پرکنندهها و الیاف طبیعی گیاهی جاذبه جدیدی پیدا کردهاند از آنجایی که کاربران خواهانِ کامپاندهای پلاستیکی پایدارتر و اغلب سبکتر هستند.
Jennifer Markaria گزارش میدهد.
فیلرها و الیاف گیاهی طبیعی یا تجدیدپذیر از ابتدای آغاز صنعت پلاستیک گزینهای برای ترکیبات پلیمری بوده است. اما تمرکز اخیر بر کاهش ردپای کربن جلب توجه جدیدی به آنها است. در حالی که در برخی موارد، مواد گیاهی موجود تا به امروز فاقد خواص مکانیکی بوده تا جایگزین مستقیم الیاف شیشه شوند. فرمولسازان راههای زیادی برای جبران این موضوع پیدا کردند، چه راههای ترکیب با شیشه یا بهکارگیری روشهای جدید برای بهبود خواص پایه مواد گیاهی. بخش خودرو سالها است که در صدر کار برای ترکیب مواد طبیعی قرار گرفته و به دنبال افزایش استفاده از محتوای پایدار با حفظ عملکرد است. Alper Kiziltas کارشناس فنی فورد میگوید: چندین بازار، سیاست و عوامل فنی در حال آمدن هستند تا الیاف طبیعی را گزینهای جذابتر برای کاربردهای خودرویی کنند. این شامل تغییر در رفتار مصرفکننده، چارچوبهای سیاست فعلی، افزایش استفاده از پلاستیک در خودروها، نگرانیهای زنجیره تأمین برای الیاف شیشه و نوآوریهای تحقیق و توسعه حاصل از تأمینکنندگان الیاف طبیعی است. Kiziltas همچنین بیان کرد: این در حال تبدیل شدن به یک استراتژی تجاری اصلی برای صنعت خودرو است تا با آینده منابع محدود مقابله کند. استفاده از الیاف طبیعی پایداری زیستمحیطی شرکت ما را بهبود میبخشد. براساس مطالعات درونی ما و دادههای شخص ثالث، قطعاً مزایای LCA (ارزیابی چرخه عمر) در مقابل مواد معدنی و الیاف وجود دارد. استفاده از این مواد در حال گستردهتر شدن است. Kiziltas اشاره میکند که گروه مواد در حال ظهور و پایداری در فورد، تحقیقات کامپوزیتهای پایدار را از سال ۲۰۰۰ را اجرا کرده است که منجر به استفاده از طیف گستردهای از مواد تجدیدپذیر نظیر کنف، پوست برنج و سلولز میشود. برخی از آنها کاندیدهای بدیهیتری نسبت به دیگری هستند. آزمایشات اخیر فورد نشان داده است که پوست قهوه پس از فرآیند بیوکربونیزاسیون میتواند جایگزین تالک در کامپاندهای PP شود. آزمایش پوست قهوه به عنوان روشی برای استفاده از ضایعات کشاورزی جهت ایجاد یک محصول پایدار انجام شد. Kiziltas بیان کرد: در حالی که آزمایشات اولیه مشکلاتی از قبیل بو، جذب آب و کربنی کردن قهوه این نگرانیها را حل کرد و سازگاری بهتر با ماتریس PP را نتیجه داد. سازگاری بهبود یافته همراه با کاهش آب دوستی پر کننده کربنی شده باعث کاهش جذب رطوبت توسط قطعه کامپوزیت میشود. تیم فورد فرمول PP را با استفاده از ۲۰ درصد کربن زیستی (پوست قهوه) برای فورد ۲۰۲۰ توسعه داد تا جایگزین تالک ۴۰% در چراغ جلو تزریقی شود. Kiziltas میگوید: با استفاده از پوست قهوه (کربن زیستی) وزن را ۱۷% و هزینه را ۵% کاهش دادیم، بدون این که فرآیند یا عملکرد قطعه قربانی شود.
فورد همچنین توانست از دمای فرآیند کمتری برای قالبگیری بخش بایوکامپوزیت استفاده کند که منجر به چرخه خنکسازی کوتاهتر و صرفهجویی انرژی میشود. یک صرفهجویی اضافی در حدود ۱۵% در انرژی مصرف شده به هنگام اکسترود کردن مواد حاوی کربن زیستی وجود دارد که دلیل آن روانکاری مواد آلی در مقایسه با رئولوژی مواد معدنی است. Kiziltas بیان میکند: به طور کلی ما نتایج این ماده کامپوزیت نوآورانه را در صرفهجویی کل انرژی ۲۵% تخمین زدیم. تیم تحقیق و توسعه فورد نیز در حال بررسی پرکنندههای کربن زیستی است. با استفاده از پیرولیز زیست توده جهت دستیابی به ماده متخلخل تولید میشوند که به عنوان یک راه حل جهت بهبود پایداری گرمایی مواد طبیعی است. الیاف طبیعی دارای پایداری حرارتی کمتری نسبت به بسیاری از الیاف جایگزین مصنوعی، محدود شدن کاربرد آنها به دمای فرآیند پایین پلیمر (کمتر از ۲۰۰ درجه) و محیطهای خودرو با دمای پایین هستند. مطالعات اخیر ما ثابت کرد که میتوانیم با استفاده از کربن زیستی به عنوان پرکننده در کامپوزیتهای ترموپلاستیک مهندسی مانند PA6 و PA66 استفاده کنیم.
نانو سلولز
Performance Biofilaments کانادا که با حمایت از ercer International و Resolute Forest Products میگوید: تکنولوژی فرآیند اختصاصی با بهرهگیری از الیاف چوب آنها را به نانوفیبریل سلولز (NFC) با استحکام و خلوص بالا تبدیل میکند. مطابق گفته Geoff Fisher مدیر توسعه این شرکت، مواد NFC در ترموپلاستیکها برای طیف وسیعی از کاربردها در حال ارزیابی هستند. عملکرد بیوفیلامنتها اخیراً با یک سری آزمونهای مرکز تحقیق و توسعه مواد خودرویی شخص ثالث در کانادا تکمیل شد. ما NFC خود را در یک سیستم هیبریدی با الیاف شیشه در آمیزههای PP ترکیب کردیم و نتایج امیدوارکنندهای به دست آوردیم. Fisher میگوید: هدف این سری آزمایش نشان دادن این که بتوانیم پایداری محتوا را در آمیزه PP افزایش دهیم (یعنی افزایش محتوای الیاف طبیعی و کاهش محتوای الیاف شیشه) و سطح بالایی از عملکرد را حفظ کنیم. این شرکت در حال ساخت یک کارخانه تجاری برای تولید NFC است که انتظار میرود تا پایان سال ۲۰۲۲ راهاندازی شود. Green Dot Bioplastics در ایالات متحده پلیمرهای زیستی و قابل کمپوست را تولید میکند. Terratek پلاستیک تقویت شده با الیاف طبیعی آن در خط تولید ۲۰۲۰ تجاریسازی شده است. این مواد کامپوزیتی زیستی از الیافی مانند سیزال، بامبو آمریکایی و الیاف جوت احیا شده برای جایگزینی الیاف شیشه در PP ،PE و PA استفاده میکند. در حالی که الیاف طبیعی جایگزینی ۱:۱ برای الیاف شیشه نیستند، آنها یک گزینه پایدار را در بسیاری از کاربردها فراهم میکنند که تقویت و سختی فراتر از مواد پر نشده مورد نیاز است. شرکت میگوید که هم کامپاند و هم مستربچ الیاف طبیعی را تأمین میکند. Mark Remmert مدیر عامل Green میگوید: عملکرد و تأمین، دو عامل کلیدی در انتخاب الیاف طبیعی هستند. ما باید بتوانیم از یک محصول تکرارپذیر و عملکرد آن برای مشتریانمان اطمینان حاصل کنیم. بامبوی آمریکایی یک چمن بومی با خواص فیزیکی مطلوب و شیوههای رشد پایدار است. سال گذشته Green Dot Bioplastics با توامندترین شرکت در زنجیره تأمین، Mayco International برای حذف اتلاف و ضایعات الیاف جوت از فرآیند Mayco شریک شد، تا یک ماده NFRP جدید ایجاد کند. Sarah Harbaugh مدیر فروش و بازاریابی شرکت میگوید: به جای ضایعات و دفن آن، از بهرهگیری آنها و ترکیب در گرانول بیوکامپوزیت برای کاربردهای دیگر استفاده میکنیم. مطابق اظهارات Luis Roca Blay رهبر آمیزهسازی، سازمان تحقیقات اسپانیایی Aimplas، بسیاری از الیاف طبیعی را برای استفاده به عنوان افزودنی تقویتکننده در پلاستیکهای کامپوزیتی زیستی را در طول سالها بررسی کرد. نمونههای آن شامل: کنف، سیسال، کتان، جوت و … هستند. هنگام توسعه آمیزه از پلاستیک زیستی، او پیشنهاد میکند که استفاده از الیاف طبیعی مطلوبتر باشد؛ به طوری که بسیاری از اجزا تا حد امکان تجدیدپذیر و در برخی موارد قابل کمپوست باشد.
نگرانی کمپوستسازی
کمپوستپذیری ویژگی جذاب رو به رشد در اروپا به ویژه برای بستهبندی است. با این حال اقلام بستهبندی ساخته شده با استفاده از پلاستیک قابل کمپوست تقویت شده با پایه گیاهی الیاف ممکن است در دستیابی به استاندارد EN13432 برای کمپوستپذیری صنعتی مشکل داشته باشند، بسته به درصد الیاف استفاده شده و ضخامت بخش. او میگوید: آسیاب کردن بستهبندی قبل از کمپوستسازی راه حلی برای این مشکل ارائه میدهد. استحکام و وزن کامپوزیت عوامل کلیدی در بسیاری از مصارف نهایی هستند. Roca همچنین میگوید: الیاف طبیعی جایگزین مستقیمی برای الیاف شیشه در راستای خواص تقویتکنندگی نیست اما اضافه میکند که میتواند مواد تقویتکننده معدنی را جایگزین کند و وزن را کاهش دهد. سایر افزودنیها مانند اصلاحکنندههای ضربه ممکن است برای ایجاد تعادل ویژگی لازم استفاده شود. Aimplas اخیراً تأخیرانداز شعله در فرمولاسیون حاوی الیاف طبیعی را مورد مطالعه قرار داده است. Roca گزارش میدهد که در یک فرمول اثر منفی در به تأخیر انداختن شعله یافت نشد. جایگزینی پلاستیک با درصدی از الیاف طبیعی سبب کاهش انتشار گرما میشود. همچنین مطالعه فرمولاسیونهای حاوی الیاف طبیعی و بازدارنده شعله مبتنی بر فسفر مورد بررسی قرار گرفت و تأیید شد که برهمکنشی مضر بین آنها نیست. انجمن تحقیقاتی نروژی RISE PFI میگوید که به پیشرفت در توسعه بیوکامپوزیتهای تولید شده مبتنی بر پلیمرهای زیستی به عنوان مثال الیاف زیستی، نانوسلولز و لیگنین ادامه میدهد. Gary Chinga Carrasco رهبر دانشمند در Biopolymers و Biocoposite منطقه در اتحادیه میگوید: اینها در حال توسعه و ارزیابی برای طیف وسیعی از کاربردها از جمله زیربنا، خودرو، بسته بندی نوشیدنی و غذا، مراقبتهای بهداشتی و ساخت افزایشی (چاپ سهبعدی) هستند. این انجمن دارای یک آزمایشگاه کاملاً مجهز به چاپ سهبعدی جهت حمایت از افزایش تقاضا است. شرکای صنعتی به دنبال زیست پایه و راه حلهای مواد پایدار برای چاپ سهبعدی و همچنین قالبگیری تزریقی هستند. چاپ سهبعدی امکان خوبی را برای ساخت سازههای پیچیدهای که ساخت آنهای با فرآیندهای مرسوم آسان نیست فراهم میکند. چاپ سهبعدی نه تنها برای نمونهسازی استفاده میشود بلکه از آن برای ساخت دستگاههای کاربردی برای کاربردهای خیلی خاص استفاده میشود. Chinga Carrasco میگوید: علاوه بر این مصرف مواد کاهش مییابد که یک مزیت بزرگ از نقطه نظر اقتصادی و زیستمحیطی است. او همچنین اضافه کرد: بایوکامپوزیتهای زیستی تجدیدپذیر هستند و اگر ضروری باشد میتواند زیستتخریبپذیر باشد. این در مقایسه با سایر پلیمرهای فسیلی پر شده سودمند است. این منطقه در حال رشد توسعه مواد پایدار است که همچنین با اقتصاد زیستی و چرخهای مطابق است.
دستاوردهای قالبگیری
فراتر از چاپ سه بعدی، پروژه RISE PFI’s BioComp در حال توسعه مواد بایوکامپوزیت جدید و پایدار است تا جایگزینی برای پلاستیکهای پایه نفتی (فسیلی) در بخش قالبگیری تزریقی باشد. این پروژه تا حدی توسط شورای تحقیقات نروژ تأمین میشود؛ همکاری بین RISE PFI و شرکتهای alloc نروژی (یک شرکت محصولات ساختمانی)، Norske Skog Saugbrugs (تولیدکننده بایوکامپوزیت) و Plasto (قالبگیر تزریقی) است. این پروژه در سال ۲۰۲۱ آغاز شده است و شرکا میگویند پیشرفت چشمگیری داشتهاند. مطابق گفته Dag Molteberg مدیر ارشد و توسعه Norske Skog Saugbrugs ساخت کارخانه جدید ارائه بایوکامپوزیت را به پایان رسانده است که دارای خروجی ۱۲۰ کیلوگرم بر ساعت در حداکثر سرعت (حدود ۱ تن در یک روز کاری عادی) است. این شرکت تأسیسات بزرگ مکانیکی حرارتی خمیر کاغذ (TMP) برای تولید کاغذ و بایوکامپوزیت با الیاف TMP از چوب صنوبر را تأمین خواهد کرد. یک قسمت از کارخانه برای خشک کردن، آماده سازی و گرانول سازی الیاف چوب استفاده میشود. بخش دوم سیستم ترکیب را در خود جای داده است که الیاف خرد شده (گرانول شده) با پلاستیکها و افزودنیها جهت تولید گرانولهای بایوکامپوزیتی (با نام تجاری Cebico) ترکیب میشوند. سیستم اختلاط شامل مناطق گاززدایی جهت حذف رطوبت و ویژگی کنترل دما به خوبی تنظیم شده است. Molteberg میگوید: خط قابلیت خرد کردن هوا خشک شده و در زیر آب را دارد. قطر آمیزههای گرانولی بین ۳ تا ۵ میلیمتر و طول آنها بین ۴ تا ۷ میلیمتر است. Saugbrugs چندین تن از این مواد را از زمان تولید آزمایشی در دسامبر سال گذشته تولید کرده است. همچنین اضافه میکند: آزمایش مواد نشان میدهد که الیاف به خوبی در ماتریس پراکنده شده اند. استحکام کششی مطلوب و سختی خمشی بالا میدهد. پایداری ابعادی حرارتی از PE و PP پر نشده بهتر است و نتایج، جذب آب بسیار کم حتی در آب جوش را نشان میدهد. پارامترهای جریان مذاب نیز برای قالبگیری تزریقی قابل قبول هستند. Molteberg میگوید: مقدار الیاف در کامپوزیتها میتوانند بین ۲۰ تا ۶۰% وزنی متغیر باشند، اما به طور معمول بین ۳۰ تا ۴۰% است. جز ترموپلاستیک شامل PE یا PP خام و بازیافت شده و در این پروژه استفاده از مواد ترموپلاستیک مبتنی بر زیستی و زیستتخریبپذیر بررسی خواهد شد. Plasto قالبگیر تزریقی، گرانولهای بایوکامپوزیتی را با استفاده از تجهیزات قالبگیری تزریقی خوکار با سرعت بالا فرآیند میکند. Runar stenerud مدیر پروژه Plasto میگوید: خط تولید برای تولید روزانه به صورت ۲۴ ساعته و بدون نیاز به اپراتور پیکربندی شده است و خروجی بالا و پایدار اجزای بایوکامپوزیت تولید شده را تضمین خواهد کرد. Stenerud بیان کرد: همکاری با RISE PFI در پروژه BioComp بینش ارزشمندی از خواص مکانیکی و فرآیندی مرتبط با خواص و همچنین چگونگی طراحی برای جابهجایی بهینه در پایان طول عمر را به ما اعطا کرد. درگیری توسعه مراحل اولیه مواد جدید نیز این فرصت را به ما میدهد تا بر مشخصات مواد تأثیر بگذاریم تا بهترین سازگاری ممکن را با محصول در دست توسعه و فرآیند تولیدمان تضمین کنیم. هدف شرکت محصولات ساختمانی Alloc بازاریابی محصولات امسال پروژه Biocomp است. Leif Kåre Hindersland مدیر تحقیق و توسعه شرکت میگوید: ما از تجربه کردن خرسندیم که تیم تحقیق و توسعه Rise PFI انجام داد که در این راستا میتواند برای بهبود عملیات ما منتقل شود و در تولید پنل و کفپوش دیواری با کیفیت و خلاقانه کمک کند.
لیگنین کاربردی
شرکت فنلاندی UPM Biofore دارای چندین کسب و کار الیاف و زیست توده است و UPM Formi آمیزه پلاستیکی تقویت شده با الیاف سلولز برای قالبگیری تزریقی و چاپ سهبعدی را برای چندین سال تولید کرده است. این شرکت اکنون در حال توسعه یک پرکننده دیگر و در حال ساخت یک پالایشگاه زیستی در Leuna آلمان است که چوب راش را میگیرد و آن را به قندها هیدرولیز میکند که برای تولید بیومنواتیلنگلایکول و بیومنوپروپیلن گلایکول و لیگنین مناسب برای تبدیل به پرکنندههای کاربردی تجدیدپذیر (RFF) استفاده میشود. یکی از اهداف RFF جایگزینی دوده یا سیلیکا رسوبی است. Christian Hübsch مدیر فروش و بازاریابی UPM Biochemicals (گروه UPM مستقر در آلمان) میگوید: در ترموپلاستیک و ترموست الاستومرها، RFF ممکن است دارای دو استفاده مختلف باشد. یک کاربرد برای RFF، یک رنگدانه سیاه جایگزین دوده است. مورد دوم استفاده از درصد بالای RFF جهت افزایش محتوای تجدیدپذیر و کاهش ردپای کربن است. در حالی که ویژگیهای مکانیکی قابل قبول حفظ شود. Hübsch میگوید: تا الان ما ترکیبات با ۳۰-۴۰% درصد وزنی RFF در PE، PP ، PBAT و… ساختهایم. در حالی که RFF اغلب برای جایگزینی پلیمر در فرمولاسیون آمیزه استفاده میشود، میتوان برای جایگزینی پرکنندههای مرسوم جهت سبکسازی استفاده کرد. Hübsch میگوید: با دانسیته تنها ۱/۳ گرم بر سانتی متر مکعب، RFF 50 تا ۶۰% از بسیاری پرکنندههای سفید سبکتر است. همچنین اضافه میکند: RFF با ترکیبات مبتنی بر سلولز یا کامپوزیتهای چوب-پلاستیک متفاوت است. آمیزههای ترموپلاستیک با درصد بالای RFF نشان دهنده یک کلاس جدید از مواد با پتانسیل عظیم آینده است. RFF اساساً بدون ترکیبات آلی فرار (VOC) است و ما در حال جمعآوری دادههای لازم برای صدور گواهینامه تماس با غذا و آب آشامیدنی هستیم. UPM مرکز کاربرد را در سایت Leuna بازگشایی و آزمایش، توسعه و همچنین خدمات آمیزهسازی محصول را آغاز کرده است. Hübsch میگوید: ما شرکت خود را به عنوان یک شریک مستربچ و آمیزهساز میبینیم. با این حال ما توسعه آمیزههای خودمان را انجام میدهیم. ما هر دو را برای مشتری خاص، برنامههای بهینهسازی ترکیب و مطالعات بنیادین دیگر به صورت موازی برای طیف گستردهای از پلیمرها و کاربردها اجرا میکنیم. انتظار میرود پالایشگاه زیستی صنعتی در اواخر سال ۲۰۲۳ راه اندازی شود و اولین مقادیر تجاری در اوایل سال ۲۰۲۴ در دسترس خواهد بود. در حال حاضر نمونههای مواد تا چند صد کیلوگرم توسط شرکای منتخب برای اهداف توسعه و تأیید آمیزه در حال آزمایش هستند. UPM میگوید که BioMotion RFF دارای CO2 خنثی است و انتظار میرود در مقیاس صنعتی CO2 منفی باشد. بر اساس آنالیز چرخه عمر تأیید شده شخص ثالث مطابق گفته Barbara Gall مدیر توسعه بازرگانی، پرکننده عملکردی تجدیدپذیر در UPM Biochemicals فیلر بیش از ۹۴% محتوای کربن تجدیدپذیر خواهد داشت و خلوص بالا خواهد بود (VOC و محتوای گوگرد کم). Nymax Bio خط جدیدی از ترکیبات PA Avient است که دارای ۱۶ تا ۴۷% پرکننده از منابع گیاهی تجدیدپذیر مانند ذرت، کاه و گندم است. پایداری یک اولویت بالا برای برندهای مصرف کننده است. Matt Mitchel بازاریاب جهانی مواد مهندسی تخصصی شرکت میگوید: اکثر ابتکارات در راستای محصولات با سازگاری بیشتر با محیط زیست ساخته شدهاند. Avient میگوید: در مقایسه با جایگزینهای پلیآمید ۶۶ تقویت شده با الیاف شیشه مرسوم، گریدهای مشتقات زیستی، تابیدگی کمتر همراه با سطح ظاهری و رنگپذیری مطلوب ارائه میکنند. فرمولاسیونهای با جذب کم آب به نمایش پایداری ابعادی بسیار خوب و حفظ ویژگی پس از شرطیسازی گفته میشود. انتظار میرود گریدهای جدید، کاربرد در خودروسازی، صنعتی و ساختمانی پیدا کنند و میتوان آن را با قالبگیری تزریقی و اکستروژن فرآیند کرد. آنها همچنین میتوانند برای ارائه خواص کاربردی ویژه مانند جوشکاری لیزری یا تأخیر در شعله به صورت سفارشی فرموله شوند. مواد Nymax Bio در آسیا تولید میشوند اما در سطح جهانی در دسترس هستند.
کنف مناسب
مقررات در ایالات متحده در سال ۲۰۱۸ تغییر کرد تا اجازه رشد کنف را دهد. از آن زمان شرکت بیوتکنولوژی صنایع Heartland کار کرده است تا یک زنجیره تأمین کنف صنعتی قابل اعتماد ایجاد کند تا افزودنیهای کربن منفی را برای پلاستیکها فراهم کند. مطابق گفته John ElY CMO در Heartland ریسکزدایی و مقیاسپذیری دو متغیر کلیدی در خلق زنجیره تأمین قابل اعتماد هستند. ما رویههای عملیاتی ساده خلق کردیم که هر کشاورز برای داشتن محصول موفق (مثل ذرت و سویا) میتواند از آن پیروی کند. این مهمترین پیگیری برای کاهش خطر بانکها و آژانسهای بیمه است. به علاوه که ما در کنار کشاورزان در مناطق مختلف آمریکا برای بهبود انعطافپذیری یک محصول در مورد حوادث موجود آب و هوایی کار میکنیم. Ely میگوید: اولین برداشت عمده محصول ایالات متحده امسال پیشبینی میشود و انتظار دارد که قراردادهای تجاری را در سه ماهه چهارم ۲۰۲۲ برای افزودنیهای کنف ببیند. Heartland در ماه ژانویه یک توافق توسعه مشترک با Ravago آمریکا را برای مهندسی کردن افزودنیهای کنف برای کاربردهای آمیزههای پلیمری اعلام کرد. کامپاندهای پلاستیک پرشده با کنف گفته میشود که سبکتر، ارزانتر، پایدارتر با خواص گرمایی و آکوستیک افزایش یافته هستند. Ravago که بازیافتکننده، آمیزهساز و توزیعکننده است Heartland را در فرمولاسیون افزودنیها راهنمایی میکند که نیازی به ابزارآلات مجدد برای آمیزهساز و قالبگیرها نخواهد داشت. کنترل کیفیت الیاف کنف heartland اندازه استوار، رطوبت و ناحیه سطح را فراهم میکند در حالی که فرآیند مهندسی اختصاصی فرآیند و پیوند با پلاستیک را بهبود میبخشد. Ely میگوید: هدف ارائه جایگزینی ۱:۱ به تولیدکنندگان است که هزینه کمتر همراه با دیگر ویژگیهای کاربردی است که یکسان نگه داشته شده است. به عنوان مثال این شرکت در حال کار بر روی کنف پرشده به عنوان جایگزینی برای ترکیبات PP حاوی ۲۰% تالک است. الیاف نیز در پلیمرهایی از قبیل PE، PVC، ABS و PET ارزیابی شده است. به گفته Ravago آمیزه PP حاوی ۲۰% کنف استحکام کششی تقریباً یکسانی با PP حاوی ۲۰% تالک خواهد داشت. به علاوه دارای ۲۰% مدول خمشی کمتر و ۲۰% مقاومت ضربه آیزود بیشتر است. Chuck taylor مدیر فنی و مدیر کسب و کار Ravago Manufacturing Americas میگوید: همچنین کاهش وزن قطعه تا حدود ۲۰% را ارائه میدهد. Taylor میگوید: جایگزینی الیاف شیشه با الیاف کنف مطلوب است اما هنوز ممکن نیست. ما باید یک شیمی با دوام جهت اصلاح کنف ایجاد کنیم تا به رزین برای ایجاد تقویت چسبانده شود. او گفت تا آن زمان کنف به عنوان پرکننده عمل خواهد کرد. با این حال مطابق گفته او مشتریان به طور فزایندهای درخواست محصولات تجدیدپذیر و پایدار را میکنند و به نظر میرسد درک کنند که این راه حلها ممکن است افزایش هزینه را به دنبال داشته باشد. او اضافه میکند: این تمایل به پرداخت برای پایداری به طور چشمگیری با آنچه که در گذشته دیدهایم متفاوت است.
همراهان عزیز میتوانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com
افزودنیهای پلیمری
بخش اول :
هر فعالیتی در زندگی مدرن تحت تأثیر پلاستیکهاست و بسیاری از آنها کاملاً به محصولات پلاستیکی وابسته میباشند. تمام این محصولات پلاستیکی از پلیمر اصلی با یک آمیزه پیچیده از مواد که در مجموع به عنوان مواد افزودنی شناخته میشوند، تهیه میشوند. بدون مواد افزودنی پلاستیکها قابلیت به کارگیری جهت تولید محصول را ندارند. با استفاده از افزودنیها میتوان محصولات پلاستیکی را ایمنتر، پاکیزهتر، چقرمهتر و رنگارنگتر به بازار عرضه کرد. مواد افزودنی از طریق کاهش هزینه تولید و ساخت محصولات با ماندگاری بیشتر به پسانداز هزینهها و حفظ ذخائر مواد اولیه ارزشمند دنیا کمک میکنند.
مواد پلیمری اولیه اغلب خواص ضعیفی را نشان میدهند و به شکست تجاری منجر خواهد شد. افزودنیها هر دو نقش مهم را در قابلیت فرآیندپذیری مواد پلاستیکی و کاربردهایشان ایفا میکنند. ترکیب افزودنیها، مواد پلیمری را برای کاردهای چند منظوره در صنعت پلاستیک مناسب میسازد. افزودنیهای مولکولی و ذرات به پلیمرهای اولیه میتواند خواص توده محصول و نیز سطحش را بهبود بخشند. برای مثال پلیپروپیلن و به طور کلی پلیالفینها بدون مواد افزودنی یکی از پرمصرفترین کالای پلیمری نخواهد بود. در واقع، به دلیل ضعیف بودن پایداری اکسیداسیونی حرارتی آن در طی چند هفته تخریب میشود.
بر اساس جامعه اروپا افزودنی مادهای است که در پلاستیک برای حصول یک اثر فنی در محصول نهایی شده مشارکت میکند، و بر آن است که بخش اساسی کالای نهایی شده باشد.
انواع افزودنیهای پلیمری
به طور کلی میتوان افزودنیها را به سه دسته اصلی تقسیمبندی نمود:
البته بعضی انواع افزودنیها ممکن است به دو یا سه دسته متعلق باشند. مثلاً در حین این که خواص مکانیکی را بهبود می بخشند، اثر مثبت بر فرآیندپذیری داشته و کارکرد مداوم قطعه را نیز بهبود بخشند. استفاده هر یک از افزودنیها باید با توجه به خواص مورد نیاز و قیمت تمام شده صورت گیرد.
منبعی دیگر کلیه مواد افزودنی را به طور عمده به ۴ دسته ذیل تقسیمبندی کرده است:
در مواد پلاستیکی که در اکثر محصولات پلیمری استفاده میشوند، پلیمر پایه در فرمول (آمیزه پلاستیکی) با افزودنیهای مختلف ترکیب میشود، که آمیزههای شیمیایی جهت بهبود عملکرد (برای مثال در حین شکلگیری پلیمر، از طریق قالبگیری تزریقی، اکستروژن، قالبگیری دمشی، قالبگیری خلأ و…)، خواص پیرشدگی (ageing) و کارایی پلیمر افزوده میشوند. عموماً اکثر افزودنیهای به کار رفته در انواع محصولات پلیمری عبارتند از: نرمکننده (Plasticizers)، تأخیرانداز شعله (Flame Retardants)، ضد اکسنده (Antioxidants)، رباینده اسید (Acid Scavengers)، پایدارکنندههای گرمایی و نوری (Light and Heat Stabilizers)، روانکنندهها (Lubricants)، رنگدانه (Pigments)، عوامل ضد الکتریسیته ساکن (Antistatic Agents)، آمیزههای لیزکننده (Slip Compounds) و پایدارکنندههای حرارتی (Thermal Stabilizers). هر یک از آنها نقش متمایزی در ارائه/ارتقای خواص عملکردی (نهایی) محصول پلاستیکی ایفا میکنند. به عنوان مثال، غیرفعالکنندههای کاتالیزور، هر گونه باقیماندههای کاتالیزور را خنثی میکنند در حالی که هستهزاها شفافیت رزین را افزایش و زمان فرآورش را کاهش میدهند و رنگدانهها تنوعی از رنگها را ارائه میدهند. عوامل ضد الکتریسیته ساکن تخلیه بار الکتریسیته ساکن از پلیمر را مجاز و افزودن مواد تأخیرانداز شعله استفاده از پلیمرها در کاربردهای حمل و نقل، ساخت و ساز و الکترونیک را فراهم میکند. عموماً عوامل ضد انسداد و لیزکننده در تولید محصولات پلیمری جهت ممانعت از چسبیدن مواد به یکدیگر یا سطوح فلزی استفاده میشوند.
در جدول زیر به طور مفصلتر و خلاصه شرح رایجترین انواع کاربردی افزودنیهای به کار رفته در پلاستیکها را ارائه میدهد. لازم به تأکید است که افزودنیها، تقریباً در همه موارد، به طور شیمیایی با پلاستیک متصل نیستند. فقط افزودنیهای آلی واکنشپذیر، برای مثال بعضی از تأخیراندازهای شعله، با مولکولهای پلاستیک پلیمریزه و بخشی از زنجیر پلیمر میشوند. همچنین باید توجه داشت که موادی که به عنوان مونومر، واسطه یا کاتالیزور در ساخت پلاستیک مورد استفاده قرار میگیرند جزء افزودنیها محسوب نمیشوند و بنابراین در جدول لحاظ نشدهاند.
مصارف، کاربردها و… بیشتر افزودنیها در بخشهای بعدی گزارش میشود.
همراهان عزیز میتوانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com 📧