PLA vs PBAT: Βασικά υλικά που χρησιμοποιούνται σε κομποστοποιήσιμες συσκευασίες
Πριν από μερικά χρόνια, όταν άρχισα να δίνω για πρώτη φορά προσοχή στις κομποστοποιήσιμες συσκευασίες, υπέθεσα ότι η λύση θα ήταν αρκετά απλή - απλώς αντικαταστήστε το συμβατικό πλαστικό με μια βιοδιασπώμενη εναλλακτική. Αφού πέρασα περισσότερο χρόνο γύρω από τους μετατροπείς συσκευασίας και τους προμηθευτές υλικών, συνειδητοποίησα ότι δεν λειτουργεί με αυτόν τον τρόπο.
Οι εύκαμπτες μεμβράνες συσκευασίας σπάνια κατασκευάζονται από ένα μόνο υλικό. Ακόμη και οι παραδοσιακές πλαστικές συσκευασίες συχνά βασίζονται σε πολλά στρώματα ή αναμεμειγμένα πολυμερή για την επίτευξη της σωστής ισορροπίας αντοχής, ευελιξίας και απόδοσης φραγμού. Η κομποστοποιήσιμη συσκευασία ακολουθεί την ίδια λογική.
Στα περισσότερα από τα έργα που έχω δει, δύο υλικά εμφανίζονται ξανά και ξανά: PLA και PBAT. Δεν είναι τα μόνα διαθέσιμα βιοδιασπώμενα πολυμερή, αλλά είναι ίσως τα πιο κοινά που χρησιμοποιούνται όταν οι άνθρωποι προσπαθούν να αναπτύξουν κομποστοποιήσιμα εύκαμπτα φιλμ.
τεχνολογίες κλειδιών προϊόντων
Την πρώτη φορά που χειρίστηκα ταινία PLA
Το PLA, ή το πολυγαλακτικό οξύ, είναι συνήθως το πρώτο βιοδιασπώμενο πλαστικό που συναντούν οι άνθρωποι όταν αρχίζουν να αναζητούν κομποστοποιήσιμα υλικά. Ένας λόγος είναι η προέλευσή του - παράγεται από φυτικές- πρώτες ύλες όπως άμυλο καλαμποκιού ή ζαχαροκάλαμο και όχι από πετρέλαιο.
Η πρώτη φορά που χειρίστηκα ένα δείγμα φιλμ PLA ήταν κατά τη διάρκεια μιας δοκιμής μικρής συσκευασίας στις εγκαταστάσεις ενός μετατροπέα. Αυτό που ξεχώρισε αμέσως ήταν το πόσο άκαμπτο και λείο ήταν το υλικό. Σε σύγκριση με το φιλμ πολυαιθυλενίου, ήταν σχεδόν σαν ένα λεπτό φύλλο πλαστικού και όχι σαν ένα μαλακό φιλμ συσκευασίας.
Αυτή η ακαμψία δεν είναι απαραίτητα κακό. Στην πραγματικότητα, η σαφήνεια και η ακαμψία του PLA το καθιστούν χρήσιμο για ορισμένες μορφές συσκευασίας. Πολλά διαφανή κομποστοποιήσιμα δοχεία τροφίμων κατασκευάζονται σε μεγάλο βαθμό από PLA επειδή το υλικό φαίνεται καθαρό και σταθερό.
Αλλά όταν το φιλμ υποβάλλεται σε επεξεργασία σε λεπτές εύκαμπτες δομές, τα μειονεκτήματα γίνονται πιο ξεκάθαρα. Οι μεμβράνες PLA μπορούν να σπάσουν πιο εύκολα όταν τεντώνονται πολύ κατά τη μετατροπή ή το σχηματισμό θήκης. Θυμάμαι έναν μηχανικό που εξήγησε ότι έπρεπε να προσαρμόσουν τις συνθήκες επεξεργασίας πολλές φορές για να αποτρέψουν μικρά κατάγματα κατά μήκος της γραμμής στεγανοποίησης.
Από υλική άποψη, αυτός είναι ένας λόγος που το PLA σπάνια χρησιμοποιείται μόνο για εύκαμπτες σακούλες συσκευασίας.
Το PBAT αισθάνεται πολύ πιο κοντά στα παραδοσιακά εύκαμπτα πλαστικά
Η κατάσταση είναι αρκετά διαφορετική με το PBAT (τερεφθαλικό αδιπικό πολυβουτυλένιο).
Όταν γίνεται χειρισμός μεμβράνης PBAT, συμπεριφέρεται πολύ περισσότερο σαν τα εύκαμπτα πλαστικά που χρησιμοποιούνται στις συμβατικές συσκευασίες. Το φιλμ τεντώνεται εύκολα και είναι αισθητά πιο απαλό από το PLA. Αυτή η ευελιξία είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για προϊόντα που πρέπει να επιβιώσουν στη ναυτιλία και το χειρισμό.
Για παράδειγμα, οι κομποστοποιήσιμες τσάντες ταχυμεταφοράς συχνά βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στο PBAT επειδή το υλικό ανέχεται τη μηχανική καταπόνηση καλύτερα από το PLA.
Ένα άλλο πρακτικό πλεονέκτημα είναι ότι το PBAT μπορεί συχνά να υποβληθεί σε επεξεργασία χρησιμοποιώντας εξοπλισμό που χρησιμοποιείται ήδη για την παραγωγή φιλμ πολυαιθυλενίου. Ορισμένες γραμμές διέλασης χρειάζονται μόνο μέτριες προσαρμογές στις ρυθμίσεις θερμοκρασίας.
Ωστόσο, το PBAT έχει επίσης τους περιορισμούς του. Οι ταινίες που κατασκευάζονται κυρίως από PBAT τείνουν να είναι λιγότερο άκαμπτες και λιγότερο διαφανείς από τις μεμβράνες PLA. Σε εφαρμογές όπου η εμφάνιση ή η ακαμψία έχει σημασία, το PBAT από μόνο του μπορεί να μην είναι ιδανικό.
Γιατί οι μετατροπείς συχνά αναμιγνύουν τα δύο υλικά
Επειδή τα δύο υλικά συμπεριφέρονται τόσο διαφορετικά, οι μετατροπείς τα αναμειγνύουν συχνά.
Η ιδέα είναι αρκετά απλή. Το PLA συμβάλλει στη δομή και την ακαμψία, ενώ το PBAT βελτιώνει την ευελιξία. Προσαρμόζοντας την αναλογία μεταξύ τους, οι κατασκευαστές προσπαθούν να δημιουργήσουν φιλμ που να συμπεριφέρονται πιο κοντά στις συμβατικές πλαστικές συσκευασίες.
Κατά τη διάρκεια ενός έργου ανάπτυξης που άκουσα από έναν μετατροπέα, οι μηχανικοί δοκίμασαν πολλές διαφορετικές αναλογίες PLA-PBAT για μια εφαρμογή θήκης σνακ. Όταν η περιεκτικότητα σε PLA ήταν υψηλή, η θήκη κρατούσε καλά το σχήμα της, αλλά έσπασε κατά τη διάρκεια των δοκιμών σφράγισης. Η αύξηση της περιεκτικότητας σε PBAT βελτίωσε την ανθεκτικότητα, αν και το φιλμ έγινε πιο μαλακό.
Αυτού του είδους οι ανταλλαγές-είναι τυπικές όταν εργάζεστε με βιοδιασπώμενα υλικά.
Η κομποστοποιήσιμη συσκευασία είναι συνήθως πιο περίπλοκη από ό,τι φαίνεται
Ένα άλλο πράγμα που με εξέπληξε όταν κοίταξα για πρώτη φορά την κομποστοποιήσιμη συσκευασία είναι το πόσο παρόμοια δομή είναι με τις παραδοσιακές πλαστικές συσκευασίες.
Πολλές κομποστοποιήσιμες θήκες εξακολουθούν να βασίζονται σε πολλαπλά στρώματα, ακόμα κι αν τα ίδια τα υλικά είναι βιοαποδομήσιμα. Κάθε στρώμα εκτελεί διαφορετική λειτουργία.
Περιγραφή προϊόντων
Ένα απλό παράδειγμα μπορεί να περιλαμβάνει:
ένα εξωτερικό εκτυπώσιμο στρώμα για γραφικά
ένα δομικό στρώμα που παρέχει μηχανική αντοχή
ένα εσωτερικό στρώμα σχεδιασμένο για θερμική σφράγιση
Ορισμένοι κατασκευαστές πειραματίζονται επίσης με βιοδιασπώμενες επιστρώσεις που συμβάλλουν στη βελτίωση της αντοχής στο οξυγόνο ή στην υγρασία. Η απόδοση φραγμού εξακολουθεί να είναι ένας από τους τομείς όπου οι κομποστοποιήσιμες μεμβράνες συνεχίζουν να εξελίσσονται.
Η αγορά βιοπλαστικών είναι ακόμα σχετικά μικρή αλλά αυξάνεται
Αν και τα κομποστοποιήσιμα πλαστικά τυγχάνουν μεγάλης προσοχής, εξακολουθούν να αντιπροσωπεύουν ένα μικρό μέρος της συνολικής αγοράς πλαστικών.
Σύμφωνα με την European Bioplastics, η παγκόσμια παραγωγική ικανότητα για βιοπλαστικά αναμένεται να φτάσει περίπου τους 7 εκατομμύρια τόνους μέσα στα επόμενα χρόνια. Αυτό ακούγεται μεγάλο, αλλά σε σύγκριση με τους εκατοντάδες εκατομμύρια τόνους συμβατικών πλαστικών που παράγονται ετησίως, εξακολουθεί να είναι ένα σχετικά μικρό μερίδιο.
Ακόμα κι έτσι, το ενδιαφέρον είναι σαφώς αυξανόμενο. Σε συζητήσεις με προμηθευτές συσκευασιών, η ζήτηση προέρχεται συχνά από τομείς όπως ο ειδικός καφές, οι μάρκες βιολογικών τροφίμων και οι εταιρείες που θέλουν να τονίσουν τη βιωσιμότητα στο σχεδιασμό των συσκευασιών τους.
Ένας απλός τρόπος για να σκεφτείτε το PLA και το PBAT
After hearing engineers discuss these materials many times, I've started explaining them in a simpler way when people ask.
Το PLA είναι χρήσιμο όταν ένα φιλμ συσκευασίας χρειάζεται δομή και οπτική διαύγεια. Το PBAT είναι χρήσιμο όταν το φιλμ χρειάζεται ευελιξία και ανθεκτικότητα.
Κανένα υλικό δεν λύνει κάθε πρόβλημα από μόνο του. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι κομποστοποιήσιμες μεμβράνες συσκευασίας βασίζονται συχνά σε συνδυασμό και των δύο.
Καθώς αναπτύσσονται νέα βιοαποδομήσιμα πολυμερή, αυτά τα συστήματα υλικών πιθανότατα θα συνεχίσουν να εξελίσσονται. Ωστόσο, προς το παρόν, η συσκευασία PLA και το βιοδιασπώμενο πλαστικό PBAT παραμένουν δύο από τα βασικά υλικά που χρησιμοποιούνται όταν οι κατασκευαστές προσπαθούν να παράγουν κομποστοποιήσιμες εύκαμπτες συσκευασίες.
FAQ
Ε: Ποια είναι η κύρια διαφορά μεταξύ PLA και PBAT;
Α: Το PLA είναι ένα φυτικό πολυμερές- γνωστό για ακαμψία και διαύγεια, ενώ το PBAT είναι ένας εύκαμπτος βιοδιασπώμενος πολυεστέρας που παρέχει ελαστικότητα και σκληρότητα.
Ε: Είναι το PLA και το PBAT κομποστοποιήσιμα;
Α: Και τα δύο υλικά μπορούν να αποικοδομηθούν υπό συνθήκες βιομηχανικής κομποστοποίησης όπου ελέγχονται η θερμοκρασία, η υγρασία και η μικροβιακή δραστηριότητα.
Ε: Γιατί το PLA και το PBAT συνδυάζονται συχνά;
Α: Η ανάμειξη των δύο υλικών βοηθά στην εξισορρόπηση της ακαμψίας και της ευελιξίας, δημιουργώντας μεμβράνες που είναι πιο κατάλληλες για εφαρμογές συσκευασίας.
Ε: Ποια προϊόντα συσκευασίας χρησιμοποιούν συνήθως PLA και PBAT;
Α: Σακούλες για ψώνια που μπορούν να κομποστοποιηθούν, σακούλες συσκευασίας καφέ, σακουλάκια σνακ και ταχυδρομικές τσάντες -του ηλεκτρονικού εμπορίου είναι μερικά κοινά παραδείγματα.