生分解性プラスチックフィルム技術の課題分析と応用

プラスチックフィルムは 農業生産のための重要な材料の一つですプラスチックフィルムカバー技術の応用により,中国の農業生産性が著しく改善され,生産方法が変わりました2014年に中国で使用されたプラスチックフィルムの総量は1,441百万トンに達し,2000ヘクタール以上の面積をカバーしました.北部の乾燥と半乾燥地域から南部の高山と冷たい地域まで応用領域が拡大しましたプラスチック膜の覆いには,加熱や水分保持などの機能が備わっています.病気や昆虫の予防農作物の生産量を20~50%増加させ,中国の食料供給の確保に大きく貢献しています.プラスチックフィルムコーティングの広範囲にわたる使用も,一連の問題を引き起こしましたプラスチック膜の残留から生じる"白色汚染"など生物分解性プラスチックフィルムの研究開発は,プラスチック産業と農業の発展にとって重要な戦略的方向となっています.
 
生物分解性のプラスチックフィルムの概念と主要構成要素
生物分解性プラスチックフィルムは,自然環境における微生物によって分解されるプラスチックフィルムの一種を指します. The Japan Biodegradable Plastics Research Technology Committee defines it as "high molecular weight compounds and their blends that can be decomposed into low molecular weight compounds that do not have adverse effects on the environment through microbial action in nature"主要な原材料によると,天然バイオマスから作られる生物分解性フィルムと石油ベースの材料から作られる生物分解性フィルムに分けることができます.,セルロース,キチンなどを改変し,生物分解可能なフィルム製造材料に合成します. Starch as the main raw material for plastic film can be divided into starch added incomplete biodegradable plastic film and fully biodegradable plastic film with starch as the main raw material according to the degradation mechanism and damage form添加剤型生物分解性フィルムは,生物分解性のある天然または合成ポリマーをPEプラスチックに混合し,その後,互換剤,抗酸化剤,そして加工補助金完全に生分解性のあるフィルムではありません. 粉末から作られる完全に生分解性のあるフィルムは主に乳酸を産生するために発酵され,その後ポリ乳酸に合成されます.フィルムは主にポリミルク酸から作られていますまた,天然バイオマスの重要な種類は繊維で,セルロースを酸,アルデヒド,ケトンにエーテル化,エーテル化,酸化することによってプラスチックフィルムを製造するために使用できます.完全に生物分解可能なプラスチックフィルムです石油ベースの生物分解性フィルム生産の主な成分は,ダイアシドダイオールコポリエスター (PBS,PBAT,その他),ポリヒドロキシアルカノアート (PHA),ポリカプロラクトン (PCL),ポリヒドロキシバチラート (PHB),二酸化炭素共聚物ポリプロピレン炭酸 (PPC)これらの高分子量物質は自然界で微生物によって迅速に分解され利用され,最終分解産物は二酸化炭素と水です.
 
生物分解性の高いプラスチックフィルムの研究と応用 生物分解性の高いフィルムの開発の初期段階では生物分解性フィルムに生粉を加えたものは 常に研究開発の焦点でした当初は6%~20%の生粉とポリマーオレフィンを混ぜてフィルムを製成したから,徐々に50%の生粉と水利性ポリマーを混ぜてフィルムを製成するよう発展した.現在,生物分解可能なプラスチックを作るため 粉末が改変されているこのタイプのプラスチックフィルムには,シンプルなプロセスと低コストの利点があります.ほとんどの国内研究開発部門は,添加生粉プラスチックを生産しています製品には 10%から 30%の生粉が含まれています
 
1980年代初頭,イギリスはβ-ヒドロキシブチラート (PHB) を抽出し浄化する方法を発見し,薄膜に作り,最初の分解可能なフィルムを生産しました.PHB は衝撃強度と溶解性抵抗が弱かった農業生産に実際に使用できませんでした.中国のポリヒドロキシアルカノ酸 (PHA) 研究は1980年代に始まりました.上海有機化学研究所と天津大学は,化学的方法を使用してPHB共聚体の合成を調査しましたPHBVは,植物葉や根を使用し始めました.PHBVの脆さ,高コスト,高価格などの固有の欠陥により,プラスチックフィルムとしての応用は限られています.現在,生物分解可能なプラスチックフィルムを製造するために開発されている材料には,主に乳酸に発酵した生粉が含まれています完全に生物分解可能なポリ乳酸 (PLA) を形成するためにポリメリ化される; ポリブタニン酸とブタナディオールのポリメリ化によって形成されるポリブタニンディオールサクシネート (PBS);二酸化炭素とエピクロロヒドリンの共聚化によって生成されたポリ (プロピレン炭酸) (PPC)催化剤の作用下でβ-カプロラクトンによるリング開口ポリメリゼーションによって生成されるポリ (カプロラクトン) (PCL).
 
自然繊維を原材料として利用した生物分解性フィルムの生産は常に研究の中心でしたこのタイプのフィルムは,暖房と水分保持機能の観点から普通のPEフィルムほど良くないが,浸透性と透気性が良し,色を変えることで雑草を効果的に抑制することができます.草繊維のマルチングフィルムと紙ベースのマルチングフィルムの研究と応用を行いました中国国際科学技術推進協会によるCXW-1草繊維農業マッチングフィルムの開発など湖北市第一製紙工場と新疆ホタン農業科学センターが紙マッチングフィルムを開発しました中国農業科学アカデミーのヘンプ研究所はヘンプ繊維を用いてヘンプフィルムを開発しました稲の苗栽培や南部の野菜栽培に広く使用されている.
 
ヨーロッパと日本は,生物分解性材料,技術,および生物分解性フィルムの研究,開発,および応用において,世界で最も先進的な国や地域です.生物分解性のある材料と加工技術の進歩により生物分解性フィルムの応用は,主に園芸と野菜生産に使用され,ますます広く普及しています.日本とヨーロッパでは生物分解性のプラスチックフィルムの市場シェアは増加し続けています地域ではさらに高い割合で実施されています.日本のシコク地方の野菜栽培における生物分解性プラスチックフィルムの割合は20%を超えました2010年から large foreign companies engaged in the research and production of biodegradable film materials have begun to cooperate with relevant scientific research and agricultural technology promotion departments in China実験やデモは 綿やトウモロコシ タバコ ジャガイモ 野菜など 主要な作物で 西北の新疆 南西のユンナン北の北京と河北北西部にはガン州と内蒙古州があり,1333.3ヘクタール以上の面積で10以上の作物を栽培しています.
 
近年,中国は生物分解性のプラスチックフィルムの研究と応用に 大きく進歩しました.特に,ダイアシド・ダイオール・コポリエスターの合成技術と設備の改善によってPLA合成における主要な触媒技術における突破独立した知的財産権を持つ生物分解性プラスチック生産のためのコア技術とプロセスを形成した生物分解性の高いプラスチックフィルムの製造方法とプロセスがさらに改善され,完璧化されました生物分解可能なプラスチックフィルム"万トンの生産能力が形成されました地域や典型的な作物で実験的なデモが行われました.
 
3 生物分解性プラスチックフィルムの問題と課題
 
3.1 製品の張力強度はさらに改善する必要がある
 
生物分解性フィルムの機械的強さは大規模使用には不十分で,生物分解性フィルムの大規模使用を制限する要因の1つです.基本材料の固有の特性により生物分解性の高いプラスチックフィルムの大部分の張力強さは不十分です機械化フィルムを覆う作業を機械化作業が圧倒的に多い農地において実施することを不可能にするこの問題は特に新疆で顕著です
 
プラスチックのフィルムを改良し,改良し,張力強度を高め,農業機械の操作の要求を満たすだけで,生物分解性の高いプラスチックフィルムを大規模に使用するための条件が整えるか.
 
3.2 劣化制御能力と作物需要の違い
プラスチック膜の覆いには,温度と水分保持を増加させ,また雑草を抑制することに重点を置く複数の機能があります.覆い時間の確保が必要です.プラスチックフィルムを覆う作物の機能要求を満たすことはできません.生物分解性の高いプラスチックフィルムの大部分の破裂と分解を制御できる問題がある生物分解性のあるプラスチックフィルム製品が早すぎる間に破裂し分解することを多くの実験結果が示しています.覆いの時間は 農作物用プラスチック膜の安全な覆いの期間よりはるかに低い効率的に機能できなくなる.
 
3.3 暖房と水分保持性能をさらに強化する必要がある
生物分解性の高いプラスチックフィルムと普通のPEプラスチックフィルムの間で 暖かさと水分保持機能の違いがある.生物分解可能なプラスチック膜の厚さ10 μmと PEプラスチック膜の厚さ8 μmの間の土壌温度の大きな差があります農作物の覆いがない条件で, 11:00AMから 4:00PMの間の同じ暖かい効果を除いて,PEプラスチックフィルムで覆われた土壌の温度は,他のすべての時期に生物分解性プラスチックフィルムで覆われた温度よりも高い模擬実験を用いて実施された水保持試験の結果,生物分解性フィルムは,水保持の点でPEフィルムよりも著しく劣っていることが示された.
 
3.4 大規模なアプリケーションにおける製品生産コストの制約
生物分解性の高いプラスチックフィルムの広範囲の普及と適用を制限するもう一つの要因は,高コストです.生物分解性プラスチックフィルムの販売価格は,普通のPEプラスチックフィルムの3倍程度ですプラスチックのフィルム原材料の特性や厚さなど,複数の要因によって決定されます.原材料の大規模生産を達成し,分解製品の価格設定を改良するために一方,生物分解性のプラスチックフィルムと通常のPEプラスチックフィルムのコストの違いを明らかにするために,プラスチックフィルムの使用コストの包括的な評価が行われるべきである.生物分解性の高いプラスチックフィルムの大規模使用を促進する調査と計算によると,日本における通常のPEフィルムの使用総コストには,フィルム製品の購入コストとリサイクルと加工コストが含まれています.それぞれ 50%生物分解性フィルムの使用はリサイクルや加工コストを伴わない.比較的安価な労働力と,大量の普通のPEフィルムのリサイクルと加工が不足しているため生物分解性フィルムの使用コストが高く,通常のPEフィルムのリサイクルと加工の必要性が高まっているため,フィルムリサイクルと加工に関する法律・規制の改善農村部での労働コストの増加により,普通のPEフィルムと生物分解性フィルムの用途のコスト差はますます小さくなります生物分解性の薄膜の応用は良い見通しです.
 
4 主な結論と勧告
生物分解可能なプラスチックフィルムは プラスチックフィルムによる残留汚染を解決するための重要な方法の一つであり,農業生産において優れた効果と大きな可能性を秘めています.技術的な問題が多く,まだ初期段階です現在,生物分解性フィルムの原材料,配方,生産プロセスに関する研究を強化し,製品の品質を改善し,コストを削減することが必要です.特に,農業生産の多様性の要求に応えるために,特定の地域や作物を対象とした特殊な生物分解性フィルム製品を開発する.生物分解可能なプラスチックフィルム製品に関する研究を強化する一方で農業生産のニーズとプラスチックフィルム製品の特性に基づいて,農業技術と支援措置に関する研究を行う必要がある..