Съвременното общество продължава да се сблъсква със значителни предизвикателства в търсенето на ефективни решения за справяне с изменението на климата. Без незабавни действия бъдещите поколения ще се сблъскат с катастрофални последици. В индустрията за лепила този глобален проблем кара компаниите да изследват иновативни и устойчиви алтернативи. Включването на биобазиран компонент може едновременно да осигури производителност и да насърчи устойчивостта. В резултат на това производителите са подтикнати да мислят креативно и да разработват формулировки, които не само отговарят на изискванията за производителност, но и допринасят за екологичната отговорност.
Традиционно материалите на базата на изкопаеми горива са били най-често срещаният източник на суровини в производството на лепила от началото на 70-те години на миналия век. Нарастващото търсене на устойчиви решения обаче ускорява внедряването на възобновяеми алтернативи. В този контекст има два различни подхода, които могат да допринесат пряко за намаляване на емисиите на парникови газове и да подкрепят прехода към нисковъглеродна икономика:
- Биобазирани (сегрегиран подход): В този модел биобазираното съдържание може да бъде физически проследено и количествено определено.
- Биоатрибуиран (несегрегиран подход): Той се основава на методология за масов баланс, използващ възобновяеми суровини. Това позволява разпределението на възобновяемо съдържание в производствените системи, дори когато физическото разделяне не е осъществимо, като по този начин се подкрепя по-широкото приемане на устойчиви материали.
В рамките на сегрегираното решение, полиетиленов восък, получен от захарна тръстика — с въглероден отпечатък от люлката до вратата от -1.55 кгCO2e/кг за HDPE и -1.86 кгCO2e/кг за LDPE, се очертава като възобновяема алтернатива, която допринася положително за смекчаване на изменението на климата, като същевременно осигурява висока производителност.
Восъците се използват в различни видове лепила, но най-важното им приложение е във формулировките на топло-стопяемите лепила (HMA). В тези системи восъците имат функцията да действат като модификатор на реологията. Те помагат за регулиране на вискозитета, регулиране на времето за отворено време и подобряване на общата съвместимост между компонентите.
Полиетиленовите восъци, използвани в тези системи, могат да бъдат класифицирани в два основни вида: восъци от полиетилен с ниска плътност (LDPE) и восъци от полиетилен с висока плътност (HDPE), като всеки от тях предлага различни свойства, които влияят върху крайните характеристики на лепилото. Изборът на подходящ вид восък е от съществено значение за постигане на желания баланс между адхезия, термична устойчивост и специфични за приложението изисквания.
Топло-стопяемите лепила не съдържат разтворители и използват термопластичен полимер в състава си, като например полиетилен на базата на металоцена (mPE) или етилен-винилацетат (EVA). Тези лепила се използват широко в различни приложения, като опаковане, хигиена, автомобилостроене и строителство.
Топлите лепила на базата на металоцена предлагат някои предимства пред формулировките на базата на EVA, като по-добра термична стабилност, ниска миризма и плътност – тези свойства допринасят за по-добра обработваемост и производителност в редица приложения.
Типичните формули на този тип лепила се състоят от термопластичен полимер — като металоценов полиетилен (mPE), комбиниран със смола — като въглеводородни смоли, восъци (включително полиетилен и/или восъци на Фишер-Тропш) и други добавки. Съставът може да бъде пригоден, за да отговаря на специфични изисквания за производителност, в зависимост от крайното приложение.
За да се покаже как устойчивостта може да върви ръка за ръка с производителността, е разработена HMA формула на базата на металоценов полиетилен (mPE – с индекс на тохене 1000 г/10мин при 190°C/2.16 кг и плътност 0.870 г/cм3), комбиниран с C5 въглеводородна смола (точка на омекване: 125 °C – ASTM E28), антиоксидант и избран полиетиленов восък. Съотношенията на компонентите са точно определени, както следва: 37.7% mPE, 25% восък, 37% смола и 0.3% антиоксидант.
По-долу е дадено кратко описание на восъка, използван във формулата:
Формулата включва восък от полиетилен с висока плътност (HDPE), с типични стойности за точка на прокапване от 119°C, вискозитет при 140°C от 141 mPas и минимално съдържание на биоразтворими вещества от 96%.
Като цяло, резултатите показват благоприятни стойности както за вискозитета, така и за температурата на омекване. Що се отнася до точката на помътняване, вътрешната методология счита стойности под 177°C за индикация за добра съвместимост със системата – резултат, успешно постигнат чрез формулата.
Резултатите на лепилото за термични характеристики, оценени чрез SAFT и PAFT тестове, са много положителни. Тези параметри са критични, тъй като показват колко добре лепилото издържа на повишени температури – ключов фактор по време на процеси като транспортиране или съхранение в топли среди.
Качеството на свързване беше оценено в температурен диапазон от -18°C до 60°C. Резултатите разкриват силна адхезия, с превъзходни характеристики при по-ниски температури – съществена характеристика за приложения като например опаковане в студена верига.
В заключение може да се каже, че формулата, представена в това проучване, е ясен пример за това как възобновяема суровина може да бъде ефективно включена в топло-стопяемите лепила с цел не само увеличаване на съдържанието на възобновяеми материали в лепилото, но и поддържане на високи стандарти за производителност. Получените резултати, особено по отношение на термичната устойчивост и свойствата на свързване, засилват техническата жизнеспособност на този подход.
В този конкретен случай, само восъкът допринася с 25% биобазирано съдържание в общата формула. Когато се обмисли потенциалното използване на други компоненти – като смоли или полимери, получени чрез масов баланс или сегрегирани възобновяеми подходи, общото възобновяемо съдържание на лепилото може да се увеличи значително, потенциално надхвърляйки 50% в зависимост от стратегията за снабдяване. Това представлява значителен напредък в устойчивото развитие на лепилата.
В съответствие с настоящите тенденции в индустрията, които тласкат производителите и крайните потребители да намалят въглеродния си отпечатък и да възприемат по-устойчиви практики. Малките промени във формулата, като демонстрираната тук, могат да доведат до значими въздействия върху околната среда, когато се приложат към производствените линии и продуктовите портфолиа.
Време е да действаме сега, за да могат бъдещите поколения да се възползват от устойчивите избори, които правим днес.