فناوری های نوین در بسپارهای زیستی

مقدمه

بهره­ گیری از فناوری­ها و روش­های جدید بسپارش و همچنین استفاده از طیف گسترده ­ی افزودنی ­ها، از جمله راهکارهای مهمی هستند که برای ارتقاء خواص انواع پلاستیک ­های زیستی به­ کار گرفته می­شوند. در چند سال اخیر تقاضای بازار برای انواع پلاستیک­ های زیستی افزایش یافته و پیش­بینی می­شود که تا 5 سال آینده ظرفیت تولید انواع پلاستیک­های پایه ­زیستی، حدود 50% ظرفیت فعلی افزایش یابد. از این رو آنچه اهمیت می­یابد، ارتقا خواص فعلی این محصولات و همچنین کاهش قیمت هرچه بیشتر آنهاست.

فناوری­های نوین

AIMPLAS، یکی از بزرگ­ترین تولیدکنندگان انواع پلاستیک­­های پایه زیستی و به ویژه PLA با استفاده از فناوری­های نوین، از اعضای اصلی پروژه ی Innorexاست. هدف از این پروژه دست­یابی به فرمول­ بندی­های جدید و متنوع در راستای تولید PLA با خواص بالاست. در حال­ حاضر بیش از 12 شرکت و مرکز فناوری و از جمله موسسه فرانهوفر آلمان در این پروژه مشارکت دارند.  به نقل از مدیر فناوری AIMPLAS، ارتقای خواص مکانیکی PLA و گسترش کاربرد آن در فرآیندهای قالب­گیری تزریقی و نهایتا امکان جایگزینی 100% این بسپار زیستی با پلی ­پروپیلن (در کلیه­ی کاربردها و صنایع)، مقصود نهایی این پروژه معرفی می­شود. اگرچه هم­اکنون نیز PLA در برخی از کاربردها جایگزین PP شده اما در این پروژه جایگزینی 100% مدنظر قرار گرفته است.

در فناوری­های جدید، امکان بسپارش PLA با استفاده از یاریگرهای آلی (به جای انواع فلزی) و استفاده از ریزموج و فراصوت به منظور بهبود سینتیک واکنش، فراهم شده است. افزون بر این در پروژه­ی Innorex چگونگی تاثیر انواع افزودنی­ها و پرکننده ­ها بر خواص بسپارهای زیستی و به­ ویژه PLA تحت عنوان “بررسی خواص بسپارهای ­زیستی اصلاح شده“ مورد توجه قرار گرفته است. چنانچه در حال حاضر نیز PLA اصلاح شده (با استفاده از انواع افزودنی­ و پرکننده) حدود 200% مقاومت ضربه بیشتری نسبت به نوع متداول (اصلاح نشده) دارد.

افزون بر این AIMPLAS در پروژه­ی Biorefine 2G نیز حضور پررنگی دارد. هدف از این پروژه تولید انواع همبسپارهای PLA با استفاده از طیف گسترده­ای از تکپارهاست که مشخصا خواص متفاوتی نیز ایجاد می­کنند.

اکتبر سال 2016 شرکت Nature works (بزرگ­ترین تولید کننده ­ی PLA) قرارداد همکاری با Nature-Tec (فعال در زمینه­ ی تولید انواع ماشین ­آلات و فناوری­ های مرتبط با شکل­ده ی پلاستیک ­ها) را به امضاء رسانده­ است. فناوری جدید BF 300 HT شرکت Nature-Tec در کنار PLA و عامل شیمیایی ایجاد مقاومت به ضربه­ی بالای شرکت Nature works، امکان تولید PLA با مقاومت گرمایی و مقاومت ضربه­ی بالا را طی فرآیند شکل­دهی قالب­گیری تزریقی فراهم می­سازد. مقاومت گرمایی و چقرمگی محصول جدید نسبت به انواع متداول PLA، استفاده از این محصول را برای کاربردهای خاص با استقبال روبه ­رو ساخته است. چنانچه در شکل (1) مشاهده می­شود، چقرمگی این محصول بهبود قابل توجهی نسبت به انواع پلی­استایرن (PS) و پلی­ پروپیلن (PP) داشته است اگرچه از لحاظ مقاومت گرمایی در دمای 90°C این محصول نسبت به PP مقاومت بالاتری دارد اما همچنان نسبت به پلی ­استایرن عدد کمتری را نشان داده و از این رو همچنان قابلیت اصلاح و بهبود را دارد.

به نقل از مدیر اجرایی Nature works، یکی از مشکلات استفاده ازPLA  خالص و اصلاح نشده (بدون استفاده از افزودنی و یا عدم وجود فرآیند اصلاح)، حین فرآیند قالب­گیری تزریقی مشاهده می­شود ضمن اینکه PLA خالص مقاومت گرمایی پایینی دارد. به منظور بهبود دو نقطه ضعف یاد شده، معمولا فرآیند بلورینگی به منظور بهبود خواص این بسپار در نظر گرفته می­شود. فرآیند بلورینگی یاد شده نیز با توجه به عملیات گرمایی (گرماکاری) حین فرآیند قالب­گیری و یا در یک فرآیند اصلاحی پس از قالب­گیری انجام می­شود که در هر دو روش، مدت زمان تولید محصول افزایش می­یابد. با استفاده از فناوری BF 300 HTو همچنین استفاده از افزودنی ­های بهبود مقاومت گرمایی و ضربه ­ی شرکت Nature works، امکان تولید محصولی با مقاومت گرمایی و ضربه­ی بالا فراهم شده که امکان رقابت و جایگزینی با PP و PS  را دارد ضمن اینکه فرآیند تولید جدید، از لحاظ زمانی کوتاهتر و مقرون به صرفه ­تر است. (به دلیل بی ­نیازی از فرآیند عملیات گرمایی)

[EasyDNNGallery|19439|Width|400|Height|400|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

شکل1. مقایسه­ ی چقرمگی و مقاومت گرمایی PLA تولید شده با استفاده از فناوری BF 300 HT در مقایسه با پلی­ پروپیلن و پلی ­استایرن

یکی دیگر از مهم­ترین تولیدکنندگان PLA، شرکت Total است که سالانه حدود 75000 تن از این بسپار زیستی را تولید می­کند. شرکت Total حدود 10 سال پیش با همکاری Galatic (شرکت زیست­ فناوری)، تحقیق و توسعه و همچنین فناوری ­های جدید تولید PLA را مدنظر قرار داد.

شرکت

Total Corbion

به تازگی همکاری خود را با شرکت

BASF

(مهم­تربن تولیدکننده ­ی سوکسینیک­اسید زیستی) در راستای تولید آمیزه­ی زیستی

PLA

و پلی ­بوتیلن­ سوکسینات (

PB

) اعلام کرده است. از مزایای این آمیزه­ ی زیستی می­توان 

به زیست ­تخریب­پذیری، خواص مکانیکی و مقاومت گرمایی بالا اشاره داشت.

(ادامه  دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره 180ام ماهنامه بسپار که در شهریورماه منتشر شده است بخوانید. در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکارخانم ارشاد تماس بگیرید. امکان اشتراک آنلاین بر روی صفحه اصلی همین سایت وجود دارد