המהפכה השקטה של ננוטכנולוגיה ב-Petaging

סרטי אריזה הם העורכים הלא-מעורבים של המסחר המודרני, הגנה על כל מה שמיוצר ממוצרים טריים ועד אלקטרוניקה עדינה במשך עשרות שנים, יצרנים חיפשו דרכים להפוך את הסרטים האלה חזקים יותר, קלים יותר, ומגינים יותר ללא עלות מוגברת או השפעה סביבתית.ננוטכנולוגיה התפתחה כאפשרות מרכזית של מטרות אלה, המאפשרת למהנדסים לתפעל חומרים ברמה האטומית המולקולרית כדי ליצור סרטים קונבנציונאליים כמעט בכל מתודולוגיה על ידי חומרים, כמו חומרים מכשולטיביים, כמו חומרים מכשולטיביים פעילים, כמו חומרים מכשולטיביים, כמו חומרים מכשולטיביים, כמו חומרים הנמצאים, כמו חומרים מתקדמים, כמו חומרים ב-מפוסקים, כמו חומרים ב-חומרים של חומרים מתקדמים, חומרים ב-מפוסקים, חומרים ב-מפוסקים של חומרים ברמה המשתנים, חומרים ב-מדומים, חומרים ב-מדומים, כמו חומרים מתקדמים, חומרים ב-חומרים של חומרים ב-מדומים, חומרים ב-מפוסקים של חומרים ב-מפוסקים חומרים מתקדמים, כמו גם חומרים ב-מפוסקים של חומרים ברמה המשתנים, כמו חומרים ב-מפוסקים של חומרים ב-מפוסקים חומרים ב-מפוסקים של

מה זה ננוטכנולוגיה באריזות?

ננוטכנולוגיה היא המדע של עיצוב, אפיון, ויישום חומרים ב nanoscale - באופן חד-משמעי בין 1 ל 100 ננומטרים. בקנה מידה זה, חומרים מציגים תכונות שניתן להבחין באופן שונה לחלוטין ממקביליהם הגדולים.לדוגמה, ננוקליות הן מאות פעמים דק יותר מאשר שיער אנושי, אך יש להן יחס גבוה מאוד ושטחי פני השטח. כאשר מפוזרים בתוך מטבוליטמיצה, הם יוצרים נתיב למולקולות של תאים חיידקילים, באופן דרמטי, כמו גם לחמצן, כמו גם לחמצן, כמו גם לחמצן.

המונח (FLT:0 nanocompositeFLT:1 ), מתייחס מטריקס פולימרי התחזק עם חלקיקים.בסרטי אריזה, הננוטיפים הנפוצים ביותר כוללים אחליקטים שכבתיים (nanoclays), תחמוצות מתכת (טיtanium דו-חמצני, תחמוצת אבץ), חומרים המבוססים על פחמן (גני פחמן, גרפן), ננופילים מתכת (חומרים), והופכים לתרכובות פחמן (חומרים) על מנת להשיג את האפקטים ייחודיים על מנת להשיג את הפיזור של חומר פחמן (תרכובות), אשר הוא גורם מרכזי של חומר פחמן (חומרים).

כיצד חלקיקים מחזקים סרטים ברמה המולקולרית

חיזוק מכני המסופק על ידי חלקיקים נובע מאזור פני השטח הגבוה שלהם וקשר בין-גזעי עם השרשראות פולימרים. כאשר צלחת ננוקלית היא מפורצת היטב (מפרידה בשכבות בודדות), זה יכול אינטראקציה עם מולקולות פולימרניות על פני שטח ענק יחסי.תחת לחץ, לוחות אלה מעכבים את התנועה של שרשראות פולימר, להפיץ ביעילות מטענים ומונעים סדקים זה תערוכות המוצגות על פני מנטל גבוה יותר, או עלייה במשקל.

צינורות פחמן, בינתיים, מציעים יחסים כוח-משקל יוצא דופן.נוtube יחיד הוא בערך 100 פעמים חזק יותר פלדה ב-Sixth המשקל. כאשר משולבים לתוך פוליאתילן או סרטי פוליפרופילן, אפילו מטעני קטן (0.5–2% על ידי משקל) יכול להגדיל את חוזקם של עד 30–50% ולשפר את עמידות הדמעות באופן משמעותי.

סוגים מרכזיים של חלקיקים בשימוש באריזות סרטים

ננוקלאס (Layered Silicates)

Montmorillonite (MMT) הוא הננוקלי המלומד והמסחרי ביותר לאחר שינוי פני השטח כדי להפוך אותו תואם פולימרים אורגניים, MMT יכול להיות מוקרן לתוך כריות ננומטר-תיק.אלה לוחות אלה ליצור מעבדה כי מולקולות גז חייב לנווט, ולכן סרטים המבוססים על ננוקלי יעילים במיוחד בהפחתת צריכת חמצן עבור, לדוגמה, acropo-6 ל-5% מ-Foxsite, יכולים לחתוך את מוצרי ניילון.

מתכת ומתכת Oxide Nanoparticles

חלקיקים Silver הם פרס עבור פעילות אנטימיקרוביאלית רחבה שלהם.הם משחררים לאט את מושגי כסף שקשרים ל- DNA וחלבונים מיקרוביאליים, משבשים פונקציות חיוניות. סרטים המכילים ננוסלבר משמשים לחבבות פצע, פני מגע מזון, ואריזות רפואיות כדי לעכב צמיחה חיידקית.

טיטניום דו-חמצני (TiO2) ו תחמוצת אבץ (ZnO) חלקיקים משמשים עבור חוסם UV ו photocatalytic עצמית ניקוי נכסים. באריזה, TiO2 יכול להגן על מוצרים רגישים לאור כמו בירה, שמן זית או ויטמינים מזיהום UV. ZnO גם מספק פעילות מיקרוביאלית והוא משמש לעתים קרובות בשילוב עם ננוקליס כדי ליצור מחסומים רב-תפקודיים.

ננומטרים מבוססי פחמן

ננו-בוטיקים פחמן (CNTs) וגרף הם יעילים מאוד בשיפור כוח מכני ו מוליכות חשמלית. באריזה, תפקידם העיקרי הוא לשפר את תכונות המחסום ולספק תכונות אנטיסטטיות. Graphene oxide, נגזר, יעיל במיוחד לחסום חמצן וחום מים בשל המבנה המצופה שלה.מחקר לתוך סרטי אריזה מבוססי גרפן מואץ, למרות שעלה עדיין מחסום עבור משווקים המוניים.

שיטות עיבוד עבור Nanocomposite Films

הפקת סרטים ננו-קודפוטאיים אחידים דורשת שליטה זהירה של פיזור חלקיקים. Agglomeration - כאשר חלקיקים ביחד - יכולים לשלול את היתרונות שלהם ואפילו ליצור נקודות חלשות.

  • (FLT:0) מבדילה בין-מנטלית: 1FLT:1, הפולימרים וננופיל מורכבים במגרש של תאום בטמפרטורות גבוהות.זוהי השיטה הניתנת לדרגתיות ביותר, המשמשת לפוליוולף, ניילוןים ו- PET.
  • (FLT:0) ⁇ : FLT:1 הפולימרים וננו-חלקיקים מומסים או מפוזרים בפתירת, אשר לאחר מכן מוקרן כדי ליצור סרט. שיטה זו מאפשרת פיזור מעולה אבל הוא פחות מתאים לייצור עשיר בשל טיפול ועלויות ממס.
  • (FLT:0) בפולימרול:FLT:1Ninaparticles מפוזרים במונותמר לפני פולימריזציה, המאפשר חיבור שווה בין מלא למטריקס.זה נותן את החידה הבין-גזעית החזקה ביותר, אך מוגבל במערכות פולימרים ספציפיות.
  • (FLT:0)Layer-by-layer האסיפה: FIRLT:1 , שכבות של פולימרים וננו-חלקיק מופקדים, יצירת מבנים מסודרים מאוד.גישה זו משמשת לסרטי מחסום גבוהים, אך כיום היא איטית ויקרה.

סרטים ננו-קומביים מסחריים רבים מיוצרים באמצעות הפחתה של התכה באמצעות אגן מאסטרבטך המכיל ריכוזים גבוהים של חלקיקים שנופלים במהלך מפוצץ או מטילים את הסרט. גישה זו מאזן עלות, דרך חישוב וביצועים.

תכונות גדר: היתרון הליבה

אחד היתרונות החשובים ביותר של ננוטכנולוגיה באריזות הוא השיפור הדרמטי בתכונות מחסום.חמצן, לחות ואור UV הם האויבים העיקריים של סחורות ארוזות, גרימת חמצון, קלקלות והשפלה תזונתית. על ידי שילוב חלקיקים מחוסנים היטב, חוסר יכולת סרט יכול להיות מופחת על ידי גורמים של 2 עד 10 או יותר.

המנגנון הוא פשוט: חלקיקים פועלים כמכשולים פיזיים אשר מכריחים מולקולות לעקוב אחר נתיב ארוך יותר, מטושטש דרך הסרט.תואר של שיפור מחסום תלוי ביחס היבט, אוריינטציה, וטעינה של הממלא. Exfoliated nanoclays עם היבטים של 100-1000 יכול ליצור נתיבי דיפוזה כי הם כמה פעמים יותר מאשר מודלים מתמטיים כמו מודל ®pernbn / ריבוע (L) על ידי ריבוע 1 / ⁇ ) בערך 1 / L) ו-L) הוא נמוך יותר מ 1 ליטר (L) הוא בערך 1 ליטר (L) ו- 1 ליטר) הוא בערך 1 ליטר (L ⁇ ) הוא בערך 1 ליטר) הוא נמוך יותר מאשר ⁇ (L) 1 ליטר) על ידי ⁇ (L) 1 ליטר) הוא בערך 1 {\displaystyle 1 {\displaystyle 1 {\displaystyle 1 {\displaystyle 1 / 1 {\displaystyle 1 {\displaystyle 1 {\displaystyle 1 / 1 {\displaystyle 1 {\displaystyle 1 {\displaystyle 1 / 1 {\displaystyle 1 {\displaystyle 1 {\displaystyle 1 {\displaystyle \"ל} ⁇ (L} ⁇ )} ⁇ (L} ⁇ (L} 1\ליטר)} 1\"ל

ביישומים בעולם האמיתי, טעינה של 5% ננוקלי ב- ethylene vinyl אלכוהול (VOH) יכולה להפחית את העברת החמצן על ידי 60–80%, המאפשרת לסרטים דקים עם חיי מדף שווים.זה לא רק חוסך חומר, אלא גם מקל על מחזוריות על ידי צמצום הצורך במבנים מרוב שכבות שקשה להפריד.

גדרות של ארסמה ו-Aromas Barriers

ננוקום משפר גם את שערי העברת המים (WVTR) לדוגמה, פוליויניל אלכוהול (PVOH) עם סרטי MMT exfoliated להראות הפחתה של עד 70%.זה קריטי עבור סחורות יבשות כי חייב להישאר פריך (למשל, סדקים, דגני בוקר) ומוצרים שלא חייבים לצבור לחות (למשל, תרופות).

כוח מכני ויציבות

מעבר למחסומים, ננוטכנולוגיה משפרת באופן משמעותי את התכונות המכאניות של סרטי אריזה, ומאפשרת להפחתה - שימוש בסרטים דקים תוך שמירה או שיפור ביצועים.זה מפחית ישירות את צריכת הפלסטיק והבזבוז.

  • (ב) ⁇ :0) ⁇ (החזקה של ה- 30–70%) נפוצים עם ננוקליות או CNTs בפוליאולפינים.
  • (ב) ⁇ :0) ,(Elastic Modulus:FLT:1) סטיפיפות יכולה להכפיל, המאפשר לסרטים לשמור על צורה תחת עומס ללא נפיחות.
  • (FLT:0) ציות לדמיון ודמיע: FLT:1 , ננורור כוח מסייע לעצור את צמיחת הסדקים.סרטים המשמשים לשקים כבדים, שקיות קירור, וביטוח רפואי מהשיפורים האלה.
  • כוח ה-FLT:0 (Impact Powerure: 1FLT:1 חלק ננוקומבטים להראות יותר קשיחות, סופג אנרגיה ללא fracturing.זה מפחית את השבר במהלך המשלוח, מקור עיקרי של פסולת המוצר ותלונות הצרכנים.

לדוגמה, יצרן מוביל של סרטי מתיחה משווקת ננוקלי-reinforced לינארי נמוך-density פוליאתילן (LLDPE) אשר משיגה ירידה של 20% במד הסרטים תוך שמירה על אותו כוח המכיל עומס.זה מביא עלויות חומר נמוכות ופחות פסולת פלסטיק עבור כל אחד מהשחקנים עטוף.

פונקציות Active and Intelligent Packaging

ננוטכנולוגיה מאפשרת לאריזות לעשות יותר מאשר להגן באופן פסיבי על תוכן.אריזות Active משלבת רכיבים אינטראקציה עם המוצר או הסביבה כדי להרחיב את חיי המדף או לספק מידע.

סרטים אנטי-מיקרוביאליים

Silver, תחמוצת אבץ, ונחושת חלקיקים מוטבעים בסרטים יכולים להרוג או לעכב חיידקים, עובש, וצעקות על מגע.זה חשוב במיוחד עבור מזונות בלתי ניתנים לגווע כמו גבינה, בשר פרוסה, ומוצרים טריים. חלקיקים Silver אושר לשימוש בחומרי מגע מזון במספר תחומי שיפוט, אם כי גבולות הגירה מאוישים לחלוטין.

מטבוליזם Scavengers ו Moisture control

חלקיקים יכולים גם לפעול כמו scavengers פעיל.לדוגמה, חלקיקים ברזל יכולים לצרוך חמצן חי בתוך חבילה סגורה, למנוע חמצון. בדומה, ננוקליים מבוססי desiccants להסדיר לחות. מרכיבים פעילים אלה לעתים קרובות משולבים לתוך שכבה נפרדת או מטמון, אבל סרטים ננו-פוכי מציעים את הפוטנציאל לשלב אותם ישירות לתוך המבנה.

« « « TERFEN RETERS

כמה סרטים מתקדמים ננו-קומוטאיים משנים צבע בתגובה ל- pH, טמפרטורה או הרכב גז.לדוגמה, סרט המכיל צבע רגיש ל- pH על ננוקלי יכול לעבור מירוק לאדום כאשר חיידקי קלקל מייצרים אינסים כאלה (FLT:0smartאריזותFLT:1 מאפשר לצרכנים וקמעונאים להעריך איכות מזון ללא פתיחת החבילה, צמצום הפסולת.

השלכות שליליות

אחד הטיעונים המשכנעים ביותר עבור ננוטכנולוגיה באריזות הוא הפוטנציאל שלה להפחית את ההשפעה הסביבתית. על ידי מתן סרטים דקים והחלפת רב-שכבות עם מונוlayer nanocomposites פשוט יותר, יצרנים יכולים לקצץ את השימוש הפלסטי ב-15-30% תוך שמירה או שיפור ביצועים.בנוסף, ננוקום יכול להפוך פולימרים בעלי יכולת ביולוגית כמו חומצה פולילאקטית (A) יותר מעשית על ידי שיפור התכונות המכוחות והמכניות שלהם, המאפשר להחליף אותם ביישומים המבוססים על נפט.

עם זאת, חששות קיימות גם.הייצור וההפצה של חלקיקים עצמם יכולים להיות השפעות אקולוגיות. הערכות מחזור חיים חיוניות כדי להבטיח כי היתרון הסביבתי הנקי הוא חיובי.חלק חלקיקים, כמו ננוקליות, הם טבעיים המתרחשים מינרלים עם רעילות נמוכה, בעוד ננו-tubes ממונדסים דורש טיפול זהיר.

סיקור ו- Safety Landscape

השימוש ב-Nanomaterials באריזות מזון כפוף לתקנות קפדניות ברחבי העולם. באיחוד האירופי, רשות בטיחות המזון האירופית (EFSA) דורש הערכות סיכון חד-צדדיות לכל nanomaterials המונדסים בשימוש בחומרי מגע למזון.הממשל האמריקאי למזון ותרופות (FDA) לא ביסס תקנות ספציפיות של ננו-במיוחד, אלא מעריך חומרים תחת המסגרת הקיימת שלה, הדורשות ראיות שאינן מסכנות את הבריאות האנושית.

יצרנים חייבים להוכיח כי חלקיקים מעוגן היטב במריצה פולימרית ואינם נלחמים בתנאים צפויים של שימוש. Encapsulation, פונקציונליות פני השטח, וקישורי הצלב הם אסטרטגיות המשמשות למזער את ההגירה. קבוצות של צרכנים קראו לתווית חובה, וכמה תחומי שיפוט דורשים גילוי של ננו-חומרים ביישומים של מגע מזון.

עד כה, הגופים הרגולטוריים העיקריים אישרו ניסוחים ספציפיים של ננו-מולקולי עבור אריזות מזון, כולל ננוקליות מסוימות ו- titanium דו-חמצני נותרו שנויים במחלוקת, עם כמה מדינות מגבילות את השימוש שלהם על פני משטחים שאינם מזון.התעשייה עובדת על מנת לקבוע סטנדרטים ברורים ושיטות בדיקה כדי להבטיח פריסה בטוחה.

יישומים מסחריים נוכחיים

סרטי אריזה ננו-קופוטאיים כבר בשימוש במספר תחומים:

  • (FLT:0) אריזות מזון: ⁇ FLT:1 בקבוקי בירה עם שכבות מחסום ננוקלי, גבינה עוטפת עם ננוסלבר, ונשטוף ננונים עם צריכת חמצן מופחתת הם דוגמאות נפוצות.
  • אריזות:0 (Pharm:FLT:1 Blister Packs ומכשיר רפואי pouches ליהנות לחות משופרת ו מחסומים UV. ננוקום גם להגן על סמים רגישים כי מחלחלים לאור או לחות.
  • (FLT:0)Consumer אלקטרוניקה: 1FLT:1 אנטי-סטטי שילוב צינורות פחמן מגן על לוחות מעגלים ורכיבים משחרור אלקטרוסטטי.
  • סרטי FLT:0 (סרטים חקלאיים:0) 1 מולך עם TiO2 חלקיקים מתנגדים לשפל של UV ומאוחר יותר, צמצום פסולת פלסטיק בחקלאות.

כמה חברות יצאו כמנהיגים באריזות ננוטק, כולל:0 (Nanocorphve:1 ), (מומחה ב- nanoclay Masterbatches), FLT:2NanogistFLT 3 (פתרונות אנטימיקרוביאליים), ו-FLT:4Cellresin TechnologiesFLT:5 (מחקר אריזות פעיל).

אתגרים ומגבלות

למרות ההבטחה, אימוץ נרחב של ננוטכנולוגיה בסרטים של אריזה עומד בפני כמה מכשולים:

  • (FLT:0) Cost:BuildFLT:1 , חלקיקים רבים, במיוחד צינורות פחמן ו גרפן, הם יקרים. ייצור Masterbatch דורש ציוד מיוחד, ובקרת איכות עבור פיזור דורש.
  • (FLT:0) calities:FLT:1 , Achieving חלקיקים עקביים פיזור וכיוון בקנה מידה תעשייתי הוא מאתגר.ריאציות בפיזור יכול להוביל לנכסים סרטיים בלתי עקביים ולהגדיל את אחוזי הגרדוז.
  • (ב) אי הוודאות של קונסולת: 1FLT:1 הנוף הרגולטורי המתפתח יוצר היסוס בין בעלי המותג.
  • (FLT:0) קבלת אישור: FLT:1 המודעות הציבורית של ננוטכנולוגיה גדלה, אבל כמה צרכנים הם שכירי חרב של "אנו" באריזות מזון. Clear תקשורת על בטיחות והטבות הוא הכרחי כדי לבנות אמון.
  • (FLT:0) שיקולי סוף-חיים:FLT:1 כאשר סרטים ננו-קומבי נכנסים לזרם מחזורי, נוכחות חלקיקים יכולה לסבך ולעבד מחדש.

כיוונים עתידיים וחדשנות

במבט קדימה, כמה מגמות מעצבות את הדור הבא של סרטי אריזות ננוקום:

מבוסס על Biodegradable Nanocomposites

שילוב ננוטכנולוגיה עם biopolymers כמו PLA, פוליhydroxyalkanoates (PHA), וסרטים מבוססי עמיץ הוא מוקד מחקר גדול. Cellulose ננו-Crystals (CNCs) ו nanofibers (CNFs) בסופו של דבר הם חידושים, biodegradablelers נגזרת עץ או פסולת חקלאית הם יכולים באופן משמעותי לחזק את התכונות של פחמן סטנדרטי כדי לשפר את החמצן שלהם.

מערכות היברידיות ומולטימדיה

חוקרים מפתחים ננו-קומביטים היברידיים המשלבים סוגים רבים של חלקיקים כדי להשיג שיפורים בו-זמנית.סרט עשוי לשלב ננוקליות למחסום, כסף לפעילות מיקרוביאלית, ו-TiO2 להגנה על UV. טכניקות עיבוד מתקדמות כמו שכבת-על-ידי-שכבת ואלקטרוסמנטינג מאפשרות שליטה מדויקת של ארכיטקטורת סרטים כדי להתאים לכל פונקציה.

ננוקום חכם ואחראי

סרטים עתידיים עשויים להיות מסוגלים לשנות את תכונותיהם בתגובה לטריגרים סביבתיים.לדוגמה, nanocomposite בטמפרטורה יכול להיות יותר אמין בטמפרטורות קירור כדי לאפשר שחרור מבוקר של חומרים משמרים, או פחות חד-משמעי כאשר גזי קלקל הם זיהו.

ננוטכנולוגיה ב-Recyclable Mono-Materials

כדי לשפר את המיחזור, תעשיית האריזה נעה לכיוון מבנים מונו-חומריים (למשל, כל-polyethylene או All-polypropylene) שניתן למחזר בקלות רבה יותר מאשר רב-חומריים.ננוטכנולוגיה יכולה לפצות על פער הביצועים של מונו-חומרים על ידי מתן המחסום והנכסים המכניים שהושגו בעבר על ידי מספר רב של שכבות.זה הוא דרך מבטיחה עבור אריזה בת קיימא ללא מחלות הקרבה.

מסקנה: עתיד חזק יותר, חכם יותר עבור סרטי אריזה

ננוטכנולוגיה אינה סקרנות מעבדה מרוחקת – היא כבר מוטבעת בסרטים של אריזה שמגנים על מזון, תרופות ומוצרי הצריכה בכל יום. על ידי החזרת פולימרים ב-Nanoscale, יצרנים יכולים ליצור סרטים חזקים יותר, חסמיים טובים יותר, ותפקודיים יותר תוך שימוש פחות בחומרים.היתרונות המשתרעים מצמצום הפסולת והצריכה הפלסטית כדי לאפשר להפעלה ולאריזה של אתגרים קלים יותר, במיוחד, בתפיסת כלים, אך בטווח הארוך יותר, כתוצאה מצריכת מזון וחדשנות, תהיה יעילה יותר, אך יעילה יותר, אך יעילה יותר, אך היא יעילה יותר, אך יעילה יותר, אך יעילה יותר, אך היא יעילה יותר, כתוצאה מצריכת מוצרי מחקר, היא יעילה יותר, אך יעילה יותר, אך יעילה יותר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, אך יעילה יותר, אך יעילה יותר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, אך יעילה יותר, כך שתאפשרה, כך שתאפשרה, היא יעילה יותר, אך יעילה יותר, היא יעילה יותר, אך יעילה יותר, היא מאפשרת פתרונות מתקדמים, אך יעילה יותר, כך שתאפשרה, מבחינתה, מבחינתה, מבחינתה, היא מאפשרת פתרונות מתקדמים, אך יעילה יותר, מבחינתה, אך יעילה יותר, אך ורק קצב מחקר, אך יעילה יותר, כך שתאפשר

לקריאה נוספת על ננו-חומרים באריזות מזון, ראה את הסקירה המקיפה שפורסמה על ידי ההרחבה:0Materials Today: ProceedingsssveFLT:1 ;2EFSA אתר האינטרנט של FLT 3 מספק מידע רגולטורי נוכחי על ננו-חומרים מהונדסים בחומרי מגע מזון.