محققان دانشگاه صنعتی اصفهان با بهره‌گیری از نانوذرات خاک رس و نشاسته در پوشش‌های بسته‌بندی موفق شدند میزان زیست‌تخریب‌پذیری مواد مورد استفاده در صنایع بسته‌بندی را به‌طور قابل‌توجهی افزایش دهند. این پژوهش در مقیاس آزمایشگاهی انجام شده است.
اصفهان: تولید مواد بسته‌بندی زیست‌تخریب‌پذیر با استفاده از نشاسته و خاک رس
در حال حاضر مصرف جهانی مواد پلیمری آلی، بزرگ‌ترین زمینه‌ی مصرف نفت را تشکیل می‌دهد. ازاین‌رو به‌وضوح می‌توان دریافت که افزایش قیمت نفت چه تأثیری بر افزایش قیمت مواد پلیمری خواهد داشت. مواد پلیمری بخش اصلی مواد به کار رفته در صنایع بسته‌بندی به شمار می‌روند. این مواد علاوه بر گران بودن، تجزیه‌ناپذیر نیز هستند و این موضوع موجب بروز مشکلات شدید زیست‌محیطی می‌گردد. در سال‌های اخیر به‌کارگیری مواد زیست‌تخریب‌پذیر در صنایع بسته بندی ، کشاورزی و پزشکی موردتوجه بسیاری از محققان و طراحان حوزه‌ی تولید پلیمر قرار گرفته است.
مهندس مریم ثابت زاده ضمن ارائه‌ی توضیحاتی، در خصوص اهداف دنبال شده در این طرح گفت: «فیلم‌های تهیه شده از پلی اتیلن سبک و پلی اتیلن خطی به دلیل برخوردار بودن از قابلیت فرایند پذیری و خواص مکانیکی خوب، در صنایع بسته‌بندی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اما به دلیل مشکلات زیست‌محیطی به وجود آمده ناشی از مصرف این فیلم‌ها، بهره‌گیری از پلیمرهای طبیعی نظیر نشاسته به دلیل قیمت پایین و تجدید پذیری، بسیار موردتوجه قرار گرفته است. از سوی دیگر، اضافه کردن نشاسته به پلی‌اتیلن موجب افت شدید خواص مکانیکی آن می‌گردد. لذا هدف از انجام این پژوهش، بهبود خواص مکانیکی و زیست‌تخریب‌پذیری فیلم‌های بسته‌بندی پایه پلی‌اتیلنی حاوی نشاسته با اضافه کردن مقدار بهینه‌ی نانوذرات خاک رس بوده است.»
فیلم بسته‌بندی سنتز شده در این طرح مشکلات زیست‌محیطی ناشی از استفاده‌ی فیلم‌های پلیمری تجدید ناپذیر را برطرف می‌کند.
در طرح حاضر یک فیلم کامپوزیتی متشکل از دو جزء پلیمری آلی و نشاسته سنتز شده است. سپس با اضافه کردن مقادیر مختلف نانوذرات خاک رس به فرمولاسیون این فیلم، مقدار بهینه‌ی این نانوذرات جهت رسیدن به بهترین خواص مکانیکی، زیست‌تخریب‌پذیری و شفافیت مطلوب تعیین شده است. افزایش مقدار نانوذرات خاک رس موجب افزایش برهمکنش بین نانوذرات و پلیمر شده و بهبود خواص مکانیکی فیلم را در پی خواهد داشت.
ثابت زاده در ادامه به تشریح نحوه‌ی انجام این طرح پرداخت: «در این طرح ابتدا ترکیبات کامپوزیتی با درصدهای مختلف ۱ تا ۵ درصد از خاک رس با استفاده از فرایند اکستروژن تهیه شد. سپس فیلم‌های مورد نظر با بهره‌گیری از فرایند دمش تولید شد. در ادامه به‌منظور ارزیابی خواص ساختاری، شفافیت و خواص مکانیکی از آزمون XRD و میکروسکوپ‌های الکترونی و همچنین آزمون کشش استفاده شد.»
نتایج نشان می‌دهند که فیلم‌های پلی‌اتیلنی حاوی ۱۵ درصد نشاسته‌ی اصلاح‌شده و ۵ درصد نانوذرات خاک رس به‌عنوان گزینه‌ی مناسبی برای جایگزینی فیلم‌های بسته‌بندی پلی‌اتیلنی خالص در صنعت بسته‌بندی خواهد بود.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر روح الله باقری و دکتر محمود معصومی- اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان- و مهندس مریم ثابت زاده- دانشجوی مقطع دکترای این دانشگاه- است. نتایج این کار در مجله‌ی Carbohydrate Polymers (جلد ۱۴۱، سال ۲۰۱۶، صفحات ۷۵ تا ۸۱) به چاپ رسیده است.
