Пластик з конопель

Як целофан, так і віскоза проводиться з целюлози, тому в виробничому процес можна активно використовувати коноплю в якості основної сировини для виготовлення целофановою фольги або віскози.

З тих пір, як пластик був винайдений на початку 19-го століття, світ став залежним від цього універсального матеріалу. На жаль, після використання він занадто часто потрапляє в навколишнє середовище, де завдає величезної шкоди живій природі. Прийшов час альтернативних рішень і допоможе цьому коноплі. Пластик з конопель є універсальним рішенням для безпеки природи. 

Пластик - це прокляття і благословення для людства. З одного боку, це ідеальний і універсальний матеріал, який є широко використовуваним і досить доступним. З іншого, завдяки пластиків в світі зараз серйозний екологічна криза, включаючи величезну кількість пластику в океанах вже досягають розмірів Франції. За даними Greenpeace в океани світу скидається понад 200 кг пластика в секунду, що становить понад 8 млн. Тонн пластикових відходів на рік.

Очевидним стає проблема ліквідації забруднення від пластикових виробів, а люди для того, щоб вижити повинні внести свій внесок в справу інновацій, зміни менталітету і поваги до навколишнього середовища. Хорошим рішенням «пластикового забруднення» може стати біопластик з конопель, яким планують замінити багато видів пластику. 

Але що таке конопляний пластик, які існують види виробів з даного матеріалу і як він насправді зроблений?

Целюлоза є найбільш поширеним органічним полімером на землі. Хоча целюлоза в основному використовується для виробництва паперу, її також застосовують для виробництва широкого спектру різних видів пластмас, включаючи целулоїд, целофан і віскозу.

Перші види пластмас були виготовлені з органічних і несинтетичних матеріалів, а целюлоза була тоді важливим елементом в розвивається індустрії пластмас. В даний час біопластик знову знаходяться в центрі уваги через їх свого екологічного переваги.

Як целофан, так і віскоза проводиться з целюлози, тому в виробничому процесі можна активно використовувати коноплю в якості основної сировини для виготовлення целофановою фольги або віскози. 

Після того, як конопляна целюлоза була витягнута з волокон рослини, її можна використовувати для виготовлення целофану, віскози, целулоїду і різних споріднених видів пластику. Відомо, що конопля містить близько 65-70% целюлози і вважається відмінним її джерелом, головним чином через відносну міцності і низького впливу на навколишнє середовище конопляної целюлози. Для порівняння - деревина містить близько 40% целюлози, льон 65-75%, а бавовна до 90%.

Целюлоза може бути використана для виготовлення багатьох видів пластиків і пов'язаних з ними матеріалів. Різниця в фізичні властивості в значній мірі обумовлена ​​довжиною полімерних ланцюгів і ступенем кристалізації.

Целюлоза витягується різними способами з конопель та інших волокнистих культур. Сира целюлоза може бути гідролізований з додаванням води температурою 50-90 ° С для поділу компонентів. На дану сировину може бути надано додаткове теплове вплив, створюючи варіант матеріалу відомий як наноцеллюлоза. Це «псевдопластік», який за нормальних умов нагадує в'язкий гель і стає більш рідким при струшуванні або навантаженні.

Наноцеллюлоза або мікрофібріллірованная целюлоза (МФЦ) має широкий спектр потенційних застосувань. Її можна використовувати в якості армуючого матеріалу або як сильний абсорбент для видалення пролитої нафти або масляних плям. Крім того, конопляну наноцеллюлозу можна використовувати для виготовлення санітарно-технічних виробів і в якості низькокалорійного стабілізатора в харчових технологіях.

Деякі європейські компанії вже включили в виробничий процес виготовлення пластика органічні компоненти, включаючи конопляні складові. Наприклад, завдяки унікальній технології виготовлення і природними властивостями конопляні целюлозні волокна перетворюються в ковкий матеріал з високою промислової міцністю, що дозволяє використовувати його для самих різних продуктів. Цей матеріал рекламується як 100% нетоксичний, біорозкладаний і придатний для вторинної переробки, оскільки він може бути компостувати і пропонує дуже цікаву форму «уловлювання» вуглецю. 

Сьогодні важливо впроваджувати саме біопластики на основі рослинних волокон. Біокомпозіти зазвичай мають, принаймні, один важливий компонент біологічного походження. Хоча існують 100% органічні пластики, більшість з них містять деякі синтетичні елементи. Натуральне волокно зазвичай змішують з синтетичним полімером і потім маркують як біокомпозіт. Існують різні комбінації натуральних волокон і полімерів, які можуть бути використані для виробництва биопластика, які сильно розрізняються по щільності, розривних навантажень, твердості і іншим аспектам. Ці фактори можуть бути змінені в процесі виробництва для створення продуктів, придатних для широкого спектра застосувань. Це стосується виробництва будівельних матеріалів, меблів, музичних інструментів, човнів, автомобільних панелей, біоразлагающейся побутових товарів, а в медицині - біосумісних «опорних конструкцій» застосовуються для реконструкції кісткової тканини і т.д. 

Проведене в 2003 році дослідження композиційних матеріалів з поліпропілену, армованого натуральними волокнами, показало, що міцність на розтягнення конопель, кенафа і сизалю порівнянна з такою у традиційних склопластикових композитів, і що конопля володіє кращими показниками по удароміцності, ніж її конкуренти. Інші дослідження, проведені в цьому ж році на міцність і розрив конопляних волокон, показали, що, якщо вони подщелачивают розведеним гідроксидом натрію (NaOH) в концентраціях 4-6%, вони виявляють більш високу міцність на розрив і твердість, особливо якщо використовуються у виробництві біокомпозітних пластиків.

У 2007 році ще одне дослідження поліпропіленових композитів, армованих конопляним волокном, в даному випадку з використанням матеріалу, відомого як поліпропілен з прищепленої малеиновой кислотою (MAPP), показало, що загальне навантаження і механічні властивості збільшилися на 80% у порівнянні з традиційними склопластиковими композитами. У цьому ж році група корейських дослідників оголосила, що був створений біокомпозіт на основі органічної полімолочной кислоти (PLA, важливого биоразлагаемого термопластичного поліефіру), посиленою волокнами конопель. Вони також виявили, що обробка конопляних волокон розведеної лугом збільшує їх міцність на розрив. Біокомпозітние матеріали виявилися міцнішими і твердими, чим пластмаси, що містять тільки PLA.

У 2009 році група дослідників зі Стенфордського університету оголосила, що був розроблений армований конопляним волокном композит біополігідроксібутірата (BHP). Даний матеріал з конопель досить міцний, м'який і привабливий як матеріал для використання в будівництві, виготовленні меблів і як наповнювач для біокомпозіти.

В ході дослідження в 2014 році, проводилися розробки повністю біорозкладаних композиційних матеріалів з використанням волокон в ході яких було виявлено, що як на міцність, так і на ударну в'язкість впливають тип і кількість наповнювача, яке використовується. У більш вигідному становищі опинилися саме конопляні волокна.

Природно, що попереду ще багато досліджень, перш ніж будуть реалізовані найбільш оптимальні технології виробництва біокомпозітних матеріалів. Проте, нові дослідження розширюються, оскільки все більше людей в економічно розвинених держав усвідомлюють необхідність радикального скорочення використання товарів, виготовлених на основі переробки копалин матеріалів. В цьому аспекті конопля все частіше визнається як потенційно більш вигідний матеріал для виготовлення біопластика, оскільки має унікальні і багатоцільові властивості і характеристики.

Коментар фахівців Асоціації «Українська технічна конопля»

Тенденції загальносвітового ринку біокомпозітних матеріалів, виготовлених на основі конопляної рослини, а також напрацювання національних компаній, що спеціалізуються в даній сфері діяльності демонструвалися на круглому столі «Конопляне сировину - технології його використання в будівництві, виробництві біокомпозітних матеріалів і меблів», який проводився в рамках «Конопляного університету ». Наступне навчання слухачів «Конопляного Університету» буде проведено в квітні 2020 року на базі Національного університету біоресурсів і природокористування України.