อธิบายพลาสติไซเซอร์: ประเภท วิธีการทำงาน และวิธีการเลือกชนิดที่เหมาะสม

Plasticizers ทำอะไรและเหตุใดจึงมีความสำคัญ

พลาสติไซเซอร์เป็นสารเติมแต่งเคมีอินทรีย์ที่ทำให้โพลีเมอร์แข็ง ซึ่งส่วนใหญ่เป็นโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) มีความนุ่ม ยืดหยุ่น และสามารถแปรรูปได้ พวกมันทำงานโดยการสอดตัวเองเข้าไประหว่างโซ่โพลีเมอร์และลดแรงระหว่างโมเลกุลที่ยึดโซ่เหล่านั้นไว้ด้วยกันอย่างแน่นหนา ผลลัพธ์ที่ได้คือวัสดุที่โค้งงอ ยืด และไหล แทนที่จะแตกร้าวภายใต้ความเครียด หากไม่มีพลาสติไซเซอร์ ฉนวนสายเคเบิลบนสายไฟ พื้นใต้ฝ่าเท้า ท่อน้ำเกลือในโรงพยาบาล และแผงหน้าปัดในรถของคุณจะเปราะเกินกว่าจะใช้งานได้

พีวีซีเป็นโพลีเมอร์ที่ทำให้เป็นพลาสติกมากที่สุดในโลก โดยเป็นโพลีเมอร์ที่ผลิตมากเป็นอันดับสามของโลก รองจากโพลีเอทิลีนและโพลีโพรพีลีน และสูตร PVC ที่ยืดหยุ่นถือเป็นสัดส่วนส่วนใหญ่ของการใช้พลาสติไซเซอร์ ความต้องการทั่วโลก พลาสติไซเซอร์ มีการคาดการณ์ไว้ประมาณว่า 9.75 ล้านเมตริกตันต่อปี และพลาสติไซเซอร์คิดเป็นประมาณหนึ่งในสามของสารเติมแต่งพลาสติกทั้งหมดที่ใช้ทั่วโลก นอกเหนือจากพีวีซีแล้ว เคมีของพลาสติไซเซอร์ในปริมาณเล็กน้อยยังถูกใช้ในอะคริลิก โพลียูรีเทน และโพลีสไตรีน เพื่อปรับปรุงลักษณะการประมวลผลหรือประสิทธิภาพเฉพาะ

ประสิทธิภาพของพลาสติไซเซอร์ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลัก 3 ประการ ได้แก่ ความเข้ากันได้ทางเคมีกับโพลีเมอร์ ความผันผวน (ความเร็วที่มันจะระเหยหรือเคลื่อนตัวออกจากวัสดุเมื่อเวลาผ่านไป) และความต้านทานต่อการสกัดด้วยน้ำมัน น้ำ หรือสารอื่นๆ ที่อาจสัมผัสกับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป การทำให้ส่วนผสมนี้ถูกต้องคือสิ่งที่แยกผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพนานหลายปีออกจากผลิตภัณฑ์ที่แข็งตัว แตกร้าว หรือทำให้พลาสติไซเซอร์ตกบนพื้นผิวสัมผัสภายในเวลาไม่กี่เดือน

การทำให้เป็นพลาสติกภายในและภายนอก: สองแนวทางที่แตกต่างกัน

การทำให้เป็นพลาสติกสามารถเกิดขึ้นได้ในสองวิธีโดยพื้นฐานที่แตกต่างกัน และความแตกต่างมีความสำคัญเมื่อกำหนดสูตรสารประกอบตั้งแต่เริ่มต้น หรือเมื่อประเมินว่าสูตรที่มีอยู่สามารถปรับปรุงได้หรือไม่

การทำให้เป็นพลาสติกภายใน

การทำให้เป็นพลาสติกภายในทำได้โดยการดัดแปลงทางเคมีของตัวโพลีเมอร์เอง — ไม่ว่าจะโดยการผสมผสานโคโมโนเมอร์ที่รบกวนความสม่ำเสมอของโซ่ในระหว่างการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน หรือโดยการติดกลุ่มด้านข้างที่ยืดหยุ่นเข้ากับแกนหลักของโพลีเมอร์ ผลลัพธ์ที่ได้คือโพลีเมอร์ที่มีความยืดหยุ่นมากขึ้นโดยไม่ต้องเติมสารใดๆ การทำให้เป็นพลาสติกภายในทำให้เกิดความยืดหยุ่นอย่างถาวร เนื่องจากไม่มีโมเลกุลที่แยกจากกันที่จะเคลื่อนย้ายออกไปเมื่อเวลาผ่านไป ข้อเสียคือความยืดหยุ่นได้รับการแก้ไขที่ขั้นตอนการสังเคราะห์โพลีเมอร์ และไม่สามารถปรับภายหลังในการผสมได้

การทำให้เป็นพลาสติกภายนอก

การทำให้เป็นพลาสติกภายนอก - วิธีการเชิงพาณิชย์ที่โดดเด่น - เกี่ยวข้องกับการผสมโมเลกุลของพลาสติไซเซอร์ที่แยกจากกันลงในพอลิเมอร์ในระหว่างการประมวลผล พลาสติไซเซอร์ไม่มีพันธะทางเคมีกับโพลีเมอร์ มันถูกกระจายไปตามโซ่ ช่วยให้ผู้กำหนดสูตรควบคุมระดับความยืดหยุ่นได้อย่างเต็มที่ ซึ่งสามารถหมุนเข้าได้อย่างแม่นยำโดยการปรับระดับการโหลดของพลาสติไซเซอร์ การโหลดที่สูงขึ้นจะทำให้วัสดุมีความนุ่มและยืดหยุ่นมากขึ้น โหลดที่ต่ำกว่าจะให้ผลลัพธ์ที่แข็งขึ้น ข้อจำกัดในทางปฏิบัติของพลาสติไซเซอร์ภายนอกคือสามารถเคลื่อนตัวออกจากเมทริกซ์โพลีเมอร์เมื่อเวลาผ่านไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้ความร้อน การสัมผัสรังสียูวี หรือการสัมผัสกับน้ำมันและตัวทำละลาย ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่กล่าวถึงเพิ่มเติมด้านล่าง

พลาสติไซเซอร์ประเภทหลักและข้อดีแต่ละอย่าง

ไม่มีพลาสติไซเซอร์ที่ดีที่สุดที่เป็นสากล สารเคมีแต่ละกลุ่มมีความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพ ต้นทุน สถานะด้านกฎระเบียบ และโปรไฟล์ด้านสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกัน ด้านล่างนี้คือรายละเอียดหมวดหมู่ต่างๆ ที่ครอบงำการใช้งานเชิงพาณิชย์

พทาเลทพลาสติไซเซอร์

พทาเลทเป็นตัวย่อยสลายกรดทาทาลิกและเป็นตระกูลพลาสติไซเซอร์ที่โดดเด่นมานานหลายทศวรรษ องค์ประกอบที่มีความสำคัญทางการค้ามากที่สุด ได้แก่ DINP (ไดโซโนนิล พทาเลท), DIDP (ไดไอโซเดซิล พทาเลท) และในอดีต DEHP (ได(2-เอทิลเฮกซิล) พทาเลท) พาทาเลทให้ความเข้ากันได้ดีเยี่ยมกับ PVC ลักษณะการประมวลผลที่ดี ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำที่เชื่อถือได้ และความคุ้มค่าสำหรับการใช้งานที่ยืดหยุ่นตามวัตถุประสงค์ทั่วไป DOP (dioctyl phthalate) หนึ่งในพทาเลทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ยังคงเป็นข้อมูลอ้างอิงมาตรฐานสำหรับประสิทธิภาพความยืดหยุ่นในฉนวนสายเคเบิล พื้น หนังสังเคราะห์ และผ้าเคลือบ พทาเลทที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน ได้แก่ DINP และ DIDP เป็นตัวแปรที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงและมีอัตราการย้ายถิ่นต่ำกว่าสมาชิกที่มีอายุมากกว่าและมีสายโซ่สั้นกว่าในครอบครัว

เทเรฟทาเลตพลาสติไซเซอร์ (DOTP / DEHT)

DOTP (dioctyl terephthalate หรือที่เรียกว่า DEHT) ได้กลายเป็นพลาสติไซเซอร์ที่ไม่ใช่พทาเลทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก และได้เข้ามาแทนที่ DEHP ในการใช้งานสายไฟ เคเบิล และยานยนต์เป็นส่วนใหญ่ มีโครงสร้างคล้ายกับพทาเลท แต่ใช้ไอโซเมอร์ที่แตกต่างกันของวงแหวนเบนซีน ซึ่งวางตำแหน่งไว้นอกข้อจำกัดด้านกฎระเบียบที่ใช้กับออร์โธ-พทาเลทในหลายตลาด DOTP นำเสนอประสิทธิภาพสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปในวงกว้างซึ่งเทียบเคียงได้กับ DOP โดยมีความผันผวนที่ดีขึ้นเล็กน้อยและการปฏิบัติตามข้อกำหนดที่ดีของ EU REACH, CPSIA ของสหรัฐอเมริกา และข้อกำหนด OEM ที่สำคัญ ขณะนี้เป็นตัวเลือกเริ่มต้นสำหรับผู้ผลิตที่เปลี่ยนจาก DEHP โดยไม่มีการลดหย่อนด้านประสิทธิภาพ

ไตรเมลลิเตต พลาสติไซเซอร์

Trimellitates เช่น TOTM (trioctyl trimellitate) เป็นพลาสติไซเซอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง ออกแบบมาสำหรับการใช้งานที่มีอุณหภูมิในการทำงานสูงขึ้น ขนาดโมเลกุลที่ใหญ่ขึ้นหมายความว่าพวกมันจะเคลื่อนที่และระเหยได้ช้ากว่าพลาสติไซเซอร์มาตรฐาน ซึ่งจำเป็นสำหรับฉนวนลวดใต้ฝากระโปรงรถยนต์และสายเคเบิลอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูง นอกจากนี้ TOTM ยังระบุไว้สำหรับการใช้งานทางการแพทย์ที่ต้องการความทนทานต่อสารเคมี เช่น ท่อฉีดยาและสายส่งเคมีบำบัด เนื่องจากต้านทานการสกัดด้วยสารละลายทางเภสัชกรรมที่มีฤทธิ์รุนแรงได้ดีกว่าทางเลือกทั่วไป

อะลิฟาติก ไดบาซิก แอซิด เอสเทอร์ พลาสติไซเซอร์ (อะดิพีต, อะซีเลต, ซีบาเคต)

กลุ่มผลิตภัณฑ์นี้ — ซึ่งรวมถึง DOA (di(2-ethylhexyl) adipate), DOS (di(2-ethylhexyl) sebacate) และ DOZ (di(2-ethylhexyl) azelate) — เป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับการใช้งานที่ต้องการความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำมาก DOS ให้ประสิทธิภาพอุณหภูมิเย็นดีที่สุดในกลุ่ม พลาสติไซเซอร์เหล่านี้มักใช้ในปะเก็นตู้เย็น ฟิล์มเก็บความเย็น สายไฟกลางแจ้งในสภาพอากาศหนาวเย็น และบรรจุภัณฑ์ทางการแพทย์ที่ต้องคงความยืดหยุ่นระหว่างการเก็บรักษาในตู้เย็น ข้อเสียเปรียบคือความทนทานต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับพาทาเลท: อะดิเพตและซีบาเคตมีแนวโน้มที่จะระเหยและสกัดได้ง่ายกว่า ซึ่งจำกัดการใช้งานในการใช้งานที่ต้องใช้เวลานาน

พลาสติไซเซอร์โพลีเมอร์

พลาสติไซเซอร์โพลีเมอร์เป็นโซ่โพลีเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง ซึ่งโดยทั่วไปคือโพลีเอสเตอร์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นพลาสติไซเซอร์โดยการครอบครองช่องว่างทางกายภาพระหว่างโซ่พีวีซี เนื่องจากมีขนาดใหญ่ พวกเขาจึงอพยพและสกัดในอัตราที่ต่ำมาก ทำให้สูตรมีความคงทนเป็นพิเศษ เป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องรักษาความยืดหยุ่นไว้เป็นเวลาหลายปีในสภาพแวดล้อมการบริการที่รุนแรง: ท่อน้ำมันเชื้อเพลิง ปลอกหุ้มสายเคเบิลทนน้ำมัน ท่ออุตสาหกรรม และเมมเบรนหลังคาที่สัมผัสกับ UV และน้ำอย่างต่อเนื่อง ค่าใช้จ่ายสูงกว่าโมโนเมอร์พลาสติไซเซอร์อย่างมาก และอาจส่งผลต่อความหนืดในกระบวนการผลิต ดังนั้นจึงมักใช้ร่วมกับพลาสติไซเซอร์โมโนเมอร์ปฐมภูมิแทนที่จะใช้เพียงอย่างเดียว

ซิเตรตพลาสติไซเซอร์

ซิเตรตเอสเทอร์ที่ได้มาจากกรดซิตริก เป็นหนึ่งในทางเลือกที่ไม่ใช่พทาเลทที่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์มากที่สุดในการสัมผัสกับอาหารและการใช้งานทางการแพทย์ ไตรบิวทิลซิเตรต (TBC) และอะซิติลไตรบิวทิลซิเตรต (ATBC) ได้รับการอนุมัติให้ใช้ในฟิล์มพีวีซีที่สัมผัสอาหาร ท่อทางการแพทย์ และบรรจุภัณฑ์ทางเภสัชกรรมทั้งในกรอบการกำกับดูแลของ FDA ของสหรัฐอเมริกาและสหภาพยุโรป พวกมันไม่ใช่พลาสติไซเซอร์ที่มีประสิทธิภาพดีที่สุดสำหรับการวัดเชิงกลล้วนๆ แต่โปรไฟล์ด้านความปลอดภัยและการยอมรับตามกฎระเบียบทำให้พวกมันเป็นตัวเลือกที่เลือกใช้ ไม่ว่าอาหารหรือการสัมผัสของผู้ป่วยจะเป็นข้อจำกัดในการออกแบบหลักก็ตาม

พลาสติไซเซอร์ชีวภาพ

น้ำมันถั่วเหลืองอิพอกซิไดซ์ (ESBO) เป็นพลาสติไซเซอร์ชีวภาพที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด ซึ่งได้มาจากน้ำมันถั่วเหลือง และมีคุณค่าทั้งในด้านฟังก์ชันการทำให้เป็นพลาสติกและบทบาทรองของมันในฐานะสารเพิ่มความคงตัวความร้อนในสูตรพีวีซี ตัวเลือกชีวภาพอื่นๆ ได้แก่ อนุพันธ์ของน้ำมันละหุ่ง คาร์ดานอล (ได้มาจากของเหลวเปลือกเม็ดมะม่วงหิมพานต์) และเอสเทอร์ไอโซซอร์ไบด์ พลาสติไซเซอร์ชีวภาพสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ โดยทั่วไปสามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ และได้รับการยอมรับมากขึ้นโดยแบรนด์ต่างๆ ที่มีความมุ่งมั่นด้านความยั่งยืน ข้อจำกัดหลักของพวกเขาคือโดยทั่วไปแล้วพวกมันมีประสิทธิภาพต่ำกว่าพลาสติไซเซอร์ที่ได้จากปิโตรเลียมในด้านความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำ และถูกใช้เป็นสารทุติยภูมิหรือโคพลาสติไซเซอร์ในสูตรเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ แทนที่จะเป็นสารเติมแต่งพลาสติกหลัก

ดินช์ (ไดไอโซโนนิล ไซโคลเฮกเซน ไดคาร์บอกซีเลต)

DINCH คือ DINP เวอร์ชันเติมไฮโดรเจนโดยสมบูรณ์ ซึ่งพัฒนาขึ้นโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานที่มีความละเอียดอ่อนซึ่งเกี่ยวข้องกับการสัมผัสกับผู้ป่วยหรือเด็ก มีประวัติการอนุมัติการสัมผัสเลือดมากว่าทศวรรษในยุโรป และได้รับการรับรองโดยผู้ผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์สำหรับถุงใส่เกลือ ถุงใส่เลือด และผลิตภัณฑ์ดูแลทารกแรกเกิด อัตราการย้ายถิ่นต่ำมาก ลักษณะทางพิษวิทยาได้รับการบันทึกไว้อย่างดี และการยอมรับตามกฎระเบียบมีวงกว้าง ต้นทุนสูงกว่าพาทาเลทในสินค้าโภคภัณฑ์และ DOTP แต่สำหรับการใช้งานที่เอกสารด้านความปลอดภัยไม่สามารถต่อรองได้ ค่าพรีเมียมก็ถือว่าสมเหตุสมผล

ตำแหน่งที่ใช้พลาสติไซเซอร์: การใช้งานในอุตสาหกรรมที่สำคัญ

การทำความเข้าใจว่าพลาสติไซเซอร์จะจบลงที่จุดใดในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปมีความสำคัญพอๆ กับการทำความเข้าใจคุณสมบัติทางเคมีของมัน สภาพแวดล้อมในการใช้งาน — อุณหภูมิ, รังสียูวี, สารสัมผัส, เขตอำนาจศาลด้านกฎระเบียบ — เป็นตัวกำหนดประเภทที่เหมาะสม

ฉนวนลวดและสายเคเบิล

ฉนวนและปลอกหุ้มสายเคเบิล PVC ที่ยืดหยุ่นเป็นหนึ่งในตลาดปลายเดี่ยวที่ใหญ่ที่สุดสำหรับพลาสติกไซเซอร์ พลาสติไซเซอร์ต้องทนต่อการใช้งานนานหลายสิบปีที่อุณหภูมิสูงขึ้น (สำหรับการเดินสายไฟแบบตายตัว) ต้านทานการแพร่กระจายของเปลวไฟเมื่อระบุไว้ และรักษาความยืดหยุ่นผ่านการหมุนเวียนของอุณหภูมิ DOTP ได้กลายเป็นตัวเลือกอเนกประสงค์มาตรฐานสำหรับสารประกอบเคเบิลในตลาดที่มีการจำกัด DEHP สายเคเบิลอุณหภูมิสูง เช่น การเดินสายไฟในห้องเครื่องยนต์ของยานยนต์ ระบุ TOTM หรือโพลีเมอร์พลาสติไซเซอร์เพื่อความเสถียรทางความร้อน สายเคเบิลกลางแจ้งในสภาพอากาศหนาวเย็นมักจะผสมผสานกันในสัดส่วนของอะดิเพตหรือการแยกส่วน เพื่อรักษาความยืดหยุ่นในสภาวะเยือกแข็ง

วัสดุปูพื้นและผนัง

พื้นไวนิล ไม่ว่าจะเป็นกระเบื้องไวนิลหรูหรา (LVT) แผ่นไวนิล หรือกระเบื้องผสมไวนิล ใช้พลาสติไซเซอร์ปริมาณมากเพื่อสร้างความรู้สึกยืดหยุ่นและสบายใต้ฝ่าเท้า ซึ่งทำให้แตกต่างจากวัสดุแข็ง พลาสติไซเซอร์สำหรับปูพื้นจะต้องต้านทานการเสียดสีบนพื้นถนน การทำความสะอาดการสัมผัสสารเคมี และแสง UV โดยไม่ทำให้เลือดไหลไปที่พื้นผิวหรือคราบ DINP ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวัสดุปูพื้นในตลาดที่ได้รับอนุญาต ในขณะที่ DOTP และเกรดโพลีเมอร์บางชนิดจะถูกระบุในกรณีที่มีการใช้ข้อจำกัดออร์โธ-พทาเลท หรือในกรณีที่จำเป็นต้องมีความคงทนระดับพรีเมียม

อุปกรณ์การแพทย์และบรรจุภัณฑ์ยา

ความยืดหยุ่น ความใส และความสามารถในการแปรรูปของ PVC ทำให้ PVC เป็นวัสดุที่เลือกใช้สำหรับถุงใส่เกลือ ถุงใส่เลือด ท่อฟอกไต และหน้ากากออกซิเจน ในอดีต DEHP เคยเป็นพลาสติไซเซอร์ที่โดดเด่นในภาคส่วนนี้ แต่ถูกแทนที่ด้วย DINCH และ TOTM อย่างต่อเนื่อง เนื่องจากสถาบันด้านการดูแลสุขภาพได้เปลี่ยนไปใช้ข้อกำหนดเฉพาะที่ไม่ใช่พทาเลท ซิเตรตเอสเทอร์ใช้ในบรรจุภัณฑ์พุพองทางเภสัชกรรมและฟิล์มห่อหุ้มที่จำเป็นต้องปฏิบัติตามเกรดที่สัมผัสกับอาหาร ในการใช้งานทางการแพทย์ทุกรายการ จำเป็นต้องมีการทดสอบการเคลื่อนย้าย: พลาสติไซเซอร์ที่ย้ายจากท่อ IV ไปเป็นของเหลวที่ผสมเข้าไป ถือเป็นช่องทางการสัมผัสผู้ป่วยโดยตรง ซึ่งหน่วยงานกำกับดูแลปฏิบัติด้วยความระมัดระวังอย่างยิ่ง

ตกแต่งภายในรถยนต์

สกินแดชบอร์ด แผ่นปิดแผงประตู วัสดุเบาะนั่ง และแผงบุหลังคาที่ทำจาก PVC ที่ยืดหยุ่น ล้วนต้องใช้พลาสติกที่ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิภายในรถ ตั้งแต่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งในฤดูหนาวไปจนถึงอุณหภูมิสูงกว่า 80°C บนแผงหน้าปัดในฤดูร้อน ความผันผวนต่ำเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันการเกิดฝ้าบนพื้นผิวกระจกภายใน (ฟิล์ม "กลิ่นรถใหม่" ที่สะสมบนกระจกหน้ารถนั้นเป็นไอพลาสติไซเซอร์บางส่วน) DOTP และพลาสติไซเซอร์ไตรเมลลิเตตเป็นข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับการใช้งานภายในรถยนต์ของ OEM โดยผู้ผลิตหลายรายยังคงรักษาข้อกำหนดที่ไม่ใช่พทาเลทซึ่งขับเคลื่อนโดยความคาดหวังด้านคุณภาพอากาศของลูกค้า

การสัมผัสอาหารและบรรจุภัณฑ์

ฟิล์มยึด PVC ฝาปิดภาชนะบรรจุอาหาร ปะเก็น และแผ่นปิดที่สัมผัสกับอาหารอยู่ภายใต้ข้อจำกัดการย้ายถิ่นที่เข้มงวด ATBC และ TBC (ซิเตรตเอสเทอร์) เป็นตัวเลือกหลักสำหรับการใช้งานที่ต้องสัมผัสกับอาหารโดยตรง เนื่องจากได้รับการรับรองจาก FDA และ EU เกี่ยวกับการสัมผัสอาหาร น้ำมันถั่วเหลืองอิพอกซิไดซ์ถูกใช้เป็นพลาสติไซเซอร์รองและสารเพิ่มความคงตัวในสูตรที่สัมผัสกับอาหารหลายชนิด บรรจุภัณฑ์ PVC แบบไม่สัมผัสอาหาร — ฟิล์มหดด้านนอก แผ่นพลาสติกรอง — สามารถใช้พลาสติไซเซอร์ได้หลากหลายประเภท ขึ้นอยู่กับตลาดที่มีกฎระเบียบ

สินค้าเด็กและของเล่น

ผลิตภัณฑ์สำหรับเด็ก โดยเฉพาะของเล่น แหวนยางกัด ผลิตภัณฑ์อาบน้ำ และอุปกรณ์การเล่นที่ยืดหยุ่น ต้องเผชิญกับกฎข้อบังคับเกี่ยวกับการใช้พลาสติกที่เข้มงวดที่สุดทั่วโลก ในสหรัฐอเมริกา CPSIA จำกัดพทาเลทเฉพาะไว้ที่ 0.1% โดยน้ำหนักในผลิตภัณฑ์สำหรับเด็กและสิ่งของเกี่ยวกับการดูแลเด็ก ข้อบังคับด้านความปลอดภัยของเล่นของสหภาพยุโรปใช้ข้อจำกัดที่คล้ายกัน DINCH, DOTP และซิเตรตเอสเทอร์เป็นทางเลือกที่ได้รับการอนุมัติสำหรับการใช้งานเหล่านี้ ผลิตภัณฑ์ใดๆ ที่มีไว้สำหรับเด็กอายุต่ำกว่า 3 ปี — ในกรณีที่ต้องใช้ปากและสัมผัสกับผิวหนังเป็นเวลานาน — จะต้องแสดงให้เห็นถึงการปฏิบัติตามข้อจำกัดเหล่านี้ก่อนเข้าสู่ตลาด

การโยกย้ายของพลาสติไซเซอร์: คืออะไรและจะควบคุมได้อย่างไร

การโยกย้ายเป็นกระบวนการที่โมเลกุลของพลาสติไซเซอร์ค่อยๆ เคลื่อนออกจากเมทริกซ์โพลีเมอร์เมื่อเวลาผ่านไป ไม่ว่าจะระเหยไปในอากาศ (การระเหย) ถ่ายโอนไปยังพื้นผิวที่สัมผัสกับผลิตภัณฑ์ (การเคลื่อนย้ายแบบสัมผัส) หรือถูกสกัดด้วยของเหลว (การสกัด) เป็นประเด็นสำคัญด้านประสิทธิภาพและความปลอดภัยในการเลือกพลาสติไซเซอร์ และส่งผลต่ออายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์และการปฏิบัติตามกฎระเบียบ

การวิจัยที่วัดอัตราการย้ายจากตัวอย่าง PVC พบว่าพลาสติไซเซอร์ เช่น DBP, DiBP และ DiNA มีอัตราการย้ายสูงสุดไปยังของเหลวในร่างกายจำลอง — ในน้ำลายเทียมเกิน 0.33 µg/cm²/นาที — ในขณะที่สารประกอบ เช่น DEHA และ DnOP แสดงการปล่อยน้อยที่สุดภายใต้สภาวะเดียวกัน คุณสมบัติโมเลกุลที่สำคัญที่ทำนายพฤติกรรมการย้ายถิ่นคือน้ำหนักโมเลกุล (โมเลกุลขนาดใหญ่จะเคลื่อนที่ช้ากว่า) ขั้วไฟฟ้า และความสามารถในการละลายในตัวกลางในการสกัด นี่คือเหตุผลว่าทำไมจึงระบุพลาสติไซเซอร์โพลีเมอร์และไตรเมลลิเทตที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงสำหรับการใช้งานแบบถาวร ในขณะที่อะดิพีตที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำกว่าจะยอมรับเฉพาะในกรณีที่อัตราการอพยพมีความสำคัญน้อยกว่าเท่านั้น

จากจุดยืนด้านการกำหนดสูตรผลิตภัณฑ์ การโยกย้ายสามารถลดลงได้โดย:

• การเลือกพลาสติไซเซอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงกว่าภายในกลุ่มเคมีเดียวกัน เช่น DINP และ DIDP จะเคลื่อนตัวช้ากว่า DOP เป็นต้น
• การผสมผสานพลาสติไซเซอร์โพลีเมอร์เป็นส่วนหนึ่งของส่วนผสม แม้ในปริมาณที่พอเหมาะ เพื่อยึดตัวพลาสติไซเซอร์โมโนเมอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
• การเพิ่มความคงตัวของความร้อนที่ปรับปรุงความทนทานของสารประกอบโดยรวมและวิถีการย่อยสลายเนื่องจากความร้อนที่ช้าซึ่งเร่งการอพยพ
• การปรับสภาวะการประมวลผลให้เหมาะสม — สารประกอบ PVC ที่มีการหลอมละลายน้อยเกินไปหรือมีความเครียดมากเกินไปจะสูญเสียพลาสติไซเซอร์ได้เร็วกว่าวัสดุที่ผ่านการแปรรูปอย่างดี
• การเลือกการเคลือบพื้นผิวหรือชั้นกั้นสำหรับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่มีปัญหาเรื่องการเคลื่อนตัวของพื้นผิว (เช่น พื้นที่มีการเคลือบชั้นสึกหรอ)

ภาพรวมการกำกับดูแล: มีข้อจำกัดอะไรบ้างที่บังคับใช้

กฎระเบียบของพลาสติไซเซอร์ทั่วโลกไม่เหมือนกัน และข้อกำหนดจะแตกต่างกันอย่างมากตามการใช้งาน ตลาด และพลาสติไซเซอร์ชนิดใดที่เป็นปัญหา ผู้กำหนดสูตรและทีมจัดซื้อจำเป็นต้องจัดทำแผนที่ตลาดเป้าหมายก่อนที่จะสรุปข้อกำหนดเกี่ยวกับพลาสติไซเซอร์

สหภาพยุโรป (REACH)

สหภาพยุโรปจำกัดออร์โธ-พทาเลท 4 ชนิด ได้แก่ DEHP, DBP, BBP และ DIBP ให้เป็นสารที่ต้องกังวลอย่างมาก (SVHC) ภายใต้ REACH สิ่งเหล่านี้อยู่ภายใต้ข้อกำหนดการอนุญาตที่จำกัดการใช้งานในบทความสำหรับผู้บริโภคส่วนใหญ่อย่างมีประสิทธิภาพ สหภาพยุโรปยังใช้ขีดจำกัดสะสมตามระดับ โดยจัดกลุ่มพทาเลทหลายชนิดภายใต้กรอบการบริโภครายวันแบบรวมที่ยอมรับได้ บทความใดๆ ที่วางตลาดสหภาพยุโรปซึ่งมีพทาเลทที่ถูกจำกัดเกินกว่า 0.1% โดยน้ำหนัก จะต้องเปิดเผยในระบบการแจ้งเตือนรายชื่อผู้สมัคร SVHC

สหรัฐอเมริกา (CPSIA และ FDA)

ในสหรัฐอเมริกา กฎหมายการปรับปรุงความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภค (CPSIA) จำกัด DEHP, DBP และ BBP ไว้ที่ 0.1% ในผลิตภัณฑ์สำหรับเด็กอย่างถาวร พทาเลทเพิ่มเติมอีก 3 ชนิด ได้แก่ DINP, DPENP และ DHEXP ถูกจำกัดไว้ที่ 0.1% ในผลิตภัณฑ์ดูแลเด็ก (ผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบมาเพื่ออำนวยความสะดวกในการนอนหลับ ให้นม หรือการงอกของฟันสำหรับเด็กอายุต่ำกว่า 3 ขวบ) FDA ยังคงรักษาแนวทางการประเมินแบบผสมต่อสารประกอบสำหรับการสัมผัสกับอาหารและการใช้งานทางการแพทย์ แตกต่างจากระบบตามประเภทของสหภาพยุโรป พลาสติไซเซอร์แต่ละชนิดต้องระบุไว้ในกฎระเบียบของ FDA ที่เกี่ยวข้อง (โดยทั่วไปคือ 21 CFR) สำหรับการสัมผัสกับอาหารหรือการใช้งานทางการแพทย์โดยเฉพาะก่อนจึงจะสามารถใช้งานได้

ตลาดอื่น ๆ

จีน เกาหลีใต้ ญี่ปุ่น และตลาดหลักๆ ในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ต่างก็มีรายการสารต้องห้ามของตนเอง โดยมีเกณฑ์ที่แตกต่างกันและสารที่ครอบคลุม สำหรับผลิตภัณฑ์ที่จำหน่ายทั่วโลก แนวทางที่ปลอดภัยที่สุดคือการออกแบบตามมาตรฐานที่ใช้บังคับที่เข้มงวดที่สุด — โดยทั่วไปคือ EU REACH สำหรับสินค้าอุปโภคบริโภค — และยืนยันการปฏิบัติตามข้อกำหนดเฉพาะของตลาดในระหว่างการลงทะเบียนผลิตภัณฑ์ ลูกค้ายานยนต์และอุปกรณ์การแพทย์ OEM มักกำหนดข้อกำหนดเพิ่มเติมนอกเหนือจากขั้นต่ำตามกฎหมายผ่านรายการสารที่ได้รับอนุมัติของตนเอง

วิธีเลือกพลาสติไซเซอร์ที่เหมาะกับการใช้งานของคุณ

การเลือกพลาสติไซเซอร์เป็นการตัดสินใจแบบหลายตัวแปร ไม่มีประเภทใดที่เหนือกว่าเกณฑ์ที่เกี่ยวข้องทั้งหมดพร้อมกัน ดังนั้น กระบวนการคัดเลือกจึงเกี่ยวกับการค้นหาสมดุลที่ดีที่สุดสำหรับโปรไฟล์การใช้งานเฉพาะ

กำหนดข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพก่อน

เริ่มต้นด้วยสภาพแวดล้อมการใช้งานปลายทาง ช่วงอุณหภูมิในการทำงานคือเท่าไร? ผลิตภัณฑ์จำเป็นต้องคงความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิ -30°C หรือต้องทนต่ออุณหภูมิใต้ฝากระโปรงถึง 120°C รังสียูวีเป็นปัจจัยหรือไม่? ผลิตภัณฑ์จะสัมผัสกับน้ำมัน เชื้อเพลิง สารเคมีทำความสะอาด หรือของเหลวในร่างกายหรือไม่? ข้อกำหนดแต่ละข้อเหล่านี้จะจำกัดรายชื่อพลาสติไซเซอร์ที่เหมาะสมก่อนที่จะพิจารณาด้านกฎระเบียบหรือต้นทุนด้วยซ้ำ

จัดทำแผนที่ข้อกำหนดด้านกฎระเบียบสำหรับตลาดเป้าหมายทั้งหมด

เมื่อสร้างรายการตัวเลือกด้านประสิทธิภาพแล้ว ให้ซ้อนทับข้อกำหนดด้านกฎระเบียบสำหรับทุกตลาดที่จะจำหน่ายผลิตภัณฑ์ พลาสติไซเซอร์ที่เป็นที่ยอมรับในเขตอำนาจศาลหนึ่งอาจถูกจำกัดหรือห้ามในอีกเขตอำนาจศาลอื่น ขั้นตอนนี้มักจะตัดตัวเลือกต่างๆ — โดยเฉพาะพาทาเลทแบบดั้งเดิม — ออกจากรายชื่อผลิตภัณฑ์ที่มีไว้สำหรับสหภาพยุโรป ผลิตภัณฑ์สำหรับเด็กของสหรัฐอเมริกา หรือตลาดอุปกรณ์ทางการแพทย์

ประเมินข้อกำหนดการย้ายถิ่นและความถาวร

กำหนดระยะเวลาที่ผลิตภัณฑ์จะต้องรักษาความยืดหยุ่น และการเคลื่อนย้ายของพลาสติไซเซอร์ไปยังพื้นผิว อาหาร หรือการสัมผัสร่างกายแสดงถึงปัญหาด้านความปลอดภัยหรือประสิทธิภาพหรือไม่ ผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมที่ให้บริการระยะยาว อุปกรณ์ทางการแพทย์ และสิ่งของที่สัมผัสกับอาหารต้องมีเกรดที่มีการโยกย้ายต่ำ การใช้งานระยะสั้นหรือแบบไม่สัมผัสสามารถยอมรับพลาสติไซเซอร์ที่มีการอพยพสูงขึ้นและมีต้นทุนต่ำลงโดยไม่มีความเสี่ยง

พิจารณาความเข้ากันได้ในการประมวลผล

พลาสติไซเซอร์ที่แตกต่างกันมีปฏิกิริยากับ PVC และอุปกรณ์แปรรูปต่างกัน ตัวอย่างเช่น พลาสติไซเซอร์เบนโซเอต เจลพีวีซีเร็วกว่าพทาเลทมาตรฐานอย่างมาก — ลดเวลาฟิวชั่นได้มากถึง 30% ในการใช้งานพลาสติซอลและการเคลือบ — ซึ่งส่งผลต่อปริมาณการผลิตและการใช้พลังงาน พลาสติไซเซอร์โพลีเมอร์ที่มีความหนืดสูงจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนการตั้งค่าอุปกรณ์ผสม สูตรทดลองและการทดสอบรีโอโลยีที่สภาวะการแปรรูปควรยืนยันว่าพลาสติไซเซอร์ที่เลือกสามารถผสานรวมเข้ากับสารประกอบได้อย่างหมดจด โดยไม่ทำให้อุปกรณ์เปรอะเปื้อน การสะสมตัวของแม่พิมพ์ หรือความไม่เสถียรในการประมวลผล

บัญชีต้นทุนรวม ไม่ใช่แค่ราคาต่อหน่วย

โดยทั่วไปทางเลือกที่ไม่ใช่พทาเลทจะมีต้นทุนต่อหน่วยสูงกว่าพทาเลทสำหรับสินค้าโภคภัณฑ์ อย่างไรก็ตาม การสร้างแบบจำลองต้นทุนควรครอบคลุมภาพรวมทั้งหมด: ต้นทุนการปฏิบัติตามกฎระเบียบ การเรียกคืนผลิตภัณฑ์ที่อาจเกิดขึ้น หรืออุปสรรคในการเข้าถึงตลาดจากการใช้สารที่ถูกจำกัด ต้นทุนการปรับรูปแบบหากพลาสติไซเซอร์ถูกจำกัดในภายหลังในช่วงวงจรชีวิตผลิตภัณฑ์ และความแตกต่างด้านประสิทธิภาพการประมวลผลใดๆ ในหลายกรณี ความได้เปรียบด้านต้นทุนที่แท้จริงของพทาเลทสำหรับสินค้าโภคภัณฑ์เหนือทางเลือก DOTP หรือ DINCH จะแคบลงอย่างมากเมื่อรวมปัจจัยเหล่านี้ไว้ในการคำนวณ