PLA срещу PBAT: Ключови материали, използвани в компостируеми опаковки
Преди няколко години, когато за първи път започнах да обръщам внимание на компостируемите опаковки, предположих, че решението ще бъде доста просто - просто заменете конвенционалната пластмаса с биоразградима алтернатива. След като прекарах повече време около преработватели на опаковки и доставчици на материали, осъзнах, че всъщност не работи по този начин.
Гъвкавите опаковъчни фолиа рядко се правят от един материал. Дори традиционните пластмасови опаковки често разчитат на няколко слоя или смесени полимери, за да постигнат правилния баланс на здравина, гъвкавост и бариерни характеристики. Компостируемите опаковки следват същата логика.
В повечето проекти, които съм виждал, два материала се появяват отново и отново: PLA и PBAT. Те не са единствените налични биоразградими полимери, но вероятно са най-често използваните, когато хората се опитват да разработят компостируеми гъвкави филми.
ключови продуктови технологии
Първият път, когато използвах PLA филм
PLA или полимлечната киселина обикновено е първата биоразградима пластмаса, с която хората се сблъскват, когато започнат да търсят компостируеми материали. Една от причините е неговият произход - той се произвежда от растителни-суровини като царевично нишесте или захарна тръстика, а не от петрол.
Първият път, когато се сблъсках с проба от PLA филм, беше по време на тест за малки опаковки в съоръжение на конвертор. Това, което веднага се открои, беше колко твърд и гладък се усещаше материалът. В сравнение с полиетиленовото фолио, той се усеща почти като тънък лист пластмаса, а не като мек опаковъчен филм.
Тази скованост не е непременно нещо лошо. Всъщност яснотата и твърдостта на PLA го правят полезен за определени формати на опаковки. Много прозрачни контейнери за компостиране на храна са направени предимно от PLA, защото материалът изглежда чист и стабилен.
Но когато филмът се преработи в тънки гъвкави структури, недостатъците стават по-ясни. PLA филмите могат да се напукат по-лесно, когато се разтегнат твърде много по време на конвертиране или формоване на торбичка. Спомням си как един инженер обясни, че трябва да коригират условията на обработка няколко пъти, за да предотвратят малки пукнатини по линията на запечатване.
От материална гледна точка, това е една от причините само PLA рядко да се използва за гъвкави торби за опаковане.
PBAT изглежда много по-близо до традиционните гъвкави пластмаси
Ситуацията е съвсем различна с PBAT (полибутилен адипат терефталат).
Когато се работи с PBAT фолио, то се държи много повече като гъвкавите пластмаси, използвани в конвенционалните опаковки. Фолиото се разтяга лесно и се усеща значително по-меко от PLA. Тази гъвкавост е особено полезна за продукти, които трябва да оцелеят при транспортиране и обработка.
Например компостируемите куриерски пощенски чанти често разчитат в голяма степен на PBAT, тъй като материалът понася механични натоварвания по-добре от PLA.
Друго практическо предимство е, че PBAT често може да се обработва с помощта на оборудване, което вече се използва за производство на полиетиленово фолио. Някои линии за екструдиране се нуждаят само от умерени настройки на температурните настройки.
PBAT обаче също има своите ограничения. Филмите, направени предимно от PBAT, обикновено са по-малко твърди и по-малко прозрачни от PLA филмите. В приложения, където външният вид или твърдостта са от значение, PBAT сам по себе си може да не е идеален.
Защо конверторите често смесват двата материала
Тъй като двата материала се държат толкова различно, конверторите често ги смесват.
Идеята е доста ясна. PLA допринася за структурата и твърдостта, докато PBAT подобрява гъвкавостта. Чрез регулиране на съотношението между тях, производителите се опитват да създадат фолиа, които се държат по-близо до конвенционалните пластмасови опаковки.
По време на един проект за разработка, за който чух от преобразувател, инженерите тестваха няколко различни PLA-PBAT съотношения за приложение на торбичка за закуска. Когато съдържанието на PLA беше високо, торбичката поддържаше добре формата си, но се спука по време на тестовете за запечатване. Увеличаването на съдържанието на PBAT подобри издръжливостта, въпреки че филмът стана по-мек.
Тези видове компроми- са типични при работа с биоразградими материали.
Компостируемите опаковки обикновено са по-сложни, отколкото изглеждат
Друго нещо, което ме изненада, когато за първи път погледнах компостируемите опаковки, е колко подобна е тяхната структура на традиционните пластмасови опаковки.
Много компостируеми торбички все още разчитат на множество слоеве, дори ако самите материали са биоразградими. Всеки слой изпълнява различна функция.
Описание на продуктите
Прост пример може да включва:
външен слой за печат за графики
структурен слой, осигуряващ механична якост
вътрешен слой, предназначен за топлинно запечатване
Някои производители експериментират и с биоразградими покрития, които помагат за подобряване на устойчивостта на кислород или влага. Ефективността на бариерата все още е една от областите, в които компостируемите филми продължават да се развиват.
Пазарът на биопластмаси все още е сравнително малък, но расте
Въпреки че компостируемите пластмаси получават много внимание, те все още представляват малка част от общия пазар на пластмаси.
Според European Bioplastics глобалният производствен капацитет за биопластмаси се очаква да достигне около 7 милиона тона през следващите няколко години. Това звучи голямо, но в сравнение със стотиците милиони тонове конвенционална пластмаса, произвеждана годишно, това все още е относително малък дял.
Въпреки това интересът очевидно нараства. В разговорите с доставчици на опаковки търсенето често идва от сектори като специално кафе, марки органични храни и компании, които искат да подчертаят устойчивостта в дизайна на своите опаковки.
Лесен начин да мислите за PLA и PBAT
След като чух инженери да обсъждат тези материали много пъти, започнах да ги обяснявам по по-прост начин, когато хората ме питат.
PLA е полезен, когато опаковъчното фолио се нуждае от структура и визуална яснота. PBAT е полезен, когато филмът се нуждае от гъвкавост и издръжливост.
Нито един материал не решава всеки проблем сам по себе си. Ето защо компостируемите опаковъчни фолиа често разчитат на комбинация от двете.
Тъй като се разработват нови биоразградими полимери, тези материални системи вероятно ще продължат да се развиват. Но засега PLA опаковката и PBAT биоразградимата пластмаса остават два от ключовите материали, използвани, когато производителите се опитват да произвеждат компостируеми гъвкави опаковки.
ЧЗВ
В: Каква е основната разлика между PLA и PBAT?
О: PLA е полимер-на растителна основа, известен с твърдост и прозрачност, докато PBAT е гъвкав биоразградим полиестер, който осигурява разтегливост и здравина.
В: PLA и PBAT подлежат ли на компостиране?
О: И двата материала могат да се разградят при условия на промишлено компостиране, където температурата, влагата и микробната активност се контролират.
В: Защо PLA и PBAT често се смесват заедно?
О: Смесването на двата материала помага за балансиране на твърдостта и гъвкавостта, създавайки филми, които са по-подходящи за опаковъчни приложения.
Въпрос: Какви опаковъчни продукти обикновено използват PLA и PBAT?
О: Компостируеми пазарски чанти, торбички за опаковане на кафе, торбички за леки закуски и чанти за електронна-търговия са някои често срещани примери.