PLA против PBAT: ключевые материалы, используемые в компостируемой упаковке
Несколько лет назад, когда я впервые начал обращать внимание на компостируемую упаковку, я предположил, что решение будет довольно простым: - просто замените обычный пластик биоразлагаемой альтернативой. Проведя больше времени с переработчиками упаковки и поставщиками материалов, я понял, что на самом деле это не так.
Гибкие упаковочные пленки редко изготавливаются из одного материала. Даже традиционная пластиковая упаковка часто состоит из нескольких слоев или смешанных полимеров для достижения правильного баланса прочности, гибкости и барьерных свойств. Компостируемая упаковка следует той же логике.
В большинстве проектов, которые я видел, снова и снова появляются два материала: PLA и PBAT. Это не единственные доступные биоразлагаемые полимеры, но они, вероятно, наиболее распространены, когда люди пытаются создать биоразлагаемые гибкие пленки.
ключевые технологии продукта
Впервые я имел дело с пленкой PLA.
PLA, или полимолочная кислота, обычно является первым биоразлагаемым пластиком, с которым сталкиваются люди, когда начинают изучать компостируемые материалы. Одной из причин является его происхождение -, он производится из растительного-сырья, такого как кукурузный крахмал или сахарный тростник, а не из нефти.
Впервые я имел дело с образцом пленки PLA во время небольшого испытания упаковки на перерабатывающем предприятии. Что сразу бросалось в глаза, так это то, насколько жестким и гладким на ощупь был материал. По сравнению с полиэтиленовой пленкой она напоминала скорее тонкий лист пластика, чем мягкую упаковочную пленку.
Эта жесткость не обязательно является чем-то плохим. Фактически, прозрачность и жесткость PLA делают его полезным для определенных форматов упаковки. Многие прозрачные компостируемые контейнеры для пищевых продуктов изготавливаются в основном из PLA, поскольку этот материал выглядит чистым и стабильным.
Но когда пленка перерабатывается в тонкие гибкие структуры, недостатки становятся очевиднее. Пленки PLA могут легче растрескиваться при слишком сильном растяжении во время переработки или формирования пакетов. Помню, один инженер объяснял, что им приходилось несколько раз корректировать условия обработки, чтобы не допустить мелких трещин по линии герметизации.
С точки зрения материала, это одна из причин, по которой PLA сам по себе редко используется для изготовления гибких упаковочных пакетов.
PBAT намного ближе к традиционным гибким пластикам.
Совсем иная ситуация с ПБАТ (полибутиленадипаттерефталат).
При обращении с пленкой PBAT она ведет себя больше как гибкий пластик, используемый в обычной упаковке. Пленка легко растягивается и на ощупь заметно мягче, чем PLA. Такая гибкость особенно полезна для продуктов, которым необходимо выдерживать транспортировку и погрузочно-разгрузочные работы.
Например, биоразлагаемые пакеты для курьерской почты часто в значительной степени зависят от PBAT, поскольку этот материал лучше переносит механические нагрузки, чем PLA.
Еще одним практическим преимуществом является то, что ПБАТ часто можно перерабатывать с использованием оборудования, уже используемого для производства полиэтиленовой пленки. Некоторым экструзионным линиям требуется лишь умеренная корректировка температурных настроек.
Однако PBAT также имеет свои ограничения. Пленки, изготовленные в основном из PBAT, обычно менее жесткие и менее прозрачные, чем пленки PLA. В тех случаях, когда внешний вид или жесткость имеют значение, PBAT сам по себе может оказаться не идеальным решением.
Почему переработчики часто смешивают два материала
Поскольку эти два материала ведут себя по-разному, производители часто смешивают их.
Идея довольно проста. PLA придает структуру и жесткость, а PBAT повышает гибкость. Регулируя соотношение между ними, производители стараются создать пленки, которые по своим свойствам приближаются к обычной пластиковой упаковке.
Во время одного проекта разработки, о котором я услышал от переработчика, инженеры протестировали несколько различных соотношений PLA-PBAT для упаковки закусок. Когда содержание PLA было высоким, пакет хорошо держал форму, но треснул во время испытаний на герметичность. Увеличение содержания PBAT повысило долговечность, хотя пленка стала мягче.
Подобные компромиссы-типичны при работе с биоразлагаемыми материалами.
Компостируемая упаковка обычно сложнее, чем кажется
Еще одна вещь, которая удивила меня, когда я впервые посмотрел на компостируемую упаковку, — это то, насколько ее структура похожа на традиционную пластиковую упаковку.
Многие компостируемые пакеты по-прежнему состоят из нескольких слоев, даже если сами материалы биоразлагаемы. Каждый слой выполняет разные функции.
Описание продукции
Простой пример может включать в себя:
внешний печатный слой для графики
структурный слой, обеспечивающий механическую прочность
внутренний слой предназначен для термосваривания
Некоторые производители также экспериментируют с биоразлагаемыми покрытиями, которые помогают улучшить устойчивость к кислороду и влаге. Барьерные характеристики по-прежнему остаются одной из областей, в которых компостируемые пленки продолжают развиваться.
Рынок биопластиков все еще относительно невелик, но растет.
Хотя компостируемым пластикам уделяется много внимания, они по-прежнему составляют небольшую часть общего рынка пластмасс.
По данным European Bi Plastics, ожидается, что в ближайшие несколько лет мировые мощности по производству биопластиков достигнут около 7 миллионов тонн. Это звучит много, но по сравнению с сотнями миллионов тонн обычного пластика, производимого ежегодно, это все еще относительно небольшая доля.
Несмотря на это, интерес явно возрастает. В разговорах с поставщиками упаковки спрос часто исходит от таких секторов, как спешиалти кофе, брендов органических продуктов питания и компаний, которые хотят подчеркнуть экологичность в дизайне своей упаковки.
Простой способ подумать о PLA и PBAT
Услышав много раз, как инженеры обсуждают эти материалы, я начал объяснять их более простым языком, когда люди спрашивают.
PLA полезен, когда упаковочной пленке нужна структура и визуальная четкость. PBAT полезен, когда пленке требуется гибкость и долговечность.
Ни один из материалов сам по себе не решает всех проблем. Вот почему компостируемые упаковочные пленки часто основаны на сочетании этих двух факторов.
По мере разработки новых биоразлагаемых полимеров эти материальные системы, вероятно, будут продолжать развиваться. Но на данный момент упаковка из PLA и биоразлагаемый пластик PBAT остаются двумя ключевыми материалами, которые производители используют, когда производители пытаются производить компостируемую гибкую упаковку.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: В чем основная разница между PLA и PBAT?
О: PLA – это полимер-на растительной основе, известный своей жесткостью и прозрачностью, а PBAT – это гибкий биоразлагаемый полиэстер, обеспечивающий растяжение и прочность.
Вопрос: Являются ли PLA и PBAT компостируемыми?
Ответ: Оба материала могут разлагаться в условиях промышленного компостирования, когда температура, влажность и микробная активность контролируются.
Вопрос: Почему PLA и PBAT часто смешивают?
Ответ: Смешение двух материалов помогает сбалансировать жесткость и гибкость, создавая пленки, которые больше подходят для упаковочного применения.
Вопрос: В каких упаковочных продуктах обычно используются PLA и PBAT?
Ответ: Распространенными примерами являются биоразлагаемые пакеты для покупок, пакеты для упаковки кофе, пакеты для закусок и пакеты для почтовых отправлений электронной коммерции.