สารเติมแต่งในพลาสติกคืออะไร?

          สารเติมแต่งในพลาสติก (Plastic Additives) คือสารที่เติมเข้าไปในเนื้อพลาสติกหรือโพลิเมอร์ระหว่างกระบวนการผลิต โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติ เพิ่มประสิทธิภาพ หรือเพิ่มความทนทานให้กับผลิตภัณฑ์พลาสติก สารเติมแต่งเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และกลไกของผลิตภัณฑ์พลาสติกสำเร็จรูป

ประเภทของสารเติมแต่งในพลาสติก

1. สารพลาสติไซเซอร์ (Plasticizers)

สารพลาสติไซเซอร์เป็นสารเติมแต่งที่ใช้มากที่สุดในอุตสาหกรรมพลาสติก โดยทำหน้าที่:

• เพิ่มความยืดหยุ่นและความนุ่ม
• ปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูป
• ลดอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้ว (Glass Transition Temperature)

ตัวอย่างสารพลาสติไซเซอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย:

• พทาเลต (Phthalates) เช่น DEHP, DBP, BBP
• อะดิเพต (Adipates) เช่น DOA
• ซิเตรต (Citrates) เช่น TEC, ATEC
• สารพลาสติไซเซอร์ชีวภาพ (Bio-based plasticizers)

2. สารหน่วงการติดไฟ (Flame Retardants)

สารหน่วงการติดไฟถูกเติมลงในพลาสติกเพื่อ:

• ลดความไวไฟของพลาสติก
• เพิ่มเวลาในการหนีไฟ
• ลดการลุกลามของเปลวไฟ
• ทำให้ผลิตภัณฑ์เป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัย

ประเภทของสารหน่วงการติดไฟ:

• สารประกอบฮาโลเจน (Halogenated compounds) เช่น สารประกอบโบรมีน
• สารประกอบฟอสฟอรัส (Phosphorus compounds)
• สารประกอบอนินทรีย์ (Inorganic compounds) เช่น อะลูมิเนียมไตรไฮเดรต (ATH)
• สารซินเนอร์จิสต์ (Synergists) เช่น ออกไซด์ของแอนติโมนี

3. สารต้านออกซิเดชัน (Antioxidants)

สารต้านออกซิเดชันป้องกันการเสื่อมสภาพของพลาสติกจาก:

• ออกซิเจนในอากาศ
• รังสี UV
• ความร้อนและแรงเชิงกล

ประเภทของสารต้านออกซิเดชัน:

• ฟีนอลิกส์ (Phenolics) เช่น BHT, Irganox
• ฟอสไฟต์ (Phosphites)
• ไทโออีสเตอร์ (Thioesters)
• อะมีนส์ (Amines)

4. สารเสริมแรง (Reinforcing Agents)

สารเสริมแรงเพิ่มความแข็งแรงทางกลให้กับพลาสติก เช่น:

• เส้นใยแก้ว (Glass fibers)
• เส้นใยคาร์บอน (Carbon fibers)
• เส้นใยธรรมชาติ (Natural fibers)
• ผงแร่ต่างๆ เช่น ทัลค์ (Talc), แคลเซียมคาร์บอเนต (Calcium carbonate)

5. สารให้สี (Colorants)

สารให้สีทำให้พลาสติกมีสีสันตามต้องการ แบ่งเป็น:

• สีย้อม (Dyes) - ละลายในพอลิเมอร์
• สารสี (Pigments) - กระจายตัวในพอลิเมอร์
  • สารสีอินทรีย์ (Organic pigments)
  • สารสีอนินทรีย์ (Inorganic pigments)

6. สารช่วยเพิ่มความเสถียร (Stabilizers)

สารช่วยเพิ่มความเสถียรป้องกันการเสื่อมสภาพของพลาสติกจากปัจจัยต่างๆ:

• สารกันรังสี UV (UV stabilizers) - ป้องกันความเสียหายจากแสงแดด
• สารดูดซับแสง UV (UV absorbers)
• HALS (Hindered Amine Light Stabilizers)
• สารเสถียรความร้อน (Heat stabilizers) - เช่น สารประกอบของแคลเซียม-ซิงค์ สำหรับ PVC

7. สารช่วยในการแปรรูป (Processing Aids)

สารช่วยในการแปรรูปช่วยให้กระบวนการผลิตพลาสติกทำได้ง่ายขึ้น:

• สารหล่อลื่น (Lubricants)
• สารป้องกันการติด (Anti-blocking agents)
• สารช่วยปล่อยแม่พิมพ์ (Mold release agents)
• สารลดแรงตึงผิว (Surfactants)
• สารช่วยไหล (Flow enhancers)

ความสำคัญของสารเติมแต่งในอุตสาหกรรมพลาสติก

1. ปรับปรุงคุณสมบัติเฉพาะ - สารเติมแต่งช่วยให้พลาสติกพื้นฐานมีคุณสมบัติที่หลากหลาย เช่น ความยืดหยุ่น ความแข็งแรง หรือความทนทานต่อสภาพแวดล้อม

2. ความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ - การใช้สารเติมบางชนิด เช่น สารเติมเต็ม (Fillers) ช่วยลดต้นทุนการผลิตโดยรวม

3. ความปลอดภัย - สารหน่วงการติดไฟช่วยให้ผลิตภัณฑ์ปลอดภัยมากขึ้นและเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัย

4. อายุการใช้งาน - สารต้านออกซิเดชันและสารกันรังสี UV ช่วยยืดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์พลาสติก

5. การออกแบบผลิตภัณฑ์ - สารเติมแต่งช่วยให้นักออกแบบสามารถสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีคุณสมบัติตรงตามความต้องการของตลาด

ข้อควรระวังและผลกระทบของสารเติมแต่งในพลาสติก

ผลกระทบต่อสุขภาพ

• บางสารเติมแต่ง เช่น พทาเลตบางชนิด (Certain phthalates) และสารหน่วงการติดไฟที่มีโบรมีน (Brominated flame retardants) อาจส่งผลกระทบต่อสุขภาพ
• การปลดปล่อย (Migration) ของสารเติมแต่งจากพลาสติกสู่อาหาร น้ำ หรือสิ่งแวดล้อม
• การสะสมในร่างกายมนุษย์และในห่วงโซ่อาหาร

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

• การย่อยสลายช้าในธรรมชาติ
• การปนเปื้อนในแหล่งน้ำและดิน
• ผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ
• ความท้าทายในการรีไซเคิลพลาสติกที่มีสารเติมแต่งหลากหลายชนิด

กฎระเบียบและมาตรฐานเกี่ยวกับสารเติมแต่งในพลาสติก

1. REACH (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals) - กฎระเบียบของสหภาพยุโรป
2. RoHS (Restriction of Hazardous Substances) - จำกัดการใช้สารอันตรายในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์
3. FDA (Food and Drug Administration) - ควบคุมสารเติมแต่งในพลาสติกที่สัมผัสอาหาร
4. มาตรฐาน ISO - กำหนดวิธีการทดสอบและการประเมินความปลอดภัย

แนวโน้มของสารเติมแต่งในพลาสติกในอนาคต

1. สารเติมแต่งจากชีวภาพ (Bio-based additives) - สารเติมแต่งที่ผลิตจากวัสดุทางการเกษตรหรือทรัพยากรที่สามารถทดแทนได้

2. นาโนเทคโนโลยี (Nanotechnology) - การใช้อนุภาคนาโนเป็นสารเติมแต่งเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติพิเศษ เช่น ความแข็งแรง การนำไฟฟ้า หรือคุณสมบัติการต้านจุลชีพ

3. สารเติมแต่งหลายหน้าที่ (Multifunctional additives) - สารเติมแต่งที่ให้คุณสมบัติหลายอย่างในสารเดียว เช่น ทั้งเป็นสารต้านออกซิเดชันและสารกันรังสี UV

4. สารเติมแต่งที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม - ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและเพิ่มความสามารถในการย่อยสลาย

5. สารเติมแต่งสำหรับพลาสติกชีวภาพ - พัฒนาสารเติมแต่งเฉพาะสำหรับพลาสติกชีวภาพ เช่น PLA, PHA