PLA vs PBAT: Lykilefni sem notuð eru í jarðgerðum umbúðum
Fyrir nokkrum árum, þegar ég byrjaði fyrst að huga að jarðgerðarumbúðum, gerði ég ráð fyrir að lausnin væri frekar einföld - skipta bara út hefðbundnu plasti fyrir lífbrjótanlegan valkost. Eftir að hafa eytt meiri tíma í kringum umbúðir og efnisbirgja, áttaði ég mig á því að það virkar í raun ekki þannig.
Sveigjanlegar umbúðir eru sjaldan gerðar úr einu efni. Jafnvel hefðbundnar plastumbúðir byggja oft á nokkrum lögum eða blönduðum fjölliðum til að ná réttu jafnvægi á styrk, sveigjanleika og hindrunarafköstum. Jarðgerðar umbúðir fylgja sömu rökfræði.
Í flestum verkefnum sem ég hef séð birtast aftur og aftur tvö efni: PLA og PBAT. Þær eru ekki einu lífbrjótanlegu fjölliðurnar sem til eru, en þær eru líklega þær algengustu sem notaðar eru þegar fólk reynir að þróa jarðgerðar sveigjanlegar filmur.
vörulykiltækni
Í fyrsta skipti sem ég höndlaði PLA kvikmynd
PLA, eða fjölmjólkursýra, er venjulega fyrsta lífbrjótanlega plastið sem fólk lendir í þegar það byrjar að skoða jarðgerðarefni. Ein ástæðan er uppruni þess - hann er framleiddur úr plöntu-fóðurefni eins og maíssterkju eða sykurreyr frekar en jarðolíu.
Fyrsta skiptið sem ég meðhöndlaði PLA filmusýni var í lítilli umbúðaprófun hjá breyti. Það sem stóð strax upp úr var hversu stíft og slétt efnið fannst. Í samanburði við pólýetýlenfilmu leið það næstum eins og þunnt plastark frekar en mjúk umbúðafilmu.
Þessi stirðleiki er ekki endilega slæmur hlutur. Reyndar gerir skýrleiki og stífni PLA það gagnlegt fyrir ákveðin umbúðasnið. Mörg gagnsæ jarðgerð matarílát eru að mestu leyti unnin úr PLA vegna þess að efnið lítur út fyrir að vera hreint og stöðugt.
En þegar kvikmyndin er unnin í þunnt sveigjanlegt mannvirki verða gallarnir skýrari. PLA filmur geta sprungið auðveldara þegar þær eru teygðar of mikið við umbreytingu eða pokamyndun. Ég man að einn verkfræðingur útskýrði að þeir yrðu að stilla vinnsluskilyrðin nokkrum sinnum til að koma í veg fyrir lítil brot meðfram þéttilínunni.
Frá efnislegu sjónarhorni er þetta ein ástæða þess að PLA er sjaldan notað fyrir sveigjanlega pökkunarpoka.
PBAT finnst miklu nær hefðbundnu sveigjanlegu plasti
Ástandið er allt öðruvísi með PBAT (polybutylene adipate terephthalate).
Þegar PBAT filma er meðhöndluð hegðar hún sér miklu meira eins og sveigjanlegt plast sem notað er í hefðbundnar umbúðir. Filman teygir sig auðveldlega og finnst hún áberandi mýkri en PLA. Sá sveigjanleiki er sérstaklega gagnlegur fyrir vörur sem þurfa að lifa af sendingu og meðhöndlun.
Sem dæmi má nefna að jarðgerðar póstpokar reiða sig oft mikið á PBAT vegna þess að efnið þolir vélrænt álag betur en PLA.
Annar hagnýtur kostur er að oft er hægt að vinna PBAT með því að nota búnað sem þegar er notaður til framleiðslu á pólýetýlenfilmu. Sumar útpressunarlínur þurfa aðeins hóflegar breytingar á hitastillingum.
Hins vegar hefur PBAT líka sínar takmarkanir. Kvikmyndir sem eru aðallega gerðar úr PBAT hafa tilhneigingu til að vera minna stífar og minna gagnsæjar en PLA kvikmyndir. Í forritum þar sem útlit eða stífleiki skiptir máli getur verið að PBAT eitt og sér sé ekki tilvalið.
Af hverju breytir blanda oft þessum tveimur efnum
Vegna þess að efnin tvö hegða sér svo mismunandi, blanda breytir þeim oft saman.
Hugmyndin er frekar einföld. PLA stuðlar að uppbyggingu og stífleika en PBAT bætir sveigjanleika. Með því að stilla hlutfallið á milli þeirra reyna framleiðendur að búa til filmur sem hegða sér nær hefðbundnum plastumbúðum.
Í einu þróunarverkefni sem ég heyrði um frá breyti, prófuðu verkfræðingar nokkur mismunandi PLA–PBAT hlutföll fyrir snakkpoka. Þegar PLA innihald var hátt hélt pokinn lögun sinni vel en sprungur við þéttingarprófanir. Aukið PBAT innihald bætti endingu, þó myndin hafi orðið mýkri.
Þessar tegundir viðskipta-viðskipta eru dæmigerð þegar unnið er með lífbrjótanlegt efni.
Rottanlegar umbúðir eru venjulega flóknari en þær líta út
Annað sem kom mér á óvart þegar ég skoðaði fyrst jarðgerðarlegar umbúðir er hversu lík uppbygging þeirra er hefðbundnum plastumbúðum.
Margir jarðgerðarpokar reiða sig enn á mörg lög, jafnvel þótt efnin sjálf séu lífbrjótanleg. Hvert lag gegnir mismunandi hlutverki.
Vörulýsing
Einfalt dæmi gæti falið í sér:
ytra prentanlegt lag fyrir grafík
burðarlag sem veitir vélrænan styrk
innra lag hannað fyrir hitaþéttingu
Sumir framleiðendur gera einnig tilraunir með lífbrjótanlega húðun sem hjálpar til við að bæta súrefnis- eða rakaþol. Afköst hindrunar eru enn eitt af þeim sviðum þar sem jarðgerðar filmur halda áfram að þróast.
Markaðurinn fyrir lífplast er enn tiltölulega lítill en fer vaxandi
Þrátt fyrir að jarðgerðarlegt plast njóti mikillar athygli, eru þeir samt lítinn hluti af heildar plastmarkaðinum.
Samkvæmt European Bioplastics er gert ráð fyrir að framleiðslugeta fyrir lífplast á heimsvísu verði um 7 milljónir tonna á næstu árum. Það hljómar stórt, en miðað við hundruð milljóna tonna af hefðbundnu plasti sem framleitt er árlega er það samt tiltölulega lítill hluti.
Þrátt fyrir það er áhuginn greinilega að aukast. Í samtölum við umbúðabirgja kemur eftirspurn oft frá geirum eins og sérkaffi, vörumerkjum lífrænna matvæla og fyrirtækjum sem vilja leggja áherslu á sjálfbærni í umbúðahönnun sinni.
Einföld leið til að hugsa um PLA og PBAT
Eftir að hafa heyrt verkfræðinga margsinnis ræða þessi efni er ég farinn að útskýra þau á einfaldari hátt þegar fólk spyr.
PLA er gagnlegt þegar umbúðafilma þarf uppbyggingu og sjónræna skýrleika. PBAT er gagnlegt þegar filman þarf sveigjanleika og endingu.
Hvorugt efni leysir öll vandamál af sjálfu sér. Þess vegna treysta moltuhæfar umbúðafilmur oft á blöndu af þessu tvennu.
Þegar nýjar lífbrjótanlegar fjölliður eru þróaðar munu þessi efniskerfi líklega halda áfram að þróast. En í bili eru PLA umbúðir og PBAT lífbrjótanlegt plast tvö af lykilefnum sem notuð eru þegar framleiðendur reyna að framleiða jarðgerðar sveigjanlegar umbúðir.
Algengar spurningar
Sp.: Hver er aðalmunurinn á PLA og PBAT?
A: PLA er fjölliða sem byggir á plöntu- sem er þekkt fyrir stífleika og skýrleika, en PBAT er sveigjanlegt lífbrjótanlegt pólýester sem veitir teygju og seiglu.
Sp.: Eru bæði PLA og PBAT jarðgerðarhæft?
A: Bæði efnin geta brotnað niður við jarðgerðaraðstæður í iðnaði þar sem hitastigi, raka og örveruvirkni er stjórnað.
Sp.: Af hverju er PLA og PBAT oft blandað saman?
A: Að blanda efnin tvö hjálpar til við að koma jafnvægi á stífleika og sveigjanleika og búa til filmur sem henta betur fyrir umbúðir.
Sp.: Hvaða umbúðir nota venjulega PLA og PBAT?
A: Jarðgerð innkaupapokar, kaffipökkunarpokar, snakkpokar og póstpokar fyrir rafræn viðskipti eru nokkur algeng dæmi.