ها يا کيت هاي از پيش استريل شده، لوازم مصرفي و تدارکات، در مقادير و انواع گوناگون مي تواند به سادگي، بسته بندي مناسب حاصل شود. بسته بندي پلاستيکي امکان استريل کردن بسته بندي پس از سيل (درزبندي) آن را فراهم مي کند. از اين رو امکان آلوده شدن پس از مرحله استريل کردن از بين مي رود و بسته به مدت طولاني سالم و و بي عيب باقي مي ماند.  استريل شدن با اکسيد اتيلن با استفاده از فيبرهاي پليمري Spun-Bonded تسهيل مي شود. استريل کردن به وسيله تابش به استفاده از پليمرها بستگي دارد که يکپارچگي آن ها پس از تابش يونيزه کننده، باقي بماند.

با توجه به بحران انرژي در دهه 1970، حرکت به سوي بسته بندي پلاستيکي به دليل امکان کاهش وزن در آن، شتاب بيشتري گرفت. بسياري از توليدکنندگان بطري هاي شيشه اي و قوطي هاي فلزي، بطري هاي خود را با بطري ها و قوطي هاي پلاستيکي جايگزين کردند. در بسياري موارد نيز طرح بطري تغيير کرده و محصولاتي که با بسته بندي سخت ارائه مي شد به بسته بندي هاي انعطاف پذير که اغلب از پلاستيک ساخته مي شدند، تغيير يافت. به طور مشابه، برخي از بشکه هاي فلزي با بشکه هاي پلاستيکي جايگزين شدند. يکي از محرک هاي اصلي در اين تغيير رويکرد، کاهش مصرف سوخت مورد استفاده در حمل و نقل بسته ها و کالاهاي بسته بندي شده بود که با کاهش وزن بسته ها امکان پذير شده بود. نمونه مهمي که در اين زمينه مي توان مثال زد، معرفي بطري هاي پلاستيکي انواع نوشيدني بود.

نگراني هاي زيست محيطي در دهه 1980 و اوايل دهه 1990 که ناشي از گسترش پي آمدهاي استفاده از پلاستيک ها و فقدان فضاي موجود براي دفع زباله ها بود، موجب شد تا درباره استفاده از پلاستيک هاي بسته بندي مجددا بررسي هايي انجام شود. شرکت هايي که از انواع پلاستيک ها استفاده مي کردند بايد از کاربردهاي موجود دفاع مي کردند و کاربردهاي جديد را نيز توجيه مي ساختند. نتيجه اين شد که اغلب شرکت ها به طور کلي، رويکرد مسوولانه تر و متعهدانه تري پيش گرفتند. چنان چه سياست مداران و عموم مردم آگاهي بيشتري نسبت به محيط زيست و نگراني در مورد پلاستيک ها به دست آوردند.

امروزه بسته بندي پلاستيکي جايگاه خود را به عنوان يکي از گزينه هاي طراحان بسته بندي به دست آورده است. تصميم گيري درباره اين که چه موادي بايد در بسته بندي مورد استفاده قرار گيرد، به تشريح موارد زيرنياز دارد:
1- ميزان نياز محصول به محافظت
2- نقش بازار
3- هزينه
4- پي آمدهاي زيست محيطي

براي دريافت فايل PDF اين مطلب اينجا را كليك كنيد.

نقل مطالب با حفظ حقوق معنوي مجله و با اشاره به مشخصات كامل مقاله بلامانع است.