PLA לעומת PBAT: חומרי מפתח המשמשים באריזה ניתנת לדחיסה
לפני כמה שנים, כאשר התחלתי לשים לב לראשונה לאריזות הניתנות לקומפוסטציה, הנחתי שהפתרון יהיה די פשוט - פשוט החלף את הפלסטיק הרגיל בחלופה מתכלה. אחרי שביליתי יותר זמן סביב ממירי אריזה וספקי חומרים, הבנתי שזה לא באמת עובד ככה.
סרטי אריזה גמישים עשויים לעתים רחוקות מחומר בודד. אפילו אריזות פלסטיק מסורתיות מסתמכות לרוב על מספר שכבות או פולימרים מעורבים כדי להשיג את האיזון הנכון בין חוזק, גמישות וביצועי מחסום. אריזה ניתנת לקומפוסט פועלת לפי אותו היגיון.
ברוב הפרויקטים שראיתי מופיעים שוב ושוב שני חומרים: PLA ו-PBAT. הם לא הפולימרים המתכלים היחידים הזמינים, אבל הם כנראה הפולימרים הנפוצים ביותר בשימוש כאשר אנשים מנסים לפתח סרטים גמישים הניתנים לקומפוסטציה.
טכנולוגיות מפתח המוצר
הפעם הראשונה שטיפלתי בסרט PLA
PLA, או חומצה פולילקטית, היא בדרך כלל הפלסטיק המתכלה הראשון שאנשים נתקלים בהם כשהם מתחילים לבדוק חומרים הניתנים לקומפוסטציה. אחת הסיבות היא מוצאו - הוא מיוצר מחומרי מזון מבוססי-צמחים כגון עמילן תירס או קנה סוכר במקום נפט.
הפעם הראשונה שטיפלתי בדגימת סרט PLA הייתה במהלך בדיקת אריזה קטנה במתקן של ממיר. מה שבלט מיד היה כמה החומר הרגיש קשיח וחלק. בהשוואה לסרט פוליאתילן, זה כמעט הרגיש כמו יריעת פלסטיק דקה במקום סרט אריזה רך.
הנוקשות הזו אינה בהכרח דבר רע. למעשה, הבהירות והקשיחות של PLA הופכות אותו לשימושי עבור פורמטי אריזה מסוימים. מיכלי מזון שקופים רבים הניתנים לקומפוסטציה עשויים ברובם מ-PLA מכיוון שהחומר נראה נקי ויציב.
אבל כאשר הסרט מעובד למבנים גמישים דקים, החסרונות מתבהרים. סרטי PLA יכולים להיסדק ביתר קלות כאשר הם נמתחים יותר מדי במהלך ההמרה או יצירת השקיות. אני זוכר מהנדס אחד שהסביר שהם היו צריכים להתאים את תנאי העיבוד מספר פעמים כדי למנוע שברים קטנים לאורך קו האיטום.
מנקודת מבט חומרית, זוהי אחת הסיבות לכך ש-PLA לבדו משמש לעתים רחוקות לשקיות אריזה גמישות.
PBAT מרגיש הרבה יותר קרוב לפלסטיק גמיש מסורתי
המצב שונה לגמרי עם PBAT (polybutylene adipate terephthalate).
כאשר מטפלים בסרט PBAT, הוא מתנהג הרבה יותר כמו הפלסטיק הגמיש המשמש באריזה קונבנציונלית. הסרט נמתח בקלות ומרגיש רך יותר מ-PLA. הגמישות הזו שימושית במיוחד עבור מוצרים שצריכים לשרוד משלוח וטיפול.
לדוגמה, שקיות שליחים הניתנות לקומפוסטציה מסתמכות לרוב על PBAT מכיוון שהחומר סובל מתח מכני טוב יותר מאשר PLA.
יתרון מעשי נוסף הוא שלעתים קרובות ניתן לעבד PBAT באמצעות ציוד שכבר נעשה בו שימוש לייצור סרטי פוליאתילן. קווי אקסטרוזיה מסוימים צריכים רק התאמות מתונות להגדרות הטמפרטורה.
עם זאת, ל-PBAT יש גם מגבלות. סרטים שנעשו בעיקר מ-PBAT נוטים להיות פחות נוקשים ופחות שקופים מסרטי PLA. ביישומים שבהם המראה או הנוקשות חשובים, ייתכן ש-PBAT לבדו אינו אידיאלי.
מדוע ממירים לעתים קרובות מערבבים את שני החומרים
מכיוון ששני החומרים מתנהגים כל כך שונה, הממירים ממזגים אותם לעתים קרובות.
הרעיון הוא די פשוט. PLA תורם מבנה וקשיחות, בעוד PBAT משפר את הגמישות. על ידי התאמת היחס ביניהם, היצרנים מנסים ליצור סרטים שמתנהגים קרוב יותר לאריזות פלסטיק קונבנציונליות.
במהלך פרויקט פיתוח אחד ששמעתי עליו מממיר, מהנדסים בדקו מספר יחסי PLA–PBAT שונים עבור יישום שקיק חטיף. כאשר תכולת ה-PLA הייתה גבוהה, הנרתיק החזיק היטב את צורתו אך נסדק במהלך בדיקות האיטום. הגדלת תכולת ה-PBAT שיפרה את העמידות, אם כי הסרט נעשה רך יותר.
סוגים אלה של פשרות- אופייניות כאשר עובדים עם חומרים מתכלים.
אריזה ניתנת לדחיסה היא בדרך כלל מורכבת יותר ממה שהיא נראית
דבר נוסף שהפתיע אותי כשבדקתי לראשונה אריזות הניתנות לקומפוסטציה הוא עד כמה המבנה שלה דומה לאריזות פלסטיק מסורתיות.
שקיות רבות הניתנות לקומפוסטציה עדיין מסתמכות על שכבות מרובות, גם אם החומרים עצמם מתכלים. כל שכבה מבצעת פונקציה אחרת.
תיאור מוצרים
דוגמה פשוטה עשויה לכלול:
שכבה חיצונית להדפסה עבור גרפיקה
שכבה מבנית המספקת חוזק מכני
שכבה פנימית המיועדת לאיטום בחום
חלק מהיצרנים מתנסים גם בציפויים מתכלים שעוזרים לשפר את עמידות החמצן או הלחות. ביצועי מחסומים הם עדיין אחד התחומים שבהם סרטים הניתנים לקומפוסטציה ממשיכים להתפתח.
שוק הביופלסטיקה עדיין קטן יחסית אך צומח
למרות שפלסטיקים הניתנים לקומפוסטציה זוכים לתשומת לב רבה, הם עדיין מייצגים חלק קטן משוק הפלסטיק הכולל.
לפי European Bioplastics, כושר הייצור העולמי של ביו-פלסטיק צפוי להגיע לכ-7 מיליון טון במהלך השנים הקרובות. זה נשמע גדול, אבל בהשוואה למאות מיליוני טונות של פלסטיק קונבנציונלי המיוצר מדי שנה, זה עדיין נתח קטן יחסית.
למרות זאת, העניין בבירור עולה. בשיחות עם ספקי אריזות, הביקוש מגיע לרוב ממגזרים כמו קפה מיוחד, מותגי מזון אורגני וחברות שרוצות להדגיש קיימות בעיצוב האריזה שלהן.
דרך פשוטה לחשוב על PLA ו-PBAT
אחרי ששמעתי מהנדסים דנים בחומרים האלה פעמים רבות, התחלתי להסביר אותם בצורה פשוטה יותר כשאנשים שואלים.
PLA שימושי כאשר סרט אריזה זקוק למבנה ובהירות ויזואלית. PBAT שימושי כאשר הסרט זקוק לגמישות ועמידות.
אף חומר לא פותר כל בעיה בפני עצמו. לכן סרטי אריזה הניתנים לקומפוסט מסתמכים לרוב על שילוב של השניים.
ככל שמתפתחים פולימרים מתכלים חדשים, מערכות החומרים הללו כנראה ימשיכו להתפתח. אך לעת עתה, אריזות PLA ופלסטיק מתכלה PBAT נותרו שניים מחומרי המפתח המשמשים כאשר יצרנים מנסים לייצר אריזות גמישות הניתנות לקומפוסטציה.
שאלות נפוצות
ש: מה ההבדל העיקרי בין PLA ל-PBAT?
ת: PLA הוא פולימר מבוסס-צמח הידוע בקשיחות ובהירות, בעוד PBAT הוא פוליאסטר מתכלה גמיש המספק מתיחה וקשיחות.
ש: האם PLA ו-PBAT ניתנים לקומפוסטציה?
ת: שני החומרים יכולים להתקלקל בתנאי קומפוסטציה תעשייתיים שבהם טמפרטורה, לחות ופעילות מיקרוביאלית נשלטים.
ש: מדוע PLA ו-PBAT משולבים לעתים קרובות יחד?
ת: מיזוג שני החומרים עוזר לאזן קשיחות וגמישות, יצירת סרטים המתאימים יותר ליישומי אריזה.
ש: באילו מוצרי אריזה משתמשים בדרך כלל ב-PLA וב-PBAT?
ת: שקיות קניות ניתנות לדחיסה, שקיות אריזות קפה, שקיות חטיפים ושקיות דואר-למסחר אלקטרוני הן כמה דוגמאות נפוצות.