پلی اتیلن سنگین بازیافتی در تولید اسباب بازی

پلی اتیلن سنگین بازیافتی و تولید اسباب بازی

در این مطالعه از پلی اتیلن سنگین (HDPE) حاوی درصدهای مختلف بطری های شیر بازیافتی پس از مصرف با دو آزمون مهاجرت دینامیک و پویا با استفاده از شبیه سازی بزاق جهت ارزیابی خطرات بالقوه برای کودکان استفاده شد. 69 ترکیب در این نوع پلی اتیلن سنگین شناسایی شد ازجمله چندین افزودنی مورد استفاده در سنتز پلی اتیلن (PE) مانند آلکان‌ها، آلکن‌ها، آنتی اکسیدان ها، نرم کننده ها و همچنین مواد غیرعمدی اضافه شده (NIAS) همچون مواد تجزیه پذیر ازجمله 2،6دی ترت بوتیل 1،4بنزوکوئینون، 2،4دی ترت بوتیل فنل، فنل، 2،5بیس(1،1دی متیل اتیل) ، 3،5دی ترت بوتیل4-هیدروکسی بنزالید، 3،5 دی ترت بوتیل-4-هیدروکسیات فنل یا دیگر پسماندهای حاصل از طعم دهنده ها، محصولات پاک کننده و اسانس ها. برخی از این موارد عبارتند از بوتیل سیکلوهگزالات، 3-اکتانول، 3،7دی متیل. این مواد خطر بالقوه ای برای کودکان به شمار می روند زیرا غلظت آنها از مقادیر توصیه شده کرامر برای درصدهای بالای بازیافت بیشتر است. این امر نشان دهنده بهبود فرایندهای بازیافت با شست و شو و حذف پیشرفته آلاینده ها و پسماندها است.

پلی اتیلن سنگین (HDPE) نوعی پلیمر ترموپلاستیک است که به طور گسترده در ساخت محصولات مختلف ازجمله اسباب بازی کودکان استفاده می‌شود. خواص مطلوب پلی اتیلن سنگین مانند وزن سبک، انعطاف پذیری، دوام و مقاومت در برابر سایش و ضربه آن را به یک ماده ایده‌آل در تولید اسباب‌بازی‌ هایی تبدیل کرده است که می‌توان آن‌ها را به راحتی حمل کرد. اتحادیه اروپا موافقت کرد که کشورها اقتصاد چرخشی را برای رسیدگی به مسئله مهم تجمع پلاستیک در محیط زیست در اولویت قرار دهند. بازیافت به عنوان اولین گزینه برای پلاستیک هایی شناخته شده است که پس از مصرف دور انداخته شده، جمع آوری شده، تمیز شده، دوباره پردازش شده است و درنهایت، به محصولات جدید معروف به پلاستیک پس از مصرف تبدیل می شوند. به همین منظور، استفاده از پلی اتیلن بازیافتی در تولید اسباب بازی می تواند انتخاب خوبی درجهت افزایش علاقه زیست محیطی و تقاضا برای محصولات پایدارتر باشد. علاوه براین، تولیدکنندگان با معرفی محصولات حاوی مواد بازیافتی به این تقاضا پاسخ می دهند. مزیت قابل توجه این پلی اتیلن بازیافتی این است که بسیاری از خواص پلی اتیلن خالص مانند وزن سبک، انعطاف پذیری و مقاومت سایشی را حفظ می کند. بچه‌ها، به ویژه کودکان، تمایل دارند اسباب بازی را در دهان خود قرار دهند. به همین دلیل، اطمینان از ایمن بودن اسباب بازی بسیار مهم است؛ اینکه استانداردهای تولید را در انتخاب مواد رعایت کرده و مهاجرت ترکیبات از اسباب بازی به بزاق دهان و محافظت از سلامتی کودکان درحین بازی را درنظر گرفته باشند. برخی از ترکیباتی که اغلب باعث نگرانی می شوند شامل برخی از فلزات سنگین، فتالات ها و سایر افزودنی های شیمیایی است که ممکن است در مواد اسباب بازی وجود داشته باشند.

بدون فرایند بازیافت کامل که شامل حذف آلودگی مواد شیمیایی است، پلاستیک های بازیافتی پس از مصرف به دلیل مهاجرت بالقوه ترکیبات جدید درمقایسه با مواد بکر بسیار قابل تامل هستند. این کار می تواند کاربرد آنها محدود کند؛ برای مثال، پلی اتیلن سنگین (HDPE) هنوز برای استفاده در موادی که با مواد غذایی در تماس هستند با موفقیت بازیافت نشده است. این محدودیت ناشی از ظرفیت جذب شیمیایی بالا، انتشار سریع ترکیبات آلی ازطریق ماتریس آن، پتانسیل مهاجرت بالا و عدم وجود فناوری است که به طور خاص برای این نوع مواد طراحی شده باشد. برای مقابله با استفاده از مواد نامناسب در تولید اسباب بازی و درنتیجه، برای محافظت از کودکان در برابر خطرات احتمالی، اتحادیه اروپا چندین دستورالعمل را باهدف ایمنی اسباب بازی ها ابلاغ کرد. این استانداردها جنبه های ایمنی اسباب بازی های حاوی ترکیبات مواد آلی را شامل می شوند. با این حال، کافی نیستند زیرا طیف گسترده ای از مواد افزودنی در بازار وجود دارد که در تولید پلیمر کاربرد دارند. بنابراین، به دلیل عدم وجود الزامات نظارتی خاص، منطقی است که به برچسب الزامات پلاستیک مورد استفاده در بسته بندی مواد غذایی (محدودیت مهاجرت ذرات در تماس با موادغذایی) اکتفا کنیم. در این مطالعه از تکنیک غوطه وری کامل برای دستیابی به شرایط ایده آل استفاده شد که به رقیق شدن بزاق نیاز ندارد. در این روش باید از فیبرCAR/PDMS/DVB  (50/30 میکرومتر) استفاده کرد که منجر به شناسایی بهتر ترکیبات مهاجر که بیشتر آنها سطح بزرگتری را نشان می دهند می شود. بخش الف از شکل زیر نشان دهنده کل سطح مهاجرت برای تمام ترکیبات شناسایی شده را نشان می دهد.

شکل 1:

همانطور که در این شکل آمده است، اکثر ترکیبات در محدوده دمایی 60 تا 65 درجه سانتیگراد و فرایند استخراج 45 دقیقه قرار دارند و با رنگ قرمز روی شکل مشخص است. درمقابل، در بخش ب از همین شکل ترکیبات دیگر مانند ایزوبورنئول، ترپینئول، و سیکلوهگزانول، 2 (1،1-دی متیل) استات قرار دارند که در دمای مطلوب 50 درجه سانتیگراد و فرایند استخراج 30 دقیقه‌ای قرار دارند. سایر ترکیبات ازجمله اکالیپتول، ال منتون، سیکلوهگزانول، 4-(1،1-دی متیل اتیل)-، سیس-، 4،7- متانو-1-ایندنول، هگزا هیدرو-، دی اتیل فتالات، بنزوفنون و سیکلوهگزیل سالیسیلات سطح پایین تری در دمای 50 درجه سانتیگراد به مدت 45 دقیقه داشتند. در بیشتر موارد، زمان استخراج تا 45 دقیقه افزایش یافته و موجب بهبود راندمان استخراج می‌شود. با این حال، درجه حرارت بسته به نوع ترکیب متفاوت است. درکل، 69 ترکیب مختلف (68 ترکیب برای مهاجرت استاتیک و 23 ترکیب برای مهاجرت پویا) در اینجا شناسایی شد. همانطور که انتظار می رود، تعداد ترکیبات مهاجرت پویا بسیار کوچکتر بودند زیرا زمان مهاجرت کمتر بود. ازمیان تمام این ترکیبات یافت شده، دو گروه را می توان متمایز کرد: مواد افزودنی عمدی (IAS) و غیرعمد (NIAS).

جمع بندی نهایی

یک روش سریع، حساس، قابل تکرار و کارآمد برای بررسی مهاجرت مواد به بزاق روش DI-SPME-GC-MS است که ظروف مختلف ساخته شده از مواد بازیافتی پس از مصرف که به طور بالقوه برای ساخت اسباب بازی استفاده می شوند را شبیه سازی می کند. در این مطالعه، 69 ترکیب یافت شد که 6 مورد از آنها ایزومرهای بوتیل سیکلوهگزیل استات، توجانول استات، اکتان7، دی متیل2،6 و اکتانول3 بودند که با حداکثر غلظت توصیه شده توسط کرامر مطابقت نداشتند؛ این کار نشان دهنده افزایش مهاجرت مواد تحت تاثیر زمان تماس و درصد افزایش مواد بازیافتی است. چند مورد از NIAS مربوط به عطر و رایحه برای مواد شوینده، لوازم آرایشی و بهداشتی یافت شد که نشان دهنده ناکافی بودن فرایند شست و شو درطول فرایند بازیافت است. بنابراین، سیستم بازیافت باید دارای سیستم شست و شوی پیشرفته و فناوری های سورتینگ به منظور حذف موثرتر آلاینده ها و همچنین سیستم های کنترل کیفیت دقیق تر برای ترکیبات HDPE بازیافتی باشد.