PLA vs PBAT: Klíčové materiály používané v kompostovatelných obalech
Před několika lety, když jsem poprvé začal věnovat pozornost kompostovatelným obalům, jsem předpokládal, že řešení bude poměrně jednoduché - stačí nahradit konvenční plasty biologicky rozložitelnou alternativou. Poté, co jsem strávil více času kolem zpracovatelů obalů a dodavatelů materiálů, uvědomil jsem si, že to tak ve skutečnosti nefunguje.
Ohebné obalové fólie jsou zřídka vyrobeny z jednoho materiálu. Dokonce i tradiční plastové obaly často spoléhají na několik vrstev nebo směsí polymerů, aby se dosáhlo správné rovnováhy mezi pevností, pružností a bariérovým výkonem. Kompostovatelné obaly se řídí stejnou logikou.
Ve většině projektů, které jsem viděl, se znovu a znovu objevují dva materiály: PLA a PBAT. Nejsou to jediné biologicky odbouratelné polymery, které jsou k dispozici, ale jsou pravděpodobně nejběžnějšími používanými, když se lidé snaží vyvinout kompostovatelné flexibilní fólie.
technologie produktového klíče
Poprvé jsem se zabýval PLA filmem
PLA neboli kyselina polymléčná je obvykle prvním biologicky odbouratelným plastem, se kterým se lidé setkají, když začnou hledat kompostovatelné materiály. Jedním z důvodů je jeho původ -, vyrábí se z rostlinných-produktů, jako je kukuřičný škrob nebo cukrová třtina, nikoli z ropy.
Poprvé jsem manipuloval se vzorkem PLA fólie během testu malého balení v zařízení konvertoru. Okamžitě vyniklo, jak tuhý a hladký materiál působil. Ve srovnání s polyetylenovou fólií to bylo skoro jako tenký plát plastu, spíše než jako měkká balicí fólie.
Ta tuhost nemusí být nutně špatná věc. Ve skutečnosti je PLA díky jasnosti a tuhosti užitečný pro určité formáty balení. Mnoho průhledných kompostovatelných nádob na potraviny je vyrobeno převážně z PLA, protože materiál vypadá čistě a stabilně.
Ale když je fólie zpracována do tenkých pružných struktur, nevýhody jsou jasnější. PLA fólie mohou snadněji prasknout, pokud jsou příliš nataženy během zpracování nebo tvarování sáčku. Pamatuji si, jak jeden inženýr vysvětloval, že museli několikrát upravit podmínky zpracování, aby se zabránilo malým prasklinám podél těsnicí linky.
Z materiálového hlediska je to jeden z důvodů, proč se samotný PLA pro flexibilní obalové sáčky používá jen zřídka.
PBAT je mnohem blíže tradičním flexibilním plastům
Zcela odlišná situace je u PBAT (polybutylen adipát tereftalátu).
Při manipulaci s fólií PBAT se chová mnohem více jako pružné plasty používané v běžných obalech. Fólie se snadno natahuje a je znatelně měkčí než PLA. Tato flexibilita je užitečná zejména u produktů, které potřebují přežít přepravu a manipulaci.
Například kompostovatelné kurýrní sáčky často spoléhají na PBAT, protože materiál snáší mechanické namáhání lépe než PLA.
Další praktickou výhodou je, že PBAT lze často zpracovávat pomocí zařízení již používaného pro výrobu polyetylenové fólie. Některé vytlačovací linky vyžadují pouze mírné úpravy nastavení teploty.
PBAT má však také svá omezení. Fólie vyrobené primárně z PBAT mají tendenci být méně tuhé a méně průhledné než PLA fólie. V aplikacích, kde záleží na vzhledu nebo tuhosti, nemusí být samotný PBAT ideální.
Proč konvertory často kombinují dva materiály
Protože se tyto dva materiály chovají tak odlišně, konvertory je často mísí.
Myšlenka je poměrně přímočará. PLA přispívá ke struktuře a tuhosti, zatímco PBAT zlepšuje flexibilitu. Úpravou poměru mezi nimi se výrobci snaží vytvořit fólie, které se chovají blíže konvenčním plastovým obalům.
Během jednoho vývojového projektu, o kterém jsem slyšel od konvertoru, inženýři testovali několik různých poměrů PLA–PBAT pro aplikaci sáčků na svačinu. Když byl obsah PLA vysoký, sáček držel svůj tvar dobře, ale během testů těsnění praskl. Zvýšení obsahu PBAT zlepšilo trvanlivost, i když se film stal měkčím.
Tyto druhy kompromisů-jsou typické při práci s biologicky rozložitelnými materiály.
Kompostovatelné obaly jsou obvykle složitější, než vypadají
Další věc, která mě překvapila, když jsem se poprvé podíval na kompostovatelné obaly, je, jak podobná je jejich struktura tradičním plastovým obalům.
Mnoho kompostovatelných sáčků stále závisí na více vrstvách, i když samotné materiály jsou biologicky rozložitelné. Každá vrstva plní jinou funkci.
Popis produktů
Jednoduchý příklad může zahrnovat:
vnější potisknutelná vrstva pro grafiku
konstrukční vrstva zajišťující mechanickou pevnost
vnitřní vrstva určená pro tepelné utěsnění
Někteří výrobci také experimentují s biologicky odbouratelnými povlaky, které pomáhají zlepšit odolnost vůči kyslíku nebo vlhkosti. Bariérová výkonnost je stále jednou z oblastí, kde se kompostovatelné fólie nadále vyvíjejí.
Trh s bioplasty je stále relativně malý, ale roste
Přestože je kompostovatelným plastům věnována velká pozornost, stále představují malou část celkového trhu s plasty.
Podle European Bioplastics se očekává, že globální výrobní kapacita bioplastů během několika příštích let dosáhne přibližně 7 milionů tun. To zní velké, ale ve srovnání se stovkami milionů tun konvenčních plastů vyrobených ročně je to stále relativně malý podíl.
I tak zájem jednoznačně stoupá. V rozhovorech s dodavateli obalů poptávka často přichází z odvětví, jako je speciální káva, značky biopotravin a společnosti, které chtějí ve svém obalovém designu zdůraznit udržitelnost.
Jednoduchý způsob, jak přemýšlet o PLA a PBAT
Poté, co slyšící inženýři o těchto materiálech mnohokrát diskutovali, začal jsem je vysvětlovat jednodušším způsobem, když se lidé ptají.
PLA je užitečné, když obalová fólie potřebuje strukturu a vizuální čistotu. PBAT je užitečný, když fólie potřebuje flexibilitu a odolnost.
Žádný materiál sám o sobě nevyřeší každý problém. Proto kompostovatelné obalové fólie často spoléhají na kombinaci obou.
S vývojem nových biodegradabilních polymerů se tyto materiálové systémy budou pravděpodobně nadále vyvíjet. Ale prozatím zůstávají obaly PLA a biologicky odbouratelné plasty PBAT dva z klíčových materiálů, které se používají, když se výrobci snaží vyrábět kompostovatelné flexibilní obaly.
FAQ
Otázka: Jaký je hlavní rozdíl mezi PLA a PBAT?
Odpověď: PLA je rostlinný-polymer známý svou tuhostí a čirostí, zatímco PBAT je pružný biologicky odbouratelný polyester, který poskytuje roztažnost a houževnatost.
Otázka: Jsou PLA i PBAT kompostovatelné?
Odpověď: Oba materiály mohou degradovat v podmínkách průmyslového kompostování, kde je kontrolována teplota, vlhkost a mikrobiální aktivita.
Otázka: Proč se PLA a PBAT často mísí dohromady?
Odpověď: Smíchání těchto dvou materiálů pomáhá vyvážit tuhost a flexibilitu a vytváří fólie, které jsou vhodnější pro obalové aplikace.
Otázka: Jaké obalové produkty běžně používají PLA a PBAT?
Odpověď: Mezi běžné příklady patří kompostovatelné nákupní tašky, sáčky na balení kávy, sáčky na svačiny a{0}}zásilkové tašky z elektronického obchodu.