ورود پلاستيك‌هاي زيستي جديد به بازار

دو گروه جديد از پلاستيك‌هاي زيستي در حال ورود به بازار آمريكا هستند. شركت Cereplast در حال توسعه سريع خط توليد اين محصولات مي باشد. اين شركت 14 نوع بسپار تجزيه‌پذير زيستي بر پايه پلي‌لاكتيك اسيد (PLA) يا يك پلاستيك‌نشاسته‌ا‌ي‌گرمانرم مخلوط با مقداري پلي‌لاكتيك‌اسيد را پيشنهاد كرده است. در حال حاضر بسپارهاي چند جزيي شركت Cereplast كه مخلوطي از نشاسته گياهان و بسپارهاي متداول مي‌باشد، در حال ورود به بازار هستند. اين بسپار‌هاي چندجزيي زيست‌تخريب‌پذير نيستند اما راهي براي كاهش اتكاي توليد كنندگان بر نفت و گاز و افزايش استفاده از منابع قابل بازيافت مي‌باشند. از آنجايي كه اين بسپار از بيش از 50% پلاستيك‌هاي گرمانرم ساخته شده، محدوديت اغلب بسپارهاي زيست پايه را كه محدوديت زماني در مقاومت نسبت به حرارت در هنگام استفاده و هم‌چنين پايداري حرارتي در حين فرآيند مي‌باشد، دارا نيست.

پلي پروپيلن/ نشاسته بسيار شبيه به پلي پروپيلن است
اولين محصول شركت Cereplast كه به بازار آمده است، يك نوع پلي پروپيلن زيستي با نام تجاري CP Bio-PP-50 مي‌باشد. Frederic Scheer رئيس هيئت مديره و بخش اجرايي شركت Cereplast ، اين محصول را يك اختراع به ثبت رسيده كه از اختلاط پلي‌پروپيلن تك جزيي با 50% نشاسته و تركيبي از نرم‌كننده‌ها يا عوامل كمك‌فرآيند تهيه مي‌شود، معرفي مي‌كند. Scheer اضافه مي‌كند كه اين محصول با آميزه‌كاري واكنشي در يك اكسترودر دو مارپيچه كه طي آن يك اتصال شيميايي بين نشاسته و پلي‌پروپيلن رخ داده و باعث بهبود خواص ماده مي‌شود، ساخته شده است.
BioPP سختي و استحكام و مقاومت حرارتي بالاتري نسبت به PP بدون پركننده دارد، اما خواص كششي و استحكام ضربه‌اي آن كمتر است. يك مزيت قابل توجه اين ماده بر اساس گفته Scheer داشتن قابليت چاپ BioPP بر خلاف PP استاندارد است. هم‌چنين نياز اين بسپار به خشك كردن بر خلاف ساير بسپارهاي زيستي بسيار كم يا هيچ مي‌باشد.
قيمت BioPP شبيه به PP خالص است، با وجود آن 16% چگالي بيشتر افزايش كمي در قيمت كاربردي اين محصول را سبب مي گردد. Scheer مي‌گويد: " ما قراردادهاي طولاني مدت با قيمت‌هاي تضمين شده را به شما پيشنهاد مي‌كنيم".

هدف: كالاهاي با دوام
شركت Cereplast اين محصول را جزو كالاهاي بادوام و نه بسته‌بندي‌هاي مصرف‌شدني (با وجود علاقه بسياري از شركت‌هاي بسته‌بندي مواد غذايي) مي‌داند. Scheer مي‌گويد اين محصول توجهات بسياري را در بخش خودروسازي به خود جلب كرده و علاوه بر اين در مصارفي چون ساخت وسايل خانگي، اسباب‌بازي‌ها، صنعت الكترونيك، تلفن‌هاي همراه، قطعات رايانه، محصولات پزشكي، بسته‌بندي‌هاي آرايشي ، قاب CD/DVD و صنايع ساختماني كاربرد دارد.
BioPP براي كاربردهاي مختلفي مناسب است. اين ماده مي‌تواند با هر بسپار پلي پروپيلن و نشاسته‌هاي مختلف ذرت، مانيوك، گندم و يا سيب زميني ساخته شود. با توجه به گفته‌هاي آقاي Scheer ، شركت Cereplast قادر است براي ايجاد خواص بهتر و هزينه كمتر از مخلوط نشاسته‌ها نيز استفاده كند.
BioPP در فرآيندهاي اكستروژن فيلم، گرماشكل‌دهي، قالبگيري دمشي و قالبگيري تزريقي آزمايش شده است اما در فرآيند فيلم دمشي هنوز مورد امتحان قرار نگرفته است. در تجهيزات و دستگاه‌هاي متعارف، اين ماده در زمان چرخه‌ي مشابه اما در دماهاي كمتر فرآيند مي شود. فرآورش اين مواد به مارپيچ‌هايي با برش كمتر و دماي زير F° 200 نياز دارد. اين بسپار مات بوده و مي‌توان آن را با رنگدانه‌هاي استاندارد پلي‌پروپيلن يا رنگ‌هايي كه به طور اختصاصي براي بسپارهاي زيستي توسط شركت‌هايي چون PolyOne، Clariant و Colormatrix طراحي شده‌اند، به رنگ‌هاي مختلف در آورد.

خواص BioPP در مقايسه با PP تك جزيي
خواص CP Bio-PP-50 PP تك جزيي
چگالي، g/cm3 04/1 9/0
استحكام كششي نهايي، psi 2410 1650
ازدياد طول نهايي، % 5/9 1/130
مدول خمشي، psi 139940 101718
مدول كششي،psi 299280 119480
خواص ضربه Izod، ft-lb/in 57/0 81/1
HDT در 264 psi، F° 3/142 9/129
MFI در190 °C/2.16Kg.g/10min 3 - 6 3

با وجود آن كه تجزيه پذيري زيستي (تبديل به كود شدن) هدف نبود اما BioPP هم از نظر زيست‌تخريب‌پذيري و هم تجزيه‌پذيري زيستي آزمايش شد. انتظار مي‌رود كه نشاسته تجزيه شده و ذرات كوچك پلي پروپيلن باقي بماند. آقاي Scheer اعلام كرده است كه اين بسپار به تازگي آزمايش‌هاي سميت را كه براي تجزيه‌پذيري زيستي در آمريكا (ASTM D6400-04) ، كانادا و اروپاي غربي لازم است، پشت سر گذاشته است. علاوه بر اين Cereplast تأييديه FDA را نيز براي تماس اين محصول با مواد غذايي دريافت كرده است.
سال آينده شركت Cereplast تصميم دارد تا انواع ديگري از اين مواد را با 60% و 70% نشاسته و بعد از آن بسپار هاي چندگانه بر پايه LDPE و HDPE را به بازار عرضه كند.

ورق‌ها و دانه‌هاي شكل پذير
دومين خانواده جديد مواد بر پايه نشاسته – كه اين دسته كاملاً زيست تخريب پذير و تجزيه‌پذير زيستي هستند- در نيمه نخست سال آينده توسط دوپونت با همكاري شركت استراليايي Plantic Technologies معرفي خواهد شد. شركت Plantic از سال 2003 ورق‌هاي گرما‌شكل‌پذير و دانه‌هاي قالب‌گيري تزريقي از پلاستيك‌هاي گرمانرم توليد مي كرده است. اين شركت از نشاسته با آميلوز بالا كه به صورت شيميايي اصلاح شده تا شبيه به يك پلاستيك گرمانرم رفتار كند، استفاده مي‌كند. نشاسته با ساير تركيبات بسپاري و غير بسپاري، نرم‌كننده‌ها و عوامل كمك فرآيند مخلوط مي‌شود. يكي از اين محصولات يك ورق محلول در آب است كه براي سيني‌هاي آب نبات كه با حرارت شكل گرفته اند، استفاده مي شود. ساير فرمول ها بيشتر از 12 هفته نسبت به آب مقاومت دارند.
دوپونت ورق‌هاي شكل‌پذير و دانه هاي قالبگيري تزريقي را با نام تجاري Biomax به بازار عرضه خواهد كرد. اين مواد در ابتدا وارد مي شوند اما در آينده دوپونت قادر خواهد بود اين محصولات را خودش به تنهايي توليد كند. دوپونت در صدد كشف كاربردهاي مواد افزودني خود در بسپارهاي نشاسته‌دار، شبيه به آنچه در مورد چقرمه كننده هاي Biomax انجام داده، مي باشد.
Carlo Casarino مدير فناوري مواد مقاوم شركت دوپونت ورق‌هاي شكل پذير را در رقابت با OPS، APET و PVC بسيار با ارزش و كاربردي مي‌داند. او اضافه مي‌كند كه بسپار‌هاي بر پايه‌ي نشاسته به طور ذاتي داراي خاصيت ضد الكتريسيته هستند. دوپونت در حال توسعه و بهبود دستورالعمل‌هاي فرآيندي مي باشد. داده ها و اطلاعات دوپونت نشان مي دهند كه دماهاي ذوب بايد زير °C200 بوده و ميزان كمي هم پيش خشك كردن لازم است.
بر اساس داده هاي شركت Plantic، چگالي مواد بين 35/1 تا g/cm3 62/1 است. ورق هاي شكل‌پذير تقريباً سخت بوده ( مدول كششي بين 319 تا Kpsi348) اما دانه هاي قالبگيري داراي دو نوع سخت و انعطاف پذير هستند ( مدول كششي بين 68 تا psi 661). استحكام كششي بين 913 تا psi 6670، ازدياد طول در شكست از 2% تا 135% و خواص ضربه Izod در محدوده 56/0 تا ft.lb/in 46/1 ، HDT در psi 66 از 92 تا °F 117 و نقطه نرم شدن Vicat از 104 تا °F 158 است. ورق داراي جلاي °60 از 80 تا 85 و شفافيت 89% تا 93% مي باشد. 

برگردان: مهندس فاطمه جعفريان