این فناوری با هدف رفع یکی از چالشهای اصلی صنعت بستهبندی توسعه یافته است: چگونه میتوان مصرف پلاستیک نو را کاهش داد و سهم مواد بازیافتی را افزایش داد، بدون آنکه مقاومت بستهبندی یا کیفیت دوخت حرارتی آن تحت تأثیر قرار گیرد؟ استفاده از پلاستیک بازیافتی، بهویژه در بستهبندیهای نازک و انعطافپذیر، ممکن است خواص مکانیکی محصول نهایی را تغییر دهد. به همین دلیل، تولیدکنندگان برای افزایش محتوای بازیافتی معمولاً باید میان پایداری بستهبندی، ضخامت فیلم و هزینه تولید موازنه برقرار کنند. فناوری جدید دوو پکیجینگ تلاش میکند این محدودیت را با افزودن گرافن به ساختار پلیاتیلن کاهش دهد.
در تولید فیلم ۲DPE، گرافن بهعنوان افزودنی تقویتکننده به کار رفته است تا عملکرد مکانیکی پلیاتیلن بهبود یابد. این ترکیب میتواند امکان تولید فیلمهایی نازکتر و حاوی درصد بیشتری از پلاستیک بازیافتی را فراهم کند، بدون آنکه استحکام موردنیاز برای بستهبندی و قابلیت بستهشدن حرارتی آن از بین برود. توسعه این محصول با همکاری مرکز نوآوری مهندسی گرافن دانشگاه منچستر (Graphene Engineering Innovation Center یا GEIC) و با پشتیبانی برنامه نوآوری ناوبر (Innovation Navigator Programme) انجام شده است.
بر اساس نتایج اعلامشده از آزمونهای صنعتی که با مشارکت مرکز GEIC و شرکت کیوویسی انجام شده، استفاده از فیلم ۲DPE استحکام ماده را تا ۳۵ درصد افزایش داده است. یکی از مهمترین نتایج این آزمایشها، افزایش سهم پلاستیک بازیافتی در بستهبندیهای کیوویسی از ۴۵ به ۶۰ درصد بوده است. این تغییر نشان میدهد که تقویت خواص مکانیکی فیلم میتواند به تولیدکنندگان کمک کند از مواد بازیافتی بیشتری استفاده کنند، بیآنکه ناچار باشند برای حفظ عملکرد بستهبندی، به همان میزان از پلاستیک نو بهره ببرند.
نتایج آزمونها همچنین از بهبود فرایند تولید حکایت دارد. فیلم جدید را میتوان در دمایی حدود ۱۵ درجه سانتیگراد پایینتر از فیلم استاندارد حرارت داد و دوخت. کاهش دمای موردنیاز برای دوخت حرارتی، در صورت انطباق با شرایط خطوط تولید، میتواند به کاهش نیاز انرژی این مرحله کمک کند. افزون بر این، ضخامت فیلم از ۳۰ میکرون به ۲۸ میکرون کاهش یافته است؛ تغییری که بنا بر گزارش منتشرشده، به کاهش حدود پنجدرصدی وزن بستهبندی منجر میشود.
کیوویسی اکنون استفاده از این فناوری را در مرکز آمادهسازی و ارسال سفارشهای خود در لیورپول بریتانیا آغاز کرده است. این شرکت در این مرکز، فیلم استاندارد مورد استفاده در دستگاههای بستهبندی خودکار را با فیلم ۲DPE جایگزین کرده است. برآوردها نشان میدهد این تغییر میتواند سالانه حدود ۵۰ تن از مصرف پلاستیک نو را در این مرکز کاهش دهد. همچنین انتظار میرود هزینههای سالانه این شرکت بابت مسئولیت توسعهیافته تولیدکننده (Extended Producer Responsibility یا EPR) در حوزه بستهبندی، حدود ۲۱ هزار و ۱۵۰ پوند، معادل تقریبی ۲۷ هزار و ۹۰۰ دلار، کمتر شود. این برآوردها به عملکرد عملیاتی اعلامشده برای کاربرد موردنظر مربوطاند و میزان صرفهجویی در مقیاسهای دیگر به حجم تولید و شرایط استفاده بستگی خواهد داشت.
کاربرد اولیه ۲DPE بر کیسههای پستی تجارت الکترونیک و فیلمهای مورد استفاده در دستگاههای بستهبندی خودکار متمرکز است. این دستگاهها معمولاً برای شکلدهی، پرکردن و دوخت بستههایی به کار میروند که محصولاتی مانند پوشاک، لوازم آرایشی، کالاهای خانگی و اسباببازی در آنها قرار میگیرند. برآوردها حاکی از آن است که سالانه حدود ۹۴۱ میلیون کیسه پستی پلاستیکی به دست خریداران در بریتانیا میرسد. ازاینرو، حتی کاهش نسبتاً اندک مصرف پلاستیک در هر بسته میتواند در صورت گسترش استفاده از این فناوری، در مجموع به کاهش قابلتوجه مصرف مواد اولیه منجر شود.
زوئی بریملو (Zoe Brimelow)، یکی از مالکان دوو پکیجینگ و مدیر برند این شرکت که هدایت توسعه ۲DPE را بر عهده داشته است، میگوید خردهفروشان همزمان با افزایش هزینهها، سختگیرانهترشدن مقررات و بالا رفتن انتظارات مشتریان درباره پایداری محصولات روبهرو هستند. به گفته او، مواد بستهبندی موجود همواره نمیتوانستند این نیازها را بدون ایجاد مصالحه در عملکرد محصول برآورده کنند. بریملو با اشاره به بیش از یک سال فعالیت تحقیق و توسعه برای آمادهسازی این فناوری جهت عرضه تجاری، اعلام کرده است که این شرکت اکنون با خردهفروشان و برندهای دیگری نیز همکاری میکند تا امکان استفاده از این ماده در بستهبندیهای آنها بررسی شود.
مارک دیکی (Mark Dickie)، مدیر کاربردهای صنعتی در مرکز GEIC، نیز با اشاره به فعالیت این مرکز در صدها پروژه مرتبط با تبدیل فناوری گرافن به کاربردهای عملی در هر سال، توسعه ۲DPE را نمونهای از ورود این ماده به یکی از حوزههای مهم صنعت بستهبندی دانسته است. بااینحال، ارزیابی میزان موفقیت تجاری این فناوری در بلندمدت به نتایج استفاده گستردهتر، سازگاری آن با خطوط تولید مختلف و بررسی عملکرد بستهبندی در شرایط متنوع وابسته خواهد بود.
دیل بریملو (Dale Brimelow)، دیگر مالک دوو پکیجینگ و مدیر عملیات این شرکت، نیز مقررات اتحادیه اروپا درباره بستهبندی و پسماندهای بستهبندی (Packaging and Packaging Waste Regulation یا PPWR) را یکی از عوامل مهم تغییر در این صنعت معرفی کرده است. پیامدهای این مقررات تنها به شرکتهای مستقر در اتحادیه اروپا محدود نمیشود و کسبوکارهای بریتانیایی فعال در بازار اروپا را نیز تحت تأثیر قرار میدهد. این روند، شرکتها را به سمت استانداردسازی بستهبندیها و بازنگری در مواد مصرفی سوق میدهد.
توسعه فیلم پلیاتیلنی تقویتشده با گرافن نشان میدهد که کاربرد این ماده در صنعت الزاماً به ساخت قطعات الکترونیکی یا محصولات پیشرفته محدود نیست. در برخی موارد، افزودن مقدار کنترلشدهای از یک ماده تقویتکننده به پلاستیکهای رایج میتواند امکان استفاده بیشتر از مواد بازیافتی، کاهش ضخامت محصول و بهبود شرایط فرایند تولید را فراهم کند. با وجود نتایج امیدوارکننده اعلامشده برای ۲DPE، میزان اثرگذاری این فناوری در مقیاس وسیع به تداوم عملکرد آن در خطوط تولید مختلف و ارزیابی دقیقتر هزینهها و مزایای زیستمحیطی در طول چرخه عمر بستهبندی بستگی دارد.