اختصاصی بسپار/ فناوری‌های جدید در عوامل سازگارکننده‌ برای مواد نامشابه در بازیافت

بسپار/ایران پلیمر این مقاله نوشتاری است در مورد فناوری‌های جدید در عوامل جفت‌کننده و سازگارکننده‌هایی  که مواد نامشابه را برای بازیافت و هدف‌های دیگر کنار هم جمع می‌کنند.

یکی از چالش‌های اصلی در استفاده از مواد بازیافتی این است که معمولا ترکیب ناهم‌گونی از مواد در مخلوط وجود دارد. انواع مختلف بسپارها مانند پلی‌اتیلن (PE)، پلی‌پروپیلن (PP)، پلی‌آمید (PA) یا اتیلن‌وینیل‌الکل (EVOH) با هم سازگاری خوبی ندارند و به‌درستی مخلوط نمی‌شوند. از طرف دیگر، پرکننده‌های معدنی مانند تالک یا کلسیم‌کربنات نیز همیشه پیوند موثری با بسپارهای آلی برقرار نمی‌کنند. این ناسازگاری‌ها می‌تواند مشکلات زیادی مانند ژل شدن، افت خواص مکانیکی و خواص نوری ایجاد کند که همگی نتیجه‌ی یک آمیختن ضعیف هستند. برای حل این مشکل، رویکردهای مختلف شیمیایی مطرح شده‌اند که در ناحیه‌ی بین‌سطحی عمل می‌کنند؛ یعنی یا باعث پخش بهتر یک ماده در ماتریس ماده دیگر می‌شوند یا با ایجاد پیوند میان مواد نامتشابه، استحکام نهایی را بهبود می‌بخشند.

شرکت Interface Polymers در ژانویه امسال تولید ماده‌ی سازگارکننده خود با نام Polarfin (PD41) را در واحد تولید نیمه‌صنعتی واقع در شهر ویساگاپاتنام هند، افزایش داد. این شرکت اعلام کرد: «این مرحله، گامی مهم در مسیر ما برای عرضه‌ی راه‌حل‌های هم‌بسپار دو‌دسته‌ای (diblock copolymer) کارآمد در مقیاس تجاری است.»

به دلیل استقبال زیاد بازار و درخواست نمونه‌های بیش‌تر، شرکت برنامه دارد دو مجموعه تولید دیگر را در ماه‌های می و اوت انجام دهد. نخستین محصول از این سازگارکننده با موفقیت در قالب یک مستربچ با کد MB41 ارائه شده‌است؛ کاری که توسط شریک اروپایی در حوزه‌ی مستربچ، یعنی شرکت Wells Performance Materials انجام شده است. این محصول دست مشتریان را برای انجام آزمون‌های متنوع در مقیاس بزرگ باز می‌گذارد.

این شرکت اعلام کرد که شرکت‌های مختلفی در سراسر دنیا برای حل مشکل ناسازگاری هنگام استفاده از محتوای بازیافتی چند‌ماده‌ای در ساختار فیلم‌های چندلایه  مثل PE/tie/PA، PE/tie/EVOH،  PE/PET و فیلم‌های بسته بندی بار‌کف (پالت) ‌ PE/PP/cellulose  درخواست دریافت نمونه داده‌اند.

سرپرست بخش کاربرد بسپارها در Interface Polymers بیان کرد: «شرکت‌ها مایلند پسماند لبه‌بُری این فیلم‌های چندلایه را دوباره وارد چرخه تولید کنند، اما چون PA و EVOH با پلی‌اتیلن سازگار نیستند، معمولا خواص مکانیکی و نوری محصول نهایی که حاوی این پسماند است، افت می‌کند.»

Polarfin PD41 نقش یک سازگارکننده را ایفا می‌کند؛ به‌این صورت که قطرات PA یا EVOH را درون ماتریس پلی‌اتیلن به‌شکل ریزتر و یکنواخت‌تر پخش می‌کند. این پخش ریز و یکنواخت باعث می‌شود نور راحت‌تر عبور کند و در نتیجه مه‌آلودگی کم شده و شفافیت بهبود پیدا کند (شکل1).

شکل 1. تاثیر میزان افزودن Polarfin PD41 بر اندازه ذرات PA، کدری و شفافیت در آمیزه‌های بازیافتی PE/PA با نسبت 20/80 بررسی شده است. افزایش مقدار Polarfin موجب کاهش اندازه ذره PA می‌شود و بهبود قابل توجهی در میزان کدر شدن و شفافیت به‌خصوص در افزودن بیش از ۲ درصد مشاهده می‌گردد.

هم‌چنین چسبندگی بین بسپارهایی با قطبیت متفاوت را می‌افزاید و همین موضوع موجب تولید فیلم‌های قوی‌تر با مقاومت بهتر در برابر پارگی و کشش می‌شود. این بهبودهای ایجادشده در خواص باعث می‌شود بتوان مقدار بیش‌تری از پسماند لبه‌بری یا مواد بازیافتی پساصنعتی (PIR) را دوباره وارد جریان تولید پلی‌اتیلن کرد.

برخی شرکت‌ها هم‌چنین بررسی می‌کنند که آیا می‌توان از این سازگارکننده برای تقویت خواص فیلم‌های بازیافتی پسامصرف ‌(PCR) استفاده کرد؛ با این هدف که بدون افت خواص بتوان درصد بیش‌تری PCR را به‌عنوان مواد بازیافتی در فرمول‌بندی به‌کار گرفت. (منظور از مواد بازیافتی پساصنعتی(PIR) ، پسماندی است که در کارخانه و قبل از رسیدن محصول به‌دست مصرف‌کننده ایجاد می‌شود، این مواد اغلب تمیز و از نظر کیفیت به‌مواد نو نزدیک هستند. اما منظور از مواد بازیافتی پسامصرف (PCR)  موادی است که پس از مصرف توسط کاربر نهایی جمع‌آوری می‌شود. این مواد عمدتا آلوده و به‌دلیل تخریب زنجیرها با عوامل محیطی گوناگون، خواص مکانیکی ضعیف‌تری نیز دارند، به‌همین دلیل به‌شدت به سازگارکننده‌ها، افزودنی‌ها و فراوری تخصصی نیاز دارند تا بتوان بدون افت محسوس خواص از آن‌ها استفاده کرد.)

وی توضیح داد: «شرکت‌ها برای تطابق با قوانین بازیافت بریتانیا باید دست کم ۳۰ درصد، مواد بازیافتی در محصولات خود داشته باشند و برای رسیدن به‌اهداف مقررات جدید اتحادیه اروپا نیز در تلاش هستند بسته‌بندی‌ها را کاملا ‌بازیافت‌پذیر طراحی کنند.» میزان مصرف Polarfin PD41 در فرمول‌بندی را می‌توان بسته به‌‌خواص فیزیکی موردنیاز، بهینه‌سازی کرد. افزایش مقدار سازگارکننده باعث کاهش مات شدن و افزایش شفافیت در آمیخته‌های بازیافتیPE/PA  می‌شود، درحالی‌که بهترین استحکام فیلم معمولا با حدود ۲ درصدPolarfin PD41  به‌دست می‌آید (شکل2).

شکل 2. استحکام پارگی آمیزه‌های بازیافتی PE/PA با نسبت 20/80 بر حسب میزان افزودن Polarfin PD41 سنجیده شده است. استحکام پارگی در هر دو جهت هم‌راستای کشش یا ماشین‌سو (MD) و جهت عرضی (TD) با افزایش درصد Polarfin افزایش یافته و در حدود افزودن ۲ درصد به مقدار بهینه می‌رسد. برای مقایسه، مقادیر مربوط به LDPE پایه نیز ارائه شده‌اند.

به‌گفته‌ی سرپرست بخش کاربرد بسپارها، شرکت Interface Polymers با حمایت مالی Innovate UK  در حوزه‌ی بازیافت بسته‌بندی‌های انعطاف‌پذیر، در حال انجام آزمون‌های مختلف برای دریافت گواهی RecyClass است. هم‌چنین این شرکت قصد دارد برای استفاده‌ی تجاری، مجوزهای سازگاری با مواد غذایی را هم دریافت کند؛ در همین حال، چندین مشتری نیز در حال انجام آزمایش‌های مقیاس صنعتی هستند.

وی افزود: «Polarfin از فناوری چند منظوره برخوردار است و می‌توان با تغییر یکی از تک‌پارهای این هم‌بسپار دو دسته‌ای  آن را برای کاربردهای مختلف بهینه کرد. هدف ما رفع چالش‌های سازگاری است؛ چالش‌هایی که فناوری‌های موجود هنوز نتوانسته‌اند آن‌ها را حل کنند.»

برگرداننده: مهندس سید محمد جواد میرباقری

Smjavad7@gmail.com

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره 285 ماهنامه بسپار که در نیمه تیرماه 1405 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.