دانشنامه جامع کمپرس یخ13
فصل ۱۳
دانشنامه جامع کمپرس یخ و ژلپک
روش طراحی و ساخت ژلپک؛ از انتخاب مواد اولیه تا تولید نمونه آزمایشگاهی، آببندی و آزمون عملکرد
مقدمه
در فصلهای پیشین با مفهوم ژلپک، کاربردهای آن، زنجیره سرد، اصول عایقبندی و همچنین مواد اولیه مورد استفاده در فرمولاسیون آشنا شدیم. اکنون وارد مرحلهای عملیتر میشویم: چگونه یک ژلپک را طراحی و نمونهسازی کنیم؟
ساخت یک ژلپک در نگاه اول ممکن است بسیار ساده به نظر برسد؛ کافی است ماده جاذب را با آب مخلوط کنیم، آن را داخل یک کیسه قرار دهیم و کیسه را ببندیم. اما اگر هدف، تولید یک محصول صنعتی و قابل فروش باشد، موضوع بسیار پیچیدهتر است.
یک ژلپک مناسب باید همزمان ویژگیهای مختلفی داشته باشد:
ظرفیت سرمایشی مناسب
پایداری در برابر انجماد و ذوب
عدم نشتی
مقاومت مکانیکی
شکل مناسب
قیمت تمامشده قابل قبول
قابلیت تولید انبوه
و عملکرد قابل تکرار.
بنابراین در این فصل، مسیر توسعه یک ژلپک از نمونه آزمایشگاهی تا نمونه اولیه صنعتی بررسی میشود.
—
۱۳-۱ ـ قبل از ساخت، کاربرد محصول را مشخص کنیم
اولین مرحله در طراحی ژلپک، خرید مواد اولیه نیست.
اول باید مشخص شود محصول قرار است برای چه کاری استفاده شود.
برای مثال:
کمپرس سرد خانگی
حمل مواد غذایی
حمل نمونههای آزمایشگاهی
بستهبندی محصولات حساس به گرما
حمل دارو
استفاده ورزشی
استفاده در سفر
حمل محصولات فروشگاهی
یا کاربردهای صنعتی.
هرکدام از این کاربردها میتوانند شرایط متفاوتی داشته باشند.
ژلپکی که برای استفاده چندساعته در منزل طراحی میشود، الزاماً برای حمل چندروزه محصول حساس به دما مناسب نیست.
—
۱۳-۲ ـ مشخص کردن محدوده دمایی
پس از تعیین کاربرد، باید محدوده دمایی مورد نیاز مشخص شود.
برای مثال باید بدانیم:
حداکثر دمای قابل قبول محصول چقدر است؟
و:
حداقل دمای قابل قبول چقدر است؟
این دو عدد بسیار مهم هستند.
اگر محصول نباید یخ بزند، طراحی باید با ژلپکی که برای ایجاد سرمای زیر صفر ساخته شده تفاوت داشته باشد.
بنابراین عبارت «ژلپک سرد» بهتنهایی مشخصات فنی کافی ارائه نمیدهد.
—
۱۳-۳ ـ تعیین مدت زمان عملکرد
مرحله بعد مشخص کردن مدت زمان مورد انتظار است.
برای مثال:
۲ ساعت
۴ ساعت
۸ ساعت
۱۲ ساعت
۲۴ ساعت
یا بیشتر.
اما باید توجه داشت که مدت زمان عملکرد همیشه به خود ژلپک مربوط نیست.
یک ژلپک ممکن است در یک جعبه عایق برای مدت طولانی عملکرد داشته باشد، اما همان ژلپک در یک کیسه بدون عایق خیلی سریعتر گرم شود.
بنابراین مدت عملکرد باید برای کل سیستم تعریف شود.
—
۱۳-۴ ـ تعیین جرم ژلپک
بعد از مشخص شدن کاربرد باید ابعاد و جرم تقریبی محصول تعیین شود.
مثلاً ممکن است ژلپک:
۲۰۰ گرمی
۵۰۰ گرمی
۱ کیلویی
۲ کیلویی
یا با وزنهای بیشتر
باشد.
وزن بیشتر معمولاً ظرفیت سرمایشی بیشتری ایجاد میکند، اما وزن بیشتر همیشه اقتصادیتر نیست.
برای محصولی که قرار است با پست یا پیک ارسال شود، وزن اهمیت زیادی دارد.
—
۱۳-۵ ـ انتخاب ماده جاذب
اگر قرار باشد از یک ژل پلیمری استفاده شود، باید نوع ماده جاذب مشخص شود.
موارد قابل بررسی عبارتاند از:
نوع پلیمر
میزان جذب آب
سرعت جذب
اندازه ذرات
مقدار مواد محلول
میزان شبکهای شدن
پایداری
رفتار در حضور نمک
رفتار در دمای پایین.
در این مرحله بهتر است حداقل چند نمونه مختلف با یکدیگر مقایسه شوند.
—
۱۳-۶ ـ آزمون ماده جاذب قبل از تولید ژلپک
قبل از ساخت کیسه کامل، بهتر است خود ماده جاذب بررسی شود.
برای مثال میتوان مقدار مشخصی از پودر را با مقدار مشخصی آب مخلوط کرد و موارد زیر را ثبت نمود:
زمان شروع جذب
زمان رسیدن به حالت پایدار
مقدار تورم
میزان آب آزاد
شکل ظاهری
چسبندگی
و میزان روانی.
این آزمایش ساده میتواند اطلاعات زیادی درباره مناسب بودن ماده اولیه ارائه دهد.
—
۱۳-۷ ـ ساخت نمونههای کوچک
بهتر است تولید آزمایشی از حجم کم شروع شود.
مثلاً به جای تولید صدها کیلوگرم، ابتدا چند نمونه کوچک ساخته شود.
این کار باعث میشود اگر فرمولاسیون مناسب نبود، هزینه و ضایعات بسیار کمتر باشد.
برای هر نمونه باید یک کد مشخص تعریف شود.
برای مثال:
نمونه A
نمونه B
نمونه C
نمونه D.
—
۱۳-۸ ـ تغییر فقط یک متغیر در هر مرحله
یکی از اصول مهم در آزمایش فرمولاسیون این است که در هر مرحله تا حد امکان فقط یک عامل تغییر کند.
برای مثال اگر در نمونه A مقدار پلیمر ۱ درصد باشد و در نمونه B مقدار پلیمر ۲ درصد، بهتر است سایر شرایط ثابت بماند.
اگر همزمان:
نوع پلیمر
مقدار آب
pH
دما
و ماده افزودنی
تغییر کند، مشخص کردن علت تفاوت عملکرد دشوار خواهد شد.
—
۱۳-۹ ـ نسبت آب به پلیمر
یکی از مهمترین متغیرهای فرمولاسیون، نسبت آب به پلیمر است.
اگر پلیمر کم باشد:
ژل ممکن است بسیار روان باشد.
آب آزاد افزایش یابد.
احتمال جابهجایی ماده بالا برود.
اگر پلیمر بیش از حد باشد:
ژل ممکن است بسیار سفت شود.
هزینه افزایش پیدا کند.
سهم آب در جرم کل کاهش پیدا کند.
رفتار حرارتی ممکن است با هدف طراحی متفاوت شود.
بنابراین باید نسبت مناسب با آزمون مشخص شود.
—
۱۳-۱۰ ـ فرمولاسیون را فقط بر اساس «قدرت جذب» انتخاب نکنید
گاهی در انتخاب سوپرجاذب، تنها عدد جذب آب مورد توجه قرار میگیرد.
مثلاً گفته میشود:
«این پلیمر ۳۰۰ برابر وزن خود آب جذب میکند.»
اما برای ژلپک این عدد بهتنهایی کافی نیست.
باید پرسید:
در آب مورد استفاده چقدر جذب میکند؟
سرعت جذب چقدر است؟
ژل نهایی چه استحکامی دارد؟
در انجماد چه رفتاری دارد؟
بعد از ذوب چه اتفاقی میافتد؟
آب آزاد چقدر است؟
و ظرفیت سرمایشی کل سیستم چقدر است؟
—
۱۳-۱۱ ـ آمادهسازی آب
اگر از پلیمر جاذب استفاده میشود، آب باید مشخصات نسبتاً ثابتی داشته باشد.
تغییر کیفیت آب میتواند رفتار ژل را تغییر دهد.
برای نمونههای آزمایشگاهی، استفاده از آب با کیفیت مشخص میتواند تکرارپذیری آزمایش را افزایش دهد.
در مرحله صنعتی نیز باید مشخص شود آب مورد استفاده در تولید دارای چه مشخصاتی است.
—
۱۳-۱۲ ـ روش اختلاط
ترتیب اختلاط میتواند بر کیفیت ژل تأثیر بگذارد.
در یک فرآیند عمومی، ابتدا آب وارد مخزن میشود و سپس ماده جاذب بهصورت کنترلشده اضافه میشود.
اما این ترتیب بسته به نوع پلیمر میتواند متفاوت باشد.
اگر پودر بهصورت ناگهانی و یکجا وارد آب شود، ممکن است سطح ذرات سریعاً ژل شود و مانع نفوذ آب به داخل ذرات شود.
در نتیجه تودههایی تشکیل میشود که داخل آنها خشک باقی مانده است.
—
۱۳-۱۳ ـ جلوگیری از کلوخه شدن
کلوخه شدن یکی از مشکلات رایج در استفاده از برخی پلیمرهای جاذب است.
اگر مقدار زیادی پودر بهصورت ناگهانی با آب تماس پیدا کند، لایه بیرونی ذرات ممکن است سریعاً متورم شود.
در نتیجه آب نمیتواند بهسرعت به بخش داخلی توده نفوذ کند.
برای جلوگیری از این مشکل میتوان:
پودر را بهآرامی اضافه کرد.
اختلاط را کنترل کرد.
از پخشکننده مناسب استفاده کرد.
یا فرآیند افزودن را مرحلهای انجام داد.
روش دقیق به نوع ماده بستگی دارد.
—
۱۳-۱۴ ـ سرعت همزدن
همزدن شدید همیشه به معنی اختلاط بهتر نیست.
در مراحل اولیه، همزدن مناسب میتواند به پخش شدن یکنواخت ذرات کمک کند.
اما پس از تشکیل ژل، افزایش شدید سرعت همزن ممکن است:
ساختار ژل را تخریب کند.
حباب زیادی وارد سیستم کند.
مصرف انرژی را بالا ببرد.
بنابراین سرعت همزن باید برای هر فرمولاسیون بهینه شود.
—
۱۳-۱۵ ـ ایجاد حباب هوا
حبابهای هوا میتوانند در تولید ژلپک مشکل ایجاد کنند.
حضور مقدار زیادی هوا ممکن است باعث:
تغییر حجم ظاهری
کاهش یکنواختی
تغییر رفتار هنگام انجماد
ایجاد نقاط ضعیف در بسته
و دشواری در پر کردن کیسه
شود.
بنابراین بهتر است در مرحله اختلاط از ایجاد حباب اضافی جلوگیری شود.
—
۱۳-۱۶ ـ زمان استراحت ژل
برخی فرمولاسیونها بلافاصله پس از اختلاط به حالت نهایی نمیرسند.
ممکن است پلیمر برای رسیدن به حداکثر جذب به زمان نیاز داشته باشد.
بنابراین باید مشخص شود:
آیا ژل بلافاصله پس از اختلاط قابل بستهبندی است یا باید مدتی استراحت کند؟
این موضوع را باید بهصورت آزمایشی تعیین کرد.
—
۱۳-۱۷ ـ کنترل یکنواختی
در تولید صنعتی، تمام بخشهای ژل باید تقریباً رفتار یکسانی داشته باشند.
اگر یک قسمت بسیار سفت و قسمت دیگر بسیار شل باشد، عملکرد محصول یکنواخت نخواهد بود.
برای بررسی یکنواختی میتوان از قسمتهای مختلف یک بچ نمونهبرداری کرد و مواردی مانند:
درصد جامد
ویسکوزیته
میزان آب آزاد
ظاهر
و وزن مخصوص
را بررسی کرد.
—
۱۳-۱۸ ـ انتخاب کیسه
پس از آماده شدن فرمولاسیون، انتخاب پوسته اهمیت بسیار زیادی دارد.
کیسه باید بتواند:
ماده داخلی را نگه دارد.
در دمای پایین آسیب نبیند.
در برابر خم شدن مقاومت کند.
در برابر سوراخ شدن مقاوم باشد.
در فرآیند آببندی سالم بماند.
انتخاب فیلم باید با توجه به کاربرد انجام شود.
—
۱۳-۱۹ ـ انعطافپذیری کیسه
ژلپک معمولاً در معرض خم شدن، فشار و ضربه قرار میگیرد.
اگر فیلم بیش از حد خشک و شکننده باشد، در شرایط انجماد ممکن است آسیب ببیند.
از طرف دیگر، فیلم بسیار نرم و ضعیف نیز ممکن است در حملونقل سوراخ شود.
بنابراین خواص مکانیکی باید در دمای کاری محصول بررسی شوند.
—
۱۳-۲۰ ـ ضخامت فیلم
افزایش ضخامت فیلم معمولاً میتواند مقاومت مکانیکی را افزایش دهد، اما باعث افزایش هزینه و وزن نیز میشود.
بنابراین باید یک ضخامت بهینه انتخاب شود.
در طراحی صنعتی، این موضوع با آزمونهای:
کشش
پارگی
سوراخشدن
خمشدن
و چرخه انجماد و ذوب
قابل بررسی است.
—
۱۳-۲۱ ـ روش آببندی
آببندی یکی از حساسترین مراحل تولید ژلپک است.
یک کیسه ممکن است از نظر فیلم کاملاً مناسب باشد، اما اگر محل دوخت ضعیف باشد، محصول نهایی نشتی خواهد داشت.
بنابراین کیفیت آببندی باید جداگانه بررسی شود.
—
۱۳-۲۲ ـ نقاط ضعف احتمالی در محل دوخت
محل دوخت ممکن است در اثر عوامل زیر دچار مشکل شود:
دمای نامناسب دستگاه
فشار نامناسب
زمان ناکافی
آلودگی محل دوخت
ضخامت نامناسب
وجود ژل در محل اتصال.
برای همین قبل از دوخت باید محل اتصال تا حد امکان تمیز باشد.
—
۱۳-۲۳ ـ آزمون نشتی اولیه
پس از آببندی، اولین آزمون باید بررسی نشتی باشد.
نمونه را میتوان تحت شرایط کنترلشده از نظر:
فشار
خمشدن
فشردن
و تغییر دما
بررسی کرد.
اگر در این مرحله نشتی مشاهده شود، قبل از انجام آزمونهای حرارتی باید مشکل اصلاح شود.
—
۱۳-۲۴ ـ آزمون فشار
یک ژلپک در زمان حمل ممکن است زیر بستههای دیگر قرار گیرد.
بنابراین مقاومت در برابر فشار اهمیت دارد.
آزمون فشار میتواند نشان دهد که کیسه در برابر نیروی مشخص تا چه حد سالم باقی میماند.
این آزمون باید متناسب با شرایط واقعی حمل طراحی شود.
—
۱۳-۲۵ ـ آزمون سقوط
ژلپک ممکن است هنگام جابهجایی از ارتفاع سقوط کند.
بنابراین آزمون سقوط میتواند یکی از آزمونهای مهم کنترل کیفیت باشد.
پس از سقوط باید موارد زیر بررسی شوند:
پارگی
نشتی
جدا شدن درز
تغییر شکل شدید
و آسیب پوسته.
—
۱۳-۲۶ ـ آزمون انجماد
نمونه ژلپک باید در شرایط واقعی استفاده منجمد شود.
پس از انجماد، ظاهر بسته بررسی شود.
مواردی که باید کنترل شوند:
ترک
تغییر شکل
افزایش حجم
فشار داخلی
جدا شدن محل دوخت
و تغییر ساختار ژل.
—
۱۳-۲۷ ـ آزمون ذوب
پس از انجماد، نمونه به شرایط گرمتر منتقل میشود.
در این مرحله باید بررسی شود که:
آیا آب آزاد ایجاد میشود؟
آیا ژل ساختار خود را حفظ میکند؟
آیا بسته تغییر شکل میدهد؟
آیا نشتی ایجاد میشود؟
—
۱۳-۲۸ ـ آزمون چندچرخهای
برای یک ژلپک چندبارمصرف، یک چرخه کافی نیست.
نمونه باید چندین بار:
انجماد → ذوب → انجماد → ذوب
را تجربه کند.
پس از هر چرخه میتوان وضعیت نمونه را ثبت کرد.
این اطلاعات برای تعیین عمر واقعی محصول بسیار ارزشمند است.
—
۱۳-۲۹ ـ اندازهگیری وزن قبل و بعد از چرخه
اگر ژلپک قبل از آزمون وزن مشخصی داشته باشد، میتوان پس از چند چرخه دوباره وزن آن را اندازهگیری کرد.
کاهش وزن ممکن است نشاندهنده:
نشتی
تبخیر
یا خروج بخشی از ماده
باشد.
این آزمایش ساده میتواند اطلاعات مفیدی ارائه دهد.
—
۱۳-۳۰ ـ آزمون ظرفیت سرمایشی
یکی از مهمترین آزمونها، اندازهگیری عملکرد حرارتی واقعی است.
نمونه ژلپک باید در شرایط مشخص سرد شود.
سپس داخل یک سیستم آزمایشی قرار گیرد و تغییرات دما ثبت شود.
مقایسه نمونهها بر اساس:
زمان رسیدن به دمای مشخص
مدت حفظ محدوده دمایی
و مقدار انرژی جذبشده
انجام شود.
—
۱۳-۳۱ ـ اهمیت آزمون با بستهبندی واقعی
آزمون ژلپک بهتنهایی کافی نیست.
فرض کنید یک ژلپک در آزمایشگاه عملکرد بسیار خوبی داشته باشد.
اما اگر داخل جعبه واقعی:
تعداد ژلپک کم باشد،
عایق ضعیف باشد،
چیدمان نامناسب باشد،
عملکرد کل سیستم میتواند متفاوت شود.
بنابراین آزمون نهایی باید با بستهبندی واقعی انجام شود.
—
۱۳-۳۲ ـ طراحی نمونه اولیه
پس از انتخاب فرمولاسیون اولیه، میتوان نمونه اولیه را تولید کرد.
نمونه اولیه باید تا حد امکان شبیه محصول نهایی باشد.
یعنی:
همان نوع فیلم
همان روش آببندی
تقریباً همان ابعاد
همان جرم
و همان شکل
را داشته باشد.
نمونهای که با روش آزمایشگاهی متفاوت ساخته شده، ممکن است عملکرد محصول صنعتی را بهدرستی نشان ندهد.
—
۱۳-۳۳ ـ ثبت مشخصات هر نمونه
برای هر نمونه بهتر است یک فرم مشخصات ایجاد شود.
مثلاً:
کد نمونه: GP-13-01
نوع پلیمر: مشخص شود
جرم پلیمر: مشخص شود
جرم آب: مشخص شود
وزن نهایی: مشخص شود
ابعاد: مشخص شود
نوع فیلم: مشخص شود
روش آببندی: مشخص شود
دمای انجماد: مشخص شود
تعداد چرخه: مشخص شود.
این روش باعث میشود در آینده بتوان فرمولهای موفق را دوباره تولید کرد.
—
۱۳-۳۴ ـ چرا ثبت فرمول اهمیت دارد؟
اگر نمونهای عملکرد بسیار خوبی داشته باشد اما فرمول دقیق آن ثبت نشده باشد، تکرار همان محصول دشوار میشود.
به همین دلیل بهتر است همه جزئیات ثبت شوند:
شماره بچ مواد اولیه
وزن دقیق
زمان اختلاط
دمای اختلاط
زمان استراحت
روش پر کردن
دمای آببندی
و شرایط آزمون.
این اطلاعات در توسعه محصول بسیار ارزشمند است.
—
جهت پیام به گردآورنده: ۰۹۳۸۸۴۰۶۷۱۶
—
۱۳-۳۵ ـ مقایسه چند نمونه ژلپک
پس از ساخت چند نمونه، باید آنها را با معیارهای یکسان مقایسه کرد.
برای مثال:
معیار نمونه A نمونه B نمونه C
یکنواختی ژل بررسی شود بررسی شود بررسی شود
آب آزاد اندازهگیری شود اندازهگیری شود اندازهگیری شود
مقاومت کیسه آزمون شود آزمون شود آزمون شود
نشتی آزمون شود آزمون شود آزمون شود
عملکرد سرمایشی اندازهگیری شود اندازهگیری شود اندازهگیری شود
هزینه محاسبه شود محاسبه شود محاسبه شود
به این ترتیب تصمیمگیری از حالت حدس خارج میشود.
—
۱۳-۳۶ ـ بهینهسازی فرمول
پس از آزمایش اولیه، معمولاً یک یا چند ویژگی نیاز به اصلاح دارد.
مثلاً:
اگر ژل خیلی سفت باشد، مقدار پلیمر یا شرایط فرمولاسیون بررسی میشود.
اگر ژل خیلی روان باشد، مقدار یا نوع ماده جاذب بررسی میشود.
اگر عملکرد سرمایشی کم باشد، نسبت آب به ماده جامد و ساختار حرارتی سیستم بررسی میشود.
اگر بسته در انجماد آسیب ببیند، مقدار پرشدگی و طراحی کیسه بررسی میشود.
—
۱۳-۳۷ ـ توجه به هزینه تولید
پس از انتخاب نمونهای با عملکرد مناسب، باید هزینه تولید محاسبه شود.
هزینه مواد اولیه تنها بخشی از هزینه است.
باید موارد زیر نیز محاسبه شوند:
فیلم
دستگاه
نیروی انسانی
انرژی
آب
ضایعات
بستهبندی
انبار
حمل
کنترل کیفیت.
در تولید انبوه، حتی مقدار کمی ضایعات میتواند اثر اقتصادی زیادی داشته باشد.
—
۱۳-۳۸ ـ طراحی برای تولید انبوه
فرمولی که در آزمایشگاه بهخوبی تولید میشود، الزاماً برای تولید انبوه مناسب نیست.
در مقیاس بزرگ ممکن است مشکلاتی مانند:
اختلاط ناقص
زمان ژل شدن متفاوت
انتقال دشوار ماده
پر کردن نامنظم
افزایش حباب
یا آببندی نامناسب
ایجاد شود.
بنابراین باید از مرحله آزمایشگاهی به مرحله نیمهصنعتی و سپس صنعتی منتقل شد.
—
۱۳-۳۹ ـ تولید آزمایشی نیمهصنعتی
در این مرحله مقدار تولید افزایش پیدا میکند، اما هنوز تولید انبوه کامل انجام نمیشود.
هدف این مرحله بررسی موارد زیر است:
تکرارپذیری
سرعت تولید
مصرف مواد
یکنواختی
ضایعات
عملکرد دستگاهها.
اگر نمونه نیمهصنعتی موفق باشد، ورود به تولید انبوه منطقیتر خواهد بود.
—
۱۳-۴۰ ـ کنترل کیفیت محصول نهایی
هر بچ تولیدی بهتر است حداقل از نظر چند ویژگی کنترل شود:
وزن
ابعاد
ظاهر
نشتی
کیفیت آببندی
یکنواختی محتویات
و در صورت نیاز عملکرد حرارتی.
برای محصولات حساستر، آزمونهای بیشتری لازم خواهد بود.
—
۱۳-۴۱ ـ بستهبندی نهایی ژلپک
خود ژلپک نیز باید در بستهبندی مناسبی قرار گیرد.
بستهبندی میتواند برای:
محافظت در برابر سوراخ شدن
حفظ تمیزی
حمل آسان
نمایش اطلاعات محصول
و جلوگیری از آسیب
طراحی شود.
اطلاعاتی مانند:
وزن
روش استفاده
روش آمادهسازی
هشدارها
شرایط نگهداری
و تعداد دفعات قابل استفاده
میتواند روی بسته درج شود.
—
۱۳-۴۲ ـ دستورالعمل مصرف
یک محصول حرفهای باید دستورالعمل روشن داشته باشد.
برای مثال مشخص شود:
برای استفاده سرد:
ژلپک طبق دستورالعمل در یخچال یا فریزر قرار گیرد.
برای حمل:
ژلپک در محل مشخص بستهبندی قرار گیرد.
برای استفاده مجدد:
پس از استفاده، طبق دستورالعمل مجدداً سرد شود.
دستورالعمل دقیق باید بر اساس آزمون واقعی همان محصول نوشته شود.
—
۱۳-۴۳ ـ هشدارهای ایمنی
اگر محصول برای استفاده عمومی تولید میشود، بهتر است هشدارهای مناسب درج شود.
برای نمونه:
از سوراخ کردن کیسه خودداری شود.
محتویات داخلی خوراکی نیست.
در صورت آسیبدیدگی بسته، از تماس مستقیم با محتویات خودداری شود.
محصول طبق دمای توصیهشده آماده شود.
برای کاربردهای حساس به دما، دمای واقعی با ابزار مناسب کنترل شود.
هشدارهای نهایی باید با ماهیت واقعی فرمولاسیون هماهنگ باشند.
—
۱۳-۴۴ ـ آیا میتوان ژلپک را با آب و سوپرجاذب ساخت؟
از نظر اصل فنی، ترکیب آب با یک پلیمر جاذب میتواند ساختار ژلهای ایجاد کند.
اما این تنها مرحله ساخت ژل است و نه اثبات مناسب بودن آن برای یک ژلپک تجاری.
پس از ساخت ژل باید حداقل موارد زیر آزمایش شوند:
1. رفتار در سرمایش
2. رفتار در انجماد
3. رفتار در ذوب
4. ظرفیت سرمایشی
5. مقاومت پوسته
6. نشتی
7. تکرارپذیری.
—
۱۳-۴۵ ـ یک نکته مهم برای توسعه محصول
اگر هدف مجموعه پادنار، توسعه یک ژلپک تجاری باشد، پیشنهاد میشود ابتدا محصول در یک کاربرد ساده و کمریسک توسعه داده شود.
برای مثال میتوان ابتدا یک ژلپک عمومی برای:
مصارف خانگی، کمپینگ، سفر، کیف خنککننده و حمل کوتاهمدت محصولات غیرحساس
توسعه داد.
پس از تثبیت فرمولاسیون، امکان بررسی کاربردهای تخصصیتر وجود خواهد داشت.
این روش میتواند مسیر توسعه محصول را سادهتر کند.
—
۱۳-۴۶ ـ سه مشخصه مهم که باید از یک ژلپک اندازهگیری شود
برای ارزیابی اولیه، سه شاخص بسیار مهم هستند:
۱. ظرفیت سرمایشی
چه مقدار گرما میتواند جذب کند؟
۲. مدت حفظ دما
چه مدت میتواند محصول را در محدوده مورد نظر نگه دارد؟
۳. پایداری
آیا پس از چندین بار استفاده یا چرخه انجماد و ذوب همچنان عملکرد خود را حفظ میکند؟
این سه شاخص باید در کنار قیمت بررسی شوند.
—
جهت پیام به گردآورنده: ۰۹۳۸۸۴۰۶۷۱۶
—
۱۳-۴۷ ـ اشتباه بزرگ در طراحی ژلپک
یکی از اشتباهات رایج این است که ابتدا فرمولاسیون انتخاب شود و سپس تلاش شود برای آن کاربرد پیدا شود.
روش منطقیتر این است:
کاربرد → دمای مورد نیاز → مدت عملکرد → بستهبندی → ظرفیت سرمایشی → فرمولاسیون
نه برعکس.
یعنی ابتدا باید بدانیم چه کاری میخواهیم انجام دهیم و سپس ماده مناسب را انتخاب کنیم.
—
۱۳-۴۸ ـ از آزمایش کوچک تا محصول تجاری
مسیر منطقی توسعه را میتوان به شکل زیر خلاصه کرد:
مرحله ۱: تعریف کاربرد
↓
مرحله ۲: تعیین محدوده دما
↓
مرحله ۳: تعیین زمان عملکرد
↓
مرحله ۴: انتخاب مواد اولیه
↓
مرحله ۵: ساخت نمونههای کوچک
↓
مرحله ۶: آزمون فیزیکی
↓
مرحله ۷: آزمون حرارتی
↓
مرحله ۸: انتخاب پوسته
↓
مرحله ۹: آزمون نشتی
↓
مرحله ۱۰: ساخت نمونه اولیه
↓
مرحله ۱۱: آزمون بسته کامل
↓
مرحله ۱۲: تولید نیمهصنعتی
↓
مرحله ۱۳: کنترل کیفیت
↓
مرحله ۱۴: تولید تجاری.
—
۱۳-۴۹ ـ اهمیت مستندسازی
هرچه محصول به مرحله تجاری نزدیکتر میشود، مستندسازی اهمیت بیشتری پیدا میکند.
بهتر است برای محصول پروندهای شامل موارد زیر تشکیل شود:
فرمولاسیون
مشخصات مواد اولیه
روش تولید
مشخصات فیلم
روش آببندی
نتایج آزمونها
تاریخ تولید
شماره بچ
شرایط نگهداری
و مشخصات کنترل کیفیت.
این اطلاعات بعدها برای اصلاح محصول و پاسخگویی به مشتریان نیز بسیار مفید خواهد بود.
—
۱۳-۵۰ ـ جمعبندی فصل سیزدهم
ساخت ژلپک از نظر ظاهری ساده است، اما تولید یک محصول صنعتی قابل اعتماد نیازمند طراحی مرحلهبهمرحله است.
مهمترین نکته این است که فرمولاسیون باید تابع کاربرد باشد، نه اینکه کاربرد تابع فرمولاسیون شود.
در مرحله آزمایشگاهی میتوان از آب و پلیمرهای جاذب برای ساخت نمونههای اولیه استفاده کرد، اما قبل از تجاریسازی باید عملکرد واقعی ژلپک از نظر:
ظرفیت سرمایشی
زمان حفظ دما
مقاومت در برابر انجماد و ذوب
نشتی
مقاومت مکانیکی
و هزینه تولید
بررسی شود.
همچنین استفاده از یک سوپرجاذب با ظرفیت جذب بالا بهتنهایی نشاندهنده مناسب بودن آن برای ژلپک نیست؛ زیرا ظرفیت جذب آب و ظرفیت سرمایشی دو مفهوم متفاوت هستند.
در نهایت، محصول موفق حاصل ترکیب صحیح فرمولاسیون، پوسته، آببندی، عایق و طراحی بستهبندی خواهد بود.
—
جهت پیام به گردآورنده: ۰۹۳۸۸۴۰۶۷۱۶
ادامه دانشنامه در فصل چهاردهم: بررسی تخصصی انواع فرمولاسیون ژلپک و مقایسه آب خالص، پلیمرهای جاذب، محلولهای نمکی و مواد تغییر فازدهنده (PCM) و اینکه هرکدام برای چه نوع کاربردی مناسبتر هستند.
۰ دیدگاه