اثربخشی و ایمنی پوشش های مورد استفاده در لیوان کاغذی1. 1
ایمنی و اثربخشیپوششدر استفاده مورد هایکاغذی لیوان
حدائق هاله*1
ایرانمنش مهدیه ،1
،صیامی سمیراعراقی2
1.،غذایی صنایع و علوم دکتری دانشجویتهران تحقیقات و علوم واحد ،اسالمی آزاد دانشگاه
2.،اسالمی آزاد دانشگاه ، ،غذایی صنایع و علوم ارشد کارشناسی آموخته دانشو علوم واحد
تهران تحقیقات
*
Corresponding author`s Email: Hadaegh_h@hotmail.com
خالصه
از استفاده امروزهلیوانهایکاغذیمطمئن جایگزین عنوان بهبه نسبت تریلیوانهایپالستیکیاست یافته بیشتری رواج ،پوششها از استفاده ولیی
ضعف بردن بین از جهت متفاوتهاینظیر ،کاغذ،کافی استحکام عدمنگرانیایمنی درباره را هایی.است کرده ایجاد فرآورده اینبا مطالعه این
پوشش انواع بررسی و مرور هدفایمنی لحاظ به ًاخصوص آن معایب و مزایا ،کاغذی لیوان در استفاده مورد های.است شده انجام
کلیدی کلمات:با پوشش ،اتیلن پلی با پوشش ،کاغذی لیوانPLAمهاجرت ،
1.مقدمه
دهۀ اواسط از1691مصرف یکبار ظروف تولید برای متناوب طور به و شد تبدیل ما روز هر زندگی مصرفی مواد از بخشی صورت به پالستیک
از استفاده که دادند نشان زمان طی در متعدد تحقیقات .گرفت قرار استفاده موردمی پالستیکی ظروف.گذارد جای بر افراد سالمت بر منفی تأثیرات تواند
شده شناخته ایمن پلیمرها این از بسیاری اینکه با حتیمی آن بیم ولی ،اندناشناخته منفی تأثیرات که رودباشند داشته سالمتی بر ای[1در کاغذ ترکیب .]
است برخوردار کمتری پیچیدگی از پالستیک با مقایسهمی انتظار ومواد هنگام زود فساد حال این با .باشد داشته کمتری وسعت مهاجرت لحاظ از رود
د )تنهایی (به مقوا و کاغذ از استفاده مطرح مشکالت از )کاغذ نفوذپذیری دلیل (به بندیهایی بسته چنین در غذاییاست غذایی مواد بندی بسته ر[2].
2.ضعفکاغذ های
کاغذ کلی طور بهمقاومت مرهون را استحکام این و است برخوردار قبولی قابل استحکام و سفتی از موارد بسیاری در استفاده جهت خشک
زنجیره بین چسبندگی نیروهای و سلولزی زنجیرۀ ذاتینفوذ دلیل به چسبندگی نیروهای این ،کاغذ شدن خیس با .است هیدروژنی پیوندهای قبیل از ای
زنجیره بین آبسل هایپیوندهای و یافته کاهش ولزی"مولکولآب های–زنجیره"با"زنجیره هیدروژن-زنجیره"جایگزین )بودند استحکام سبب (که
می کاشته کاغذ پایداری از صورت بدین و شده[ شود3می سبب کاغذ هیگروسکوپ طبیعت واقع در .]در .کند جذب رطوبت محیط از سرعت به شود
کنگره بندیهای بسته،ایمی کاغذ شدن نرم سبب تنها نه آبدیواره اتصاالت بلکه ،گرددجعبه هایکاغذی های-چسب بواسطه کهبه آب پایۀ بر های
هستند متصل یکدیگر-می سست نیز رامی االستیک مدول کاهش سبب ،رطوبت افزایش اثر در شدن نرم این .کندرطوبت افزایش با که طوری به گردد؛
تا نسبی58مق در %نسبی رطوبت با ایسه81میزان به ،%01می کاسته کاغذی جعبه استحکام از درصد[ شود0نگهداری برای بهینه شرایط کلی طور به .]
دمای ،مقوا و کاغذ انواعC°21حدود نسبی رطوبت و81می %باشد[8].
عدم و هیگروسکوپ طبیعت ،ضعیف کنندگی محافظت (ویژگیهای شده ذکر دالئل به بناکاغذ ،)حرارتی دوخت قابلیتنمیمدت به تواند
[ گیرد قرار استفاده مورد غذایی مواد حفظ جهت طوالنی9می مهاجرت .]د به بیرون محیط از تواندروسوی از .گیرد صورت بالعکس یا و غذایی ماده ن
1
غذایی صنایع و علوم دکتری دانشجوی
2
آموخته دانشغذایی صنایع و علوم ارشد کارشناسی
2. 2
پوشش وجود عدم صورت در دیگرپوشش نظیر محافظ هایروغن ،پالستیکی هایمورد معدنی هایمی نیز چاپ جوهرهای در استفادهسطح از توانند
[ کنند نفوذ داخل خشک غذایی مواد به بندی بسته7.]
3.کاغذی لیوان تولید فرایند1
اولین تولید ،مقوا و کاغذ با تولیدی محصوالت انواع میان از"صنعتی کاغذی لیوان"سال در1617به که لیوان این .شد انجام امریکا کشور در و
ناشرکت برند م“Dixie cup”یا“health kup”می نامیدهلولن لورنس نام با وکیل یک توسط ،شد2
آلودگی انتشار از همواره وی .گردید ابداع
انگیزه همین و بود نگران نوشیدن جهت لیوان از استفاده در افراد شراکت از ناشیلیوان این تولید به که شد ای.انجامید مصرف یکبار هایلیوان تولید
دستگاه توسط کاغذیمی انجام خاصی های،شده ریخته داغ مایعات برابر در مقاومت بردن باال برای ،مصرف یکبار لیوان نوع این اولیه تولید در .گیرد
کاغذ خاک کوچکی مقادیر3
می آن کف درمی را لیوان باال سرعت با سپس و ریختنددیو تا خاک این که طوری به چرخاندند؛ارهباال هم لیوان های
[ گردد آب نفوذ برابر در لیوان مقاومت افزایش سبب ترتیب بدین و دهد پوشش را آن و آمده5می نامیده هم فیبر خاک ًاگاه که کاغذ خاک .]به ،شود
می اطالق خاکیمی کاغذ سلولزی فیبر فراوری سبب که گردد[گردد6.]
لیوان ساخت جهت استفاده مورد کاغذک هایشده داده پوشش اتیلن پلی نظیر پلیمری توسط که است کرافت مقاوم کاغذ نوع از ًاعموم اغذی
می نظر به اینکه با .استلیوان رسدیا سنتتیک پالستیکی پوشش ولی دارند بازیافت جهت زیادی پتانسیل ،کاغذ بودن بازیافت قابل دلیل به کاغذی های
اینکه جهت به آن آب در محلول غیر چسبمی نامناسب مجدد استفاده برای آنرا ،نیست جداسازی قابل[سازد11و11.]
4.دهی پوشش4
کردن لمینیت و5
کاغذ
،واکس ،اتیلن پلی نظیر فعال عملگرای ترکیبات .است کاغذ عملکردی ویژگیهای افزایش روش ترین ساده دهی پوششPVdCمی غیره و-
دیسپرسیون ،حالل بصورت توانندپایه بر های[ شوند استفاده شده ذوب جامد صورت به یا و آب2و8متعددی عوامل به پوشش تشکیل کلی بطور .]
می جمله آن از که دارد بستگیکرد اشاره کردن خشک سرعت نیز و کردن خشک و دهی پوشش دمای ،استفاده مورد حالل نوع به توان[11این در .]
چسب از لمینیت فرایند نوع اساس بر راستاهایمی استفاده مختلفیچسب این .شودامولسیون شامل هانوع از هاییPVAامولسیون ،بر ،نشاسته پایه بر های
می مذاب اتیلن پلی یا واکس ،عرضی پیوندهای دارای مرکب ترکیبات ،حالل /رزین پایۀاخیر نوع که باشند؛"اکستروژن فرایند تحت کردن لمینیت"9
می نامیده[ شود2اه جهت به .]لیوان تولید در اتیلن پلی و واکس با دهی پوشش میتمی داده شرح فرایند این ،کاغذی های.شود
واکس با پوشش
واکسقدیمی ازپوشش ترینمی استفاده پارافین واکس ،کار آغاز در .است کاغذ روی بر استفاده مورد هایدهه از .شد1681استفاده ،میالدی
میکروکریستاالین واکس از7
و اتیلن پلی پلیمرهای کنندگی محافظت ویژگیهای بهبود جهت و شده بیشترEVA[ شد اضافه آن به نیز12و13.]
خشک صورت دو هر به واکس5
مرطوب و6
می استفادهنفوذ برابر در را کاغذ تا میگردد اضافه سازی آماده مرحله طی در واکس مرطوب نوع در .شود
در ولی .سازد مقاوم چربی و آبحرارتی دوخت قابلیت ،رطوبت برابر در کاغذ حفاظت بر عالوه و رفته فرو کاغذ حفرات در داغ واکس ،خشک نوع
می آن به[ بخشد8و13می ساییدگی یا خراشیدگی و بوده ضعیف بسیار خاصیت این البته .]گردد آن رفتن بین از سبب تواند[6مخزن در که غلتکی .]
است چرخش حال در واکس حاویمی پوشش عبور حال در کاغذ روی آنرا ،غلتک البالی از مسیر در کاغذ این .دهدعبور ضخامت کننده تنظیم های
می تنظیم واکس وزن و کردهغلتک سپس .شودمی براق سطح ایجاد و کاغذ روی واکس تثبیت سبب کننده سرد هایگردند[13.]واکس پوشش یک
1
Paper Cup
2
Lawrence Luellen
3
Paper Clay (Fiber Clay)
4
Coating
5
Lamination
6
Extrusion Lamination
7
Microcrystalline Wax
8
Dry Waxing
9
Wet Waxing (Wax Sizing)
3. 3
ساییده یا شدن تا با راحتی به سادهمی واکس حفاظتی ویژگیهای کاهش سبب و شده خراشیده غذایی ماده به شدن[ گردد10دادن قرار با نقیصه این البته .]
الیه بین واکس الیهمی طرف بر پروپیلن پلی یا کاغذ های[گردد13.]
اتیلن پلی با پوشش
پلیمر این انواع میان از ، اتیلن پلی توسط کاغذ دهی پوشش با رابطه در( کم دانستیه با اتیلن پلی ِعنو دو ،LDPEزیاد دانستیه با اتیلن پلی و )
(HDPEنیز دو این میان از .دارند بیشتری کاربرد )LDPEمی استفاده بیشتر بودن صرفه به مقرون نیز و حرارتی دوخت قابلیت داشتن جهت بهاز .شود
می آن ویژگیهای سایرپذ نفوذ و استحکام افزایش به توان،گازها برای خوبی کننده محافظت پوشش این البته .کرد اشاره نیز آب بخار به نسبت کم یری
روغننمی محسوب فرار ترکیبات یا ها،مقابل در .شودHDPEتحت ،گازها به کم نفوذپذیری بر عالوه همچنین .دارد بیشتری سختی و کششی مقاومت
پوشش نوع این .است مقاوم نیز باال دمایی شرایطعنوان تحت و شده داده حرارت بندی بسته درون که غذایی مواد برای اغلب"Boil in the bag"
می خواندهمی استفاده ،شوند[ گردد18.]
پلت صورت به اتیلن پلیهایی1
می تهیهاز مذاب فیلم یک صورت به اکسترودر در باال فشار اعمال نیز و حرارت تحت شدن ذوب از پس که شود
قسمتمی قرار کاغذ سطح روی و شده خارج دستگاه انتهاییمی قرار سرد قطور غلتک یک با تماس در دو این بالفاصله .گیردیا براق صورت به و گیرند
می پرداخت ،ماتغیر الکتریکی میدان (یک الکتریکی تخلیه توسط تیمار ،چسب یک بوسیله چسباندن یا پرینت جهت سطح کردن مناسب برای .شوند
یمی انجام )کنواخت.شودًالمعمو پوشش وزن21می پوشش این .است مربع متر بر گرمشود داده کاغذ رویه یک روی بر توانداعمال سطح دو هر بر یا و
گرددباالتر کاغذ کنندگی حفاظت قابلیت و استحکام اخیر مورد در کهمیدو اکسترودرها شرایط این در .رودdieمذاب فیلم خروج برایبه که دارند
می داده پوشش کاغذ سطح دو بر تناوب[ شود2و8.]
متداول و ترین ساده[ است کرافت کاغذ روی دهی پوشش ،اتیلن پلی کاربرد ترین13عمده ِشکالا .]پوشش با رابطه در که ایمطرح اتیلن پلی با دهی
می پوشش در ریز حفرات وجود ،استمحافظت قابلیت کاهش سبب که باشدمی آن کنندگیمورد پوشش و مایع نوع ،سوبسترا سطح زبری .گردد
اتیل پلی با شده داده پوشش مصرف یکبار لیوان در هنگامیکه قهوه در موجود خامه مثال برای .مؤثرند حفرات این فراوانی بر همگی استفاده،شود ریخته ن
می باشد؛ ریز حفرات حاوی ،پوشش صورتیکه در وحفرا این از تواند[ گردد کاغذی لیوان مقاومت کاهش سبب و کرده نفوذ ت32.]
5.کاغذی لیوانحرارت به عایق
لیوان از مختلفی انواعلیوان نظیر حرارت به عایق هایمی استفاده تجاری صورت به سرد و داغ مایعات برای استایرن پلی فوم از شده ساخته های-
لیوان این .شوندافزودن طریق از ًاعموم هااز پس و فشار تحت رزین دادن حرارت ،قالب در آن کردن فشرده و استایرن پلی رزین یک به کننده کف عامل
می تولید قالب از گرفته شکل لیوان خروج آنلیوان چنین .شوندانرژی صرف آنها تولید در آنکه بر عالوه ولی دارند خوبی مقاومت حرارت برابر در هایی
دو ،است نیاز مورد زیادیروش منظور همین به .دارد بر در را زیادی هزینه نیز صحیح روش به زیست محیط در آنها انداختن رلیوان تولید برای هاییهای
دیواره ،پیشنهادی طرح یک اساس بر .است شده پیشنهاد رطوبت و حرارت برابر در قبول قابل مقاومت با کاغذیبا لیوان خارجی هایLDPEمنبسط
شده2
دیواره ویک با آن داخلیLDPEمنبسط غیر شده اصالح3
می پوشانیدهمی باالیی قسمت در نیز لیوان کف .شودبا تواندLDPEیا شده منبسط
می متصل و متناسب یکدیگر با انتها و بدنه قسمت .شود پوشانیده نشده منبسطکنند ایجاد حرارتی دوخت یک ،بینابینی سطح در تا شوند.LDPEمورد
استفادهزنجیره با دار شاخه نوع ازارزان دلیل به که است شده پخش هایبا مقایسه در حرارتی دوخت قابلیت داشتن و بودن ترHDPEقرار استفاده مورد
میمی لیوان شدن بندی آب سبب داخلی بدنه پوشش .گیردتبخیر عدم از ،استفاده هنگام در آن از مایع نفوذ از جلوگیری بر عالوه تا گرددبه مستقیم
[ آید عمل به جلوگیری نیز انبساط عملیات طی در لیوان دهی حرارت هنگام در اطراف هوای19.]
لیوان که است صورت این به کار روش(حدود مجدد حرارتی تیمار یک تحت ،دهی فرم و برش از پس هاC°118می قرار )رطوبت تا گیرند
پوشش ،شده بخار کاغذ در موجودLDPEاز قسمت این در که دالئلی از دیگر یکی .گردد منبسط خارجی سطح و ،نرمHDPEنمی استفادهاین شود
به نسبت پلیمر این که استLDPE(حدود دارد باالتری ذوب نقطهC°131نمی قرار آب تبخیر تأثیر تحت محسوس طور به نتیجه در و )این در .گیرد
انتخاب در راستاLDPEم کاغذ نوع وذوب برای نیاز مورد انرژی و کاغذ ورقه رطوبت به توجه ،استفاده وردLDPE.است اهمیت حائز بسیار
1
Pellet
2
Foamed LDPE
3
Unfoamed Modified LDPE
4. 4
تیما طی در آن مستقیم تبخیر از ممانعت نیز و آب نفوذ از جلوگیری منظور به فقط دهی پوشش و نیست انبساط به نیازی لیوان داخلی سطح درر
می انجام حرارتیمی اینجا در .شودتوانبر عالوهLDPEاز منبسط غیر شده اصالحHDPEشرایط تحت ،باالتر ذوب نقطه بدلیل چون :کرد استفاده نیز
نمی پیدا انبساط شده اعمال حرارتی.دارد محافظتی نقش فقط و کندلیوان اشکال تنهادر (تولید تجاری تولید شرایط تحت که است این الذکر فوق های
عدم احتمال )باال سرعتهایلیوان چنین کردن مونتاژ در .دارد وجود کافی بندی درزبا طوری بدنه و کف قسمت ،متعارف آالت ماشین از استفاده با هایی
می هماهنگ یکدیگرپوشش که شوندHDPEو بدنه داخلیPE[ گیرند قرار یکدیگر با تماس در کف داخلی19.]
6.الکتید پلی با شده داده پوشش کاغذی لیوان1
ازلیوان در حرارتی دوخت قابلیت ایجاد همچنین و مقاومت افزایش جهت که آنجاییسوی از نیز و است الزامی آنها دهی پوشش کاغذی های
می اتیلن پلی نظیر پلیمرهایی دیگرپوشش یافتن ،گردند محیطی زیست اشکاالت ایجاد سبب توانندقابلیت ایجاد بر عالوه که دیگری هایاتیل پلی های،ن
ضعفجب بیش و کم نیز را آن هایکن رانند،پوشش نوع این از یکی .است استقبال مورد همواره( الکتید پلی هاPLA)است[17و16و21].
PLA( ایمن مواد لیست درGRASو دارد قرار )می رو این ازگیرد قرار غذایی ماده با مستقیم تماس در تواند[11و21].بودن دارا بر عالوه ماده این
آبگ خاصیتریزدر چسب از استفاده رو این از و بوده حرارتی دوخت قابلیت دارای ،رطوبت به نسبت کم نفوذپذیری و فیلم تولید خوب ویژگیهای و ی
می منتفی را لیوان تولیدسازد[21و22].پوشش اینتجاری لحاظ از و است پذیر تجزیه و زیست محیط با سازگاردر بندی بسته ماده یک عنوان به
دسترسمیباشد[11و17و16]پوشش .می ایجاد چربی برابر در خوبی حفاظت )کاغذی لیوان تولید برای ًا(خصوص کاغذ روی آن دهیکند[12و21].
نظیر دار روغن غذاهای استفاده برای را مذکور لیوان رو این ازمی مناسب کورن پاپسازدفن از استفاده .آوریکاغذی لیوان چنین تولید در جدید های
بود خواهد صرفه به مقرون بسیار[11].بندی بسته ماده عنوان تحت پلیمر اینسبزغذایی مواد برای2
می شناختهشود[11و12و17و15].
بندی بسته یک ویژگیهای مهمترین از یکی،غلظت افزایش با .است بسته به آب بخار نفوذ برابر در مقاومتPLAآب بخار نفوذ قابلیت3
(WVPمی کاهش )ا بیشتر کاهش این اتیلن پلی با مقایسه در که یابدست.ِنزیری سطح نسبی رطوبت ،مقابل درنمونهمقوا های-دا پوشش انواع مشابهده
اتیلن پلی با نشده-می افزایشیابد.بودن کارآمد نتایج اینPLAلیوان دهی پوشش در رامی تأیید کاغذی هایکند[11و22].
آب جذب قابلیت4
(WA)ویژگیکه استپایه اطالعاتمقاومت دربارۀ را ایمقوا و کاغذبهجذبمی ارائه آبمی نشان واقع در .دهددهد
در مقوا یک کهمی جذب را آب آن از مقدار چه آب با تماس.کندمشاهدات براساسRhimوkimسال در2116،آب جذب قابلیتدرلیوان
با پوشش بواسطه چشمگیری طور به کاغذیPLAیافت کاهش.مقادیر در البتهغلظتPLAکمتراز3درصد،کاهش روندیاین از و شد مشاهده
ج ،بعد به غلظتصفر به آب ذببود حالی در این .رسیدپوشش لیوان کهاتیلن پلی با شده دارًالکآب جذبی.نداشتدو از آمده بدست نتایج مقایسه در
تغییر میزان ،اخیر آزمونWAلیوان درپوشش کاغذی هایبا شده دارPLA،تغییرات باWVPبود سازگار[11].رطوبت مجدد جذب کلی طور به
توسطPLA[ است شده گزارش ضعیف بسیار23.]
،شده مشاهده نتایج اساس برلیوان تمامیپوشش کاغذی هایبا شده دارPLAپوشش انواع همانندو صاف سطح اتیلن پلی توسط شده دار
داشتند همواری.الیه ،بعالوهPLAن ورآمدن از آثاری هیچگونه استفاده مورد مقوای سخت سطح علیرغماین .نداد شانمشخص طور به موردتمایل
باالیPLAمی نشان سلولزی فیبرهای به رانتیجه در که دهد،می سبب را خوبی بسیار پوشش.گرددنوع دو هر از استفاده با کاغذ متخلخل فیبری ساختار
شده هموار و پوشانیده پلیمراستدر .وپوشش این اقعُپ شبیه هارکنندهکرده عمل )کاغذ خاک (نظیر ها،می را خالی حفرات اینترتیب بدین و پوشانند
می هموار سطحی ایجاد سببگردند.میان این در البته،PLAیکنواخت سطح اتیلن پلی با مقایسه درمی سبب را تریکه گردد-ذکر ًالقب که همانگونه
شد،میبیشتر تمایل با آنرا توانپوشش اینکرد توجیه سلولزی فیبر به[11].
دهی پوششبا کاغذPLAفاکتور دو هر"کششی مقاومت5
"و"شکستگی نقطه در طول افزایش6
"افزایش چشمگیری طور به رامیدهداین .
شده استفاده کاغذ نوع بدلیل ًالاحتما نتیجهدر(کاغذ آزمونSBSمحلول شدن اشباع از که است )PLAاز سبب بدین و کرده جلوگیری کاغذ در
بین واکنشفیبرهایغلظت در .است کاسته دار پوشش کاغذاز کمتر های8/1%PLAغلظت افزایش با و کمتر کششی مقاومت ،PLAتا2%،این
1
Poly Lactide(PLA)
2
Green Food Packaging Material
3
Water Vapor Permeability (WVA)
4
Water Absorptiveness (WA)
5
Tensile Strength (TS)
6
Elongation at Break (E)
5. 5
بود اتیلن پلی با شده دار پوشش کاغذ از بیشتر مقاومت؛غلظت افزایش با ولیPLAاز بیش به2شاهد کششی مقاومت در را چشمگیری کاهش ،%
می را امر این دلیل .هستیمتفیلم کششی مقاومت بودن پایین به وانPLAغلظت در که داد نسبتمی نشان خود از بیشتری اثر باالتر هایبرخی البته .دهد
کرده گزارش را متناقضی نتایج دیگر محققاناند[11].
غلظت افزایش با هم کاغذها طول افزایش قابلیتPLAپوشش کاغذ سختی افزایش نشانگر نتیجه این .شد بیشتربا شده دارPLAاین با .است
پوشش کاغذ با مقایسه در افزایش این حالمی را امر این دلیل .بود کمتر اتیلن پلی با شده دارفیلم ماهیت که کرد توجیه اینگونه توانPLAاز متفاوت
بیشتر سختی و چسبندگی از و بوده اتیلن پلیاست برخوردار ی[11].که دیگری تحقیق درAurasفیلم قابلیت ،دادند انجام همکارانش وOPLAدر
ویژگی بهبودبا مقایسه در کنندگی ممانعت هایPETوOPS[ شد ارزیابی بهتر17.]
فاکتورآب قطره تماس زاویه1
زمان گذشت از پس آمده بدست نتایج .است بندی بسته مادۀ سطح بودن آبگریز یا آبدوست درجه نشانگر2
کاغذ به آب قطره برخورد از ثانیه،با که کاغذی برایPLAنشده پوشانیده50/71گزارشات از بیشتر آن مقدار که است درجهRhimهمکارانش و
(2117ب کرافت کاغذ دهی پوشش دربارۀ )اPLA(9/97می )درجهباشد.کاغذ سطح که است مورد این نشانگر نتایج مقایسهSBSکرافت با مقایسه در
.است برخوردار بیشتری آبگیری ازغلظت در همچنیناز کمتر های1%PLAاز آمده بدست نتایج به استناد با که هستیم مواجه تماس زاویه کاهش با
می را آن دلیل میکروگراف تصاویریک تشکیل به توانرویهاست نداده پوشش را کاغذ سطح تمامی ًالاحتما که داد نسبت نازک و یکنواخت غیر..از
غلظت1اثر بعد به %PLAکاغذهای مقاومت افزایش .است مشهود بسیار تماس زاویه افزایش و کاغذ دهی پوشش درپوششبا شده دارPLAمقابل در
مکانی ویژگیهای افزایش سبب آبمی نیز کاغذها آن کیگردد[11].
آنها دهی پوشش در که کاغذهایی ،آمده بدست نتایج اساس برازPLAغلظته بااز کمتر ای8/1،بود شده استفاده %دوخت قابلیت فاقد
می که بودند حرارتیغلظت در که حالیست در این .کرد توجیه اندک غلظتهای در تماس زاویه کاهش همانند آنرا توانتا غلظت افزایش با ،باالتر های
0می افزایش حرارتی دوخت مقاومت ،%یابد.ق بر پوشش ضخامت اثر نشانگر مورد اینمهم نکته .است حرارتی دوخت ابلیتمالحظه قابل بودن باالتر ،
پوشش حرارتی دوخت برابر در مقاومت قابلیتهایPLAغلظتهای (در1اتیلن پلی با مقایسه در )باالتر و %برتری از یکی که استنیز پوشش این های
می محسوبشود[11].
فاکتورتر کشش مقاومت2
است آب با تماس هنگام در پارگی به مقاومت در کاغذ قابلیت نشانگر.شکل1کششی مقاومتَتکاغذ نوع سه در ر
با شده پوششدار ،پوشش بدونPLA(غلظت3)%حالت سه در را اتیلن پلی وتماس،سطح طرف دو با آببا آب تماسطرف یکسطحتماس نیز و
کاغذی لیوان طرف یک با داغ قهوهمقایسه موردکه همانگونه .است داده قرارمی انتظارتمام در پوشش بدون کاغذ مقاومت ،روداز کمتر بسیار موارد
پوشش انواع،تماس حالت سه هر در .است دارَت کششی مقاومتکاغذ لیوان در ربا شده پوششدار ی3%PLAاثر از نشان مورد این و بود سایرین از بیش
پوشش بیشتر بخشیPLAغلظت (با3)%سطح بیشتر آبگیری بواسطه اتیلن پلی مقابل درPLAاز استفاده که است اتیلن پلی با مقایسه درPLAبرای را
باال رطوبت با غذایی مواد با تماسمناسبمی ترسازد[11].
1
Elongation at Break (E)
2
Wet Tensile Strength
شکل1–پوشش و پوشش بدون کاغذ پارگی به مقاومتتوسط شده دار3%PLAیک با آب تماس ،سطح طرف دو با آب تماس حالت سه اتیلن پلی و
کاغذی لیوان طرف یک با داغ قهوه تماس نیز و سطح طرف
6. 6
7.طریق از شده داده پوشش کاغذی لیوانفلز یک رسوب
Sputter deposition،فیزیکی روش به بخار رسوب1
فیلم رسوب برای و استنازک هایروی به هدف از ماده یک انداختن بیرون توسط
می استفاده سوبسترادراینج (که شود)است کاغذ سوبسترا ا[1و20و28].ماده از انرژی پر اجزای توسط هدف بمباران واسطه به اتمها روش این در واقع در
می پرتاب بیرون به هدف جامدشوند[29].روش اینمی برده کار به آزمایشگاهی مقیاس در هم و صنعت در همشود؛آن بخشی اثر و بوده ساده که چرا
است رسیده اثبات به نیز[28].
طال رسوب ،خاص طور بهشده شناخته دهی پوشش روشمیباشد دسترس در سهولت به هم و بوده متداول هم که است ای[1]می انتظار .رود
زیست تجزیهیآن سازی آزاد هنگام طال محیطی زیست مشکالت ایجاد بیانگر که ندارد وجود شاهدی هیچ و باشد کند بسیار هوازی بی شرایط تحت طال
محیط درمح غیر بدلیل .باشدطال بودن لولکه است استوار پایه این بر باورها ،زیستی تجمع های ویژگیفلز ایندرحداقلاست ممکن.
که تحقیقی درHongوKangسال در2112داد انجام،شد هدر که گردید ارائه آب به نفوذ قابل غیر پوشش یک ایجاد برای جدیدی روش
لیوانهای روی بر جمله از موارد بسیاریایج از هدف .دارد کاربرد کاغذیاین ادلیوانهای داخلی سطح روی بر الیهکاغذی،مخرب اثرات از ممانعت
متداول کاغذی لیوانهای ساخت (در اتیلن پلیمراست شده عنوان داغ مایعات نوشیدن هنگام در انسان سالمت بر ).می طال ریز بسیار اجزای واقع درتوانند
چ خمیر ساختار حفرات درسبب که آورند بوجود مناسب ضخامت با پوششی و کرده نفوذ وبلیوانهای حرارتی پایداری افزایشدماهای در کاغذی
حدودC°61پوشش که حالیست در این .گرددLDPEحداکثر تا پیوسته طور به لیوانها این داخلی سطح روی برC°51مدت به تنها و کرده تحمل را
می کوتاهیدماهای در تواندمی جدا الیه سبب بدین و بیاورد دوام باالترشود[1].LDPEمی شناخته ایمن پلیمر یک عنوان بهاتاق دماهای در که شود
نمی ایجاد واکنشی هیچقوی کننده اکسید عوامل معرض در (مگر کندگیرد قرارمی خاصی حاللهای فقط و ).گردند آن تورم و انبساط سبب تواننداین
دماهای تا پیوسته طور به پلیمرC°51( باالتر دماهای ولی است پایدارC°68را )تنهامی تحمل کوتاهی مدت برایلیوانهای مورد این اثبات برای .کند
مدت به شده دار پوشش21حرارت تحت دقیقهC°61. گرفتند قرارشکل2تصاتوسط شده گرفته ویرکننده اسکن میکروگرافالکترونلیوانهای از
متداول کاغذیبوسیله شده دار پوششLDPEمی نشان زمان این از بعد و قبل رادهد[1].
پوشش لیوانهای ،مقایسه درروش با شده داردهی رسوب( طال6/1نانومتر،1رسوب دقیقه؛و8/8،نانومتر3رسوب دقیقه)کهمورد فوق شرایط تحت
بودند گرفته قرار حرارتی تیمار،دا نشان خود از بیشتری مقاومتدند.میبیشتر زمان طی در طال ذرات که کرد توجیه اینگونه توانحفره ساختارای
پر بهتر را کاغذیکردهمقاومت سبب بدین ومی ایجاد بیشترینمایند[1].
8.مهاجرت
چاپ کاغذ خارجی سطح هنگامیکهمی قرار مدت طوالنی تماس در دیگری کاغذ داخلی سطح با دارمی افزایش مهاجرت احتمال ،گیرد.یابد
لیوان گرفتن قرار ،مورد این بارز مثالهایچاپ کاغذیمی یکدیگر درون دار[ باشد9مهاجرت این تمامی .]است کاغذ بزرگ حفرات اندازۀ دلیل به ها
مولکول به کهمی نفوذ اجازه کوچکتر هایپوشش ًااکثر کاغذها جهت همین به .دهدواکس نظیر موادی با یا و شده لمینیت یا داررزین ،هاالک ،هاو ها
نسبت پالستیکی مواد برخیمی مقاوم چربی و رطوبت نفوذ به[ گردند11عمده از یکی .]دهی پوشش ،هیدروفوب ترکیبات چنین استفاده موارد ترین
لیوان.است کاغذی های
1
Physical Vapor Deposition (PVD)
شکل2-بوسیله شده دار پوشش متداول کاغذی لیوانهای از الکترون کننده اسکن میکروگراف توسط شده گرفته تصاویرLDPEحرارت تحت
C°90مدت از بعد و قبل ،20دقیقه
7. 7
[ است متفاوت پالستیکی مواد با مقایسه در هستند فیبر پایه بر که ترکیباتی از مهاجرت مکانیسم01ولی ]کاغذ از مهاجرت کلی طور به-به وطور
کاغذی لیوانهای خاص-ع بهغذایی ماده داخل به کننده مهاجرت ماده انتشار ضریب :جمله از دارد؛ بستگی متعددی واملموجود مواد نوع همچنین و
[25]،کاغذ ضخامت و گرماژ[26]ودر بیشتری موانع با کننده مهاجرت ماده شرایط این در که چرا کاغذ؛ پوشش عدم یا بودن دار پوششمواجه مسیر
بود خواهد[25].آزمون دربرای که هاییمی انجام مهاجرت میزان گیری اندازهمی غذایی ماده و بسته بین تماس زمان و دما پارامترهای شودبه بایست
شود کنترل دقت.راستا این درساز شبیه از مطالب بهتر درک برایهایی1
نظیرTenaxمی استفاده )خشک مواد (برایشود[27و25و26].
توسط که تحقیقی درZhouسال در همکارانش و2116( پیرن آلفا بنزو ترکیب وجود ،شد انجامBaP)مصرف یکبار لیوان از کرده نشت
پایدارترین از یکی اخیر ترکیب .گرفت قرار بررسی مورد داخل نوشیدنیهای به کاغذیوسرطانهیدروکربن مشتقات زاترینآروماتیک پلی های
(PAHsمی بشمار آنها شناساگر عنوان به و )استاند توسط که انسان مصرف برای ترکیب این قبول قابل غلظت حداکثر .رود،شده تائید جهانی اردهای
11نانواست آب لیتر بر گرم.شد ریخته لیوان داخل گرم و سرد نوشیدنی نوع دو آزمون این درونمونهاز پس ها8/1،1،8/1،2،8/2و3مورد ساعت
نوشیدن معمولی روش با بیشتر سازی شبیه برای .گرفتند قرار ارزیابی،انسانلیوان در تازه آب یکبار ساعت نیم هرمی جایگزین هاو شدآنهااتاق دمای در
می داشته نگاه.شدندکه شد مشاهدهغلظتBaPافزایش چشمگیری طور به زمان طی در داغ آب حاوی کاغذی لیوان درمییابد؛آب در حالیکه در
تکنیک از استفاده .نشد مشاهده آن از آثاری سردGC-MSمهاجرت نیزBaPلیوان درآشامیدنی آب به مصرف یکبار کاغذی هایراکرد تائید[31].
د نگرانیلیوان از مهاجرت بابت که یگریهایفرآورده بندی بسته از ًاخصوص مالمین مهاجرت ،داشت وجود کاغذیدر بستنی (نظیر لبنی های
لیوانآب در کمی حاللیت ولی بوده گلیسرین و اسید استیک ،فرمالدئید ،متانول در محلول ترکیبی مالمین .بود )کاغذی هاید الکل ودر .دارد اغ
توسط که تحقیقیLuسال در همکارانش و2116فرآورده از وسیعی طیف ،گرفت انجامامکان لحاظ از لبنی هایمورد آنها داخل به مالمین مهاجرت
لیوان داخلی (پوشش پروپیلن پلی از مالمین مهاجرت که کردند بیان روشنی به نتایج .گرفتند قرار آزمونمالمین رزین و کربنات پلی و )کاغذی های
نمی ایجاد سالمتی برای مشکلی و بوده نادر بسیار[کند33].
با پوششهایی از استفاده درباره مطالعهرو آن زیستی مزایای و طبیعت به پذیری بازگشت جهت به کاغذی بندیهای بسته روی بر زیستی پلیمرهای
پروتئین ،ساکاریدها پلی نظیر زیستی پذیر تجدید منابع از ًاعموم زیستی پوششهای با بندی بسته مواد این منشأ .است گسترش بهاز تلفیقی یا و لیپیدها و ها
می آنها[ باشد20د .]است رسیده اثبات به شونده حل مواد و گاز برابر در ترکیبات این کنندگی ممانعت اثر ،تحقیقات بسیاری از آمده دست به رنتایج
[29و27افزودنی با ترکیب برای مؤثری ابزار عنوان به توانند می زیستی پلیمرهای پایه بر فیلمهای آن بر عالوه .]میکروبی ضد ترکیبات نظیر مختلف های،
[ گیرند قرار استفاده مورد مغذی مواد و اکسیدانتها آنتی31و36.]
9.بازیافتی مقوای و کاغذ
حالل جمله از متعددی معدنی روغنهای حاوی ،کاغذ تولید برای بازیافتی فیبرهایواکس ،جوهرها هایچسب و هامی ها[باشند30.]همچنین
می جهت همین به .هستند نفتالن پروپیل ایزو دی نظیر کننده مهاجرت مضر ترکیبات از بیشتری مقادیر حاوی آنهاماده با آنها مستقیم تماس از بایست
[ گردد اجتناب غذایی2و33.]
توسط که تحقیقی درVollmerسال در همکارانش و2113،گرفت انجام116بازرسی مورد آلمان در شده بندی بسته خشک مواد از نمونه
هیدروکربن بیشتر .گرفتند قرارجوهر از معدنی روغنهای اشباع هایبسته چاپ هایکارتن داخل به هااتیلنی پلی پوششهای حتی .بودند کرده مهاجرت ها
ای مهاجرت از هم کاغذها داخل[ بود نکاسته بسته داخل به اشباع هیدروکربنهای ن30مواد در اشباع هیدروکربنهای غلظت میانگین که دادند نشان نتایج .]
از غذایی6/5تا3/10کیلوگرم بر گرم میلی(حدود91[ است یافته افزایش نگهداری اول ماه طی در )%23گزارشات اساس بر که حالیست در این .]
JECFAدر حداکثر( روزانه قبول قابل یافتADIًاعموم که ،بازیافتی مقواهای در موجود معدنی روغنهای )15و23می کربنه،باشند11/1گرم میلی
بدن وزن کیلوگرم برمی[ باشد38اثبات به و بررسی غذایی مواد داخل به بازیافتی فیبرهای و کاغذ از مهاجرت نیز آن از پیش تحقیقات از بسیاری در .]
[ بود رسیده39و37و35.]،مقابل درکه ای مطالعه از حاصل نتایج اساس برGrunerبندی بسته از چسب نوع چند مهاجرت روی بر همکارانش وهای
ترکیبات این مهاجرت مقادیر ،دادند انجام غذایی محصوالت داخل به مقوایی و کاغذی،شرایط بدترین در حتیاز کمترتوسط شده تعیین حدود
JECFAبود[27.]
1
Simulants
8. 8
10.گیری نتیجه
اتیلن پلی پوشش با مصرف یکبار کاغذی لیوانهای روی بر مختلف آزمونهای از حاصل نتایج-دارند وجود بازار در رایج طور به که-نشان
سمی ترکیب مهاجرت امکان ،لیوانها این در داغ مایعات ریختن صورت در که دادند"پیرن آلفا بنزو"در این .دارد وجود نوشیدنی داخل به لیوان از
حصورت در یا و کرده اجتناب لیوانها این در داغ مایعات ریختن از است بهتر نتیجه در .است نشده دیده سرد مایعات در ترکیب این که الیستدر ،اجبار
شوند مصرف ممکن زمان کوتاهترین[31].
( الکتید پلیPLAا غلظت بهینه .است شده معرفی اتیلن پلی برای جایگزینی و رقیب عنوان به )شده انجام آزمونهای اساس بر ترکیب ین3%
شده عنواننفوذ از جلوگیری در باال بسیار قابلیت دلیل به ورمر غذایی مواد برای ماده این با شده داده پوشش لیوانهای ،طوبتطمناسب بستنی نظیر وب-
ترند[12]محلول تهیه در البته .PLAمی آن کردن برطرف جهت که دارد وجود کلروفرم از استفاده خصوص در نگرانیهایییا اکستروژن روش از توان
پوشش آوری فنکرد استفاده داغ دهی[11]کاغذی لیوانهای چنین که است این پوششها اینگونه مورد در توجه قابل نکته .تا تنهاC°88مقاومت توان
مقاومت افزایش برای .دارندمایعات برابر در آنهامی داغنانو خاکهای از توان1
کرد استفاده[3].
منابع
1. Hong, J. and Kang, S. W. (2012), “A metal sputtered waterproof coating that enhances hot water
stability,” Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 18, pp 1496–1498.
2. Coles, R.; Mcdowell, D. and Kirwan, M. J. (2003), “Food packaging technology,” Blackwell
Publishing.
3. Robertson, G. L. (2010), “Food packaging and shelf life : a practical guide,” CRC press.
4. Niskanen, K. (2012), “Mechanics of paper products,” Walter de Gruyter GmbH & Co. KG,
Berlin/Boston.
5. Fellows, P. (2000), “Food processing technology: principles and practice, 2nd
edition, ” Woodhead
Publishing Ltd.
6. Marsh, K. and Bugusu, B. (2007), “Food Packaging—Roles, Materials, and Environmental Issues,”
Journal of food science, 72 (3): pp 39-55
7. http://www.foodpackagingforum.org/food-packaging-health/migration
8. http://en.wikipedia.org/wiki/Paper_cup
9. http://en.wikipedia.org/wiki/Paper_clay
10. Rhim, J. W. and Kim, J. H. (2009), “Properties of Poly (lactide)-Coated Paperboard for the Use of 1-
Way Paper Cup,” Journal of food science, 74 (2): pp105-111.
11. Hocking, M. B. (1991), “Relative Merits of Polystyrene Foam and Paper in Hot Drink Cups:
Implications for Packaging-Forum,” Environnemental Management, 15 (6), pp. 731-747.
12. Petrie, E.M. (2012), “Developments in Barrier Coatings for Paper and Board,” Pira International
Ltd.
13. Kirwan, M. J. (2005). “Paper and Paperboard Packaging Technology,” Blackwell Publishing Ltd,
USA.
14. Pereverzeva, L. P. ; Pereverzev, A. N. and Martirosov, R. A. (1984), “Influence of properties of wax
compositions on water vapor permeability of packaging paper,” Chemistry and technology of fuels
and oils, 20 (6), pp 305- 306.
15. Brennan, J. G. (2006), “Food processing handbook,” WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
16. Fredricks, R. E., Breining, M. A.; Pucci, W.R.; McCarthy, D.C.; Brown, D.C., Segan, R.A. and
Malakhow, W. (2002), “Heat insulating paper cup,” United State patent. Patent No. US 6,482,481
B1.
17. Auras, R.; Singh, S.P. and Singh, J.J. (2005), “Evaluation of oriented poly(lactide) polymers vs.
existing PET and oriented PS for fresh food service containers,” Pack Technology and Science, 18:
pp 207–16.
18. Henton, D.E.; Gruber, P.R,; Lunt, J. and Randall, J. (2005), “Polylactic acid technology. Natural
fibers, biopolymers, and biocomposites,” Taylor & Francis, USA.
19. Drumright, R.E.; Gruber, P.R. and Henton, D.E. (2000), “ Polylactic acid technology,” Advanced
Materials, 12: pp 1841–1846.
1
Nanoclay
9. 9
20. Ali, F. B.; Kang, D. J.; Kim, M. P.; Cho, C. H. and Kim, B. J. (2014), “Synthesis of biodegradable
and flexible, polylactic acid based, thermoplastic polyurethane with high gas barrier properties,”
Polymer International, 63 (9): pp 1620-1626.
21. Nangeroni, J.; Hartmann, M. H.; Iwen, M. L.; Ryan, C. M.; Kolstad, J. and McCarthy, K.T. (2001),
“Coating grade polylactide and coated paper, preparation and uses thereof, and articles prepared
there from,” United State Patent, Patent No. US 6,183,814 B1.
22. Rhim, J.W.; Mohanty, A.K.and Singh, S.P. (2006), “Effect of the processing methods on the
performance of polylactide films: thermocompression versus solvent casting,” Journal of Applied
Polymer Science, 101: pp 3736–42.
23. Biedermann, M.; Ingenhoff, J. E.; Dima, G.; Zurfluh, M.; Biedermann-Brem, S.; Richter, L.; Simat,
T.; Harling, A. and Grob, K. (2013). “Migration of mineral oil from printed paperboard into dry
foods: survey of the German market. Part II: advancement of migration during storage,” European
Food Research Technology, Published online.
24. Khwaldia, K.; Arab-Tehrany, E. and Desobry, S. (2010), “Biopolymer Coatings on Paper Packaging
Materials,” Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 9, pp 82-91.
25. Wasa, K. and Haber, S. (2001), “Handbook of sputter deposition technology: principles, technology
and applications,” Noyes publications.
26. Guilbert, S, Gontard, N. and Gorris, L.G.M. (1996), “Prolongation of the shelf life of perishable food
products using biodegradable films and coatings,” Lebensm Wiss Technology 29, pp10–7.
27. Gruner, A. and Piringer, O. (1999), “Component Migration From Adhesives Used In Paper And
Paperboard Packaging For Foodstuffs,” Packaging Technology and Science, 12, pp 19-28.
28. Nerín, C. and Asensio, E. (2007). “Migration of organic compounds from a multilayer plastic–paper
material intended for food packaging,” Annual Bio analysis chemistry, 389, pp 589–596.
29. Nerín, C.; Contín, E. and Asensio, E. (2007), “Kinetic migration studies using Porapak as solid-food
simulant to assess the safety of paper and board as food-packaging materials,” Annual Bio analysis
Chemistry, 387, pp 2283–2288.
30. Zhou, N.; Luo, H. D.; Li, N.; Jia, Y. Z. and Li, Y. Q. (2009), “Highly sensitive and selective spectrofl
uorimetric approach for the rapid determination of trace benzo[α]pyrene in drinking water and in
solutions leached from disposable paper cups,” Luminescence, 26, pp 35–43.
31. Ozdemir, M. and Floros, J.D. (2001), “Analysis and modeling of potassium sorbate diffusion through
edible whey protein films,” Journal of food engineering, 47, pp149–55.
32. Kuusipalo, J. (2000), “PHB/V in Extrusion Coating of Paper and Paperboard—Study of Functional
Properties, Part II,” Journal of Polymers and the Environment, 8(2): pp 49-57.
33. LU, J.; XIAO, J.; YANG, D. J.; WANG, Z. T.; JIANG, D. G.; FANG, C. R. and YANG, J. (2009),
“Study on Migration of Melamine from Food Packaging Materials on Markets,” Biomedical and
environmental sciences, 22, pp 104-108.
34. Vollmer, A.; Biedermann, M.; Grundböck, F.; Ingenhoff, J. E.; Biedermann-Brem, S.; Altkofer, W.
and Grob, K. (2011), “Migration of mineral oil from printed paperboard into dry foods: survey of the
German market,” European Food Research Technology, 232, pp 175–182.
35. Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA),( 2002), “59th report, 11-20; WHO
Technical Report Series 913, ” http://whqlibdoc.who.int/trs/WHO_TRS_913.pdf.
36. Biedermann, M.; Uematsu, Y. and Grob, K. (2011), “Mineral Oil Contents in Paper and Board
Recycled to Paperboard for Food Packaging,” Packaging Technology and Science, 24, pp 61–73.
37. Castle, L.; Nichol, J. and Gilbert, J. (1994), “Migration of mineral hydrocarbons into foods. 4.
Waxed paper for packaging dry goods including bread, confectionery and for domestic use including
microwave cooking, ” Food Additives and Contaminants, 11(1): pp 79-89.
38. Biedermann, M; Ingenhoff, J.E.; Barbanera, M.and Garbini, D. (2011), “Migration of Mineral Oil
into Noodles from Recycled Fibres in the Paperboard Box and the Corrugated Board Transport Box
as well as from Printing Inks: A Case Study,” Packaging Technology and Science, 24(5): pp 281–
290.
39. Han, J.H. and Gennadios, A. (2005), “Edible films and coatings: a review in: Han JH, Editor.
Innovations in food packaging”, Elsevier Academic Press, London.
40. Krochta, J.M. and De Mulder-Johnston, C.D. (1997), “Edible and biodegradable polymer films:
challenges and opportunities,” Food Technology, 51(2): pp 61–74.