פחמן דו-חמצני כמילוי לפלסטיק

כולנו שמענו כי פחמן דו-חמצני אחראי להתחממות העולמית. אולם, לגז זה יש גם יתרונות אחדים. חוקרים הצליחו כעת להחדיר פחמן דו-חמצני דחוס לתוך פלסטיק באמצעות תהליך חדש שיוכל להוביל לפיתוח יישומים מגוונים המשתרעים מעדשות מגע צבעוניות ועד ידיות דלת החסינות בפני חיידקים.

מדחף שחומר הצבע הצהוב הוחדר אליו באמצעות טכנולוגיה החדשה. צילום: Fraunhofer UMSICHT
מדחף שחומר הצבע הצהוב הוחדר אליו באמצעות טכנולוגיה החדשה. צילום: Fraunhofer UMSICHT

פחמן דו-חמצני הוא יותר מאשר רק תוצר לוואי. למעשה, הוא בעל שימושים מגוונים: התעשייה הכימית משתמשת בגז חסר-צבע זה בכדי לייצר אוריאה, מתאנול וחומצה סליצילית. אוריאה משמשת כחומר-דישון, מתאנול הינו תוסף דלק וחומצה סליצילית מהווה חומר-מוצא להכנת התרופה אספירין.

חוקרים מאוניברסיטת Oberhausen בגרמניה מנסים לקדם רעיון חדש שלהם שבוחן את האפשרות להחדיר פחמן דו-חמצני לתוך פלסטיק. בטמפרטורה של 30.1 מעלות צלזיוס ובלחץ של 73.8 בר, פחמן דו-חמצני עובר למצב צבירה מיוחד (המונח בוויקיפדיה, supercritical state) המעניק לגז תכונות ההופכות אותו לדמוי-ממס. במצב זה ניתן להחדירו לפולימרים, או להשתמש בו כנשא שבתוכו ניתן להמיס חומרי-צבע, תוספים, תרכובות רפואיות וחומרים אחרים.

"הכנסנו פחמן דו-חמצני לתוך מיכל המצוי בלחץ גבוה המכיל את רכיבי הפלסטיק ואז הגברנו בהדרגה את הטמפרטורה ואת הלחץ עד אשר הגז הגיע למצבו הנוזלי. בנקודה זו העלנו עוד יותר את הלחץ. בלחץ של 170 בר, חומר-צבע בצורה אבקתית התמוסס לחלוטין בפחמן הדו-חמצני ולאחר מכן נכנס יחד עם הגז לפלסטיק עצמו. התהליך כולו נמשך דקות אחדות בלבד. כאשר פותחים את המיכל, הגז משתחרר משטח הפנים של הפולימר, אולם חומר-הצבע נותר בתוך הפלסטיק ללא יכולת להשתחרר ממנו," מסביר Manfred Renner, אחד מהחוקרים.

בניסויי מעבדה, החוקרים הצליחו אפילו להחדיר לפלסטיק מסוג פוליקרבונאט ננו-חלקיקים בעלי תכונות נוגדות-חיידקים. חיידקי אשריכיה קולי, שמוקמו ע"ג פני שטח הפלסטיק, הושמדו לחלוטין – יכולת חשובה שתוכל להיות מיושמת בידיות דלתות שתכילנה את אותם ננו-החלקיקים. ניסויים שנערכו עבור סיליקה ועבור חומר רוקחי נוגד-דלקת (flurbiprofen) היו מוצלחים גם הם.

"התהליך שלנו מתאים לפולימרים גבישיים-חלקית ואמורפיים כגון ניילון, פוליקרבונאט, TPE (Thermoplastic elastomers), TPU (Thermoplastic polyurethanes) ו- PP (Polypropylene)," מציין החוקר, "אולם הוא אינו מתאים לפולימרים גבישיים לחלוטין."

בתהליך טמון פוטנציאל אדיר בזכות העובדה כי פחמן דו-חמצני אינו דליק, אינו רעיל והוא זול. למרות שהוא מפגין תכונות דמויות ממס הוא חסר את ההשפעות המזיקות לבריאות ולסביבה של הממסים המשמשים היום בתעשייה. לתהליכים רגילים להחדרת חומרים מוגדרים לפלסטיק ולאפשרות להעניק להם תכונות חדשות ורצויות ישנם מספר חסרונות. עיצוב בהזרקה, לדוגמא, אינו מאפשר החדרת חומרים רגישי-חום כגון מעכבי בעירה או חומרים מייצבי על-סגול. חומרי-צבע רבים משנים את צבעם בחלוף הזמן.

"השיטה שלנו מאפשרת לספק רכיבי פלסטיק חשובים בהתאמה אישית וכן מוצרי נוחות כגון כיסויים לטלפונים ניידים. המאפיין החשוב ביותר בשיטה שלנו טמון בכך שחומר-הצבע, התוסף או החומר הפעיל מוחדרים לשכבות הסמוכות לפני-השטח של הפלסטיק בטמפרטורות שהן הרבה מתחת לנקודת ההתכה של הפלסטיק, באופן ידידותי לסביבה וללא כל צורך בממסים חזקים," מוסיף החוקר הראשי.

התהליך יוכל, לדוגמא, לשמש עבור צביעת עדשות מגע ואפילו בכדי להעשיר אותן בתרכובות רוקחיות שתשוחררנה באיטיות לעין במהלך היום – חלופה עבור הטפטוף החוזר ונשנה של טיפות עיניים בטיפול במחלת הגלאוקומה. החוקרים מציינים כי שיטת החדרה זו מתאימה למגוון נרחב של יישומים חדשים.

הידיעה על המחקר

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

2 תגובות

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן