PLA vs PBAT: Nyckelmaterial som används i komposterbara förpackningar
För några år sedan, när jag först började uppmärksamma komposterbara förpackningar, antog jag att lösningen skulle vara ganska enkel - bara byt ut konventionell plast med ett biologiskt nedbrytbart alternativ. Efter att ha spenderat mer tid kring förpackningskonverterare och materialleverantörer insåg jag att det inte riktigt fungerar så.
Flexibla förpackningsfilmer tillverkas sällan av ett enda material. Även traditionella plastförpackningar förlitar sig ofta på flera lager eller blandade polymerer för att uppnå rätt balans mellan styrka, flexibilitet och barriärprestanda. Komposterbara förpackningar följer samma logik.
I de flesta projekt jag sett dyker två material upp om och om igen: PLA och PBAT. De är inte de enda biologiskt nedbrytbara polymererna som finns tillgängliga, men de är förmodligen de vanligaste som används när människor försöker utveckla komposterbara flexibla filmer.
produktnyckelteknologier
Första gången jag hanterade PLA-film
PLA, eller polymjölksyra, är vanligtvis den första biologiskt nedbrytbara plasten som människor möter när de börjar titta på komposterbara material. En anledning är dess ursprung - det är framställt av växtbaserade-råvaror som majsstärkelse eller sockerrör snarare än petroleum.
Första gången jag hanterade ett PLA-filmprov var under en liten förpackningstestkörning på en konverterares anläggning. Det som direkt stack ut var hur styvt och smidigt materialet kändes. Jämfört med polyetenfilm kändes det nästan som ett tunt plastark snarare än en mjuk förpackningsfilm.
Den stelheten är inte nödvändigtvis en dålig sak. Faktum är att PLA:s tydlighet och styvhet gör den användbar för vissa förpackningsformat. Många transparenta komposterbara matbehållare tillverkas till stor del av PLA eftersom materialet ser rent och stabilt ut.
Men när filmen bearbetas till tunna flexibla strukturer blir nackdelarna tydligare. PLA-filmer kan lättare spricka när de sträcks för mycket under omvandling eller formning av påsar. Jag minns att en ingenjör förklarade att de var tvungna att justera bearbetningsförhållandena flera gånger för att förhindra små sprickor längs tätningslinjen.
Ur ett materialperspektiv är detta en anledning till att enbart PLA sällan används för flexibla förpackningspåsar.
PBAT känns mycket närmare traditionell flexibel plast
Situationen är en helt annan med PBAT (polybutylenadipattereftalat).
När PBAT-film hanteras beter den sig mycket mer som den flexibla plast som används i konventionella förpackningar. Filmen sträcker sig lätt och känns märkbart mjukare än PLA. Den flexibiliteten är särskilt användbar för produkter som måste överleva frakt och hantering.
Till exempel är komposterbara kurirpåsar ofta beroende av PBAT eftersom materialet tål mekanisk påfrestning bättre än PLA.
En annan praktisk fördel är att PBAT ofta kan bearbetas med utrustning som redan används för polyetenfilmproduktion. Vissa extruderingslinjer behöver bara måttliga justeringar av temperaturinställningarna.
Men PBAT har också sina begränsningar. Filmer gjorda främst av PBAT tenderar att vara mindre styva och mindre genomskinliga än PLA-filmer. I applikationer där utseende eller styvhet spelar roll, kanske PBAT ensamt inte är idealiskt.
Varför omvandlare ofta blandar de två materialen
Eftersom de två materialen beter sig så olika, blandar omvandlare dem ofta.
Tanken är ganska okomplicerad. PLA bidrar med struktur och styvhet, medan PBAT förbättrar flexibiliteten. Genom att justera förhållandet mellan dem försöker tillverkarna skapa filmer som beter sig närmare konventionella plastförpackningar.
Under ett utvecklingsprojekt som jag hörde talas om från en omvandlare, testade ingenjörer flera olika PLA–PBAT-förhållanden för en snackspåseapplikation. När PLA-innehållet var högt höll påsen sin form bra men sprack under förseglingstesterna. Att öka PBAT-innehållet förbättrade hållbarheten, även om filmen blev mjukare.
Den här typen av avvägningar-är typiska när man arbetar med biologiskt nedbrytbara material.
Komposterbara förpackningar är vanligtvis mer komplexa än de ser ut
En annan sak som förvånade mig när jag först tittade på komposterbara förpackningar är hur lik dess struktur är traditionella plastförpackningar.
Många komposterbara påsar är fortfarande beroende av flera lager, även om själva materialen är biologiskt nedbrytbara. Varje lager utför en annan funktion.
Produktbeskrivning
Ett enkelt exempel kan inkludera:
ett yttre utskrivbart lager för grafik
ett strukturellt lager som ger mekanisk styrka
ett inre lager avsett för värmeförsegling
Vissa tillverkare experimenterar också med biologiskt nedbrytbara beläggningar som hjälper till att förbättra syre- eller fuktbeständigheten. Barriärprestanda är fortfarande ett av de områden där komposterbara filmer fortsätter att utvecklas.
Marknaden för bioplast är fortfarande relativt liten men växande
Även om komposterbara plaster får mycket uppmärksamhet representerar de fortfarande en liten del av den totala plastmarknaden.
Enligt European Bioplastics förväntas den globala produktionskapaciteten för bioplast uppgå till cirka 7 miljoner ton inom de närmaste åren. Det låter stort, men jämfört med de hundratals miljoner ton konventionell plast som produceras årligen är det fortfarande en relativt liten andel.
Trots det ökar intresset klart. I samtal med förpackningsleverantörer kommer efterfrågan ofta från sektorer som specialkaffe, ekologiska livsmedelsvarumärken och företag som vill lyfta fram hållbarhet i sin förpackningsdesign.
Ett enkelt sätt att tänka på PLA och PBAT
Efter att ha hört ingenjörer diskutera dessa material många gånger, har jag börjat förklara dem på ett enklare sätt när folk frågar.
PLA är användbart när en förpackningsfilm behöver struktur och visuell klarhet. PBAT är användbart när filmen behöver flexibilitet och hållbarhet.
Inget av materialen löser alla problem av sig självt. Det är därför komposterbara förpackningsfilmer ofta förlitar sig på en kombination av de två.
När nya biologiskt nedbrytbara polymerer utvecklas kommer dessa materialsystem troligen att fortsätta att utvecklas. Men för närvarande är PLA-förpackningar och PBAT biologiskt nedbrytbar plast fortfarande två av de viktigaste materialen som används när tillverkare försöker producera komposterbara flexibla förpackningar.
FAQ
F: Vad är den största skillnaden mellan PLA och PBAT?
S: PLA är en växtbaserad-polymer känd för styvhet och klarhet, medan PBAT är en flexibel biologiskt nedbrytbar polyester som ger stretch och seghet.
F: Är både PLA och PBAT komposterbara?
S: Båda materialen kan brytas ned under industriella komposteringsförhållanden där temperatur, fukt och mikrobiell aktivitet kontrolleras.
F: Varför blandas PLA och PBAT ofta ihop?
S: Att blanda de två materialen hjälper till att balansera styvhet och flexibilitet, vilket skapar filmer som är mer lämpade för förpackningsapplikationer.
F: Vilka förpackningsprodukter använder vanligtvis PLA och PBAT?
S: Komposterbara shoppingkassar, kaffeförpackningspåsar, snackspåsar och e-handelspåsar är några vanliga exempel.