تلاش برای تولید فیلم‌های بسته‌بندی تخریب پذیر با کیفیت برتر در دانشگاه اصفهان

به گزارش اینپیا به نقل از ستاد توسعه فناوری نانو، این فیلم‌ها علاوه بر خواص مکانیکی برتر، به دلیل امکان تولید به صورت فرایند پیوسته در اکسترودر، از هزینه‌ی کمتر و سرعت تولید بالاتری در مقایسه با فیلم‌های تجزیه‌پذیر متداول در صنعت برخوردار است.

در سال‌های اخیر، نگرانی‌ها پیرامون آلودگی محیط زیست ناشی از مصرف بالای مواد پلیمری مصنوعی یا بر پایه نفت، همچون پلی اتیلن به خصوص در فیلم‌های بسته بندی و کیسه‌های یک‌بار مصرف افزایش یافته است. تجزیه‌ی این مواد به دلیل ماهیت آلی تا بیش از 500 سال به طول می‌انجامد. یک راه جدید برای حل این مشکل، به‌کارگیری مواد تجزیه‌پذیر پلیمری همچون نشاسته در ساخت فیلم‌های بسته بندی است. استفاده از نشاسته به دلیل ارزانی، فراوانی در طبیعت و سرعت زیاد تخریب طبیعی، کاربرد فراوانی در تولید مواد تجزیه‌پذیر دارد، اما این مواد در مقایسه با محصولات تولید شده بر پایه مواد پلیمری کاملاً بر پایه نفت دارای خواص مکانیکی ضعیف و قابلیت فرایندپذیری کم هستند.

دکتر امیر حسین نوارچیان، هدف از این پژوهش را اقدام برای بهبود خواص مکانیکی فیلم‌های بسته بندی تجزیه پذیر با استفاده از نانوذرات رس خواند.

وی در خصوص اهمیت بهبود کیفیت این فیلم ها افزود: «در تولید فیلم‌های بسته بندی تجزیه پذیر، خواص مکانیکی و قابلیت تولید آن‌ها با تجهیزات رایج در صنعت بسته بندی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. فیلم‌های بسته بندی تولید شده در این طرح علاوه بر دستیابی به خواص مکانیکی بهینه، قابلیت کاهش هزینه و افزایش سرعت تولید در فرآیند پیوسته را داراست. لذا در مقایسه با فیلم‌های رایج، علاوه بر کیفیت و بازدهی مناسب، کاهش آلودگی زیست محیطی به دلیل تجزیه‌پذیر بودن پلیمر/ نشاسته را در پی دارد. این ویژگی‌ها، توانایی رقابت با فیلم‌های کاملاً پلیمری را به فیلم‌های دوستدار محیط زیست می‌بخشد.»

نوارچیان پیرامون مزایای حضور نانوذرات در تولید فیلم های مذکور عنوان کرد: «استفاده از خاک رس با لایه‌های سیلیکاتی در مقیاس نانو، در بافت فیلم های پلیمر/ نشاسته زیست تخریب پذیر، به دلیل ویژگی های لایه ای این نانوصفحات، منجر به تولید نانوکامپوزیت نشاسته‌- خاک رس شده و خواص ریز ساختار را در مقایسه با پلیمر خالص بهبود می‌دهد. این ویژگی موجب بهبود خواص مکانیکی همچون مدول کششی این فیلم‌ها می‌شود.»

وی در ادامه به روند ساخت و بررسی عملکرد فیلم های مذکور پرداخت و افزود:« ابتدا نانوذرات خاک رس با اسید سیتریک اصلاح و پس از اختلاط کامل با نشاسته و پلی(وینیل الکل) در داخل اکسترودر دو پیچی آمیزه کاری شد. محصول خروجی از اکسترودر به شکل فیلم، توسط پرس شکل دهی شد. خواص این نمونه‌ها به روش‌های مختلفی همچون میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و آزمون پراش اشعه‌ی ایکس (XRD) مشخصه یابی و بررسی شد.»

به گفته‌ی این محقق، نتایج آزمایش‌های صورت گرفته نشان می‌دهد خواص کششی این نمونه‌ها به شدت به میزان پلی(وینیل الکل) و نانوذرات مصرفی در فرمولاسیون مورد استفاده وابسته است. از طرفی برخی عوامل فرایندی همچون سرعت تولید نیز بر خواص مکانیکی اثرگذارند. این در حالی است که توزیع دمایی در اکسترودر در محدوده مورد بررسی در این تحقیق اثر چندانی بر این ویژگی ندارد.

این طرح حاصل همکاری‌های امیرحسین نوارچیان- دانشیار و عضو هیات علمی گروه مهندسی شیمی دانشگاه اصفهان- مهدی جلالیان- دانش آموخته رشته مهندسی شیمی گرایش پلیمر- مجید پیروز- دانش آموخته رشته مهندسی شیمی گرایش پلیمر در مقطع کارشناسی ارشد- است. نتایج این کار در مجله‌ی Journal of film and sheeting (جلد 31، شماره 3، سال 2015، صفحات 309 تا 336) به چاپ رسیده است.