การพัฒนาบรรจุภัณฑ์เครื่องสำอางจากพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพผสมเส้นใยธรรมชาติ

Abstract

บรรจุภัณฑ์เครื่องสำอางทั่วไป ผลิตจากพลาสติกที่ไม่สามารถย่อยสลาย เช่น พอลิโพรพิลีน (PP) พอลิเอธิลีนเทเรฟทาเรต (PET) หรืออะไครโลไนไตรล์-บิตะไดอีน-สไตรีน โคพอลิเมอร์ (ABS) ขยะของพลาสติกเหล่านี้ทำให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อม และก่อให้เกิดปัญหาไมโครพลาสติก ดังนั้น พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพจึงเป็นวัสดุที่นำมาใช้ทดแทนพลาสติกที่ไม่ย่อยสลาย พอลิแลคติกแอซิด (PLA) เป็นพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่มีศักยภาพทางการค้า แต่เนื่องจากข้อจำกัดของสมบัติของ PLA ที่แข็งเปราะและความหนืดสูงจึงต้องปรับปรุงสมบัติ PLA โดยการผสมกับ PP แต่การผสมกันจำเป็นต้องอาศัยสารเชื่อมประสานได้แก่ พอลิโพรพิลีนกราฟต์มาเลอิกแอนไฮไดรด์ (PPg-MAH) ช่วยให้ผิวหน้าระหว่างพอลิเมอร์ทั้งสองชนิดมีแรงยึดเหนี่ยวที่แข็งแรง จากนั้นศึกษาการเตรียมวัสดุคอมโพสิทระหว่าง PLA กับ PP โดยการเติมเส้นใยไผ่ เป็นสารเสริมแรง งานวิจัยนี้ศึกษาการเตรียมพอลิเมอร์ผสมระหว่าง PLA/PP ที่อัตราส่วนต่าง ๆ ได้แก่ 80/20, 60/40, 40/60 และ 20/80 โดยน้ำหนัก และเติม PP-g-MAH ที่ปริมาณ 1, 3 และ 5 phr จากนั้นศึกษาสมบัติทางความร้อน สมบัติเชิงกล และลักษณะสัณฐานวิทยา พบว่าสัดส่วนที่เหมาะสมคือ พอลิเมอร์ผสม PLA/PP เท่ากับ 40/60 โดยน้ำหนัก และเติม PP-g-MAH ที่ปริมาณ 3 phr จากนั้นนำพอลิเมอร์ผสมไปเตรียมเป็นวัสดุคอมโพสิท โดยใช้เส้นใยไผ่ที่ผ่านการปรับสภาพด้วยกระบวนการทางเคมีเป็นสารเสริมแรง ศึกษาปริมาณเส้นใยไผ่ที่ 5, 10 และ 20 phr นำไปทดสอบสมบัติทางความร้อน สมบัติทางเคมี สมบัติเชิงกล และลักษณะสัณฐานวิทยา จากผลการวิเคราะห์ พบว่าการเติมเส้นใยไผ่ไม่ส่งผลต่ออุณหภูมิการหลอมผลึกของ PLA และ PP การวิเคราะห์ด้วยเทคนิค FT-IR ยืนยันโครงสร้างทางเคมีของวัสดุคอมโพสิท ผลการทดสอบการทนทานต่อแรงดึงและการทนทานต่อแรงกระแทกของวัสดุคอมโพสิทสอดคล้องกับลักษณะสัณฐานวิทยา ซึ่งการเติมเส้นใยไผ่เป็นสารเสริมแรง ปริมาณที่เหมาะสมคือ 5 phr คอมโพสิทจาก PLA/PP/BF สามารถนำไปขึ้นรูปเป็นบรรจุภัณฑ์เครื่องสำอางด้วยกระบวนการแบบฉีด

Cosmetic packaging is commonly made from non-biodegradable plastics such as polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), or acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer ( ABS) . Waste of these polymers causes environmental problems and microplastics. Therefore, biodegradable plastic is a material used to replace conventional plastics. Polylactic acid (PLA) is the biodegradable polymer having the potential to be used for commercial applications. However, due to the limitation of PLA property that is hard, brittle, and high viscosity, the property of PLA must be improved by mixing with PP. The blending of PA with PP can improve the toughness of the polymer blend, but the compatibility of both polymers is a drawback of the blend. In this research, the addition of PP-grafted-maleic anhydride (PP-g-MAH) as a compatibilizer for PLA/PP blends to improve the interaction between the surfaces of both polymers was studied, as well as preparation of composite materials between PLA and PP by adding bamboo fibers as reinforcing substances. This research studied the preparation of PLA/PP blends at ratios, 80/20, 60/40, 40/60, and 20/80 by weight and adding PP-g-MHA at the amount of 1, 3, and 5 phr (part per hundred of resin). Thermal and mechanical properties, and morphology were studied. It was found that the acceptable condition of the PLA/PP blend ratio was 40/60 by weight with 5 phr of PP-g-MAH. After that, the blended polymer was prepared as a composite material by using bamboo fibers (BF) that had been chemically treated as reinforcing agents. The content of BF in the PLA/PP blend at 5, 10, and 20 phr was examined subject to thermal, chemical, and mechanical properties and morphology. The characterization results confirmed that the addition of BF did not affect the crystalline melt temperature of PLA and PP. The FT-IR analysis confirmed the chemical structure of the polymer composites. The test results of the tensile strength and impact resistance of the composite materials conformed to the morphology. The most suitable content of reinforcement was 5 phr of BF. The PLA/ PP/ BF composites are eminent materials for cosmetic packaging applications using an injection molding process.