Gıda Ambalajı Olarak Kullanılabilecek Şeffaf ve Nanokompozit Yapılı “Polietilen/Kil Bariyer Film”Lerin Üretimi
Hazırlayan: Ali Durmuş, Nevra Ercan, Ahmet Kaşgöz
İstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü
Proje Özeti:
Polimer nanokompozitlerin hazırlanması, gıda ambalajlama sektöründe kullanılan
esnek plastik filmlerinin bariyer özelliklerinin, ucuz malzemelerle ve ticari
şekillendirme süreçlerine uygulanabilir yöntemlerle iyileştirilmesinde son yıllarda
uygulanmaya çalışılan yenilikçi yöntemlerden biridir. Bu amaçla sürdürülen bilimsel/
teknik ürün ve süreç geliştirme çalışmaları sonucu, özellikle son ürün performansını
etkileyen birçok malzeme ve süreç zorlukları bulunduğu bildirilmiştir. Bu zorluklar;
uygun kimyasal ve fiziksel yapıda dolgu temini, polimer-dolgu uyumsuzlukları, yapısal
özelliklerin belirlenmesinde kullanılan analitik yöntemler, bileşim ve formülasyon
belirleme problemleri, istenilen performans artışının sağlanamaması, malzemelerin
bazı özelliklerinde kayıp (opaklık, kırılganlık, mekanik zayıflıklar vs.) gibi sıralanabilir.
Polimer/kil nanokompozitlerinin üretiminde malzemelerin fiziksel formlarındaki
farklılıklardan kaynaklanan proses zorluklarının giderilmesi ve etkin dolgu dağılımının
sağlanabilmesi için yüksek dolgu içeren masterbatch’lerin kullanımı önerilmektedir.
Bu proje çalışmasında, ambalaj sektöründe en yoğun kullanıma sahip termoplastikler
olan düşük ve yüksek yoğunluklu polietilen (LDPE ve HDPE) esaslı, organo-kil dolgulu
nanokompozit filmlerin, laboratuar ölçekli çalışmalarla üretimleri gerçekleştirilmiş ve
elde edilen filmlerin yapısal ve fiziksel özellikleri ayrıntılı olarak incelenmiştir. Farklı
yapıda uyumlaştırıcı polimerlerin (aşılı- ve sıralı-kopolimerler, iyonomerler, okside
polietilen, harmanlar vs.) kullanımı ve değişik üretim yöntemleri ile çeşitli bileşimlerde
polietilen filmler, endüstriyel şekillendirme süreçlerine uygun olarak hazırlanmıştır.
Hazırlanan filmlerin bileşimleri ve üretim yöntemine bağlı olarak, özellikle gıdaların raf
ömrünü uzatma için en önemli performans parametresi olarak değerlendirilen oksijen
geçirgenlik değerleri değerlendirilmiştir.
Çalışma sonucunda; kullanılan uyumlaştırıcı bileşenin de filmlerin gaz geçirgenlik
performansı üzerinde doğrudan etkisi olduğu, yüksek fonksiyonel grup içeriğine sahip
uyumlaştırıcılar (örn. iyonomerler) kullanılması durumunda masterbatch prosesinin,
konvansiyonel aşılı-kopolimer yapıda uyumlaştırıcılar kullanılması durumunda ise
masterbatch yöntemi yerine tek adımda harmanlamanın dolgu dağılımı ve filmlerin
gaz bariyer özelliklerinin iyileşmesinde daha etkin olduğu tespit edilmiştir.