پلیمرهای زیست تخریب پذیر و محلول در آب

دسته: مقالات منتشر شده در 10 بهمن 1398
نوشته شده توسط Admin بازدید: 1564

پلیمرهای زیست تخریب پذیر و محلول در آب

تولید اجزایی که دارای ساختار درونی پیچیده می باشند کار بسیار دشواری است. در این فرایندنه تنها شما باید شکل هندسی مورد نظر را تعیین کنید و از مواد مورد نیاز برای شرایطی استفاده کنید که محصول نهایی در برابر آن قرار می گیرد، بلکه همچنین باید بتوانید تا مواد اضافه به وجود آمده در مرحله نهایی را نیز دور بیندازید. کلید اصلی موفقیت در این زمینه یافت یک ماده متناسب است. در گذشته از قالب های مومی به منظور تولید قطعات فلزات ریخته گری استفاده می‌شد ولی امروزه این روش بسیار تغییر یافته و با نام قالبگیری تزریقی شناخته می‌شود که در آن از یک ماده متفاوت استفاده می شود. این ماده هیچ خطری برای محیط زیست ندارد، محلول در آب بوده و همچنین ازخاصیت زیست تخریب پذیری برخوردار میباشد و با نام Depart شناخته می شود.

 

Depart به چه ماده ای گفته می شود؟

این ماده توسط کمپانی پلیمر های زیست محیطی ایرلام در نزدیکی منچستر انگلستان ساخته شده است و در واقع نوعی الکل پلی وینیل گلوله ای است که قابلیت انحلال در آب را دارد ولی از انواعی از خواص مکانیکی نیز برخوردار می باشد که امکان به کارگیری آن در تولید محصولات بسیار گوناگون را فراهم ساخته است. علاوه بر آن پلیمر نام برده شده به عنوان هسته در فرایند قالبگیری روزن رانی به کار برده می شود. اگر بخواهیم این پلیمر زیست تخریب پذیر را با سایر انواع پلاستیک ها مقایسه کنیم (که با استفاده از روش روزن رانی تزریقی انواعی از محصولات را تولید می کنند) متوجه می‌شویم که این مواد در دمای بسیار بالاتری ذوب می شوند.

 

نحوه عملکرد این ماده چگونه است؟

از این پلیمر زیست تخریب پذیر می‌توان برای تولید هسته های پیچیده در فرآیند روزن رانی استفاده کرد که قادرند حرارت بالای مواد قالب گیری شده را در این فرآیند تحمل کنند و این در حالی است که شکل اصلی خود را حفظ خواهند کرد. دمای ذوب برای انواعی از درجات این ماده که برای قالب گیری روزن رانی مورد بررسی قرار گرفته اند بین ۱۸۵ تا ۲۱۰ درجه سانتیگراد می باشد. زمانی که ماده مورد نظر پلاستیکی به منظور تولید قطعه نهایی انتخاب می شود کل قالب به کار برده شده برای روزن رانی را می توان با استفاده از آب شست و هسته ساخته شده از Depart هم حل شده و از بین می‌رود و در نهایت شکل مورد نظر را برای محصول نهایی ایجاد می‌کند.

 

مزیت های این ماده کدامند؟

 از پلیمر یاد شده در انواعی از روش‌های قالب‌گیری تزریقی به صورت امتحانی استفاده می شود تا امکان بهبود آنها فراهم شود. امروزه مشخص شده است که نسخه های جدیدی از فرآیندهای ریخته گری به کمک وکس به وجود آمده اند که می توان از آن ها به منظور قالب گیری تزریقی قطعات متفاوت به صورت تکی استفاده کرد که در نهایت باید به دو بخش تقسیم شوند و پس از آن مجدداً به یکدیگر متصل می شوند. در واقع ساختار درونی این مواد دارای پیچیدگی هایی است که روند قالب‌گیری آنها را متفاوت خواهد کرد. یکی از مثال های موجود در این حوزه چند راه های گازی می باشند که مزیت استفاده از روش نام برده شده را به خوبی نشان می دهد. در صورتی که نیاز باشد تا یک قطعه به دو قسمت متفاوت تقسیم شود و سپس به یکدیگر متصل شود ممکن است نواقص و مشکلاتی برای آن به وجود بیاید. امکان تولید چنین محصولات پیچیده ای در یک قالب گیری می تواند باعث بهبود بسیار کیفیت و در نهایت کاهش هزینه ها شود.

 

خواص زیست تخریب پذیری

درجه‌ای از این پلیمر ارگانیک که به برای فرآیندهای قالب گیری تزریقی به کار برده میشود یکی از اعضای خانواده الکل های پلی وینیل زیست تخریب پذیر و محلول در آب است که توسط کمپانی پلیمر های زیست محیطی ساخته شده است. خواص ماده ی اصلی را می‌توان به گونه‌ای تغییر داد تا متناسب با محصول مورد نظر تغییر کند و این در واقع یکی از تمایز های اصلی بین این ماده و سایر پلاستیک های زیست تخریب پذیری است که در گذشته مورد استفاده قرار می‌گرفتند زیرا میزان انحلال در آب در این مواد را می‌توان به خوبی کنترل نمود. با توجه به درجه و فرمولاسیون کاربردی می‌توان مواد یاد شده را در حوزه های دمایی ۲۰، ۵۵ و ۸۰ درجه سانتیگراد طراحی و یا حل نمود. پس از آنکه این ماده به مدت ۲ تا ۲۰ دقیقه در دمای مورد نظر قرار گیرد در آب حل می شود و نوعی محلول آبی غیرسمی و بدون ضرر از الکل پلی وینیل را تولید می‌کند که دارای مقادیر کمی از گلیسرول است. در صورتی که این پلیمر در معرض موجودات ریزی قرار بگیرد مانند انواعی که در کارخانه های فرآوری آب یافت می شوند، در طی ۳۰ روز به کربن دی اکسید و آب تبدیل خواهد شد. پلیمر نامبرده شده علاوه بر آن که دارای دمای ذوب بالایی می باشد می‌تواند انواعی از خواص مطلوب و مکانیکی را نیز نشان دهد. آزمایشات انجام گرفته نیز این ماده را به عنوان یک پلیمر بسیار قوی معرفی میکنند که قابلیت انحلال پذیری کامل در دمای ۶۰ درجه سانتی‌گراد را داشته و استحکام کششی خوبی نیز دارد که در واقع سه برابر پلی اتیلن های کم چگالی است. درجاتی از این پلیمر ساخته شده اند که دارای استحکام کششی بسیار بالاتری می باشند. از دیگر خواص این بسپار می توان به استحکام آن در برابر پارگی و مقاومت آن در برابر سوراخ شدن اشاره کرد و به همین دلیل گزینه بسیار مناسبی برای بسته بندی است. داده های به دست آمده از درجه ای از این ماده که دارای خاصیت انحلال پذیری در دمای متوسط می باشند، نشان می دهد که مقاومت آن در برابر پارگی حدود ۱۰۵۰ N/mm در وضعیت خشک می باشد و اگر آن را به مدت ۳ دقیقه در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد قرار داده و آن را در آب غوطه ور سازیم این مقدار به ۶۴۰ N/mm خواهد رسید که ۳ برابر بیشتر از فیلم های پلی اتیلنی استاندارد می باشد. علاوه بر آن امکان نفوذ به پلیمر های یاد شده نیز بسیار کم می باشد که خود یک ویژگی بسیار مهم در تولید محصولات بسته بندی است. آزمایشات نشان می دهند که در دمای ۲۳ درجه سانتیگراد نفوذ اکسیژن به ذرات فیلم بسیار کوچک این ماده بین ۲۴ صدم تا ۱.۸۵ صدم میلی لیتر در هر متر مربع در روز است که این مقدار می‌تواند با توجه به فرمولاسیون ماده متفاوت باشد. درجاتی از این پلیمر که در دماهای بسیار بالاتری حل می شوند، دارای نرخ نفوذپذیری بسیار کمتری هستند. علاوه بر آن نفوذ پذیری نیتروژن در این فیلم ها به اندازه‌ای کم است که نمی‌توان آن را توسط روشهای آزمایشگاهی اندازه گیری کرد و مقدار نفوذ پذیری مشابه با فویل های آلومینیومی دارند. در نهایت این پلیمر از خواص غیر پویای طبیعی نیز برخوردار است که نشان می‌دهد می‌تواند مصارفی در تولید بسته بندی ها و همچنین حفاظت از قطعات الکترونیکی ظریف داشته باشد.

 

Depart چه مصارفی دارد؟

مواد ترموپلاستیک یاد شده علاوه بر آنکه برای قالب گیری تزریقی به کار برده می شوند هم اکنون با استفاده از دستگاه های سنتی فراوری می‌شوند تا انواعی از فیلم های پلاستیکی را تولید کنند و همچنین برای قالب گیری تزریقی و بادی نیز در دسترس می باشند. این موضوع باعث می‌شود تا از ویژگی انحلال پذیری در آب در این ماده ها بتواند به خوبی در سایر موارد نیزبهره برد کمپانی پلیمر های زیست محیطی نوعی فرایند روزن رانی برای تولید دسته‌ای از مواد را به نام خود ثبت کرده است. این فرایندها قادر بودند بر مشکلات مرتبط با پایداری غلبه کنند که در طی تلاش های گذشته به منظور تولید گلوله های الکل پلی وینیل به وجود آمده بودند.

  • کیسه های لباسهای کثیف بیمارستانی: ویژگی های شگفت انگیز این مواد امکان به کارگیری آنها برای تولید بسیاری از محصولات را فراهم می کند و همچنین خاصیت زیست تخریب پذیری و انحلال در آب گزینه های کلیدی هستند که می توانند مصرف انها را بیشتر هم نمایند. طبیعت قربانی این پلیمرها نقش مهمی در مصارف امروزی آنها ایفا می‌کند. نمونه ای از این محصولات بسته بندی های پلاستیکی هستند که به هنگام قرارگیری در آب حل می‌شوند. کیسه های لباس های کثیف هم اکنون در دسترس می باشند و همچنین باعث می شوند تا لباس های آلوده جمع‌آوری شده به خصوص در بیمارستان‌ها به صورت پاکیزه گرداوری شوند و در کیسه های پلاستیکی بسته شده قرار بگیرند. پس از آن کیسه های یاد شده بدون امکان تماس با لباسهای کثیف به لباسشویی ها منتقل می‌شوند و در نتیجه خطر ابتلا به انواع عفونت ها برای کارگران این بخش ها را کاهش می دهند. این کیسه ها با قرارگیری در معرض آب داغ در ماشین لباسشویی حل می‌شوند و حتی هیچ گونه آسیبی به لباسهای داخل آن وارد نمی‌کنند. در نهایت نیز لباس ها و ملحفه ها به صورت کامل شسته شده و برای خشک سازی و اتو کردن آماده می‌شوند بدون آنکه هیچگونه اثری از کیسه‌های پلاستیکی به روی آنها باقی مانده باشد.
  • حوزه کشاورزی و باغبانی: به طور مشابه از کیسه های محلول در آب می توان در حوزه صنایع کشاورزی و باغبانی نیز استفاده نمود مانند جمع آوری زباله های باغچه و سایر مواد کود پذیر. پس از آن این کیسه ها به در داخل سیستم های کود ساز به همراه مقداری آب قرار می گیرند و می توانند به سرعت تجزیه شوند و هیچ گونه آثاری از مواد پلاستیکی بر جای نمی گذارند.

 

  • ظروف قابل بازیافت: در آینده نزدیک ویژگی های شگفت انگیز این پلیمر می توانند امکان بازیافت پربازده شیشه و انواعی از مواد پلاستیکی مانند پلی اتیلن ترفتالات را به وجود بیاورند. اگر بر چسب های موجود بر روی شیشه ها و بطری های ساخته شده از پلی اتیلن ترفتالات از این ماده ساخته شوند می توان آنها را به راحتی با آب داغ و در طی مراحل بازیافت شست. این کار باعث می‌شود تا بطری‌های شیشه‌ای تمیز شوند و هزینه های خالص سازی مواد قبل از استفاده مجدد و یا بازیافت کاهش پیدا کند.