PLA versus PBAT: belangrijke materialen die worden gebruikt in composteerbare verpakkingen
Een paar jaar geleden, toen ik voor het eerst aandacht begon te besteden aan composteerbare verpakkingen, ging ik ervan uit dat de oplossing vrij eenvoudig zou zijn - vervang gewoon conventioneel plastic door een biologisch afbreekbaar alternatief. Nadat ik meer tijd had besteed aan verpakkingsverwerkers en materiaalleveranciers, besefte ik dat het niet echt zo werkt.
Flexibele verpakkingsfolies worden zelden uit één materiaal gemaakt. Zelfs traditionele plastic verpakkingen zijn vaak afhankelijk van meerdere lagen of gemengde polymeren om de juiste balans tussen sterkte, flexibiliteit en barrièreprestaties te bereiken. Composteerbare verpakkingen volgen dezelfde logica.
In de meeste projecten die ik heb gezien, verschijnen twee materialen keer op keer: PLA en PBAT. Het zijn niet de enige biologisch afbreekbare polymeren die beschikbaar zijn, maar waarschijnlijk wel de meest gebruikte wanneer mensen composteerbare flexibele films proberen te ontwikkelen.
productsleuteltechnologieën
De eerste keer dat ik PLA-film hanteerde
PLA, of polymelkzuur, is meestal het eerste biologisch afbreekbare plastic dat mensen tegenkomen als ze zich gaan verdiepen in composteerbare materialen. Eén reden is de oorsprong ervan - het wordt geproduceerd uit plantaardige- grondstoffen zoals maïszetmeel of suikerriet in plaats van aardolie.
De eerste keer dat ik een PLA-filmmonster hanteerde, was tijdens een kleine verpakkingstest bij een converterfabriek. Wat meteen opviel was hoe stijf en soepel het materiaal aanvoelde. Vergeleken met polyethyleenfolie voelde het bijna als een dun vel plastic in plaats van als een zachte verpakkingsfolie.
Die stijfheid is niet noodzakelijk een slechte zaak. De helderheid en stijfheid van PLA maken het zelfs nuttig voor bepaalde verpakkingsformaten. Veel transparante composteerbare voedselcontainers zijn grotendeels gemaakt van PLA omdat het materiaal er schoon en stabiel uitziet.
Maar wanneer de film wordt verwerkt tot dunne flexibele structuren, worden de nadelen duidelijker. PLA-films kunnen gemakkelijker barsten als ze te veel worden uitgerekt tijdens het converteren of het vormen van zakjes. Ik herinner me dat een ingenieur uitlegde dat ze de verwerkingsomstandigheden verschillende keren moesten aanpassen om kleine breuken langs de seallijn te voorkomen.
Vanuit materieel perspectief is dit één van de redenen waarom PLA alleen zelden wordt gebruikt voor flexibele verpakkingstassen.
PBAT voelt veel dichter aan bij traditionele flexibele kunststoffen
De situatie is heel anders bij PBAT (polybutyleenadipaattereftalaat).
Wanneer PBAT-folie wordt gehanteerd, gedraagt deze zich veel meer als de flexibele kunststoffen die in conventionele verpakkingen worden gebruikt. De folie rekt gemakkelijk uit en voelt merkbaar zachter aan dan PLA. Die flexibiliteit is vooral handig voor producten die de verzending en verwerking moeten overleven.
Composteerbare postzakken voor koeriersdiensten zijn bijvoorbeeld vaak sterk afhankelijk van PBAT omdat het materiaal mechanische belasting beter verdraagt dan PLA.
Een ander praktisch voordeel is dat PBAT vaak kan worden verwerkt met apparatuur die al wordt gebruikt voor de productie van polyethyleenfilms. Sommige extrusielijnen behoeven slechts beperkte aanpassingen aan de temperatuurinstellingen.
PBAT heeft echter ook zijn beperkingen. Films die voornamelijk uit PBAT zijn gemaakt, zijn doorgaans minder stijf en minder transparant dan PLA-films. In toepassingen waarbij uiterlijk of stijfheid van belang zijn, is PBAT alleen mogelijk niet ideaal.
Waarom converters de twee materialen vaak mengen
Omdat de twee materialen zich zo verschillend gedragen, mengen converters ze vaak.
Het idee is redelijk eenvoudig. PLA draagt bij aan structuur en stijfheid, terwijl PBAT de flexibiliteit verbetert. Door de verhouding daartussen aan te passen, proberen fabrikanten films te maken die zich dichter bij conventionele plastic verpakkingen gedragen.
Tijdens een ontwikkelingsproject waar ik over hoorde van een converter, testten ingenieurs verschillende PLA-PBAT-verhoudingen voor een snackzakjestoepassing. Wanneer het PLA-gehalte hoog was, behield het zakje zijn vorm goed, maar scheurde het tijdens afdichtingstests. Het verhogen van het PBAT-gehalte verbeterde de duurzaamheid, hoewel de film zachter werd.
Dit soort afwegingen- zijn typisch bij het werken met biologisch afbreekbare materialen.
Composteerbare verpakkingen zijn doorgaans complexer dan ze lijken
Iets anders dat mij verbaasde toen ik voor het eerst naar composteerbare verpakkingen keek, is hoe vergelijkbaar de structuur ervan is met traditionele plastic verpakkingen.
Veel composteerbare zakjes zijn nog steeds afhankelijk van meerdere lagen, ook al zijn de materialen zelf biologisch afbreekbaar. Elke laag vervult een andere functie.
Producten Beschrijving
Een eenvoudig voorbeeld zou kunnen zijn:
een buitenste bedrukbare laag voor afbeeldingen
een structurele laag die mechanische sterkte biedt
een binnenlaag ontworpen voor hitteafdichting
Sommige fabrikanten experimenteren ook met biologisch afbreekbare coatings die de zuurstof- of vochtbestendigheid helpen verbeteren. Barrièreprestaties zijn nog steeds een van de gebieden waarop composteerbare films zich blijven ontwikkelen.
De markt voor bioplastics is nog steeds relatief klein, maar groeit
Hoewel composteerbare kunststoffen veel aandacht krijgen, vertegenwoordigen ze nog steeds een klein deel van de totale kunststofmarkt.
Volgens European Bioplastics zal de mondiale productiecapaciteit voor bioplastics de komende jaren naar verwachting ongeveer 7 miljoen ton bedragen. Dat klinkt groot, maar vergeleken met de honderden miljoenen tonnen conventionele kunststoffen die jaarlijks worden geproduceerd, is dat nog steeds een relatief klein aandeel.
Toch neemt de belangstelling duidelijk toe. In gesprekken met verpakkingsleveranciers komt de vraag vaak uit sectoren als speciaalkoffie, biologische voedingsmerken en bedrijven die duurzaamheid onder de aandacht willen brengen in hun verpakkingsontwerp.
Een eenvoudige manier om na te denken over PLA en PBAT
Nadat hoortechnici deze materialen vele malen hebben besproken, ben ik ze op een eenvoudiger manier gaan uitleggen als mensen erom vragen.
PLA is handig wanneer een verpakkingsfolie structuur en visuele helderheid nodig heeft. PBAT is nuttig wanneer de film flexibiliteit en duurzaamheid nodig heeft.
Geen van beide materialen lost elk probleem op zichzelf op. Dat is de reden waarom composteerbare verpakkingsfilms vaak afhankelijk zijn van een combinatie van beide.
Naarmate er nieuwe biologisch afbreekbare polymeren worden ontwikkeld, zullen deze materiaalsystemen waarschijnlijk blijven evolueren. Maar voorlopig blijven PLA-verpakkingen en PBAT biologisch afbreekbaar plastic twee van de belangrijkste materialen die worden gebruikt wanneer fabrikanten composteerbare flexibele verpakkingen proberen te produceren.
Veelgestelde vragen
Vraag: Wat is het belangrijkste verschil tussen PLA en PBAT?
A: PLA is een plantaardig-polymeer dat bekend staat om zijn stijfheid en helderheid, terwijl PBAT een flexibel, biologisch afbreekbaar polyester is dat rek en stevigheid biedt.
Vraag: Zijn PLA en PBAT beide composteerbaar?
A: Beide materialen kunnen worden afgebroken onder industriële composteringsomstandigheden waarbij temperatuur, vocht en microbiële activiteit onder controle worden gehouden.
Vraag: Waarom worden PLA en PBAT vaak met elkaar vermengd?
A: Het mengen van de twee materialen helpt de stijfheid en flexibiliteit in evenwicht te brengen, waardoor films ontstaan die geschikter zijn voor verpakkingstoepassingen.
Vraag: Welke verpakkingsproducten gebruiken gewoonlijk PLA en PBAT?
A: Composteerbare boodschappentassen, koffieverpakkingen, snackzakjes en e-verzendtassen zijn enkele veelvoorkomende voorbeelden.