كيفية اختبار أداء فيلم PLA؟

باعتباري أحد موردي أفلام PLA، فإنني أدرك الأهمية الحاسمة لضمان أداء منتجاتنا. PLA، أو حمض البوليلاكتيك، عبارة عن لدن حراري قابل للتحلل والسماد مشتق من الموارد المتجددة مثل نشا الذرة أو قصب السكر. وقد اكتسب شعبية كبيرة في مختلف الصناعات، بما في ذلك التعبئة والتغليف والزراعة والتطبيقات الطبية، وذلك بسبب ملاءمته للبيئة والخصائص الميكانيكية الممتازة. ومع ذلك، لتلبية الاحتياجات المتنوعة لعملائنا، من الضروري إجراء اختبار شامل لأداء فيلم PLA قبل وصوله إلى السوق. في منشور المدونة هذا، سأشارك بعض الأساليب والاعتبارات الأساسية لاختبار أداء فيلم PLA.

اختبار الخواص الفيزيائية والميكانيكية

قوة الشد والاستطالة عند الكسر

تعد قوة الشد والاستطالة عند الكسر من الخواص الميكانيكية الأساسية التي تحدد قدرة فيلم PLA على تحمل التمدد والتشوه. لقياس هذه الخصائص، نستخدم آلة اختبار عالمية، والتي تطبق قوة شد يمكن التحكم فيها على عينة من الفيلم حتى تنكسر. يتم تسجيل القوة القصوى المطبقة أثناء الاختبار على أنها قوة الشد، في حين أن النسبة المئوية للزيادة في الطول عند نقطة الكسر هي الاستطالة عند الكسر. توفر هذه القيم رؤى قيمة حول متانة الفيلم ومرونته، والتي تعد ضرورية لتطبيقات مثل التغليف ووضع العلامات.

مقاومة المسيل للدموع

تعتبر مقاومة التمزق خاصية ميكانيكية مهمة أخرى لفيلم PLA، خاصة بالنسبة للتطبيقات التي قد يتعرض فيها الفيلم لقوى التمزق. لاختبار مقاومة التمزق، نستخدم جهاز اختبار التمزق، الذي يقيس القوة المطلوبة لبدء ونشر التمزق في الفيلم. تشير المقاومة العالية للتمزق إلى أن الفيلم أكثر مقاومة للتمزق، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات مثل التغليف عالي التحمل والمهاد الزراعي.

مقاومة الثقب

مقاومة الثقب هي قدرة طبقة PLA على مقاومة اختراق جسم حاد. تعتبر هذه الخاصية مهمة بشكل خاص للتطبيقات التي قد يتلامس فيها الفيلم مع حواف أو أشياء حادة، كما هو الحال في عبوات الفواكه والخضروات. لاختبار مقاومة الثقب، نستخدم جهاز اختبار الثقب، الذي يطبق قوة يمكن التحكم فيها على عينة من الفيلم باستخدام مسبار مدبب حتى يثقب. يتم تسجيل القوة القصوى المطبقة أثناء الاختبار كمقاومة للثقب.

السماكة والكثافة

السُمك والكثافة من الخصائص الفيزيائية التي يمكن أن تؤثر على أداء فيلم PLA. تتمتع الأفلام السميكة بشكل عام بقوة ميكانيكية أعلى وخصائص حاجزة، في حين أن الأفلام ذات الكثافة الأعلى قد تتمتع بصلابة أفضل واستقرار الأبعاد. لقياس سمك طبقة PLA، نستخدم ميكرومتر أو مقياس سمك، والذي يوفر قياسات دقيقة ودقيقة. يمكن تحديد كثافة الفيلم عن طريق قياس كتلته وحجمه باستخدام ميزان وأسطوانة مدرجة، على التوالي.

اختبار خصائص الحاجز

معدل نقل الأكسجين (OTR)

معدل نقل الأكسجين هو مقياس لكمية الأكسجين التي يمكن أن تمر عبر منطقة معينة من فيلم PLA في وقت محدد في ظل ظروف محددة. تعتبر هذه الخاصية ضرورية للتطبيقات التي يحتاج فيها الفيلم إلى حماية محتوياته من الأكسدة، كما هو الحال في تغليف المواد الغذائية. لقياس OTR، نستخدم جهاز اختبار معدل نقل الأكسجين، الذي يقيس كمية الأكسجين التي تتخلل الفيلم على مدى فترة من الزمن. يشير انخفاض OTR إلى أن الفيلم يتمتع بخصائص أفضل لحاجز الأكسجين، مما يمكن أن يساعد في إطالة العمر الافتراضي للمنتجات المعبأة.

معدل نقل بخار الماء (WVTR)

معدل انتقال بخار الماء هو مقياس لكمية بخار الماء التي يمكن أن تمر عبر منطقة معينة من فيلم PLA في وقت محدد في ظل ظروف محددة. تعتبر هذه الخاصية مهمة للتطبيقات التي يحتاج فيها الفيلم إلى حماية محتوياته من الرطوبة، كما هو الحال في تغليف الأطعمة الجافة والمستحضرات الصيدلانية. لقياس WVTR، نستخدم جهاز اختبار معدل نقل بخار الماء، والذي يقيس كمية بخار الماء التي تتخلل الفيلم على مدى فترة من الزمن. يشير انخفاض WVTR إلى أن الفيلم يتمتع بخصائص حاجز رطوبة أفضل، مما يمكن أن يساعد في منع نمو العفن والبكتيريا والحفاظ على جودة المنتجات المعبأة.

معدل انتقال ثاني أكسيد الكربون (CO2TR)

معدل انتقال ثاني أكسيد الكربون هو مقياس لكمية ثاني أكسيد الكربون التي يمكن أن تمر عبر منطقة معينة من فيلم PLA في وقت محدد في ظل ظروف محددة. تعتبر هذه الخاصية مهمة للتطبيقات التي يحتاج فيها الفيلم إلى التحكم في مستوى ثاني أكسيد الكربون في البيئة المعبأة، كما هو الحال في تعبئة المنتجات الطازجة. لقياس ثاني أكسيد الكربون، نستخدم جهاز اختبار معدل انتقال ثاني أكسيد الكربون، والذي يقيس كمية ثاني أكسيد الكربون التي تتخلل الفيلم على مدى فترة من الزمن. ويشير انخفاض ثاني أكسيد الكربون إلى أن الفيلم يتمتع بخصائص حاجز ثاني أكسيد الكربون أفضل، مما يمكن أن يساعد في الحفاظ على نضارة وجودة المنتجات المعبأة.

اختبار الخواص الحرارية

نقطة الانصهار ودرجة حرارة التحول الزجاجي

تعد نقطة الانصهار ودرجة حرارة التزجج من الخصائص الحرارية المهمة لفيلم PLA الذي يمكن أن يؤثر على معالجته وأدائه. نقطة الانصهار هي درجة الحرارة التي يتغير عندها الفيلم من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، في حين أن درجة حرارة التزجج هي درجة الحرارة التي يتغير عندها الفيلم من الحالة الصلبة والهشة إلى الحالة الناعمة والمطاطية. لقياس هذه الخصائص، نستخدم مسعر المسح التفاضلي (DSC)، الذي يقيس تدفق الحرارة المرتبط بعمليات الذوبان والتزجج. يمكن أن توفر نقطة الانصهار ودرجة حرارة التزجج معلومات قيمة حول الثبات الحراري للفيلم وظروف المعالجة.

قابلية الختم الحراري

قابلية الختم الحراري هي قدرة فيلم PLA على تشكيل ختم قوي وموثوق عند تسخينه. تعتبر هذه الخاصية ضرورية للتطبيقات التي تحتاج فيها الطبقة إلى أن تكون محكمة الغلق على نفسها أو على مواد أخرى، كما هو الحال في تغليف المواد الغذائية والمشروبات. لاختبار قابلية الغلق الحراري، نستخدم مانع التسرب الحراري، الذي يطبق الحرارة والضغط على الفيلم لتشكيل مانع التسرب. يمكن تقييم قوة وسلامة الختم عن طريق قياس قوة التقشير وسلامة الختم باستخدام جهاز اختبار التقشير واختبار سلامة الختم، على التوالي.

اختبار التحلل الحيوي والقابلية للتسميد

القابلية للتحلل البيولوجي

القابلية للتحلل الحيوي هي قدرة طبقة PLA على التحلل بواسطة الكائنات الحية الدقيقة إلى مواد طبيعية مثل الماء وثاني أكسيد الكربون والكتلة الحيوية في ظل ظروف بيئية محددة. لاختبار قابلية التحلل البيولوجي، نستخدم اختبار التحلل البيولوجي، الذي يقيس معدل ومدى التحلل البيولوجي للفيلم في بيئة خاضعة للرقابة. يمكن إجراء الاختبار في التربة أو السماد أو الماء، اعتمادًا على التطبيق المقصود للفيلم. يشير معدل التحلل البيولوجي المرتفع إلى أن الفيلم أكثر صداقة للبيئة ويمكن أن يتحلل بسهولة في البيئة الطبيعية.

القابلية للتسميد

القابلية للتسميد هي شكل أكثر تحديدًا من قابلية التحلل الحيوي التي تشير إلى قدرة فيلم PLA على التحلل في بيئة التسميد خلال إطار زمني محدد. لاختبار قابلية التسميد، نستخدم اختبار التسميد، الذي يقيس معدل ومدى تحويل الفيلم إلى سماد في بيئة سماد محاكاة. يمكن إجراء الاختبار في مختبر أو في منشأة تجارية للسماد. يمكن تصنيف الفيلم الذي يلبي معايير القابلية للتحلل التي وضعتها المنظمات الدولية مثل ASTM وEN على أنه قابل للتحلل ويمكن التخلص منه في منشأة التسميد.

خاتمة

يعد اختبار أداء فيلم PLA خطوة حاسمة في ضمان جودته وملاءمته لمختلف التطبيقات. من خلال إجراء اختبارات فيزيائية وميكانيكية وحواجزية وحرارية وقابلية للتحلل البيولوجي شاملة، يمكننا أن نقدم لعملائنا فيلم PLA عالي الجودة الذي يلبي متطلباتهم المحددة. في شركتنا، نحن ملتزمون باستخدام أحدث طرق ومعدات الاختبار لضمان أداء وموثوقية منتجات أفلام PLA الخاصة بنا. إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد عن منتجات أفلام PLA الخاصة بنا أو ترغب في مناقشة متطلباتك المحددة، فلا تتردد في القيام بذلكاتصل بنا. ونحن نتطلع إلى العمل معكم لتوفير حلول التعبئة والتغليف المستدامة والمبتكرة.

مراجع

• ASTM الدولية. (2021). طرق الاختبار القياسية لتحديد التحلل الحيوي للمواد البلاستيكية في التربة. أستم D5988-18.
• اللجنة الأوروبية للتوحيد القياسي. (2013). EN 13432:2000 التعبئة والتغليف - متطلبات التعبئة والتغليف القابلة للاسترداد من خلال التسميد والتحلل الحيوي - مخطط الاختبار ومعايير التقييم للقبول النهائي للتغليف.
• وايبيتش، ج. (2019). دليل البوليمرات، الطبعة الثانية. نشر كيمتيك.