افزودني هاي مورد نياز براي افزايش سختي ،مقاومت حرارتي و فرايند پذيري

افزودني هاي مورد نياز براي افزايش سختي ،مقاومت حرارتي و فرايند پذيري
زيست‌بسپارها مانند ديگر پلاستيک‌ها براي تقويت خواص فيزيکي و فرايندپذيري بهتر نياز به انواع افزودني دارند. از لحاظ کارائي اين پلاستيک‌ها مقاومت ضربه و مقاومت حرارتي کمي دارند و از طرف ديگر از نظر فرايندپذيري معمولا به افزايش استحکام مذاب و در برخي موارد به افزايش پايداري گرمائي و روان‌سازي بيشتر براي جلوگيري از چسبندگي به قالب‌ و داي نياز دارند.

چشم انداز پيچيده بازار

هم اکنون تحقيقات گسترده‌اي براي افزودني‌هاي مورد نياز چندين زيست‌بسپار که از تخريب ميکروبي ني‌شکر و نشاسته به دست مي‌آيند ، در جريان است . شناخته‌شده ترين نوع اين بسپارها پلي‌لاکتيک اسيد PLA) ( توليدي شرکت NatureWorks مي‌باشد. هم‌چنين مي‌توان محصولاتي از قبيل پلي‌هيدروکسي‌آلکانوآت‌ها (PHAs) را نام برد که از خانواده پلي استرها هستند و شامل پلي هيدروکسي‌بوتيرات (PHB)و پلي هيدروکسي بوتيرات- ولرات (PHBV) می باشد،اين ماده توسط شرکت‌هاي Metabolix، Meredian و China’s Tianan Biologicبه بازار عرضه شده است. البته انواع ديگر مصنوعي و غيرقابل تجديدبسپارهاي زيست تخريب پذير مانند PHPوPHPV توسط Novomer و کوپلي استر Ecoflex از شرکت BASF و پلي گلوتاميك اسيد (PGA) Kuredux توليدي شرکت Kureha PGA LLCبه بازار عرضه شده است. به جز بسپارهاي ذکر شده گروه کاملا متفاوتي از بسپارهاي زيستي نيز به بازار عرضه شده است: بسپارهاي پايه نشاسته‌اي توليدي Novamont’s Mater-biو resins from Plantic in Australia بسپارهاي گرمانرم پايه نشاسته‌اي به صورت مخلوط با ساير مواد نيز موجودند مانند مخلوط با PLA از شرکتCereplast و همراه پلي‌اتيلن و پلي پروپيلن از شرکت Cereplast و Cerestech و يا مخلوط با Ecoflex توليد Novament.. يکي از مشکلات اساسي توليدکنندگان افزودني‌هاي بسپارهاي زيستي در دسترس نبودن تعداد زيادي از اين بسپارهاست. اکثر اين بسپارها در مرحله تحقيقات آزمايشگاهي هستند و يا برخي ديگر به علت تقاضاي بالاي بازار(مانند PLA) توسط شرکت‌هاي بزرگ پيش خريد مي‌شوند، بعضي از توليد‌کنندگان افزودني از شرايط سخت به دست آوردن چند گرم از بسپار براي آزمايش صحبت مي‌کنند. يکي ديگر از مشکلات توليد کنندگان افزودني مسئله محل تمرکز تحقيقات در بخش تحقيقات و توسعه شرکت است که کاملا روشن نيست. Lee Rieth مديرفروش بين المللي شرکت Milliken Chemical مي‌گويد : اين شرکت مدت‌هاست انواع تجاري و تحقيقاتي افزودني‌هاي هسته‌زا را مورد بررسي قرار داده تا قابليت‌هاي بالقوه مصرف آنها را در بسپارهاي زيستي در جهان تعيين کند. مسئله اصلي بر سر ميزان امکانات و منابعي است که بايد به اين بخش بسيار کوچک بازار تخصيص داده شود، حتي در صورتي که بسپارهاي زيستي بتوانند در آينده به اندازه پيش‌بيني شده رشد کنند و بازار مصرفي آنها 5 برابر مقدار کنوني شود ، باز هم بازار افزودني‌هاي اين بسپارها به نسبت کوچک خواهد بود. به گفته Jim Gray مدير بخش گسترش تجارت بسپارهاي زيستي شرکت PolyOne چشم‌انداز پيش رو بسيار پيچيده است و اهداف محيط زيستي بايد تعيين و تعريف شود و با توجه به اين اهداف نوع خاصي بسپار زيست‌تخريب پذير انتخاب شود. از يک طرف ما مواد زيستي مانند PLA ، PHA و پلاستيك‌هاي پايه نشاسته اي داريم و از طرف ديگر بسپارهاي زيستي بدون پايه طبيعي (سنتزي) مانند Ecoflex در بازار موجود است که براي افزايش فرايند‌پذيري و خواص فيزيکي با بسپارهاي طبيعي مخلوط شده است و هم‌چنين بسپارهاي شناخته شده‌اي مانند PE و PVC که توسط گروه‌هايي تخريب‌پذير شده‌اند. افزودني‌هاي مورد استفاده در بسپارهاي زيستي به سه دسته تقسيم‌بندي شده‌اند:گروه اول شامل افزودني‌هاي رايجي مي‌شود که اثر سويي روي سلامت انسان و يا محيط زيست نداشته باشند و با استانداردهاي تخريب در خاک تقابل نداشته باشند. گروه دوم افزدوني‌هاي تجديدپذير هستند که از منابع طبيعي تهيه شده‌اند که البته اين مواد لزوما قابل تخريب در طبيعت نيستند و براي محصولات با عمر طولاني کاربرد دارند و دسته سوم افزودني‌هايي هستند که هم تجديدپذير و هم تخريب‌پذير در طبيعت هستند و براي محصولات يکبار مصرف و با عمر کوتاه مناسبند.

علاقه روزافزون به مواد تجديدپذير

وقتي افزودني‌هاي لازم به بسپارهاي زيستي1 و يا پلاستيک‌هاي طراحي شده براي تخريب در خاک اضافه مي‌شوند اين مواد بايد شرايط استاندارد را براي پلاستيک‌هاي تخريب‌پذير به دست آورند. از جمله اين استانداردها مي‌توان به D6400 ASTM و EN13432 اشاره کرد. اگر چه به نظر مي‌رسد امروزه صنعت شاهد تغيير مسير بازار مصرف از مواد تخريب‌پذير4 به مواد تجديد‌پذير3 مي‌باشد، که يکي از دلايل آن مي‌تواند کمبود زيرساخت‌ها و تجهيزات لازم براي مواد تخريب پذير در امريکا نسبت به اروپا،ژاپن و حتي چين دانست . به گفته Jim Lunt مدير قبلي شرکت NatureWorks و مشاور صنعتي، تحقيقاتي شرکت Tianan Biologic Material در شمال امريکا، هدف اين صنعت دستيابي به کيفيت بالاتر و اثرات زيست محيطي کمتر نسبت به بسپارهاي پايه نفتي است. او پيش‌بيني مي‌کند براي کاهش اثر مخرب بسپارهاي رايج بر محيط زيست استفاده از مخلوط اين مواد با بسپارهاي زيستي افزايش خواهد يافت . بر اساس پروژه آقاي Lunt و همکارانش تا سال 2011 بيش از 40% بسپارهاي زيستي1 از نوع بسپارهاي قابل تجديد3 خواهد بود. Charles Hamilton رئيس شرکت Novament در اين باره مي گويد: هدف اصلي ما کاهش مصرف مشتقات نفتي و ارائه جاي‌گزيني مناسب و با کيفيت بالاتر براي رقابت با محصولات بسپاري متداول است. پلاستيك‌هاي PHBVوPHV اين کارخانه بر پايه منواکسيد و دي اکسيد کربن سنتز شده‌اند و هم اکنون محققان شرکت به دنبال افزايش خواص اين پلاستيك‌‌ها با استفاده از افزودني‌ها و همبسپارش20 هستند. با اينکه بسپارهاي زيستي به مقياس محدودي گسترش يافته است ،تبديل امريکا به يک بازار بزرگ براي اين محصول غيرممکن نيست. به گفته آقاي Gray مدير شرکتPolyone :ايجاد تجهيزات زيربنايي لازم براي استفاده از همه انواع بسپارهاي زيستي نياز به زمان دارد . اما امروزه بازار خوبي براي محصولات يکبار مصرف زيستي مانند بشقاب،ليوان ،ظروف غذا و انواع کيسه‌هاي خريد وجود دارد. از ديگر افرادي که اين نظر را تاييد مي‌کند Frank Ruiz مدير تحقيقات شرکت Heritage Plastics, Inc است ، بنا به گفته او حدود 40% از تقاضاهاي اين شرکت مربوط به کيسه‌هاي زباله‌ي تخريب‌پذير است. بيشتر متقاضيان اين محصول سوپرمارکت‌ها، غذاخوري‌ها، هتل‌ها، بيمارستان‌ها ،مدارس و بقيه موسسات بزرگ هستند که مي‌توانند پسماندهاي غذايي خود را درون اين کيسه‌های زيست‌تخريب‌پذير به شرکت‌هاي توليد کمپوست با 3/1 هزينه دفن زباله بفرستند. دو ماه پيش شرکت Metabolix اعلام کرد بسپار Mirel PHA شرکت Heritage را براي توليد نسل جديدي از فيلم هاي تخريب پذير(BioTuf) دمشي و تخت تامين مي‌کند(تا به حال اين فيلم ها از PHA وBASF’s Ecoflex تهيه مي‌شدند). اين شرکت از اين فيلم‌ها براي توليد کيسه‌هاي زباله و خريد استفاده مي‌کند. اما با توجه به محدوديت‌هاي موجود ،شركت Heritage تنها مقدار کمي از Ecoflex يا Mirel را به PHA مي افزايد. شرکت Heritage تجربه افزودن تالک و کربنات کلسيم به عنوان پرکننده به PE را در مورد پلاستيك PHA نيز تکرار کرده است. اين پرکننده به جهت کاهش قيمت و افزايش چقرمگي7 و سفتي6 فيلم به PHA اضافه مي‌شود. شرکت Heritage هم‌چنين از عوامل ضدخشك‌چسبي8 با پايه طبيعي نيز استفاده مي‌کند. آقاي Ruiz از لزوم توليد نسل جديدي از افزودني‌ها که مورد تاييد استانداردهاي تخريب پذيري باشند و خواص مناسبي به فيلم هاي PHA بدهند صحبت مي‌کند، از جمله اين افزودني‌ها مي‌توان به پايدار‌کننده‌هاي UV براي فيلم‌هاي در معرض آفتاب و شفاف‌کننده براي فيلم‌هاي بسته‌بندي و يا ديگر محصولات بسته بندي توليد شده ازPHA اشاره کرد.

تعيين افزودني‌هاي ضروري

بعضي از توليدکنندگان بسپارهاي زيستي، مواد خود را به صورت آميزه نشده به بازار عرضه مي‌کنند، در اين حالت لازم است خريدار افزودني‌هاي لازم را به بسپار اضافه کند. اين در حالي است که بقيه توليدکنندگان ماده آميزه شده و کاملا آماده را به مشتري عرضه مي کنند و مشتري تنها لازم است رنگ را به آميزه اضافه کند. توليدکننده‌هاي گروه دوم عموما براي توضيح انواع و جنس افزودني‌هاي مورد استفاده خود تمايلي ندارند. آقاي Blake Lindsey ريس شركت Meredian (که در پاييز گذشته فناوري جديدي در زمينه‌ي PHA به دست آورد) مي‌گويد: فناوري پيشرفته به ما اجازه خواهد داد بدون نياز به افزودني، استحکام مذاب2، مقاومت گرمايي، استحکام ضربه 11،شفافيت و سدگري 10 مناسب را به دست آورد و خريدار تنها لازم است رنگدانه مورد نظر خود را به مخلوط بيافزايد. از طرف ديگر شرکت NatureWorks نيز در اين زمينه فعاليت‌هاي جديدي مانند ارائه نوع جديدي از PHA اصلاح نشده راآغاز کرده است. اين شركت موفق به توليد افزودني‌هاي بسيار مناسب براي فرايندپذيري بهتر و کيفيت بالاتر محصول نهايي شده است. به عنوان مثال در فرايند دو مرحله اي قالبگيري کششي و دمشي، نوع خاصي از دوده براي افزايش سرعت کشش و يکنواختي گرم شدن دوباره آن در گرمخانه پيش از دمش ثانويه طراحي شده است. افزودني‌هاي بازكن (denesting) براي ورق‌هاي اکسترود شده PLA کاربرد دارد. اين ماده از برهم‌چسبي12 ورق‌هاي گرماشكل‌دهي شده در مرحله انبارداري جلوگيري مي‌کند . از ديگر افزودني‌هاي مورد استفاده مواد ضد الکتريسيته ساکن13 هستند که به عنوان کمک فرايند براي کاهش فشار داي و بار وارد به موتور در فيلم‌هاي PLA به کار مي‌روند. اصلاح‌کننده‌هاي جريان سيال17 نيز براي افزايش استحکام مذاب2 در اسفنج‌‌ها و فيلم‌هاي دمشي کاربرد دارند. شرکت NatureWorks به اصلاح‌کننده‌هاي استحکام ضربه11 در PLA به خاطر شکنندگي ذاتي اين ماده اهميت فراواني مي‌دهد، اين شركت مدعي است مشتريانش ملزم به استفاده از اين نوع اصلاح‌کننده‌ها هستند، اين مواد در شرکت هاي ,Arkema Rohm and Haas , DuPont, Chemtura توليد مي‌شود. اين شرکت هم‌چنين به خريدارانش پيشنهاد مي‌کند از ضداكسنده‌ها و پايدارکننده‌هاي UV نيز استفاده کنند. با توجه به شفافيت بالاي PLA رنگ کردن محصولات توليدي از آن چندان به صرفه نيست. تنها محدوديتي که اين شركت در انتخاب رنگدانه‌ها اعمال کرده، عدم استفاده از رنگدانه‌هاي حاوي فلزات سنگين است،که در توليد بسپارهاي ‌زيستي1 ممنوع است. معمولا افزودني‌ها و رنگدانه‌ها به PLA با گرانروي كم اضافه مي شود چون پراكنش در آنها راحت‌تر انجام مي‌شود. ديگر توليد کنندگان بسپارهاي زيستي 1که توليد بسپار خام و بدون افزودني را هدف قرار داده‌اند مي‌‌توان به,Tianan Biologic Metabolix و Meredianاشاره کرد. Lunt مي‌گويد Tianan Biologic به گروه خوبي از افزودني‌هاي لازم جهت افزايش استحکام مذاب2 و پايداری حرارتي21 و هم‌چنين عوامل هسته‌زا ،نرم کننده‌ها ، ضداكسنده‌ها و پركننده‌ها دست پيدا کرده است. به گفته او افزودني‌هاي مورد استفاده براي PHBV مي‌توانند از مواد شيميايي موجود تهيه شوند و تنها محدوديتي که وجود دارد عدم اثر سو آنها بر سلامت انسان و محيط زيست است. اما هر دو شرکت MetabolixوMeredian مدعي‌اند که تنها از افزودني‌هاي زيستي براي بسپارهاي خود استفاده مي‌کنند، Sally Klineمدير فناوري Metabolixمي‌گويد: در اين شرايط ما با محدوديت‌هاي زيادي روبرو هستيم. او به دنبال افزودني مناسبي به عنوان کمک فرايند و روان کننده است تا به وسيله آن خواص جريان را در قالب‌گيري تزريقي و استحکام مذاب را براي کشش بهتر فيلم‌ها و گرماشكل‌دهي افزايش دهد. هم‌چنين در PHA مي‌توان از اصلاح‌کننده‌هاي استحکام ضربه، عوامل ضد‌خشک چسبی8 ،روان‌کارها، نرم‌کننده‌ها و رنگ‌ها استفاده کرد. Kline به لزوم استفاده از عوامل هسته‌زا و شفاف کننده5 اشاره مي‌کند او مي‌گويد: از آنجايي که PHA يک ماده بلورين است، کنترل سرعت بلورش و ابعاد بلور بسيار مهم است. وقتي از عوامل شفاف‌کننده استفاده مي‌کنيم تغيير ابعاد بلور باعث مات شدنPHA شفاف نمي‌شود. ديگر شركت علاقه مند به استفاده از افزودني‌هاي زيستي شرکت DaniMer Scientific که در واقع شاخه‌اي از شركت Meredian محسوب مي‌شود . اين شركت توليدکننده‌ي بسپارهاي اصلاح شده PLA براي اکستروژن و قالب‌گيري است و هم‌چنين خطوط توليد براي اصلاح‌کننده‌هاي استحکام ضربه بر پايه PLA ،کمک فرايندها و رنگدانه‌ها دارد. به گفته رئيس شرکت آنها از مواد طبيعي تجديدپذير3 براي عامل دار کردن PLA استفاده مي‌کنند. بسپارهاي زيستي بر پايه نشاسته از شركت‌هاي ,Novament, Cereplast Cerestech و Plantic به صورت آميزه‌ي آماده شامل چند افزودني به فروش مي‌رسند. شركت Cerestech ليسانسInnovative Compounding را نيز در اين زمينه دارد. به گفته آقاي Lunt افزودني‌هايي که معمولا براي بسپارهاي پايه نشاسته اي لازم هستند عبارتند از افزودني‌هاي جريان و افزاينده‌هاي استحکام مذاب که براي افزايش استحکام مذاب از Ecoflex توليدي شرکت BASF استفاده مي شود که انعطاف پذيري محصول را نيز افزايش داده و براي قالب‌گيري دمشي را مناسب مي کند. در آميزه نشاسته‌اي شرکت Novament از Ecoflex به عنوان يک افزودني اصلاح کننده استفاده شده و 70-50% اين آميزه تجديد شدني3 است. مدير جديد تجاري Novamont مي‌گويد استفاده اصلي اين آميزه محصولات منعطف و کوتاه عمر مانند فيلم‌هاي بسته بندي و کيسه‌هاي خريد است. تنها ماده‌اي که توليدکننده محصول بايد به اين آميزه اضافه کند رنگ و در برخي موارد کمک فرايند است. Shanna Moore مدير تجارت جهاني در محصولات بسته‌بندي DuPont Packaging & Industrial Product مي‌گويد گونه مخصوص قالب‌گيري تزريقي( حاوي 90-60% ماده تجديدشدني است) معمولا براي محصولات با عمر کوتاه و براي محصولات مربوط به باغباني و چمن‌کاري و تجهيزات ورزش‌هاي فضاي باز به کار برده مي‌شود. او مي‌گويد تنها افزودني لازم رنگ و DuPont’s Elvaloy EMA به عنوان محمل است.

بهبود فرايند پذيري

تعداد محدودي از شرکت‌هاي توليد کننده اقدام به توسعه افزودني‌هاي رايج و طبيعي بهبود فرايند کرده‌اند. اين افزودني‌هاي براي بسپارهايي مانند PLA و مخلوط PLA و Ecoflex و پلاستيك‌هاي نشاسته‌اي استفاده مي‌شوند. براي مثال شرکت Polyone دسته جديد افزودني‌هاي طبيعي خود شامل عوامل ضد خشک چسبي8، لغزاننده9 و جدا کننده از قالب22 را به بازار عرضه کرده است ،آقاي Gray مي‌گويد: تعداد زيادي از بسپارهاي زيستي چسبنده هستند و گرايش به چسبندگي به بسپارها و ماشين آلات فرايند را دارند. به اين خاطر ما گروهي از افزودني‌ها را براي از بين اين اثر چسبندگي و افزايش بازده توليد به بازار عرضه کرده‌ايم . شرکت Polyone افزودني‌هاي ضدالکترسيته ساکن 13 را نيز توليد مي‌کند. استحکام مذاب2 کم مانعي براي فرايندهاي اکستروژن، قالب‌گيري دمشي ،اسفنج‌سازي و گرماشكل‌دهي قطعات با عمق زياد است که اين نقص در PLA و ساير بسپارهاي زيستي وجود دارد. براي حل اين مشکل شرکت Arkema کمک فرايندي طبيعي به نام 700 acrylic-copolymer به بازار عرضه کرده است که گفته مي‌شود استحکام مذاب PLA را دو برابر کرده و در کشش 4% شفافيت PLA را حفظ مي کند. Peggy Schipper مدير امور تجاري شرکت مي‌گويد افزودني‌هاي جديد بر پايه اکريليک براي افزايش استحکام PLA به بازار مي‌آيند که براي ديگر بسپارهاي زيستي نيز قابل استفاده خواهد بود. شرکت Polyone نيز تعدادي اصلاح کننده جريان را براي افزايش استحکام مذاب2 مورد تحقيق و بررسي قرار داده است. در اسفنج‌ها استحکام مذاب2 نقش بسيار مهمي در ساختار مناسب حفره‌ها دارد که مورد علاقه و توجه بسياري از توليدکنندگان بسپارهاي زيستي است. Mike Reedy مدير شرکت Reedy International (توزيع کننده افزودني‌هاي پف‌دهنده) مي‌گويد : اسفنج کردن PLA و بقيه بسپارهاي‌ زيستي بسيار سخت است،چون اکثر اين بسپارها بلوري هستند و مواد پف‌دهنده در آنها آب توليد مي‌کنند و آب شروع به تخريب بسپار در فاز مذاب مي‌کند و اين امر منجر به کاهش استحکام مذاب2 و خواص مکانيکي بسپار مي شود. شرکت Reedy International به تازگي 2 عامل پف‌دهنده‌ي جديد به نام‌هاي Safoam RPC-20MS بسپارهاي زيست‌تخريب‌پذير و 20MS2 Safoam RPC- براي PET و PLA به بازار عرضه کرده است ، اين افزودني‌ها ترکيبي از يک ماده پف‌دهنده‌ و يک افزاينده استحکام مذاب است. آقاي Reedy مي‌گويد :ما به توليدکنندگان اسفنج نشان داديم که PLA با چگالي كم مي‌توانند در سيني‌هاي يکبار مصرف و ... استفاده شود، در آينده از PLA چگالي متوسط-کم مي‌توان براي بسته بندي بستني يا کره استفاده کرد. آقاي Kirk Jacobs مدير تجاري Clariant Additive Masterbatches در شمال آمريکا مي‌گويد :شركت ما نوع خاصي عامل پف‌دهنده مخصوص PLA توليد کرده است که با توجه به حساسيت زياد PLA به اسيد ورطوبت ، داراي عوامل خورنده اسيد و رطوبت است که هم فعال و هم قابل جذب هستند. Jacobs مي‌افزايد ما از فرمول‌بندي يکساني براي پلي‌کربنات‌ها نيز استفاده مي‌کنيم. يکي از راه‌هاي افزايش استحکام مذاب در اسفنج‌ها و ديگر موارد، استفاده از يک نوع بسط‌دهنده زنجيرهاي 18بسپاري به نام Clariant’s CESA-extend مي باشد . اين ماده در واقع چندپاري23 از استايرن با عامل اپوکسي و اکريليک است که به صورت مستربچ به بازار عرضه شده است. اين ماده در اصل براي اصلاح وزن مولکولي يا I.V PET و نايلون هاي بازيافت شده طراحي شده است. CESA-extend مي‌تواند زنجيرهاي بسپاري را که در اثر تخريب حرارتي، اکسيژني، رطوبتي از هم گسسته شده‌اند را دوباره به هم پيوند دهد. اين ماده براي PLA نتايج بسيار خوبي داده است و اميد مي‌رود براي PHA نيز اثر مشابهي داشته باشد. وقتي 2% از بسط‌دهنده18 زنجير CESA-extend به NatureWorks’ PLA 4042D اضافه شد وزن مولکولي ماده حدود 40% افزايش يافت که نشان‌دهنده‌ي افزايش ميزان شاخه‌اي شدن و افزايش وزن مولکولي بود. بعد از اصلاح PLA توسط اين بسط دهنده ،مدول كشسان PLA حدود 30% کاهش پيدا کرد در حالي که تغيير طول آن در اثر کشش 50%افزايش يافت . Clariant مي‌گويد اين نتايج امکان استفاده از تزريق گاز براي توليد اسفنج‌هاي هسته‌اي با حفره‌هاي کوچک، سطح صاف و بيش از بسپارهاي زيستي 5%کاهش وزن را به ما مي‌دهد. به نظر مي رسد CESA-extend باعث تغيير رئولوژي PLA از نيوتوني به درجه اي از روان‌شوندگي برشي19 مي‌شود. به گفته Hendrik Kammler ريس جهاني بخش فروش افزودني‌هاي شرکت Clariant Masterbatches اين اثر و استحکام مذاب بالا به اکستروژن فيلم‌هاي دمشي کمک مي‌کند. CESA-extendبه ما اجازه مي‌دهد فيلم‌هايي با کيفيت بهتر در سرعت بالاتر، با ابعاد حباب بزرگ‌تر و يک‌نواختي بيشتر حباب‌ها توليد کنيم. بنا بر گفته Kammler ديگر نوآوري شرکت Clariant براي بسپارهاي ‌زيستي1 شامل خانواده افزودني‌هاي جديد CESA-natur است که شامل مواد ضدالکترسيته ساکن13،کمک فرايندها و لغزاننده‌ها9 مي‌شود . Brian McKinley مدير تجاري شرکت Ampacet مي‌گويد : اين شرکت موفق به ساخت ضدخشک چسبی8 ها و لغزاننده 9‌هاي مخصوص PLAوPHA شده است . اين ماده به همراه بسط‌دهنده زنجيرها18 و عوامل ايجاد گره خوردگي در زنجيرها باعث افزايش استحکام مذاب مي شوند. شرکت DuPont اعلام کرده است که در همبسپار20 Elvaloy اين شرکت براي بسپارهاي زيستي به عنوان کمک فرايند عمل مي‌کند و باعث افزايش سفتي6 PLA شده و به عنوان کمک فرايند باعث کاهش چشم گير گشتاور ماردان شده و پايداري مذاب را افزايش مي دهد.

بهبود خواص

مشکلات اساسي در بسپارهایِ ‌زيستي را مي‌توان به گروه‌هاي زير تقسيم‌بندي کرد: استحکام ضربه پايين، مقاومت حرارتي، ويژگي‌هاي سدگري10 كم است و ديگر مشکلات رايج مي‌توان به خواص UV، ضداكسنده‌ها و ضدقارچ‌ها اشاره کرد. شرکت Polyone توليد کننده يک سري از مستربچ‌هاي اصلاح کننده‌ي استحکام ضربه است که از برخي از اين اصلاح کننده براي انواع بسپارهای زيستي مات و شفاف کاربرد دارد. بسپارهای زيستي20-1001 Biomax شرکت DuPont سختي قطعات قالبگيري شده و گرماشكل‌دهي شده PLA را افزايش داده و شکنندگي آنها را کم مي‌کند. در %3- 1بارگذاري چقرمه‌کننده24 هاي ديگري نيز به بازار عرضه شده‌اند که قابليت رقابت با انواع قبلي را دارند و تنها اثر کمي روي شفافيت محصول مي گذارند. اصلاح کننده استحکام ضربه Paraloid PMA 500 acrylic در PLA استفاده مي شود و تصور مي‌رود در ديگر بسپارهای زيستي نيز خوب عمل کند. شركت Arkema يک استحکام بخش با پايه طبيعي به نام Biostrength130توليد کرده است که شفافيت مناسبي به PLA هاي نيمه روشن مي‌دهد ،نوع Biostrength150 اين اصلاح کننده استحکام بالاتري به ماده مي‌دهد و در محصولاتي که رنگ مات دارند استفاده مي شود. مدير اين شرکت مي گويد: اصلاح کننده‌هاي استحکام ضربه11 جديدي که بر پايه آکريليک به زودي به مرحله توليد مي رسند که باعث مات شدن بسپارهای زيستي نمي‌شوند . شرکت Polyone تحقيقات خود را براي دستيابي به فناوري‌هاي جديد افزايش مقاومت حرارتي بسپارهاي طبيعي بخصوص PLA و مخلوط‌هاي نشاسته ادامه دهد. آقاي Gray مي‌گويد هنگامي که نتوانستيم افزودني خاصي براي افزايش مقاومت حرارتي اين بسپارها پيدا کنيم ،توسعه بسپارهاي خاصي حاوي PLA را دنبال کرديم . اين مواد مي‌توانند HDT را از 57به83 درجه سانتيگراد افزايش دهند. در حالي که افزودني هاي بدون PLA نه مشتق از طبيعت نه قابل تخريب درطبيعت هستند و باعث مات شدن سيستم نيز مي شوند. شرکت Polyone هم‌چنين روي افزايش مقاومت حرارتي و سدگري 10بسپارهاي PHVB نيز کار مي‌کند.(به عنوان مثال Mirel PHA از Metabolix، HDT 135.5 درجه سانتيگراد دارد) DuPont قصد دارد Biomax Thermal 120را به زودي به بازار عرضه کند ، اين افزودني يک ضدكژتابي گرمائي است16 که به PLA اجازه مي دهد در دماهاي بالاتر شكل‌دهي و انبار شود . براي مقاومت در برابر UV هر دو شرکت Clariant و PolyOne مستربچ هاي پايه طبيعي را توليد کرده‌اند که محصولات درون بسته بندي‌هاي شفاف زيست تخريب پذير را حفاظت مي کند. Polyone محصولات جديدي نيز براي کنترل قارچ زدگي در اثر رطوبت در لايه دروني بسته‌بندي‌هاي بسپارهای زيستي به بازار ارائه کرده است. رنگ آميزي بسپارهای زيستي به علاوه رنگ‌دانه‌هاي سنتي که ميتوانند در بسپارهای زيستي استفاده شوند ، رنگدانه هاي پايه طبيعي حداقل توسط 4 شركت بزرگ توليد مي شوند . رنگ‌دانه هاي شرکت Clariant عموما از گياهان مشتق شده اند و شامل رنگ‌هاي قرمز،نارنجي،زرد ،سبز و جديدا آبي مي شود. اين رنگ ها کاملا گياهي هستند . برخي از آنها شفافيت بسيار خوبي هم دارند . اگر چه پايداري در مقابل نور آنها به اندازه رنگ‌هاي سنتي بالا نيست، بايد بسپارهاي مختلفي مي‌توانند با اين رنگدانه‌ها رنگ شوند. رنگدانه‌هاي OnColor Bio شرکت PolyOne شامل دو نوع مايع و جامد مي شود و بر پايه مواد خام طبيعي تهيه شده‌اند. اين رنگدانه‌ها مي‌توانند در PLA،PHA ،ترکيبات اصلاح شده نشاسته وپلي استرهاي تخريب پذير استفاده شوند، البته رنگ‌هاي مات براي همه انواع مذکور موجود است اما رنگ هاي شفاف تنها براي PHA قابل هستند. Teknor Color اخيرا رنگدانه‌هايي براي پلاستيك‌هاي PLA و پلي استرهاي زيستي (PET) مي‌سازد. رنگدانه‌ها با توجه به مصرف محصول نهايي پايه آلي يا غير آلي هستند ، John Politisمدير فروش شرکت مي‌گويد: رنگدانه‌هاي کاملا طبيعي از گياهان تهيه شده که از ديگر رنگ‌دانه‌ها گران‌تر و با ماندگاری کمتر هستند و البته تعداد اين رنگ‌ها محدود و کم است.

وازه نامه

1- Biopolymer زيست‌بسپار

2- melt strength استحکام مذاب

3- renewable تجديد پذير

4- Biodegradable زيست‌تخريب‌پذير

5- Clarifier شفاف‌کننده

6- Stiffness سفتي

7- Toughness چقرمگي

8- antiblock agents ضد خشک چسبي

9- slip agents لغزاننده

10- barrier properties ويژگي‌هاي سدگري

11- impact strength استحکام ضربه

12- stacking برهم‌چسبي

13- Antistats ضد الکترسيته ساکن

14- flow additives افزودني‌هاي جريان

15- endothermic foaming اسفنجش گرماگير

16- heat-distortion كژتابي گرمائي

17- rheology modifier اصلاح کننده جريان

18- chain extender بسط دهنده زنجير

19- shear-thinning روان شوندگی برشی

20- copolymer هم‌بسپار

21- heat stabilizer پايدار کننده حرارتي

22- mold-release agents عامل جدا کننده از قالب

23- oligomer چندپار

24- Toughener چقرمه‌ساز

برگردان: مهندس میترا واسعی

منبع : مجله بسپار