وقد أدى التحول نحو مواد بلاستيكية أكثر استدامة إلى إنتاج ثلاث فئات من الراتنجات المحددة على نحو متزايد: الراتنجات الحيوية الصديقة للبيئة، وشارع PP (البولي بروبيلين الممزوج بالنشا)، وشارع بي (البولي إيثيلين الممزوج بالنشا). يمثل كل منها استراتيجية مختلفة لتقليل البصمة البيئية للمنتجات البلاستيكية، ولا يمكن لأي منها أن يكون بديلاً عالميًا للآخرين. تعطي الراتنجات الحيوية الأولوية لمصادر المواد الخام المتجددة ويمكن أن توفر قابلية حقيقية للتحلل البيولوجي اعتمادًا على التركيبة. تحتفظ خلطات PP ST وPE ST بسهولة المعالجة والألفة الميكانيكية للبولي أوليفينات التقليدية مع دمج النشا لتقليل المحتوى الأحفوري جزئيًا، وفي بعض التركيبات، تسريع التحلل. يتطلب الاختيار الصحيح بين هذه المواد فهم تكوينها الفعلي، وخصائص الأداء، ومشهد الشهادات، وسلوك نهاية العمر الافتراضي - وكلها تختلف بشكل كبير عن الأوصاف التسويقية.
"المرتكز على أساس حيوي" هو وصف لمواد خام، وليس ادعاء بالقابلية للتحلل البيولوجي. الراتنج الحيوي هو الذي يتم فيه اشتقاق بعض أو كل محتوى الكربون من مصادر بيولوجية - عادة محاصيل زراعية مثل الذرة أو قصب السكر أو الكسافا أو السليلوز من لب الخشب - وليس من النفط. المحتوى الحيوي قابل للقياس الكمي والتحقق منه من خلال اختبار نسبة نظائر الكربون 14، الموحد بموجب أستم D6866 و ايزو 16620 .
تشمل الراتنجات الحيوية الأكثر أهمية تجاريًا في الإنتاج الحالي ما يلي:
هذا التمييز هو الجانب الأكثر سوء فهم للراتنجات المستدامة. على سبيل المثال، يتم إنتاج البولي إيثيلين الحيوي من قصب السكر المتجدد ولكنه يبقى في البيئة تمامًا مثل البولي إيثيلين التقليدي المشتق من النفط. على العكس من ذلك، فإن PBAT مشتق من البترول ولكنه قابل للتحلل البيولوجي بشكل حقيقي في ظل ظروف التسميد. يتم تحديد ملف نهاية العمر البيئي للمادة من خلال تركيبها الكيميائي، وليس من مصدرها كمادة خام. يجب على المحددين والمشترين تقييم كلا البعدين بشكل مستقل.
PP ST يعين راتنجات البولي بروبيلين يتم مزجه مع النشا - عادةً نشا الذرة أو نشا الكسافا - كمادة مضافة أو حشوة وظيفية. يتراوح محتوى النشا في درجات PP ST التجارية بشكل عام من 10% إلى 50% بالوزن ، مع كون التركيبات التي تزيد عن 30٪ من النشا أكثر شيوعًا في التطبيقات التي تستهدف المحتوى الأحفوري المنخفض أو مطالبات التحلل المتسارع.
النشا والبولي بروبيلين غير متوافقين من الناحية الديناميكية الحرارية بدون كيمياء التوافق - النشا محب للماء (يجذب الماء) بينما PP كاره للماء (طارد للماء). استخدام مركبات PP ST جيدة الصياغة أنهيدريد المالئيك المطعمة PP (PP-g-MAH) أو عوامل اقتران مماثلة لتحسين الالتصاق البيني بين حبيبات النشا ومصفوفة البوليمر. بدون توافق مناسب، يعمل النشا كمكثف للإجهاد، مما يقلل من قوة الشد والاستطالة عند الكسر.
التأثيرات النموذجية لدمج النشا في الـPP عند تحميل 20-30%:
إن المطالبة التسويقية الشائعة لمواد PP ST هي "قابلة للتحلل الحيوي" أو "قابلة للتحلل بالأكسيد". الواقع أكثر دقة. إن جزء النشا الموجود في PP ST قابل للتحلل بيولوجيًا بشكل حقيقي - حيث يمكن للكائنات الحية الدقيقة استقلابه. ومع ذلك، بمجرد أن يتحلل النشا، تنقسم مصفوفة PP المتبقية إلى قطع أصغر لا مزيد من التحلل البيولوجي بواسطة المسارات الميكروبية القياسية. وهذا ينتج شظايا بلاستيكية دقيقة بدلاً من التمعدن الكامل. لقد قام توجيه البلاستيك ذو الاستخدام الواحد الخاص بالاتحاد الأوروبي بتقييد المواد البلاستيكية القابلة للتحلل بالأكسيد على وجه التحديد لهذا السبب. لا ينبغي وصف PP ST بأنه قابل للتحلل البيولوجي بالكامل ما لم تكن مدعومة ببيانات اختبار التسميد المعتمدة بموجب ايزو 14855 أو ASTM D5338.
PE ST هو البولي إيثيلين المكافئ لـ PP ST - مزيج من البولي إيثيلين (الأكثر شيوعًا LDPE أو LLDPE لتطبيقات الأفلام، HDPE للتطبيقات الصلبة) مع النشا كمكون مشتق حيويًا. تنطبق نفس تحديات التوافق الأساسية، ويتم استخدام نفس استراتيجيات التوافق - تطعيم MAH، والنشا المعالج سطحيًا - لتحقيق خواص ميكانيكية مقبولة.
يعتبر البولي إيثيلين - وخاصة LDPE وLLDPE - هو الركيزة السائدة في إنتاج الأفلام المنفوخة والمصبوبة. إن دمج النشا في تركيبات أفلام PE يسمح للمصنعين باستبدال المحتوى الأحفوري جزئيًا مع الحفاظ على إمكانية معالجة نفخ الأفلام التي تشتهر بها PE. درجات فيلم PE ST التجاري عند 15-30% محتوى النشا يمكن معالجتها على معدات الأفلام المنفوخة القياسية مع سرعة لولبية متواضعة وتعديلات لدرجة الحرارة، مما يجعلها في متناول المحولات دون استثمار رأس المال في الآلات الجديدة.
تشمل التطبيقات الشائعة لـ PE ST ما يلي:
عند تحميلات النشا التي تزيد عن 20%، تظهر أفلام PE ST تخفيضات قابلة للقياس في قوة تأثير السهام ومقاومة التمزق مقارنة بخصائص PE غير المملوءة والتي تعتبر بالغة الأهمية للحقائب والحقائب. يمكن أن ينخفض تأثير سقوط السهام بمقدار 30-50% عند تحميل النشا بنسبة 30% دون التوافق الأمثل. بالنسبة للتطبيقات التي تكون فيها مقاومة الثقب والتمزق من متطلبات الأداء، يجب أن تكون درجات PE ST مؤهلة بشكل خاص وفقًا للمواصفات الميكانيكية للتطبيق، وليس من المفترض أن تؤدي أداءً مكافئًا لفيلم PE الأنيق.
| السمة | الراتنجات ذات الأساس الحيوي (مثل PLA والحيوي PE) | PP ST | PE ST |
|---|---|---|---|
| أصل المواد الخام | المتجددة (النباتية) | في الغالب النشا الحيوي الأحفوري | في الغالب النشا الحيوي الأحفوري |
| المحتوى الحيوي | 50-100% | 10-50% | 10-50% |
| القابلية للتحلل البيولوجي | PLA: نعم (السماد الصناعي)؛ بيو-PE: لا | جزئي (النشا فقط) | جزئي (النشا فقط) |
| توافق المعالجة | يتطلب معلمات جديدة (PLA)؛ Bio-PE المنسدلة | بالقرب من نقطة الانطلاق على خطوط PP | بالقرب من نقطة الانقطاع على خطوط PE |
| الخواص الميكانيكية | جيش التحرير الشعبى الصينى: هش. Bio-PE: يساوي PE | انخفاض مقابل PP أنيق | مخفض مقابل PE الأنيق |
| التكلفة مقابل التقليدية | 20-80% قسط (جيش التحرير الشعبى الصينى)؛ ~30% (بيو-PE) | قسط متواضع أو محايد | قسط متواضع أو محايد |
| قابلية إعادة التدوير | بيو-PE: نعم؛ PLA: تيار منفصل فقط | يلوث تيار إعادة تدوير PP | يلوث تيار إعادة تدوير البولي إيثيلين |
| الشهادات الرئيسية | إن 13432، أستم D6400، أستم D6866 | أستم D6866 (bio content only) | أستم D6866 (bio content only) |
يحتوي سوق المواد البلاستيكية المستدامة على مخاطر كبيرة للغسيل الأخضر. يجب التعامل بشكل متشكك مع أوصاف المواد مثل "صديقة للبيئة" أو "البلاستيك الأخضر" أو "مزيج قابل للتحلل الحيوي" دون دعم بيانات الاعتماد. توفر المعايير التالية معايير يمكن التحقق منها وتقييمها بواسطة طرف ثالث:
بالنسبة لمواد PP ST وPE ST، فإن المطالبة الوحيدة التي يمكن التحقق منها عالميًا دون الحصول على شهادة التسميد الكاملة هي محتوى الكربون الحيوي لكل ASTM D6866. تتطلب مطالبات قابلية التحلل الحيوي والقابلية للتحويل إلى سماد بيانات بموجب ISO 14855، أو EN 13432، أو ASTM D6400 - وبالنسبة لهذه الخلطات، نادرًا ما تكون هذه البيانات متاحة لأن مصفوفة البولي أوليفين المتبقية تمنع اجتياز معايير شهادة التسميد الكاملة.
يمكن معالجة جميع المواد الثلاثة باستخدام معدات اللدائن الحرارية التقليدية، ولكن لكل منها متطلبات محددة تؤثر على كفاءة الإنتاج وجودة الأجزاء.
يمكن عادةً معالجة مركبات PP ST باستخدام قوالب حقن PP القياسية أو معدات البثق مع تعديلات معتدلة. ملاحظات المعالجة الرئيسية:
تتطلب درجات فيلم PE ST احتياطات مماثلة لـ PP ST ولكن ضمن نطاق درجة حرارة المعالجة الأقل لـ PE ( 150-190 درجة مئوية للفيلم المنفوخ LDPE/LLDPE). قد يتطلب محتوى النشا الذي يزيد عن 25% تعديلات في فجوة القالب وزيادة ضغط النفخ للحفاظ على تكوين الفقاعات المستقر. قد تنخفض جودة السطح ولمعانه مقارنة بطبقة PE غير المملوءة، مما يؤثر على مدى ملاءمتها للتطبيقات التي تتطلب خصائص بصرية متميزة.
إن القرار بين الراتنجات الحيوية، وPP ST، وPE ST يكون مدفوعًا في النهاية بمتطلبات الأداء المحددة ومسار نهاية العمر للتطبيق المستهدف. يساعد الإطار التالي على مواءمة اختيار المواد مع متطلبات العالم الحقيقي:
| التطبيق | الراتنج الموصى به | السبب الرئيسي |
|---|---|---|
| مستلزمات تقديم الطعام (أكواب، صواني، أدوات مائدة) | PLA ذو الأساس الحيوي (معتمد من EN 13432) | قابلية حقيقية للتحول إلى سماد، والموافقة على ملامسة الأغذية، والامتثال التنظيمي |
| أكياس حمل / أكياس تسوق (ذات محتوى حيوي جزئي) | PE ST (15-30% نشا) | سهولة المعالجة، وحيادية التكلفة، وتقليل المحتوى الأحفوري جزئيًا |
| تتطلب الأجزاء الصلبة المصبوبة بالحقن أداءً مكافئًا لـ PP | PP ST (النشا ≥20٪) أو Bio-PP | يحافظ على الصلابة والتأثير المناسبين للأجزاء الهيكلية |
| مستحضرات التجميل / زجاجات العناية الشخصية والإغلاقات | Bio-PE (براسكيم أو ما يعادله) | استبدال السقوط، قابل لإعادة التدوير في تيار PE، تحديد المواقع المتميز |
| فيلم المهاد الزراعي | مزيج PBAT/PLA أو PE ST (معتمد) | يؤدي تدهور الحقل بعد دورة المحاصيل إلى تجنب بقايا البلاستيك في التربة |
| أكياس السماد (لجمع النفايات العضوية) | مزيج TPS/PBAT أو PLA (قابل للتحلل المعتمد) | يجب أن يستوفي EN 13432 للقبول في مرافق التسميد |
التعامل مع نهاية العمر هو المكان الذي يصبح فيه الاختلاف البيئي العملي بين هذه الراتنجات أكثر أهمية - وفي أغلب الأحيان يتم تحريفه.
وبالتالي فإن الموقع البيئي الأكثر حماية لمواد PP ST وPE ST هو انخفاض محتوى الكربون الأحفوري لكل وحدة وزن - ادعاء قابل للقياس والتحقق منه - بدلاً من ادعاءات قابلية التحلل الحيوي أو القابلية للتحول إلى سماد والتي لا يمكن أن تدعمها كيمياء المادة من خلال الشهادة الكاملة.
+86 18101032584
رقم 60-1، طريق جيتشوان الشرقي، حديقة هايلينغ الصناعية، منطقة هايلينغ، مدينة تايتشو.
Copyright© Taizhou Huangyan Zeyu New Material Technology Co., Ltd. جميع الحقوق محفوظة.
مادة خام قابلة للتحلل بالكامل
