PLA vs PBAT: põhimaterjalid, mida kasutatakse kompostitavates pakendites
Paar aastat tagasi, kui hakkasin esimest korda tähelepanu pöörama kompostitavale pakendile, eeldasin, et lahendus on üsna lihtne - lihtsalt asendada tavaline plast biolaguneva alternatiiviga. Olles veetnud rohkem aega pakenditöötlejate ja materjalide tarnijate ümber, mõistsin, et see tegelikult nii ei tööta.
Painduvaid pakkekilesid valmistatakse harva ühest materjalist. Isegi traditsiooniline plastpakend tugineb sageli mitmele kihile või segatud polümeeridele, et saavutada õige tasakaal tugevuse, paindlikkuse ja barjääri jõudluse vahel. Kompostitav pakend järgib sama loogikat.
Enamiku projektide puhul, mida olen näinud, ilmub ikka ja jälle kaks materjali: PLA ja PBAT. Need ei ole ainsad saadaolevad biolagunevad polümeerid, kuid need on ilmselt kõige levinumad, kui inimesed üritavad välja töötada kompostitavaid painduvaid kilesid.
toote võtmetehnoloogiad
Esimest korda käsitlesin PLA filmi
PLA ehk polüpiimhape on tavaliselt esimene biolagunev plast, millega inimesed kokku puutuvad, kui nad hakkavad kompostitavaid materjale uurima. Üks põhjus on selle päritolu - see on toodetud taimsetest-toorainetest, nagu maisitärklis või suhkruroog, mitte naftast.
Esimest korda käsitlesin PLA-kileproovi väikese pakendikatse käigus konverteri rajatises. Silma jäi kohe see, kui jäik ja sile materjal tundus. Võrreldes polüetüleenkilega tundus see pigem õhukese plastlehena kui pehme pakkekilena.
See jäikus ei pruugi olla halb. Tegelikult muudab PLA selgus ja jäikus selle teatud pakendivormingute jaoks kasulikuks. Paljud läbipaistvad kompostitavad toidunõud on valmistatud suures osas PLA-st, kuna materjal näeb välja puhas ja stabiilne.
Kuid kui kile töödeldakse õhukesteks painduvateks struktuurideks, muutuvad puudused selgemaks. PLA-kiled võivad kergesti praguneda, kui neid teisendamise või koti moodustamise ajal liiga palju venitada. Mäletan, kuidas üks insener selgitas, et nad pidid mitu korda töötlemistingimusi kohandama, et vältida väikeste murdude tekkimist tihendusliinil.
Materjali vaatenurgast on see üks põhjus, miks ainuüksi PLA-d kasutatakse painduvate pakendikottide jaoks harva.
PBAT tundub palju lähedasem traditsioonilistele painduvatele plastidele
Hoopis teistsugune on olukord PBAT-ga (polübutüleenadipaattereftalaat).
Kui PBAT-kilet käideldakse, käitub see palju rohkem nagu tavalistes pakendites kasutatavad elastsed plastid. Kile venib kergesti ja tundub märgatavalt pehmem kui PLA. See paindlikkus on eriti kasulik toodete puhul, mis peavad tarnimise ja käitlemise ellu jääma.
Näiteks komposteeritavad kullerpostikotid sõltuvad sageli suuresti PBAT-st, kuna materjal talub mehaanilist pinget paremini kui PLA.
Teine praktiline eelis on see, et PBAT-i saab sageli töödelda polüetüleenkile tootmiseks juba kasutatavate seadmetega. Mõned ekstrusiooniliinid vajavad ainult mõõdukat temperatuuri seadistust.
Siiski on ka PBAT-l oma piirangud. Peamiselt PBAT-st valmistatud kiled kipuvad olema vähem jäigad ja vähem läbipaistvad kui PLA-kiled. Rakendustes, kus välimus või jäikus on olulised, ei pruugi PBAT üksi olla ideaalne.
Miks muundurid sageli neid kahte materjali segavad?
Kuna need kaks materjali käituvad nii erinevalt, segavad muundurid neid sageli.
Idee on üsna sirgjooneline. PLA suurendab struktuuri ja jäikust, samas kui PBAT parandab paindlikkust. Nendevahelist suhet reguleerides püüavad tootjad luua kilesid, mis käituvad tavapärastele plastpakenditele lähemal.
Ühe arendusprojekti käigus, millest kuulsin konverterist, katsetasid insenerid suupistekoti rakenduse jaoks mitut erinevat PLA-PBAT suhet. Kui PLA sisaldus oli kõrge, hoidis kott oma kuju hästi, kuid purunes tihenduskatsete ajal. PBAT-sisalduse suurendamine parandas vastupidavust, kuigi kile muutus pehmemaks.
Sellised kompromissid{0}}on tüüpilised biolagunevate materjalidega töötamisel.
Kompostitav pakend on tavaliselt keerulisem, kui välja paistab
Teine asi, mis mind esimest korda komposteeritavate pakendite uurimisel üllatas, on see, kui sarnane on selle struktuur traditsioonilise plastpakendiga.
Paljud kompostitavad kotid sõltuvad endiselt mitmest kihist, isegi kui materjalid ise on biolagunevad. Iga kiht täidab erinevat funktsiooni.
Toodete kirjeldus
Lihtne näide võib hõlmata järgmist:
välimine prinditav kiht graafika jaoks
mehaanilist tugevust tagav konstruktsioonikiht
sisemine kiht, mis on mõeldud kuumtihendamiseks
Mõned tootjad katsetavad ka biolagunevate kattekihtidega, mis aitavad parandada hapniku- või niiskuskindlust. Tõkete jõudlus on endiselt üks valdkondi, kus komposteeritavad kiled jätkuvalt arenevad.
Bioplasti turg on endiselt suhteliselt väike, kuid kasvav
Kuigi kompostitavad plastid saavad palju tähelepanu, moodustavad need siiski väikese osa kogu plastiturust.
European Bioplasticsi andmetel peaks ülemaailmne bioplasti tootmisvõimsus järgmise paari aasta jooksul ulatuma umbes 7 miljoni tonnini. See kõlab suurelt, kuid võrreldes aastas toodetud sadade miljonite tonnide tavaplastiga on see siiski suhteliselt väike osa.
Sellest hoolimata on huvi selgelt kasvamas. Vestlustes pakenditarnijatega pärineb nõudlus sageli sellistest sektoritest nagu erikohv, mahetoidu kaubamärgid ja ettevõtted, kes soovivad oma pakendikujunduses rõhutada jätkusuutlikkust.
Lihtne viis mõelda PLA-le ja PBAT-ile
Olles kuulnud inseneridelt neid materjale korduvalt arutamas, olen hakanud neid lihtsamalt seletama, kui inimesed küsivad.
PLA on kasulik, kui pakkekile vajab struktuuri ja visuaalset selgust. PBAT on kasulik, kui kile vajab paindlikkust ja vastupidavust.
Kumbki materjal ei lahenda iga probleemi iseenesest. Seetõttu tuginevad kompostitavad pakkekiled sageli nende kahe kombinatsioonile.
Uute biolagunevate polümeeride väljatöötamisel jätkavad need materjalisüsteemid tõenäoliselt ka evolutsiooni. Kuid praegu on PLA-pakendid ja PBAT-i biolagunev plast kaks peamist materjali, mida kasutatakse, kui tootjad üritavad toota kompostitavaid painduvaid pakendeid.
KKK
K: Mis on peamine erinevus PLA ja PBAT vahel?
V: PLA on taimne{0}}põhine polümeer, mis on tuntud jäikuse ja selguse poolest, samas kui PBAT on paindlik biolagunev polüester, mis annab venivuse ja sitkuse.
K: Kas PLA ja PBAT on mõlemad kompostitavad?
V: Mõlemad materjalid võivad laguneda tööstusliku kompostimise tingimustes, kus temperatuuri, niiskust ja mikroobide aktiivsust kontrollitakse.
K: Miks segatakse PLA ja PBAT sageli kokku?
V: Kahe materjali segamine aitab tasakaalustada jäikust ja paindlikkust, luues kilesid, mis sobivad pakendamiseks paremini.
K: Millistes pakenditoodetes kasutatakse tavaliselt PLA-d ja PBAT-i?
V. Mõned levinumad näited on kompostitavad ostukotid, kohvipakendite kotid, suupistekotid ja e-kaubanduse postikotid.