EN
Зашто је поливинил алкохол водећи материјал за биоразградиве филмове
Стандарди ОЕКД 301 и биодеградација поливинил алкохола у стварном свету
Поливинил алкохол или ПВА показује веома добру биоразградљивост када се тестира према стандардима ОЕЦД 301. То су у основи лабораторијски тестови који имитирају оно што се природно дешава у тлу са присутним микробима. Када се прође кроз ове стандардне тестове, ПВА филмови се заправо разграђују у минерале за око 60% након само 28 дана, што испуњава и чак надмашава минималне захтеве постављене и ИСО 14851 и EN 13432 за нешто што се сматра лако биодеградираним. Видели смо и да то ради и изван лабораторије. У општинским опремама за пречишћавање отпадних вода се наводи да се ПВА разлага око пет и по пута брже од обичног материјала од биљне основе због структуре угљенских ланаца и тога како бактерије као што су Псеудомонас и Сфингобиум буквално могу да једу кроз Према људима из Коалиције за одрживо паковање, компаније које прелазе на сертификоване ПВА паковање смањују свој укупни пластични отпад за око 42% у поређењу са онима који још увек користе традиционалне полиолефине.
Како молекуларна тежина и степен хидролиза фино подешавају биоразградљивост поливинил алкохола
Биодеградациони профил ПВА је веома осетљив на два кључна структурна параметра: молекуларну тежину (МВ) и степен хидролиза (ДХ). Ове променљиве омогућавају прецизну контролу кинетике раствора и крајњу ефикасност биодеградације:
- Мала молекуларна тежина (10.00030.000 Da) : Омогућава потпуну деградацију у морској средини за 15 дана
- Висока хидролиза (> 98%) : успорава почетно растворење, али побољшава крајњу биоразградљивостдостижући до 89% минерализације у поређењу са 72% за делимично хидролизоване квалитете
- Оптимална функционална равнотежа : Филмови формулисани са 8789% хидролиза и средњим МВ (~ 50.000 Да) задржавају механички интегритет до 30 дана пре него што прођу брзу, скоро потпуну биодеградацију
Ова способност да се точи чини ПВА јединствено погодним за различите апликацијеод бича за детергент за једнократну употребу који захтевају растворење у року од неколико минута до пољопривредних филмова за мулч дизајнираних за контролисану деградацију током неколико месеци.
Оптимизација поливинил-алкохоловог филмова за контролу перформанси и растворења
Мешање поливинил алкохола са скробом и пластификаторима како би се прилагодила баријерна својства и стопа растворења
Када мешамо ПВА са природним материјалима као што су крахмал и пластификатори као што је глицерол, то нам омогућава да прецизно подесимо колико је материјал осетљив на воду, колико је флексибилан и какве баријере формира против различитих супстанци, а истовремено га чува биоразградивим. Додавање око 10 до 20 посто крахмала заправо чини материјал мање растворљивим у води, што значи да је потребно око 40 до 60 посто дуже да се раствори када се потапи. То функционише зато што крахмал ствара јаче баријере и против кисеоника, побољшавајући ово својство за око 25 посто захваљујући тим водоносним везама које се формирају између молекула крахмала и ПВА ланаца. То је веома важно за ствари као што су амбалаже хране где треба да спречимо да масти постану проклете. С друге стране, додавање глицерола од 5 до 15 посто чини филмове много глаткијим и лакшим за рад током производње. Истраживања показују да само 10 посто глицерона може повећати чврстоћу на истезање за око 30 посто без нарушавања временске линије биоразградње према стандардним тестовима.
Избалансирање механичке чврстоће и растворљивости у води путем избора квалитета поливинил алкохола
Добивање правилне равнотеже између механичке чврстоће ПВА материјала и њиховог разлагања у великој мери зависи од избора правог квалитета ПВА. Верзије високе молекуларне тежине (око 130k до 186k г / мол) истичу се по својој способности да се супротстављају пробојама, понекад достижу чак и 18 МПа пре него што не успеју. Али исти материјали трају дуже да се растворе када су изложени води. С друге стране, оне делимично хидролизоване квалитете са око 87-89% степеном хидролиза имају тенденцију да се разграде три пута брже од потпуно хидролизованих изнад 98% DH. То им помаже да боље реагују на промене у њиховој околини. Када произвођачи модификују ПВА филмове путем усмеређивања користећи органске киселине као што је оксална киселина, добијају још боље резултате. На нивоима концентрације око 10%, овај третман смањује апсорпцију воде за скоро половину док повећава чврстоћу за истезање за око петтину. Шта то значи у пракси? Филмови остају непоклонни током нормалне употребе, али ће у условима морске воде потпуно нестати за само три дана, што је управо оно што је потребно многим апликацијама.
Масцабилна производња поливинил-алкохолних филмова: Избор процеса и капиле
Ливање раствора против екструзије топљења: ограничења изводљивости, прометности и топлотне стабилности за поливинил алкохол
Производња ПВА филмова у великом обиму значи да се прави производњи одговара понашању материјала и ономе што треба да уради у крајњем производу. Ливање раствора ради растворењем ПВА у води, а затим сушењем филма под 100 степени Целзијуса. Овај метод одржава неповређену полимерску структуру и ствара веома чисте, равномерне филмове који су одлични за медицинске сврхе или апликације којима је потребна висока бариера против влаге. Али постоји и улов. Процес може да обрађује само око 5 килограма у сат јер вода дуго испарава и фаза сушења троши много енергије. Топљена екструзија даје много боље брзине изласка преко 50 кг по сату, али ради на температурама између 160 и 200 степени Целзијуса, што ставља ПВА близу топлотне деградације. Када температура пређе 180 степени, полимерски ланци почињу да се раскидају, што смањује чврстоћу на истезање од 15 до 30%, што чини филм неконзистентним. Држење температуре под контролом у оквиру плус или минус 5 степени на различитим деловима опреме је апсолутно критично за спречавање ствари као што је карамелизација и одржавање стабилне молекуларне тежине. Иако ливање раствора још увек има своје место на нишковим тржиштима, већина комерцијалне производње биоразградљивих паковања данас се ослања на екструзију топљења, посебно када се комбинује са методама коекструзије које додају слојеве отпорне на влагу око ПВА језгра како би га
Често постављене питања
Шта је поливинил алкохол?
Поливинил алкохол (ПВА) је синтетички полимер познат по својој способности биодеградирања и широко се користи у апликацијама као што су паковање и филмови.
Зашто се поливинил алкохол сматра водећим материјалом за биоразградљиве филмове?
ПВА се сматра врхунским избором због своје изузетне биоразградљивости, за коју су доказани лабораторијски и стварни тестови, и структурне прилагодљивости за различите апликације.
Како се поливинил алкохол биодеградише?
ПВА филмови се разлагају кроз микробну акцију, а специфични услови у окружењу помажу процесу. Фактори као што су молекуларна тежина и степен хидролиза утичу на стопу деградације.