نانو این ماده که با نام تجاری 2DPE عرضه شده، در آزمون های صنعتی توانسته است استحکام مواد بسته بندی را تا 35 درصد افزایش دهد و به شرکت خرده فروشی کیووی سی (QVC) امکان دهد سهم پلاستیک بازیافتی در بسته بندی های خود را از 45 به 60 درصد برساند؛ آن هم در شرایطی که ضخامت و وزن فیلم نیز کاهش یافته است.
این فناوری با هدف رفع یکی از چالش های اصلی صنعت بسته بندی توسعه یافته است: چگونه می توان مصرف پلاستیک نو را کاهش داد و سهم مواد بازیافتی را افزایش داد، بدون آنکه مقاومت بسته بندی یا کیفیت دوخت حرارتی آن تحت تأثیر قرار گیرد؟ استفاده از پلاستیک بازیافتی، به ویژه در بسته بندی های نازک و انعطاف پذیر، ممکن است خواص مکانیکی محصول نهایی را تغییر دهد. به همین دلیل، تولیدکنندگان برای افزایش محتوای بازیافتی معمولاً باید میان پایداری بسته بندی، ضخامت فیلم و هزینه تولید موازنه برقرار کنند. فناوری جدید دوو پکیجینگ تلاش می کند این محدودیت را با افزودن گرافن به ساختار پلی اتیلن کاهش دهد.
در تولید فیلم 2DPE، گرافن به عنوان افزودنی تقویت کننده به کار رفته است تا عملکرد مکانیکی پلی اتیلن بهبود یابد. این ترکیب می تواند امکان تولید فیلم هایی نازک تر و حاوی درصد بیشتری از پلاستیک بازیافتی را فراهم کند، بدون آنکه استحکام موردنیاز برای بسته بندی و قابلیت بسته شدن حرارتی آن از بین برود.
توسعه این محصول با همکاری مرکز نوآوری مهندسی گرافن دانشگاه منچستر (Graphene Engineering Innovation Center یا GEIC) و با پشتیبانی برنامه نوآوری ناوبر (Innovation Navigator Programme) انجام شده است.
بر اساس نتایج اعلام شده از آزمون های صنعتی که با مشارکت مرکز GEIC و شرکت کیووی سی انجام شده، استفاده از فیلم 2DPE استحکام ماده را تا 35 درصد افزایش داده است. یکی از مهم ترین نتایج این آزمایش ها، افزایش سهم پلاستیک بازیافتی در بسته بندی های کیووی سی از 45 به 60 درصد بوده است. این تغییر نشان می دهد که تقویت خواص مکانیکی فیلم می تواند به تولیدکنندگان کمک کند از مواد بازیافتی بیشتری استفاده کنند، بی آنکه ناچار باشند برای حفظ عملکرد بسته بندی، به همان میزان از پلاستیک نو بهره ببرند.
نتایج آزمون ها همچنین از بهبود فرایند تولید حکایت دارد. فیلم جدید را می توان در دمایی حدود 15 درجه سانتی گراد پایین تر از فیلم استاندارد حرارت داد و دوخت. کاهش دمای موردنیاز برای دوخت حرارتی، در صورت انطباق با شرایط خطوط تولید، می تواند به کاهش نیاز انرژی این مرحله کمک کند. افزون بر این، ضخامت فیلم از 30 میکرون به 28 میکرون کاهش یافته است؛ تغییری که بنا بر گزارش منتشرشده، به کاهش حدود پنج درصدی وزن بسته بندی منجر می شود.
کیووی سی اکنون استفاده از این فناوری را در مرکز آماده سازی و ارسال سفارش های خود در لیورپول بریتانیا آغاز کرده است. این شرکت در این مرکز، فیلم استاندارد مورد استفاده در دستگاه های بسته بندی خودکار را با فیلم 2DPE جایگزین کرده است. برآوردها نشان می دهد این تغییر می تواند سالانه حدود 50 تن از مصرف پلاستیک نو را در این مرکز کاهش دهد. همچنین انتظار می رود هزینه های سالانه این شرکت بابت مسئولیت توسعه یافته تولیدکننده (Extended Producer Responsibility یا EPR) در حوزه بسته بندی، حدود 21 هزار و 150 پوند، معادل تقریبی 27 هزار و 900 دلار، کمتر شود. این برآوردها به عملکرد عملیاتی اعلام شده برای کاربرد موردنظر مربوط اند و میزان صرفه جویی در مقیاس های دیگر به حجم تولید و شرایط استفاده بستگی خواهد داشت.
کاربرد اولیه 2DPE بر کیسه های پستی تجارت الکترونیک و فیلم های مورد استفاده در دستگاه های بسته بندی خودکار متمرکز است. این دستگاه ها معمولاً برای شکل دهی، پرکردن و دوخت بسته هایی به کار می روند که محصولاتی مانند پوشاک، لوازم آرایشی، کالاهای خانگی و اسباب بازی در آن ها قرار می گیرند.
برآوردها حاکی از آن است که سالانه حدود 941 میلیون کیسه پستی پلاستیکی به دست خریداران در بریتانیا می رسد. ازاین رو، حتی کاهش نسبتاً اندک مصرف پلاستیک در هر بسته می تواند در صورت گسترش استفاده از این فناوری، در مجموع به کاهش قابل توجه مصرف مواد اولیه منجر شود.
توسعه فیلم پلی اتیلنی تقویت شده با گرافن نشان می دهد که کاربرد این ماده در صنعت الزاماً به ساخت قطعات الکترونیکی یا محصولات پیشرفته محدود نیست. در برخی موارد، افزودن مقدار کنترل شده ای از یک ماده تقویت کننده به پلاستیک های رایج می تواند امکان استفاده بیشتر از مواد بازیافتی، کاهش ضخامت محصول و بهبود شرایط فرایند تولید را فراهم کند.
با وجود نتایج امیدوارکننده اعلام شده برای 2DPE، میزان اثرگذاری این فناوری در مقیاس وسیع به تداوم عملکرد آن در خطوط تولید مختلف و ارزیابی دقیق تر هزینه ها و مزایای زیست محیطی در طول چرخه عمر بسته بندی بستگی دارد.
