PLA vs PBAT: Nøglematerialer, der bruges i komposterbar emballage
For et par år siden, da jeg først begyndte at være opmærksom på komposterbar emballage, antog jeg, at løsningen ville være ret simpel - bare udskift konventionel plast med et biologisk nedbrydeligt alternativ. Efter at have brugt mere tid omkring pakkekonvertere og materialeleverandører, indså jeg, at det ikke rigtig fungerer sådan.
Fleksible emballagefilm fremstilles sjældent af et enkelt materiale. Selv traditionel plastemballage er ofte afhængig af flere lag eller blandede polymerer for at opnå den rette balance mellem styrke, fleksibilitet og barriereydelse. Komposterbar emballage følger samme logik.
I de fleste af de projekter, jeg har set, dukker to materialer op igen og igen: PLA og PBAT. De er ikke de eneste biologisk nedbrydelige polymerer, der er tilgængelige, men de er sandsynligvis de mest almindelige, der bruges, når folk forsøger at udvikle komposterbare fleksible film.
produktnøgleteknologier
Første gang jeg håndterede PLA-film
PLA, eller polymælkesyre, er normalt den første biologisk nedbrydelige plast, som mennesker støder på, når de begynder at se på komposterbare materialer. En grund er dens oprindelse - den er fremstillet af plantebaserede-råvarer såsom majsstivelse eller sukkerrør i stedet for petroleum.
Første gang, jeg håndterede en PLA-filmprøve, var under en lille emballagetestkørsel på en omformers anlæg. Det, der straks skilte sig ud, var, hvor stift og glat materialet føltes. Sammenlignet med polyethylenfilm føltes det næsten som et tyndt ark plastik frem for en blød emballagefilm.
Den stivhed er ikke nødvendigvis en dårlig ting. Faktisk gør PLA's klarhed og stivhed det nyttigt til visse emballageformater. Mange gennemsigtige komposterbare fødevarebeholdere er hovedsageligt lavet af PLA, fordi materialet ser rent og stabilt ud.
Men når filmen bearbejdes til tynde fleksible strukturer, bliver ulemperne tydeligere. PLA-film kan lettere revne, når de strækkes for meget under konvertering eller poseformning. Jeg kan huske, at en ingeniør forklarede, at de var nødt til at justere forarbejdningsforholdene flere gange for at forhindre små brud langs tætningslinjen.
Fra et materialemæssigt perspektiv er dette en af grundene til, at PLA alene sjældent bruges til fleksible emballageposer.
PBAT føles meget tættere på traditionel fleksibel plast
Helt anderledes forholder det sig med PBAT (polybutylenadipatterephthalat).
Når PBAT-film håndteres, opfører den sig meget mere som den fleksible plast, der bruges i konventionel emballage. Filmen strækker sig let og føles mærkbart blødere end PLA. Denne fleksibilitet er især nyttig for produkter, der skal overleve forsendelse og håndtering.
For eksempel er komposterbare kurerposer ofte afhængige af PBAT, fordi materialet tåler mekanisk belastning bedre end PLA.
En anden praktisk fordel er, at PBAT ofte kan behandles ved hjælp af udstyr, der allerede anvendes til polyethylenfilmproduktion. Nogle ekstruderingslinjer behøver kun moderate justeringer af temperaturindstillinger.
PBAT har dog også sine begrænsninger. Film fremstillet primært af PBAT har tendens til at være mindre stive og mindre gennemsigtige end PLA-film. I applikationer, hvor udseende eller stivhed betyder noget, kan PBAT alene ikke være ideelt.
Hvorfor konvertere ofte blander de to materialer
Fordi de to materialer opfører sig så forskelligt, blander konvertere dem ofte.
Ideen er ret ligetil. PLA bidrager med struktur og stivhed, mens PBAT forbedrer fleksibiliteten. Ved at justere forholdet mellem dem forsøger producenterne at skabe film, der opfører sig tættere på konventionel plastemballage.
Under et udviklingsprojekt, jeg hørte om fra en konverter, testede ingeniører flere forskellige PLA-PBAT-forhold til en snackposeapplikation. Når PLA-indholdet var højt, holdt posen formen godt, men revnede under forseglingstests. Forøgelse af PBAT-indholdet forbedrede holdbarheden, selvom filmen blev blødere.
Disse former for afvejninger-er typiske, når man arbejder med biologisk nedbrydelige materialer.
Komposterbar emballage er normalt mere kompleks, end den ser ud
En anden ting, der overraskede mig, da jeg først undersøgte komposterbar emballage, er, hvor meget dens struktur ligner traditionel plastikemballage.
Mange komposterbare poser er stadig afhængige af flere lag, selvom materialerne i sig selv er biologisk nedbrydelige. Hvert lag udfører en anden funktion.
Produktbeskrivelse
Et simpelt eksempel kan omfatte:
et ydre printbart lag til grafik
et strukturelt lag, der giver mekanisk styrke
et indvendigt lag designet til varmeforsegling
Nogle producenter eksperimenterer også med biologisk nedbrydelige belægninger, der hjælper med at forbedre ilt- eller fugtbestandighed. Barriereydelse er stadig et af de områder, hvor komposterbare film fortsætter med at udvikle sig.
Markedet for bioplast er stadig relativt lille, men i vækst
Selvom komposterbar plast får stor opmærksomhed, repræsenterer de stadig en lille del af det samlede plastmarked.
Ifølge European Bioplastics forventes den globale produktionskapacitet for bioplast at nå op på omkring 7 millioner tons inden for de næste par år. Det lyder stort, men sammenlignet med de hundredvis af millioner tons konventionel plast, der produceres årligt, er det stadig en relativt lille andel.
Alligevel er interessen klart stigende. I samtaler med emballageleverandører kommer efterspørgslen ofte fra sektorer som specialkaffe, økologiske fødevaremærker og virksomheder, der ønsker at fremhæve bæredygtighed i deres emballagedesign.
En enkel måde at tænke PLA og PBAT på
Efter at have hørt ingeniører diskutere disse materialer mange gange, er jeg begyndt at forklare dem på en enklere måde, når folk spørger.
PLA er nyttig, når en emballagefilm har brug for struktur og visuel klarhed. PBAT er nyttig, når filmen har brug for fleksibilitet og holdbarhed.
Ingen af materialerne løser ethvert problem af sig selv. Derfor er komposterbare emballagefilm ofte afhængige af en kombination af de to.
Efterhånden som nye bionedbrydelige polymerer udvikles, vil disse materialesystemer sandsynligvis fortsætte med at udvikle sig. Men indtil videre er PLA-emballage og PBAT bionedbrydelig plast stadig to af de vigtigste materialer, der bruges, når producenter forsøger at producere komposterbar fleksibel emballage.
FAQ
Q: Hvad er den største forskel mellem PLA og PBAT?
A: PLA er en plantebaseret- polymer kendt for stivhed og klarhed, mens PBAT er en fleksibel biologisk nedbrydelig polyester, der giver stræk og sejhed.
Q: Er PLA og PBAT begge komposterbare?
A: Begge materialer kan nedbrydes under industrielle komposteringsforhold, hvor temperatur, fugt og mikrobiel aktivitet kontrolleres.
Q: Hvorfor blandes PLA og PBAT ofte sammen?
A: Blanding af de to materialer hjælper med at balancere stivhed og fleksibilitet, hvilket skaber film, der er mere velegnet til emballeringsapplikationer.
Q: Hvilke emballageprodukter bruger almindeligvis PLA og PBAT?
A: Komposterbare indkøbsposer, kaffeemballageposer, snackposer og e-postposer er nogle almindelige eksempler.