EN
Неге поливинил спирті биожойылатын пленкалар үшін ведущий материал болып табылады
Поливинил спиртінің ОЭСР 301 стандарттарына сәйкес келуі және нақты әлемдегі биожойылу қасиеті
Поливинилспирт немесе PVA OECD 301 стандарттары бойынша сынақтарда өте жақсы биожойылу қасиетіне ие болады; бұл негізінде топырақта микробтар қатысуымен табиғи жағдайларды имитациялайтын зертханалық сынақтар. Осы стандарттық сынақтарға ұшыраған кезде PVA пленкалары 28 күн ішінде шамамен 60% минералдарға ыдырайды, бұл ISO 14851 және EN 13432 стандарттарында оңай биожойылатын деп саналу үшін қойылатын ең төменгі талаптарды қанағаттандырады және тіпті олардан асады. Біз бұны зертханадан тыс жағдайларда да бақылағанбыз. Муниципалды суарынды суларды тазарту қондырғылары PVA-ның көміртекті тізбегінің құрылысы мен Pseudomonas және Sphingobium сияқты бактериялардың оны тікелей «жеп» тастау қабілеті салдарынан ол өсімдік негізіндегі дәстүрлі материалдарға қарағанда шамамен бес жарым есе тез ыдырайтынын хабарлады. Тұрақты қойма қорлары коалициясының өкілдерінің айтуынша, сертификатталған PVA қойма қорларына ауысқан компаниялар дәстүрлі полиолефин пластиктерін қолданатын компанияларға қарағанда жалпы пластик қалдықтарын шамамен 42%-ға азайтады.
Молекулалық масса мен гидролиз дәрежесі поливинил спиртінің биожойылуын қалай дәл реттейді
ПВС-тің биожойылу профилі екі негізгі құрылымдық параметрге — молекулалық массаға (ММ) және гидролиз дәрежесіне (ГД) — өте сезімтал. Бұл айнымалылар еріту кинетикасы мен соңғы биожойылу тиімділігін дәл реттеуге мүмкіндік береді:
- Төмен молекулалық масса (10 000–30 000 Да) : Теңіз ортасында 15 күн ішінде толық ыдырауға әкеледі
- Жоғары гидролиз (>98%) : Бастапқы еріту процесін баяулатады, бірақ соңғы биожойылу қабілетін жақсартады — бөлшектеп гидролизделген сорттарға қарағанда минерализация деңгейі 89%-ға дейін жетеді (бөлшектеп гидролизделген сорттарда — 72%)
- Оңтайлы функционалды тепе-теңдік : 87–89% гидролиз және орташа ММ (~50 000 Да) құрамындағы пленкалар механикалық тұрақтылықтарын 30 күнге дейін сақтайды, одан кейін тез және шамамен толық биожойылуға ұшырайды
Бұл реттеуге болатындық PVA-ны бір рет қолданылатын және бір минуттан кем уақытта ерітілетін салмақшалардан бастап бірнеше ай бойы бақыланатын дезинтеграцияға ие ауылшаруашылық мульчалау пленкаларына дейінгі әртүрлі қолданысқа тиімді етеді.
Өнімділік пен еру процесін басқару үшін поливинил спирт пленкасының құрамын оптимизациялау
Бөгет қасиеттері мен еру жылдамдығын реттеу үшін поливинил спиртті крахмалмен және пластификаторлармен араластыру
Егер біз PVA-ны глицерин сияқты табиғи заттармен, мысалы, крахмал мен пластификаторлармен араластырсақ, онда материалдың суға қаншалықты сезімтал екендігін, қаншалықты иілгіш болатынын және әртүрлі заттарға қарсы қандай тосқауылдар құратынын реттеуге болады, бірақ ол әрі қарай биологиялық ыдырайтын қалпын сақтайды. Шамамен 10–20 пайыз крахмал қосу материалдың суда ерігіштігін төмендетеді, яғни оның суға батырылған кезде еру уақыты шамамен 40–60 пайызға ұзарады. Бұл құбылыс крахмалдың оттегіге қарсы күштірек тосқауылдар құруына байланысты, өйткені крахмал молекулалары мен PVA тізбегі арасында сутектік байланыстар пайда болады, нәтижесінде бұл қасиет шамамен 25 пайызға жақсарылады. Бұл қасиет тамақ қойылатын ыдыстар сияқты өнімдер үшін өте маңызды, өйткені мұндай ыдыстарда майлардың ашығуын тоқтату қажет. Екінші жағынан, 5–15 пайыз глицерин қосу пленкалардың өндіріс кезінде көп иілгіш болуын және өңдеуге оңай болуын қамтамасыз етеді. Зерттеулер көрсеткендей, 10 пайыз глицерин қосу стандартты сынақтарға сәйкес биологиялық ыдырау мерзімін бұзбай-ақ созылу беріктігін шамамен 30 пайызға арттырады.
Поливинил спиртінің бағасын таңдау арқылы механикалық беріктік пен суда еруін теңестіру
PVA материалдарының механикалық беріктігі мен ыдырауы арасындағы теңдестікті дұрыс таңдау PVA-ның дәл сортты таңдауға байланысты. Жоғары молекулалық салмақ нұсқалары (130k–186k г/моль шамасында) кейде 18 МПа-ға жетер-жоқ төзімділік көрсететін проколға төзімділігімен ерекшеленеді. Бірақ осындай материалдар суға ұштасқанда еріуіне ұзақ уақыт қажет. Керісінше, гидролиздің 87-89% деңгейіне ие жартылай гидролизденген сорттар толық гидролизденгендерге (98% DH-тан жоғары) қарағанда үш есе тезірек ыдырайды. Бұл олардың өзгеріп отыратын ортаға жақсырақ жауап беруін қамтамасыз етеді. Өндірушілер оксал қышқылы сияқты органикалық қышқылдарды пайдаланып көлденең байланыстар арқылы PVA пленкаларын өзгерткенде, одан да жақсы нәтижелерге қол жеткізеді. Шамамен 10% концентрация деңгейінде бұл өңдеу су сіңіруді жартыға жуық төмендетеді және созылу беріктігін шамамен бестен бір бөлікке арттырады. Бұл практикада не дегенді білдіреді? Пленкалар қалыпты пайдалану кезінде бүтіндігін сақтайды, бірақ теңіз суының жағдайында тек үш күн ішінде толығымен жоғалады, бұл көптеген қолданыстардың қажет ететін нәрсе болып табылады.
Поливинилспирттың пленкаларын масштабды өндіру: үдеріс таңдауы және қатерлер
Ерітіндіден құюға қарағанда балқыту арқылы экструдерлеу: поливинилспирт үшін іске асу мүмкіндігі, өндірістік қуат және жылулық тұрақтылық шектеулері
PVA пленкаларын ірі масштабда алу — бұл материалдың қасиеттері мен соңғы өнімде орындайтын қызметіне сәйкес келетін дұрыс өндірістік үдерісті таңдау деген сөз. Ерітіндіден қалыптау әдісі PVA-ны суда ерітіп, одан кейін плёнканы 100 °C-тан төмен температурада кептіру арқылы жүзеге асады. Бұл әдіс полимерлік құрылымды сақтап, медициналық мақсаттарға немесе жоғары деңгейдегі ылғалға төзімділік қажет ететін қолданыстарға өте таза және біркелкі плёнкалар алуға мүмкіндік береді. Дегенмен, бұл әдістің кемшілігі бар. Судың булануы ұзаққа созылады және кептіру кезеңі көп энергия жұмсайды, сондықтан өндіріс қуаты сағатына шамамен 5 килограммға дейін ғана шектеледі. Балқыту арқылы экструзия сағатына 50 кг-нан астам өндіріс қуатын қамтамасыз етеді, бірақ ол 160–200 °C аралығында жұмыс істейді, ал бұл PVA үшін термиялық ыдырауға жақын температура диапазоны болып табылады. Температура 180 °C-тан жоғары көтерілген кезде полимер тізбегі ыдырай бастайды, нәтижесінде созылу беріктігі 15%-дан 30%-ға дейін төмендейді және плёнка біркелкілігі бұзылады. Карамельдену сияқты құбылыстарды болдырмау және молекулалық массаны тұрақты ұстау үшін құрылғының әртүрлі бөліктерінде температураны ±5 °C шегінде қатаң бақылау — міндетті талап. Ерітіндіден қалыптау әдісі әлі де тармақтық нарықтарда өз орнын сақтайды, бірақ қазіргі кезде биологиялық ыдырайтын оралым материалдарының көпшілігі балқыту арқылы экструзияға негізделеді, әсіресе PVA негізін қорғау мақсатында оның айналасына ылғалға төзімді қабаттар қосатын ко-экструзия әдістерімен бірге қолданылған кезде.
ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)
Поливинил спирті деген не?
Поливинилспирт (ПВС) — бұл биожынығу қабілетімен ерекшеленетін жасанды полимер, ол қораптау және пленкалар сияқты қолданыстарда кеңінен қолданылады.
Неге поливинилспирт биожынығатын пленкалар үшін ведущий материал ретінде қарастырылады?
ПВС әртүрлі қолданыстар үшін лабораториялық және нақты әлемдегі сынақтармен расталған өте жоғары биожынығу қабілеті мен құрылымдық реттелу мүмкіндігі арқасында негізгі таңдау ретінде қарастырылады.
Поливинилспирт қалай биожынығады?
ПВС пленкалары микробтық әсер арқылы ыдырайды, ал белгілі экологиялық жағдайлар бұл процестің жылдамдығын арттырады. Ыдырау жылдамдығына молекулалық масса мен гидролиз дәрежесі әсер етеді.