اختصاصی بسپار/ پیشرفت‌ها در فیلم‌های جمع‌شو و کشایند چگونه به استفاده از مواد بازیافتی بیشتر کمک می کند؟

بسپار/ایران پلیمر تامین‌کنندگان مواد، فرمول‌بندی‌هایی را توسعه داده‌اند که به تولیدکنندگان فیلم‌های جمع‌شو و کشایند (stretch and shrink film) این امکان را می‌دهد تا فیلم‌های تک ماده‌ای یا فیلم‌هایی را ارائه دهند که مواد بازیافتی بیشتری را در خود جای داده‌اند.

توسعه‌ی مواد برای گسترش فیلم‌های جمع‌شو و کشایند، اقدامی اساسی است. در همایش فیلم جمع‌شو و کشایند (Stretch and Shrink Film) در سال 2023 که در Charleston، ایالات متحده و توسط AMI برگزار شد، نمایندگان دریافتند که چگونه پایداری به توسعه‌ی فیلم‌های نازک‌تر، عملکرد بهتر و مواد جایگزین کمک می‌کند.
به گفته‌ی مهندس ارشد توسعه‌ی بازار در شرکت Sabic، روندهایی مانند زیست‌پایداری و نیاز به فیلم کشایند سفت‌تر و نازک‌تر بر بازار حاکم است. وی به نمایندگان گفت ما باید استفاده از پلاستیک را با سنجش دقیق‌تر محدود کنیم.
به گفته‌ی او شرکت Sabic روشی را ایجاد کرده است که می‌تواند آسیب به کالاهای موجود روی بارکف(پالت) را بکاهد و در عین حال از پلاستیک کم‌تری در هر بارکف استفاده کند. علاوه بر این، به رغم وجود مواد بازیافتی، فرایند بسته‌بندی کارامدتر و مقاومت پارگی بیش‌تری برای فیلم وجود دارد.
یک فیلم کشایند معمولی ممکن است از پنج لایه mLLDPE (پلی‌اتیلن خطی با چگالی کم با یاریگر متالوسن) در ساختاری با ضخامت 17 میکرون استفاده کند. طراحی شرکت سابیک نیز به همین شکل است اما شامل یک لایه‌ی بهبود دهنده‌ی (enhancer) پلی‌اولفین در وسط است. ساختار بر روی یک شبیه‌ساز ESTL FTP 750 برای اندازه‌گیری کرنش نهایی، نیروی نگه‌دارنده و مقاومت پارگی در سطح مقطع مورد ارزیابی قرار گرفت.

شکل1. لفاف‌پیچی کشایند در اطمینان از پایداری بارکف در برابر نیروها، حیاتی است.
یکی از یافته‌های کلیدی این بود که باعث کشامد (elongation) بیشتر مواد mLLDPE موجود می‌شد و در نتیجه از پلاستیک کمتری در هر پالت استفاده می‌‌گردید. علاوه بر این، نیروی نگه‌دارنده‌ی بیش‌تر در محدوده‌ی کشامد 350-450 درصد به افزایش پایداری بارکف و کاهش خطر آسیب دیدگی کالاها کمک کرد. مقاومت پارگی در سطح مقطع نیز دو برابر شد.
جایگزین‌های کشایند
مدیر محصول و تحلیل‌گر زیست‌پایداری در شرکت Lantech، تلاش‌های مداوم این شرکت را به منظور یافتن جایگزین‌هایی برای فیلم کشایند پلاستیکی در صورت درخواست مشتریان توضیح می‌دهد.
وی می‌گوید که انتخاب جایگزین برای فیلم‌های کشایند پلاستیکی یک‌بار مصرف و ارزیابی تبادلات زیست‌محیطی تامل برانگیز است. این محصولات می‌توانند با قیمت بالاتری عرضه شوند، کیفیت و عملکرد ضعیف‌تری داشته باشند، یا حتی نسبت به دیگر رقبای پلاستیکی آسیب بیشتری به محیط زیست وارد کنند.
این شرکت تعدادی از مواد جایگزین را برای حفظ ایمنی بارهای موجود بر بارکف بررسی کرده است، که شامل کاغذ، فیلم‌های حاوی 30 درصد مواد بازیافتی و فیلم خالص هستند. این مواد با استفاده از آزمایشی که در محل طراحی شده است، بر اساس معیارهایی مانند آسیب، هزینه و اثرات زیست‌محیطی ارزیابی شدند. این آزمایش نشان داد که فیلم‌های خالص از نظر اثرات کربن، وزن و هزینه، بهترین عملکرد را داشتند.
به گفته‌ی مدیر شرکت فیلم‌های خالص دارای عملکرد ثابت با بازدهی زیاد هستند. فیلم‌های کشایند PCR دارای عملکرد نوسانی هستند و خطرات پیاده‌سازی و اجرا در مورد آن‌ها وجود دارد. هم‌‌چنین محدودیت چشم‌‌گیر منابع آن‌ها هم‌چنان محتمل است.
برای نمونه، یک عامل کلیدی این است که فیلم کشایند کمتر از 1 درصد از کل نیروی وزنی پلاستیک‌های بطری روی یک پالت را تشکیل می‌دهد، اما نقش مهمی در تضمین عدم وجود خرابی آن‌ها دارد.
محدودیت منبع را می‌توان با هدف استفاده از حداقل مقدار مواد در هر پالت با بهترین عملکرد و کم‌ترین هزینه جبران کرد. با وجود این، تعداد کمی از صاحبان نشان تجاری بر میزان کشایند استفاده شده در هر پالت نظارت دارند.
به گفته‌ی Lancaster، لفاف‌پیچی کشایند (stretch wrap)، تنها ماده‌ی روی بارکف است که مقدار استفاده از آن از پیش تعریف نشده است.
پیگیری میزان استفاده از پوشش کشایند را می‌توان به‌طور خودکار مانند سامانه‌ی نظارت بر خط تولید کارخانه یا با عملیات دوره‌ای برش و وزن‌‌کشی به‌دست آورد. یکی از راه‌های کاهش استفاده، سرمایه‌گذاری بر روی ماشین‌های لفاف‌پیچی جدیدتر است که با استفاده از میزان فیلم کم‌تر، نیروی مورد نیاز در لفاف‌پیچی را ایجاد می‌کند. مورد دیگر استفاده از فیلم، با کیفیت بالاتر است.
مزایای گرافن
گرافن به عنوان یک ماده‌ی شگفت‌انگیز در بسیاری از کاربردها معرفی شده است و هم‌چنین برای بهبود خواص فیزیکی فیلم‌های پلاستیکی استفاده شده است.

مدیر محصول و فروش شرکت Gerdau Graphene، گفت که استفاده از 1 درصد افزودنی گرافن Poly-G تا 25 درصد به کاهش ضخامت فیلم‌های بسته‌بندی کمک کرده است.
یک فیلم کشایند معمولی با ضخامت 21 میکرون حدود 250 درصد کشیده می‌شود. اما، فیلمی با ضخامت 17 میکرون که حاوی افزودنی Poly-G است کشامدی در حدود 350 درصد پیدا می‌کند. به‌عبارتی دیگر در هر 10 بار چرخش آن حول یک پالت به جای 110 گرم، 76 گرم مواد مصرف می‌شود و این به معنای 30 درصد صرفه‌جویی است.

شکل2. استفاده از 1 درصد گرافن Poly-G شرکت Gerdau می‌تواند ضخامت فیلم‌های بسته‌بندی را تا 25 درصد بکاهد.
بهبود PET
رهبر جهانی تحقیق و توسعه در شرکت Cargill Bioindustrial، توضیح داد که چگونه کمک‌ فرایندهای زیست‌پایه به بهبود کیفیت فیلم‌های کشایند PET کمک می‌کنند.
محصول IncroMax 100 این شرکت به رشد گردنی شدن (necking) و کاهش نیروی کشش در فیلم PET آرایش‌یافته در دو جهت کمک می‌کند. هم‌چنین هنگامی‌که با سیلیکا ترکیب می‌شود، می‌تواند میزان لغزش را در فیلم‌‌هایی تا ضخامت 250 میکرون بهبود بخشد.
به گفته‌ی او، IncroMax 100 در عین کاهش مصرف انرژی، سرعت برونداد پلی‌استرها در رانشگر را بهبود می‌بخشد.
علاوه بر این از طریق تنش کاهش‌یافته‌ی بسپار در طول ریژه (دای) و درگاه‌ها و امکان رانشگری در دماها و فشارهای کم‌تر جهت تولید محصول با کیفیت، نتایج جریان بهبودیافته نمایش داده می‌شود.

برگرداننده: مهندس پوریا نفعی
porya.nafie.pn333@gmail.com

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله  را در شماره 275 ماهنامه بسپار که در نیمه شهریور ماه 1404 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.