اختصاصی بسپار/ رشد مصرف فیلمهای پلاستیکی کشاورزی، راهکارهای سودآور و زیست محیطی

بسپار/ایران پلیمر در این مقاله گزارشی از همایش فیلمهای کشاورزی سال 2023 در مورد استفاده گسترده از مواد بازیافتشده پسامصرفی (PCR)، محصولات تخصصی که بازده محصول را افزایش میدهند و تلاشهای مداوم برای بهبود بازیافت، آورده شده است.
به رغم نگرانیهای زیستمحیطی، استفاده از فیلمهای پلاستیکی کشاورزی برای کاربردهایی مانند خاکپوش (mulch)، علوفه انبارشده (silage) و فیلم گلخانهای به دلیل نقش آن در کمک به افزایش بازده محصول، همچنان رو به افزایش است.
در همایش فیلمهای کشاورزی سال 2023 در ایالاتمتحده گزارش شد چگونه مواد و فرایندهای جدید به تولید فیلمهای تخصصی که برونداد محصول را افزایش میدهد، کمک میکنند و همچنین تلاشهایی برای کاهش اثرات زیستمحیطی این محصولات انجام شد.
مقاله مشترک مدیر فروش شرکت Sigma Stretch Film و مدیر مهندسی بستهبندی شرکت Highlight Industries، تاثیر نیروی پیشکشش و لفافپیچی را بر عملکرد چسبندگی (cling) فیلم نشان داد.
آنها یک پروژه تحقیقاتی را توضیح دادند که در آن طیف وسیعی از فیلمها شامل نمونههایی حاوی 30 درصد مواد بازیافتی پسامصرفی (PCR) مورد آزمایشهایی قرار گرفتند تا اثرات کشش، نیرو و گنجاندن PCR روی ویژگیهای چسبندگی و درزبندی مقایسه شوند. این موضوع به ایجاد راهنمای بهترین عملکرد برای حوزههای تحقیقاتی و آزمایشی آینده کمک کرد.
در کشاورزی، فیلم کششی کاربردهای مختلفی دارد. از علوفه (feed) در برابر عناصر محافظت میکند و تخمیر (fermentation) مفید را تقویت میکند. همچنین نیازهای انبارش را با اجازه دادن به نگهداری عدلها-کاه یا علوفه خشک و به هم فشرده (bale) در فضای خارج کاهش میدهد و عدلها را قابل حمل میکند.
بهطور همزمان فیلم چسبنده برای محافظت از عدل، آن را درزبندی میکند و اطمینان حاصل میشود که مواد بهطور کامل بستهبندی و لفافپیچی شدهاند.
این پروژه، تعداد نه فیلم کششی از سه سازنده را آزمایش کرد. این فیلمها شامل فیلمهای تکلایه، پنج و هفتلایه، در ضخامت 21 تا 25 میکرون بودند که برخی از آنها حاوی PCR بود. فیلم روی یک طبله (drum) تحت شرایط کشش کنترلشده پیچیده شد و سپس با زاویه 90 درجه از آن جدا شد.
نتایج نشان داد که هر دو پیشکشش و پساکشش تاثیر عمده و مستقیمی بر چسبیدن داشتند. به دلیل نیروی لفافپیچی و گردنی شدن (neck down)، پساکشش حداقل دو برابر پیشکشش اثر داشت. نیروی لفافپیچی اثر جزیی و غیرمستقیم بر چسبیدن داشت، در حالی که محتوای PCR اگر در لایه هسته بود هیچ اثر قابل پیشبینی نداشت.
آنها گفتند که تعمیر و نگهداری صحیح دستگاه نیز مهم است، زیرا میتواند مشکلاتی ایجاد کند که به نظر میرسد مربوط به فیلم باشد.
پوشش علوفه انبارشده
مقاله مشترک دیگری از شرکتهای Viaflex و Kuraray مزایای فیلمهای نازکتر، سبکتر و مستحکمتر را برای کاربردهای انبارش علوفه توضیح میدهد.
مدیر مهندسی شرکت Viaflex و مدیر خدمات فنی و توسعه شرکت Kuraray، میگویند که پوششهای موثر انبارش علوفه مانند فیلمهای Feedfresh شرکت Viaflex به دلیل استحکام زیاد در برابر سوراخشدگی و پارگی، سدگری در برابر اکسیژن و طول عمر، پوسیدگی را کاهش میدهند.
این نتیجه بهطور معمول با استفاده از فیلم چندلایهای بهدست میآید که در آن استحکام توسط لایه پلیاتیلن (PE) و سدگری اکسیژن توسط اتیلنوینیلالکل (EVOH) تامین میشود. آزمایشها اثربخشی افزودن لایه EVOH را نشان داد زیرا این نوع فیلم باعث حفظ دیاکسیدکربن بیشتر، کیفیت محصول بهتر، قدرت جوانهزنی (germination) زیادتر و افزایش ارزش تجاری میشود. بهعنوان مثال، تصویربرداری گرمایی فروسرخ، پوسیدگی و گرمایش (زیر یک فیلم پلیاتیلن ساده) به دلیل نفوذ اکسیژن را نشان داد.
عملکرد فیلم نازک
شرکت ExxonMobil، گزارش داد که گونههای پلیاتیلن این شرکت میتواند برای تولید کیسههای انبارش (silo) سخت و مقاوم در برابر سوراخشدگی در حالی که از مواد کمتری استفاده میشود، بهکار رود (شکل1).
شکل 1: گونههای پلیاتیلن شرکت ExxonMobil برای تولید کیسههای انبارش سخت و مقاوم در برابر سوراخشدگی استفاده شدهاند.
آنها گفتند که بسپارهای کارآ، فرصتی برای کاهش ضخامت (downgauge) و افزایش عملکرد فراهم میکنند. همچنین انتظار میرود بازار جهانی کیسههای انبارش با آهنگ رشد سالانه ترکیبی (CAGR) بیش از 6 درصد رشد کند و در سال 2032 به 520000 تن برسد.
یک مثال، پلیاتیلن Exceed S است که به افزایش سفتی و چقرمگی فیلمها کمک میکند. برای مثال، گونه Exceed S 9272 سفتترین محصولی است که میتواند به حد آزمون آماجه (dart) A برسد. علاوهبر این، فراورش گونهها با Exceed S 9333 آسان است و فشار مذاب بسیار کمی را ایجاد میکند.
از این مواد برای تولید کیسه انبارش با بهترین عملکرد در مقابل سوراخشدگی با آماجه و تاخوردگی (folding) استفاده شده است. این مواد امکان کاهش ضخامت تا 10 درصد را میدهد.
آنها گفتند Exceed S9272 بهطور قابل توجهی مقاومت در برابر ضربه آماجه، پارگی المندورف (آزمون پارگی Elmendorf یک آزمون استاندارد برای تعیین استحکام پارگی فیلمها و ورقهای پلاستیکی است، مترجم) و سوراخشدگی با سوزن را بهبود میبخشد، درحالی که فیلمها با کششپذیری (extensible) کمتر را با فرایندپذیری بهتر ارایه میکند.
بهطور کلی، آنها به این نتیجه رسیدند که فرمولها بر پایه S Exceed میتواند فیلمهایی با ۲۰ درصد مقاومت خزشی (creep) بهتر، تا ۱۰ درصد امکان کاهش ضخامت، ۲۰ درصد مقاومت در برابر سوراخشدگی با سوزن بهتر و دو برابر مقاومت بیشتر در برابرسوراخ شدگی با ضربه دارت تولید کنند.
استفاده از پوشش بسپاری برای خاکپوشی
معاون تحقیق و توسعه بسپارهای شرکت CJ Biomaterials، گزارش داد که چگونه پلاستیک زیستپایه پلیهیدروکسیآلکانوات (PHA) اَریخت را میتوان به عنوان تخریب¬یار (enabler) در فیلم خاکپوش زیستتخریبپذیر استفاده کرد.
این شرکت گونههای مختلف PHA از بلوری تا اریخت را عرضه میکند. گونههای اریخت خواص لاستیکی (rubbery) بیشتری دارند. شرکت CJ Bio محصول PHA خود را با استفاده از تخمیر تولید میکند.
PHA پتانسیل آن را دارد که برای برخی کاربردهای کشاورزی از جمله فیلم خاکپوش، فیلم گلخانهای و کیسههای انبارش و لفافپیچی عدلهای علوفه خشک به فیلم اضافه شود. سپس این محصولات تولیدشده را میتوان پس از برداشت در خاک رها کرد.
شرکت گفت که PHA اریخت میتواند عملکرد سایر بسپارهای زیستتخریبپذیر را اصلاح کند و تخریب زیستی هدفمند را تسریع کند.
این شرکت چندین آزمایش تخریب زیستی را روی آمیختههای مواد انجام داد. این آزمایشها نشان داد که در خاک معمول، آمیختهای از 70 درصد پلیبوتیلن آدیبات ترفتالات (PBAT) و 30 درصد PHA تا حد زیادی عملکرد را در طول دوره آزمایشی چهار ماهه حفظ کرد. بهعنوان مثال، وزن مولکولی تا حد زیادی دست نخورده باقی ماند. با این حال، در شرایط پوسش (composting)، وزن مولکولی ماده تا مقدار به نسبت کمی کاهش یافت که نشاندهنده تجزیه است.
علاوهبر این، مطالعهای نشان داد که فیلم PHA در مقایسه با فیلمهای خاکپوش تجاری PE و PBAT بر محصولات کلم تاثیری ندارد.
(ادامه دارد …)
برگردان: مهندس پدرام ملائکه [email protected]
متن کامل این مقاله را در شماره 267 ماهنامه بسپار که در نیمه دی ماه 1403 منتشر شده است، می خوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه و فیدیبو قابل دسترسی است.