Історія створення біорозкладних матеріалів
Біорозкладні полімери були розроблені кілька десятиліть тому, але їхнє повномасштабне комерційне застосування розгорталося дуже повільно, оскільки вони були більш витратними і мали менш стійкі фізичні властивості, ніж традиційні пластмаси. Крім того, не існувало достатніх стимулів для виробників виробів із пластмас для того, щоб включати біорозкладні матеріали у свою продукцію. У середині 90-х рр.. минулого століття вже стали з'являтися численні повідомлення щодо створення так званого біопластику - матеріалу, отриманого з натурального крохмалю. Він без зовнішнього впливу через деякий час розкладається різними мікроорганізмами. Однак широкомасштабне впровадження в наше життя біопластмаси поки не почалося: дуже високої вартості виявилося його виробництво. І все ж таки, не дивлячись на це, стан справ змінюється. Нові великомасштабні виробничі системи знижують витрати виробництва біорозкладних полімерів, а вдосконалені технології полімеризації та хімічної модифікації сприяють отриманню цих матеріалів більш міцними і зносостійкими. Крім того, виробники харчових продуктів і напоїв, які прагнуть здобути прихильність громадської думки, яка висловлює все більше занепокоєння питаннями екології, почали використовувати біорозкладні пластмаси для виготовлення різноманітного паковання. У деяких випадках, місцеві та національні закони також стимулюють використання біорозкладних матеріалів. Перший біорозкладний пластик на основі целюлозної плівки – целофан було отримано 1908 p., а присутня целофану біодеградація в той час утрудняла його застосування в деяких сферах. Тому він був негайно замінений іншими пластиками з більшим терміном експлуатації. Лише в 1970 р. вчені відновили ідею використання целюлози для отримання на її основі біорозкладних матеріалів. Перероблення целюлози утруднено із-за високої кількості внутрішньо - і міжмолекулярних водневих зв'язків. Плавлення целюлози відбувається легше тільки після етерифікації ОН - груп, однак зі зростанням ступеня заміщення знижується здатність целюлози до мікробіального розкладу. Целофан — пакувальний матеріал, що відноситься до біорозкладних, повністю відповідає сучасним вимогам до пакувальних матеріалів в умовах збереження навколишнього середовища; а саме: • підвищений інтерес виробників, торгівлі і споживачів до біорозкладних матеріалів; • зростання кількості виробників таких матеріалів; • зростання фінансових ресурсів, що направляються на розроблення та • факт громадського визнання компостування як економічного і безпечного для довкілля способу позбавлення відходів, що не підлягають за тих або інших факторів повторному переробленню. 2008рік був 100 річною датою з початку виробництва целюлозних плівок, присутність яких на ринках світу має особливе значення сьогодні, коли запаси нафти постійно виснажуються. Паковання із целюлозних плівок є однією з успішних альтернатив для плівок з полімерних матеріалів, розклад яких в природних умовах потребує сотні років. Для виробництва целюлозної плівки — целофану застосовується целюлоза, яка попередньо подрібнюється, змішується з каустичною содою (технічна назва їдкого натрію) і іншими хімічними реагентами, утворюючи густу, в'язку рідину оранжевого кольору. Ця маса має назву віскоза, яка після фільтрування подається в кислотну ванну, де нейтралізується, коагулює і перетворюється в прозору плівку. Отримана плівка очищується (промивається) і пластифікується для досягнення необхідних пластичних, оптичних і механічних властивостей, висушується і намотується в рулони. На поверхню плівки целофану зазвичай наносять лакове покриття, придаючи їй бар'єрні властивості, вологостійкість, термозварюваність, які необхідні за подальшого використання для упакування різної харчової та промислової продукції. Целофанова плівка містить 75% целюлози, 7% води і 18% різних хімічних речовин і агентів, що значною мірою визначають її властивості, серед яких: висока прозорість і блиск; високий бар'єр до газів, ароматів і запахів; регульований бар'єр до вологи; стійкість до температури; стійкість до хімічних речовин і жирів; термозварюваність; антистатичні властивості; висока стабільність розмірів; сумісність з іншими матеріалами для виготовлення багатокомпонентних паковань і багатошарових пакувальних матеріалів для продукції різного виду та агрегатного стану (рідина, паста тощо), твіст-ефект, який характеризує надійність закрутки та «замок» під час упакування, наприклад, карамелі на високошвидкісних автоматах без руйнування плівки. В 1980 - 1990рр. вчені займались прививанням, сполучаючи хімічно і фізично полімерні компоненти і сприяючи отриманому таким чином комбінованому матеріалу функціонувати як єдине ціле. Один з нових біорозкладних матеріалів, який успішно вийшов на ринок, Mater - Ві, був запатентований в 1995 р. в Італії і являє собою суміш крохмалю, полівінілового спирту або капролактону. На початку нового століття зусиллями вчених і технологів вдалося знизити витрати на виробництво біопластику, і термін biodegradable polymer у ряді країн став невід'ємною частиною процесу виробництва паковання. Прогнозується, що незабаром вартість його виробництва буде не вищою, ніж звичайної пластмаси. До речі, деякі фахівці вважають, що ціна на пластик, що розкладається мікроорганізмами, штучно завищуєтья комерційними виробниками, а виробники нафти стримують його виробництво з побоювання, що з масовою появою біопластмаси може впасти вартість нафти. Більшість біорозкладних пластмас відносяться до класу поліефірів, хоча деякі виготовляються з інших матеріалів, таких як, наприклад, модифікований крохмаль. Володіючи високими механічними властивостями, ароматичні поліефіри, такі як поліетилентерефталат (polyethylene terephtalate - PETФ), стійкі до впливу мікробів. Аліфатичні поліефіри, навпаки, значно легше розкладаються, але вони не мають такої міцності, яка властива ароматичним поліефірам. Для того, щоб поліпшити фізичні властивості аліфатичних поліефірів, розробники іноді вводили інші мономери до їхніх молекулярних ланцюгів: або аліфатичні, або ароматичні.
|
