اختصاصی بسپار/ فیلم‌های اسفنجی چندلایه: راهکاری نوین برای بسته‌بندی بازیافت‌پذیر
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر صنعت بسپار با چالش‌های زیست‌محیطی روبه‌روست و پژوهشگران موسسه IKV آلمان با معرفی فیلم‌های اسفنجی چندلایه در همایش ANTEC® 2025، راهکاری نوآورانه برای بهبود بازیافت‌پذیری بسته‌بندی‌های پلاستیکی ارائه داده‌اند. این فیلم‌ها، که با استفاده از عوامل پف‌دهنده‌ی شیمیایی (Chemical Blowing Agents) تولید می‌شوند، چگالی را می‌کاهند و امکان بازیافت مکانیکی را فراهم می‌کنند، بدون آنکه کارکرد بسته‌بندی را به خطر بیندازند. این نوآوری، گامی بزرگ به سوی زیست‌پایداری و اقتصاد چرخشی در صنعت بسپار است.
چالش فیلم‌های پرشده با کربنات کلسیم
فیلم‌های پلی‌اولفینی با محتوای بالای کربنات کلسیم، به دلیل ظاهر کاغذمانند و خواص مکانیکی مطلوب، در بسته‌بندی‌هایی مانند روکش کره و برچسب‌های غذایی پرکاربردند. اما چگالی بالای این فیلم‌ها، که بیش از ۱ گرم بر سانتی‌متر مکعب است، آن‌ها را برای سامانه‌های بازیافت شناور-غرق پلی‌اولفین (swim-sink) نامناسب می‌کند. این امر باعث می‌شود فیلم‌ها در سواچینی نادرست طبقه‌بندی شوند و از چرخه‌ی بازیافت خارج گردند. طبق گزارش‌ها، سالانه حدود ۳۰ درصد از ۱۵ میلیون تن فیلم‌های بسته‌بندی پلاستیکی به دلیل چگالی بالا بازیافت نمی‌شوند.
نوآوری در فیلم‌های اسفنجی چندلایه
پژوهشگران IKV با استفاده از عوامل پف‌دهنده‌ی شیمیایی، هسته‌ی اسفنجی را در ساختار فیلم‌های چندلایه‌ی دمشی ایجاد کردند. این ساختار شامل لایه‌های خارجی فشرده برای حفظ استحکام و یک لایه میانی اسفنجی برای کاهش چگالی است. با فرایند رانشگری (Extrusion)، این فیلم‌ها خواص کلیدی بسته‌بندی مانند تاشوندگی، استحکام کششی و زاویه تاخوردگی مرده (Dead-Fold Angle) را حفظ می‌کنند.
آزمایش‌ها با ۳ درصد وزنی عامل پف‌دهنده در لایه‌ی هسته، چگالی به ۰.۷۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب رسید، که ۴۰ درصد کم‌تر از فیلم‌های بدون اسفنج است. افزایش عامل پف‌دهنده به ۵ درصد، چگالی را تنها به ۰.۷۲ گرم بر سانتی‌متر مکعب کاهش داد، که نشان‌دهنده‌ی بازده کاهشی است. فیلم بهینه‌شده با چگالی ۰.۸۵۷ گرم بر سانتی‌متر مکعب و زاویه تاخوردگی ۸۶.۵ درجه، تعادل مطلوبی بین بازیافت‌پذیری و کارکرد ایجاد کرد.
بهینه‌سازی فرایند و نتایج کلیدی
انتخاب گونه‌های پلی‌اتیلن (PE) با وزن مولکولی بالا و شاخه‌دار، ساختار اسفنجی یکنواخت‌تری ایجاد کرد. استحکام مذاب بیش‌تر، توزیع سلول‌ها را بهبود بخشید و استحکام کششی ویژه‌ی فیلم در جهت ماشین به ۱۴.۵۸ مگاپاسکال بر گرم بر سانتی‌متر مکعب رسید، که برای بسته‌بندی‌های مقاوم کافی است. تنظیم نسبت جرم لایه‌های خارجی به داخلی نیز به حفظ زاویه‌ی تاخوردگی کمک کرد، که از ۸۴ درجه در فیلم بدون اسفنج به ۱۱۰ درجه در فیلم با ۵ درصد عامل پف‌دهنده افزایش یافته بود.
این فیلم‌ها با حفظ خواص ظاهری و مکانیکی، مانند فیلم‌های سنتی، برای کاربردهایی نظیر بسته‌بندی مواد غذایی مناسب‌اند. IKV گزارش می‌دهد که این روش می‌تواند نرخ بازیافت فیلم‌های بسته‌بندی را تا ۲۰ درصد افزایش دهد.
زیست‌پایداری و کاهش ریزپلاستیک‌ها
استفاده از ساختارهای اسفنجی، وابستگی به پرکننده‌های سنگین مانند کربنات کلسیم را می‌کاهد و با بهبود سواچینی، از ورود فیلم‌ها به زباله‌دان‌ها جلوگیری می‌کند. این نوآوری تولید ریزپلاستیک‌ها (Microplastic) را به حداقل می‌رساند، زیرا فیلم‌های بازیافت‌شده به جای تجزیه در محیط‌زیست، دوباره فراورش می‌شوند. طبق برآوردها، این روش می‌تواند سالانه ۳ میلیون تن زباله‌ی پلاستیکی را از محل‌های دفن زباله دور نگه دارد.
پژوهشگران با استفاده از بسپارهای گرمانرم مانند پلی‌اتیلن، رویکردی زیست‌پایدار ارائه کرده‌اند که با استانداردهای بازیافت اروپا هم‌خوانی دارد. این فیلم‌ها هم‌چنین امکان ترکیب با زیست‌بسپارها را دارند که ردپای کربن را تا ۳۰ درصد می‌کاهد.
چشم‌انداز آینده و مقیاس صنعتی
نتایج آزمایشگاهی امیدوارکننده‌اند، اما IKV قصد دارد این فناوری را در مقیاس صنعتی آزمایش کند تا رفتار فیلم‌ها در سامانه‌های سواچینی و بازفراورش پسامصرف ارزیابی شود. این پژوهش، که در سال ۲۰۲۴ بیش از ۱۰ پروژه آزمایشی را شامل شد، در سال ۲۰۲۵ به آزمایش‌های صنعتی گسترش خواهد یافت.
این نوآوری پتانسیل کاربرد در بسته‌بندی‌های چندسازه (Composite) و حتی کاشتینه‌های (Implant) پزشکی را دارد که در آن‌ها چگالی کم و خواص مکانیکی حیاتی‌اند. با توجه به بازار جهانی بسته‌بندی‌های پلاستیکی که در سال ۲۰۲۴ به ۲۵۰ میلیارد دلار رسید، این فناوری می‌تواند بخش قابل‌توجهی از این بازار را به خود اختصاص دهد.
