Tworzywa sztuczne: Opakowania z tworzyw sztucznych

Biodegradowane tworzywa polimerowe

Są to produkty otrzymywane z alternatywnych źródeł surowcowych. Tworzywa takie mogą stanowić zamiennik dla klasycznych tworzyw polimerowych z surowców petrochemicznych.

Główne rodzaje tworzywa w tej grupie to:

• Poli (kwas mlekowy) PLA

  Jest to poliester powstały w wyniku poli-kondensacji kwasu mlekowego, wytworzonego w wyniku fermentacji skrobi kukurydzianej. Stanowi 40% wszystkich polimerów bio- degradowalnych. Tworzywo sztywne, kruche o temperaturze  zeszklenia 57oC , topnienia 170-180oC. Produkt ma dobre właściwości wytrzymałościowe oraz niską wartość wydłużenia przy zerwaniu. Cechuje go łatwa absorpcja wody. Tworzywo to można stosować m.in. do produkcji giętkich materiałów opakowaniowych (folie), wytłaczania foli sztywnych i termo-formatowania, formatowania opakowań metodą wytrysku, laminowania papieru metodą wytłaczania.

• Skrobia termoplastyczna (TPS) (kompozycje polimerowo-skrobiowe)

  Technologia wytwarzania tego materiału polimerowego, bazuje na surowcach odnawialnych pochodzenia roślinnego. Technologia wytwarzania termoplastycznej skrobi ziemniaczanej i kukurydzianej polega na destrukturyzacji skrobi natywnej w ściśle określonych warunkach dynamiczno-termicznych w procesie wytłaczania w obecności plastyfikatora. W wyniku działania ciśnienia i dużych naprężeń ścinających w następuje zakłócenie krystalicznej struktury skrobi i skonwertowanie jej do homogenicznego polimeru amorficznego, zdolnego do termoplastycznego przetwórstwa. Tworzywo stwarza możliwość recyklingu organicznego, biodegradacji, tj. rozkładu w warunkach kompostowania.

  Kompozycje polimerowo-skrobiowe są stosowane do produkcji folii giętkich i sztywnych do termoformatowania tacek, różnego typu pojemników, spienionych materiałów wypełniających wolne przestrzenie w opakowaniach transportowych, sztywnych opakowań formatowanych wytryskowo, powlekania papieru i tektury. Skrobia termoplastyczna przeznaczona jest na wyroby opakowaniowe, jak i folie, torby (na zakupy, śmieci) oraz artykuły jednorazowego użytku (np. elementy wyposażenia cateringu).

• Poliestry pochodzenia mikrobiologicznego: PHA (Polihydroksyalkaniany)

  Polihydroksyalkaniany, PHA są to polimery biodegradowalne należące do grupy poliestrów alifatycznych, zbudowane z conajmniej stu reszt hydroksykwasów, do kilku tysięcy takich reszt. Charakteryzują się dużą różnorodnością. Wytwarzane są przez bakterie w procesie fermentacji cukrów lub lipidów jako materiał zapasowy. Są stosowane jako biodegradowalne tworzywa sztuczne, zarówno termoplastyczne, jak i elastomery (o temperaturze topnienia od 40 do 180°C). Mogą być wykorzystywane do produkcji implantów i sztucznych tkanek.

  W celu produkcji polihydroksyalkanianów hoduje się kultury bakterii (Alcaligenes eutrophus). Po osiągnięciu odpowiedniego wzrostu kultur bakteryjnych zmienia się skład pożywki, i zmusza bakterię do syntezy PHA. Powstałe PHA może stanowić nawet 80% suchej masy. Polimery PHA są termoplastyczne i w zależności od ich składu chemicznego ciągliwe oraz mniej lub bardziej elastyczne. Jest to materiał termoplastyczny, odporny na działanie UV, wykazujący niską przepuszczalność wilgoci, stopień krystaliczności wynosi od kilku do 70%. Są odporne na działanie promieniowania UV, wykazują niską przepuszczalność wilgoci. Stopień krystaliczności wynosi od kilku do 70%. Produkty te można mieszać z innymi biodegradowalnymi tworzywami polimerowymi. Typowymi produktami w tej kategorii są folia kalandrowana oraz produkty formowane wtryskowo.

• Estry celulozy, celuloza, celuloza regenerowana

  Tworzą grupę folii celulozowej tzw. nowej generacji. Produkty te mają szereg użytecznych właściwości tj.: specjalistyczne właściwości optyczne, dobrą barierowość dla tlenu, regulowaną barierowość paroszczelną, naturalne właściwości antystatyczne, odporność na temperaturę, tłuszcze i substancje chemiczne.

Biodegradowalne tworzywa polimerowe otrzymane z surowców kopalnych

• syntetyczne poliestry alifatyczne – polikaprolakton (PCL), poli(bursztynian butylenowy) (PBS);
• syntetyczne kopolimery alifatycznoaromatyczne (AAC);
• polimery rozpuszczalne w wodzie – poli(alkohol winylowy) (PVAL).

Polikaprolakton (PCL) jest to polimer biodegradowalny, należący do grupy poliestrów alifatycznych, otrzymywany z kaprolaktonu w wyniku polimeryzacji z otwarciem pierścienia. Polimer ten łatwo miesza się z wieloma innymi polimerami i dlatego jest stosowany jako plastyfikator zwiększający elastyczność tworzyw sztucznych oraz ich biodegradowalność. Jest także używany w połączeniu ze skrobią do wyrobu utwardzalnego tworzywa, z którego produkowane są jednorazowe talerze lub kubki, które można utylizować poprzez kompostowanie. PCL znalazł wiele zastosowań biomedycznych (produkcja implantów oraz wchłanialnych nici chirurgicznych).

Poli(alkohol winylowy) (PVA, PVAL lub PVOH z ang. polyvinyl alcohol) to polimer winylowy o wzorze [−CH2−CH(OH)−]n, otrzymywany jest z poli(octanu winylu). Stosowany jest jako składnik klejów, lakierów, apretur włókienniczych, do wyrobu aparatury chemicznej, jako stabilizator farb emulsyjnych, zagęszczaczy farmaceutycznych, do produkcji rękawic ochronnych, nici chirurgicznych, folii, płyt i rur odpornych na działanie benzyny, olejów, także do wyrobu włókien. Jeden z nielicznych polimerów rozpuszczalnych w wodzie.