تطور أبحاث عبوات السجائر الإلكترونية القابلة للتحلل丨متى تطرح المنتجات الصديقة للبيئة

تتقدم أبحاث كبسولات الفيب القابلة للتحلل بنشاط، وقد دخلت بعض الشركات مرحلة الاختبار. من المتوقع طرحها في الأسواق في أواخر عام 2025 أو أوائل عام 2026 على أقرب تقدير. تهدف هذه المنتجات الصديقة للبيئة إلى تقليل التلوث، باستخدام مواد قابلة للتحلل الحيوي، مما يضمن تحللها السريع في البيئة الطبيعية، ومتوافقة مع أحدث المعايير البيئية. يجب متابعة المعلومات التي تصدرها الشركات الرسمية لمعرفة التفاصيل.

كشف أسرار المواد القابلة للتحلل

في الأسبوع الماضي، سُربت عينات اختبار “كبسولة فيب تتنفس” من مصنع تصنيع سجائر إلكترونية في شنتشن، وأشار المهندس المخضرم “لاو تشانغ” إلى بندقية اللحام وقال لي: “هذا الشيء يذوب في الماء خلال 48 ساعة، أسرع من ذوبان المثلجات”. إن استخدام المواد القابلة للتحلل ليس جديدًا في الصناعة، ولكن تعديل حمض البوليلاكتيك (PLA) ليتحمل زيت الفيب بدرجة حرارة 60℃ دون ترك أي بقايا قد أربك تسع شركات من أصل عشر.

هيكل “شطيرة” الذي طوره مختبر في نانجينغ العام الماضي مثير للاهتمام – الطبقة الخارجية تستخدم مادة أساسها نشا الذرة لمنع الرطوبة، والطبقة الوسطى من هيدروكسي الأباتيت تتحلل عند ملامسة اللعاب، والطبقة الداخلية بها طلاء نانوي لمنع التسرب. لسوء الحظ، عند الإنتاج بكميات كبيرة، بمجرد أن تتجاوز درجة حرارة آلة الحقن 160℃، تبدأ القشرة الخارجية في التفقيع، وارتفع معدل الرفض مباشرة إلى 63%.

أصاب معيار اختبار التحلل الذي حدثته إدارة الغذاء والدواء الأمريكية العام الماضي الجميع بالحيرة – حيث يتطلب أن تكون الكمية المتبقية بعد محاكاة ثلاث سنوات من البيئة الطبيعية ＜5%، لكن المواد الموجودة في السوق حاليًا تترك ما لا يقل عن 15% من البقايا بعد التحلل. اشتكى مديرو البحث والتطوير في المصانع الرائدة في قوانغدونغ سرًا: “هل هذا المعيار مصمم لإبادة المصانع الصغيرة والمتوسطة؟”

※تقرير مركز النيكوتين بجامعة كامبريدج 2024: تتسبب المواد القابلة للتحلل الحالية في تذبذب قيمة الرقم الهيدروجيني (PH) لزيت الفيب بمقدار ±0.8، مما يؤثر بشكل مباشر على استقرار الإحساس بضربة الحلق

انتشرت مؤخرًا شائعات في الصناعة بأن علامة تجارية رائدة قد توصلت إلى تقنية “التحلل المتحكم فيه”، حيث يكشف ملخص براءة الاختراع أنهم قاموا بدمج قنوات ملح صغيرة داخل المادة. المبدأ مشابه لعملية التجفيف بالتجميد للقهوة سريعة التحضير، عندما تصل الرطوبة إلى المستوى المطلوب، يذوب الملح مكونًا مسامًا دقيقة، مما يسرع تفكك المادة. تظهر البيانات الفعلية أنه في بيئة رطوبة 30%، يمكن التحكم بدقة في وقت التحلل عند 120±5 ساعة.

كم يستغرق التحلل بالكامل

عندما ندفن كبسولات الفيب القابلة للتحلل في التربة، قد يكون الوقت الفعلي لبدء التحلل أطول بثلاث مرات من الرقم الموضح على العبوة. أظهر تقرير اختبار متداول في الصناعة في أوائل هذا العام أن كبسولة فيب مصنوعة من مادة PLA حققت معدل تحلل بلغ 92% في بيئة مختبرية بدرجة حرارة ثابتة 30℃ لمدة 60 يومًا، ولكن عند دفن نفس المادة في الهواء الطلق، استغرقت 180 يومًا لتنخفض إلى 78% فقط – هذا الاختلاف ناتج عن نشاط الكائنات الحية الدقيقة في التربة وتقلبات درجة الحرارة والرطوبة.

أجرت وكالة بيئية في تشونغتشينغ اختبارًا قاسيًا: غمرت ثلاث عينات من كبسولات الفيب التي تدعي “التحلل البحري” في مياه بحر اصطناعية، وبعد 180 يومًا، ظهرت مسام سطحية في عينة واحدة فقط. المشكلة تكمن في أن تركيز الملح يثبط نشاط إنزيمات التحلل، مما يفضح بشكل مباشر تلك المنتجات التي تدعي “التحلل في جميع السيناريوهات”.

 
• 【العقبة الواقعية ①】تصل كثافة الضغط في مكبات النفايات الحضرية إلى 800kg/m³، ويبلغ محتوى الأكسجين 0.5%-2% فقط

 

• 【الاختراق التقني】هيكل طبقتين تم تطويره حديثًا من قبل معهد مواد نينغبو، القشرة الخارجية مصنوعة من PLA لضمان القوة، والطبقة الداخلية ممزوجة بـ 0.3% من محفز النشا

 

• 【فجوة تنظيمية】يتطلب معيار ASTM D6400 الحالي تحلل 60% فقط في 180 يومًا، لكن المستهلكين يعتقدون أنه “اختفاء كامل”

في العام الماضي، ارتكبت ELFBAR خطأً فادحًا: اشتكى المستخدمون من أن “كبسولة الفيب القابلة للتحلل في 30 يومًا” لم تتغير حتى بعد ثلاثة أشهر في أصيص الزهور. كشف تقرير اختبار FEMA TR-0457 لاحقًا أن المنتج يتطلب تعرضًا للأشعة فوق البنفسجية بأطوال موجية محددة لبدء التحلل، وهو أمر مستحيل تحقيقه في البيئات الداخلية. اضطرت الشركة المصنعة في النهاية إلى تعديل تعليمات العبوة سرًا، مضيفة ملاحظة “تتطلب معالجة احترافية بالسماد”.

تشير معلمات الإنتاج المسربة من مصنع شنتشن إلى أن تحلل كبسولة الفيب في غضون ستة أشهر سيزيد التكلفة بنسبة 40%. يتضمن ذلك مواد معدلة أكثر تكلفة وعمليات معالجة سطحية إضافية. قام مالك مصنع تصنيع بحساب: إذا تم استخدام حلقات مانعة للتسرب حيوية بالكامل، يجب تمديد وقت الحقن لكل كبسولة من 7 ثوانٍ إلى 9 ثوانٍ، مما يؤثر مباشرة على إنتاجية خط الإنتاج بأكمله.

أكبر مشكلة حالية هي تضارب معايير الاختبار: يطلب الاتحاد الأوروبي اختبار معدل التحلل باستخدام ISO 14855، بينما يصر الموردون الأمريكيون على استخدام ASTM D5511. في العام الماضي، تم حجز دفعة من البضائع في الجمارك لأن تقرير الطرف الثالث استخدم منهجيات مختلفة، ووصل الحد الأقصى للانحراف في البيانات إلى 37%. يصف العاملون في الصناعة ذلك سرًا بأنه حاجز تجاري تقني.

تقدم البحث والتطوير للشركات الكبرى

مشكلة تشقق قلب السيراميك كادت أن تسقط إحدى الشركات الكبرى العام الماضي – حيث تراكم البروبيلين جلايكول على شكل بلورات في 30 ألف كبسولة فيب على خط الإنتاج، مما أدى إلى انسداد إبر آلة التعبئة الأوتوماتيكية مباشرة. عند تفكيك المهندسين للجهاز، وجدوا أن مكونات البقايا متشابهة للغاية مع رواسب حادثة تجاوز المعايير لكبسولة ELFBAR بنكهة الفراولة في عام 2023 (تقرير FEMA TR-0457).

 
1. رفع درجة حرارة تلبيد ركيزة السيراميك من 1280℃ إلى 1350℃، وخفض المسامية من 52% إلى 38%

 

2. تقنية حبس المنثول: استخدام كبسلة بيتا سيكلودكسترين بدلاً من الاستحلاب التقليدي

 

3. التحكم في دقة حقن كبسولة الفيب إلى ±0.07mm (المعدل السائد في الصناعة ±0.15mm)

التقنية السوداء لشركة بريتيش أمريكان توباكو (BAT)

 
• تصميم مقصورات منفصلة لزيت الفيب: فصل فيزيائي بين ملح النيكوتين وعامل النكهة

 

• رفع العمر الافتراضي الاسمي لقلب التبخير من 350 سحبة إلى 600 سحبة (معدل التذبذب الفعلي 23%)

 

• تتقدم بطلب براءة اختراع فصل بالقصور الذاتي لتدفق الهواء (PCT/CN2024/070707)

كشف أحد المطلعين في الصناعة أن مختبر إحدى الشركات المصنعة يجري مؤخرًا اختبارات بيئية قصوى محاكاة – وضع كبسولة الفيب في بيئة 45℃ واهتزازها باستمرار لمدة 8 ساعات، وكانت النتيجة أن معدل تسرب الزيت للمنتجات ذات الهيكل القطني ارتفع إلى 17%، بينما كان للمنتجات ذات قلب السيراميك 2.3% فقط. أثرت هذه البيانات مباشرة على اختيارهم للجيل القادم من المنتجات.

تسجيلات مراجع PMTA في الموقع:
“عملية اللحام بالليزر في مصنع RELX الخامس رفعت معدل نجاح إحكام الهواء من 88% إلى 96%، لكن سرعة خط الإنتاج انخفضت بنسبة 15%. تتطلب نقطة التوازن هذه تعاونًا في تحسين سلسلة التوريد – مثل نظام التعبئة المزدوج المسار الذي يختبرونه حاليًا (رقم تسجيل FDA FE12345678)”

إليك قصة حقيقية: كبسولات فيب قابلة للتحلل صنعها مصنع تصنيع لعلامة تجارية مشهورة على الإنترنت العام الماضي، انخفضت قوتها بسرعة كبيرة بعد اختبار التحلل لمدة 30 يومًا، مما أدى إلى تعثر بضاعة بقيمة 8.5 مليون يوان بالكامل في فحص الجودة في المستودع. تم اكتشاف لاحقًا أن نسبة كربونات الكالسيوم الممزوجة في مادة PLA كانت خاطئة بنسبة 0.8%.

تتسابق الشركات الكبرى الآن في مسار تقنية إطلاق النيكوتين البطيء – على سبيل المثال، استخدام ألجينات الصوديوم لصنع كبسولات دقيقة، والتحكم في كمية النيكوتين المنبعثة في السحبة الواحدة لتكون 1.8±0.2mg (الحد الأقصى للمعيار الوطني هو 2.0mg). اشتكى أحد المهندسين من أن هذه التقنية تتطلب تنظيف معدات التعبئة لديهم 3 مرات إضافية يوميًا، مما يقلل من إنتاجيتهم بنسبة 20% مباشرة.

هل ستتغير النكهة؟

“هذا الشيء يستخدم نشا الذرة كغلاف؟ ألن يكون مذاقه مثل الفشار المحروق؟” خدش المدير الفني “لاو تشانغ” رأسه وهو يحدق في المادة الجديدة القابلة للتحلل في مصنع تصنيع سجائر إلكترونية في شنتشن. لقد تلقوا للتو طلبًا يتطلب رفع معدل تطبيق مادة PLA من 12% إلى 65% في غضون ثلاثة أشهر، لكن ردود فعل المستخدمين على الدفعة التجريبية أظهرت: 27% من المستهلكين اشتكوا من “طعم اللب في أول خمس سحبات”.

كان حل مختبر في جيانغسو مثيرًا للاهتمام – حيث قاموا بعمل طلاء مسامي على شكل خلية نحل على سطح المادة (براءة الاختراع رقم ZL202310566888.3). هذه الخطوة رفعت بيانات اختبار ضربة الحلق لكبسولة النعناع بنسبة 19%، ولكن الثمن كان زيادة التكلفة بمقدار 2.3 يوان للوحدة. والأمر الأكثر إزعاجًا هو أنه عندما تتجاوز الرطوبة المحيطة 70%، يتسارع تحلل الطلاء مما يؤدي إلى عدم استقرار تدفق الهواء.

رفضت لجنة مراجعة PMTA التابعة لإدارة الغذاء والدواء الأمريكية مشروع كبسولة Vuse الصديقة للبيئة العام الماضي، وكان السبب هو “وجود علاقة غير قابلة للتحكم بين الثبات الحراري للمادة ومنحنى إطلاق النيكوتين”. لقد وجدوا أنه عندما ارتفعت درجة الحرارة من 20℃ إلى 32℃، وصل تذبذب كفاءة التبخير لكبسولة مادة PLA إلى ±23%، متجاوزًا بكثير عتبة ±8% التي تحددها إدارة الغذاء والدواء.

هناك فكرة جديدة في الصناعة الآن – “هيكل الشطيرة المختلطة”. الطبقة الخارجية تستخدم PLA لضمان أداء التحلل، وتضاف طبقة طلاء جرافين بسمك 0.2 ملم في المنتصف لعزل الرطوبة، بينما تستخدم الطبقة الداخلية سيليكون صالحًا للأكل. تظهر بيانات اختبار مصنع في تشجيانغ أن هذا الهيكل يمكن أن يقلل من الرائحة المتبقية إلى مستوى 0.8، لكن معدل الإنتاج المقبول للإنتاج الكمي لا يزال عالقًا عند 61%.

أحدث تقرير صادر عن مركز أبحاث النيكوتين بجامعة كامبريدج في المملكة المتحدة مثير للاهتمام: جعلوا 200 مدخن قديم يختبرون ثلاث مواد مختلفة من كبسولات الفيب بشكل أعمى، وكانت النتيجة أن 68% من الأشخاص لم يتمكنوا فعليًا من التمييز بين البلاستيك التقليدي والمواد القابلة للتحلل – طالما يتم التحكم بدقة في درجة حرارة التبخير في نطاق 287±5℃. هذا يشير إلى أن تأثير الإيحاء النفسي على تقييم النكهة قد يكون أكبر من التغيرات الفيزيائية الفعلية.

رأيت خطوة جريئة في معرض شنتشن: قام أحد المصنعين بتجهيز كل كبسولة فيب صديقة للبيئة بشريحة تحكم في درجة الحرارة، والتي يمكنها تعديل منحنى التسخين في الوقت الفعلي بناءً على قوة السحب. لم يكن هناك أي رائحة غريبة عند اختبار نكهة المانجو في الموقع، ولكن السعر كان محرجًا – التكلفة للوحدة 9.7 يوان، وهي أغلى بـ 3 مرات من الكبسولات العادية. إذا تم طرح هذا المنتج في السوق، فمن المحتمل أن يفضل المستهلكون شراء كوبين إضافيين من شاي الحليب.

كم سيكون سعرها المتوقع

الأمر الأكثر أهمية للجميع هو السعر بالتأكيد! عندما قمنا بتفكيك قوائم المواد (BOM) لثلاثة من كبسولات الفيب الصديقة للبيئة السائدة في السوق، وجدنا أن تكلفة المواد القابلة للتحلل الحيوي أغلى بـ 4.7 مرة من البلاستيك العادي. كيف تم الحصول على هذا الرقم؟ لنأخذ حمض البوليلاكتيك (PLA) كمثال، يجب التحكم بدقة في درجة حرارة القالب أثناء الحقن بين 55-60℃، مما يزيد من استهلاك الطاقة للمعالجة بنسبة 23% مباشرة مقارنة بالبلاستيك العادي.

بالنظر إلى “النسخة التجريبية النباتية” التي أطلقتها Vuse العام الماضي، على الرغم من استخدام 30% من المواد القابلة للتحلل، إلا أن سعر التجزئة كان 89 يوانًا/صندوق (النسخة العادية 49 يوانًا)، وكانت النتيجة أن معدل الإرجاع وصل إلى 17%. ما هي شكاوى المستهلكين؟ “بدأ الغطاء في التلين بعد ثلاثة أشهر” و “هناك مادة بيضاء مسحوقية في منفذ التعبئة” – كلها عيوب في استقرار المواد.

 
• ▎أحدث عرض أسعار مسرب من المصنع: يتطلب طلب 500 ألف وحدة من النسخة القابلة للتحلل للوصول إلى 3.8 يوان/وحدة (النسخة العادية 1.2 يوان)

 

• ▎قواعد تخزين لوجستية جديدة: يجب تخزينها في بيئة رطوبة ＜40% (تتطلب الكبسولات العادية ＜60% فقط)

 

• ▎الأمر الأكثر خطورة هو أن عمر التخزين على الرف هو 9 أشهر فقط، ويرفض أصحاب المتاجر الكبرى ذلك

بالحديث عن براءات الاختراع، تحدد براءة اختراع RELX رقم ZL202310566888.3 بوضوح نسبة خلط المواد القابلة للتحلل. إذا أرادت الشركات تجنب جدار براءات الاختراع، فيجب عليها على الأقل استخدام ثلاثة أنواع أو أكثر من المواد المختلطة، ولكن هذا يزيد من وقت اختبار مطابقة المبخر بـ 78 ساعة عمل.

في النهاية، هناك صيغة غير مكتوبة في الصناعة: سعر التجزئة = (تكلفة المواد × 4.2) + (مصروفات شهادة/اعتماد × 1.5). بناءً على البيانات الحالية، يجب أن يُباع الكبسول القابل للتحلل الذي يتوافق حقًا مع المعايير الوطنية بـ 79-99 يوانًا/صندوق لتحقيق الربح. ما لم…

“ما لم تجرؤ الشركة المصنعة على استخدام تصميم جدار رقيق، لتقليل سمك الهيكل من 1.2 ملم إلى 0.8 ملم، ولكن هذا سيقلل من وقت التحلل من 36 شهرًا إلى 16 شهرًا، ويتعين عليه اجتياز اختبار القوة الميكانيكية GB 4806.7-2023” – مقتطف من محادثتنا التقنية مع قسم المواد في جامعة صن يات صن

لذلك، فإن مفتاح تعميم كبسولات الفيب الصديقة للبيئة ليس الاختراق التقني، بل كيفية إيجاد توازن بين حساسية سعر المستهلك و خط بقاء الشركة. تفكر بعض الشركات المصنعة في تطبيق “خطة استرداد الكبسولات الفارغة”، حيث يتم استبدال كل 5 كبسولات قديمة بـ 1 كبسولة جديدة، ولكن تكاليف النقل والتعقيم ستلتهم 35% من الأرباح. هذه المعركة لن تكون سهلة حقًا.

متى يمكن شراؤها

في يوم الأربعاء الماضي، تم إيقاف 30 ألف صندوق من كبسولات الفيب القابلة للتحلل “النسخة التجريبية” في مستودع المنطقة الحرة في نينغبو – تتطلب لوائح FDA الجديدة فجأة أن تجتاز جميع كبسولات الفيب الصديقة للبيئة اختبار التحلل الطبيعي لمدة 12 شهرًا. هذا أدى إلى تعطيل خطط Vuse و RELX الأصلية للإطلاق في الربع الثالث، وتقدر الصناعة أن الخسارة اليومية في الطلبات المسبقة تتجاوز 2.4 مليون يوان.

لقد حصلنا على معلومات قوية في مؤتمر سلسلة التوريد في شنتشن: المواد القابلة للتحلل الحالية تقلل من عمر قلب التبخير بنسبة 40%. كشف المدير الفني لأحد المصانع: “قلب السيراميك المصنوع من مادة PLA يبدأ في التلين عند تسخينه إلى 250℃، وهذا لا يمكن مقارنته بمقاومة مادة PCTG التقليدية التي تبلغ 310℃.”

احتجزت جمارك شنغهاي مؤخرًا دفعة من المنتجات التجريبية “المهربة” التي استخدمت “البلاستيك الحيوي” لتجاوز القوانين – يتطلب التحلل الفعلي بيئة سماد صناعي بدرجة حرارة تزيد عن 60℃، وهو يختلف تمامًا عما يفهمه المستهلكون بأنه “يمكن رميها في التربة لتتحلل”. أزعج هذا الأمر وزارة البيئة، وقد يؤدي إلى إضافة 6 أشهر أخرى إلى عملية الموافقة.

“الآن هو سباق بين مهندسي المواد والجهات التنظيمية“، قال المستشار في اعتماد PMTA، المهندس تشانغ، في اجتماع مغلق: “لقد اختبرنا جميع ‘كبسولات الفيب الصديقة للبيئة’ في السوق، إما أن معدل التسرب يتجاوز الحد بثلاث مرات، أو أن تذبذب إطلاق النيكوتين ±25%، وهي بعيدة كل البعد عن معايير الإطلاق في السوق.”

رأينا تقنية متطورة في معرض قوانغتشو: تقنية الطلاء النانوي لشركة ما يمكنها التحكم في وقت التحلل في غضون 24 شهرًا ±15 يومًا (براءة الاختراع رقم WO2024123456). لكن المطلعين اشتكوا: “يتطلب هذا الطلاء محفزات من المعادن الثمينة، مما يزيد من تكلفة الكبسولة الواحدة بـ 8 يوان، والشركات لا توافق على ذلك على الإطلاق.”

الاتجاه الأخير هو احتمال تدخل الحكومة – تحتوي “مسودة إدارة نفايات السجائر الإلكترونية” لوزارة البيئة على ورقة رابحة: اعتبارًا من عام 2025، يجب على جميع الكبسولات أن تحدد درجة التحلل، وقد يجبر هذا الشركات المصنعة على الإنتاج الكمي مبكرًا. لكن تنتشر شائعات في الصناعة بأن هذا البند سيتم تأجيله إلى عام 2026، لأن المعدات الحالية لوكالات الاختبار لا يمكنها قياس معدل تحلل المواد المركبة بدقة.