PLA vs PBAT: materiali chiave utilizzati negli imballaggi compostabili
Qualche anno fa, quando ho iniziato a prestare attenzione agli imballaggi compostabili, pensavo che la soluzione sarebbe stata abbastanza semplice - basta sostituire la plastica convenzionale con un'alternativa biodegradabile. Dopo aver trascorso più tempo con i trasformatori di imballaggi e i fornitori di materiali, mi sono reso conto che non funziona proprio così.
Le pellicole per imballaggi flessibili raramente sono realizzate con un unico materiale. Anche gli imballaggi in plastica tradizionali spesso si affidano a più strati o a polimeri miscelati per raggiungere il giusto equilibrio tra resistenza, flessibilità e prestazioni barriera. Gli imballaggi compostabili seguono la stessa logica.
Nella maggior parte dei progetti che ho visto compaiono continuamente due materiali: PLA e PBAT. Non sono gli unici polimeri biodegradabili disponibili, ma sono probabilmente quelli più comuni utilizzati quando si cerca di sviluppare film flessibili compostabili.
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La prima volta che ho maneggiato la pellicola PLA
Il PLA, o acido polilattico, è solitamente la prima plastica biodegradabile che le persone incontrano quando iniziano a cercare materiali compostabili. Uno dei motivi è la sua origine: - è prodotto da materie prime vegetali-come l'amido di mais o la canna da zucchero anziché dal petrolio.
La prima volta che ho maneggiato un campione di pellicola PLA è stato durante un piccolo test di imballaggio presso la struttura di un trasformatore. Ciò che risalta immediatamente è la sensazione di rigidità e morbidezza del materiale. Rispetto alla pellicola di polietilene, sembrava quasi un sottile foglio di plastica piuttosto che una pellicola da imballaggio morbida.
Quella rigidità non è necessariamente una cosa negativa. Infatti, la trasparenza e la rigidità del PLA lo rendono utile per determinati formati di imballaggio. Molti contenitori per alimenti compostabili trasparenti sono realizzati in gran parte in PLA perché il materiale sembra pulito e stabile.
Ma quando la pellicola viene trasformata in strutture sottili e flessibili, gli inconvenienti diventano più evidenti. I film in PLA possono rompersi più facilmente se allungati eccessivamente durante la conversione o la formazione della busta. Ricordo che un ingegnere spiegò che dovevano regolare più volte le condizioni di lavorazione per evitare piccole fratture lungo la linea di sigillatura.
Dal punto di vista dei materiali, questo è uno dei motivi per cui il PLA da solo viene utilizzato raramente per le borse per imballaggio flessibile.
PBAT sembra molto più vicino alle tradizionali plastiche flessibili
La situazione è completamente diversa con il PBAT (polibutilene adipato tereftalato).
Quando viene maneggiata la pellicola PBAT, si comporta in modo molto più simile alla plastica flessibile utilizzata negli imballaggi convenzionali. La pellicola si allunga facilmente e risulta notevolmente più morbida del PLA. Questa flessibilità è particolarmente utile per i prodotti che devono sopravvivere alla spedizione e alla movimentazione.
Ad esempio, le buste postali compostabili per corriere spesso fanno molto affidamento sul PBAT perché il materiale tollera lo stress meccanico meglio del PLA.
Un altro vantaggio pratico è che il PBAT può spesso essere lavorato utilizzando apparecchiature già utilizzate per la produzione di film di polietilene. Alcune linee di estrusione necessitano solo di moderate modifiche alle impostazioni della temperatura.
Tuttavia, anche la PBAT ha i suoi limiti. Le pellicole realizzate principalmente in PBAT tendono ad essere meno rigide e meno trasparenti delle pellicole in PLA. Nelle applicazioni in cui l'aspetto o la rigidità sono importanti, il solo PBAT potrebbe non essere l'ideale.
Perché i trasformatori spesso mescolano i due materiali
Poiché i due materiali si comportano in modo così diverso, i trasformatori spesso li mescolano.
L’idea è abbastanza semplice. Il PLA contribuisce alla struttura e alla rigidità, mentre il PBAT migliora la flessibilità. Regolando il rapporto tra loro, i produttori cercano di creare film che si comportino più vicino agli imballaggi in plastica convenzionali.
Durante un progetto di sviluppo di cui ho sentito parlare da un trasformatore, gli ingegneri hanno testato diversi rapporti PLA-PBAT per un'applicazione in buste per snack. Quando il contenuto di PLA era elevato, la busta manteneva bene la forma ma si rompeva durante i test di sigillatura. L'aumento del contenuto di PBAT ha migliorato la durabilità, sebbene la pellicola sia diventata più morbida.
Questi tipi di compromessi-sono tipici quando si lavora con materiali biodegradabili.
Gli imballaggi compostabili sono solitamente più complessi di quanto sembri
Un’altra cosa che mi ha sorpreso quando ho esaminato per la prima volta il packaging compostabile è quanto la sua struttura sia simile al tradizionale imballaggio in plastica.
Molte buste compostabili si basano ancora su più strati, anche se i materiali stessi sono biodegradabili. Ogni strato svolge una funzione diversa.
Descrizione dei prodotti
Un semplice esempio potrebbe includere:
uno strato esterno stampabile per la grafica
uno strato strutturale che fornisce resistenza meccanica
uno strato interno predisposto per la termosaldatura
Alcuni produttori sperimentano anche rivestimenti biodegradabili che aiutano a migliorare la resistenza all’ossigeno o all’umidità. Le prestazioni barriera sono ancora una delle aree in cui i film compostabili continuano ad evolversi.
Il mercato delle bioplastiche è ancora relativamente piccolo ma in crescita
Sebbene la plastica compostabile riceva molta attenzione, rappresenta ancora una piccola parte del mercato complessivo della plastica.
Secondo European Bioplastics, la capacità di produzione globale di bioplastiche dovrebbe raggiungere circa 7 milioni di tonnellate entro i prossimi anni. Sembra una cifra enorme, ma rispetto alle centinaia di milioni di tonnellate di plastica convenzionale prodotte ogni anno, si tratta ancora di una quota relativamente piccola.
Nonostante ciò, l’interesse è chiaramente in aumento. Nelle conversazioni con i fornitori di imballaggi, la domanda proviene spesso da settori come caffè speciali, marchi di alimenti biologici e aziende che desiderano evidenziare la sostenibilità nel design del proprio imballaggio.
Un modo semplice di pensare a PLA e PBAT
Dopo aver ascoltato gli ingegneri discutere di questi materiali molte volte, ho iniziato a spiegarli in modo più semplice quando le persone me lo chiedono.
Il PLA è utile quando una pellicola da imballaggio necessita di struttura e chiarezza visiva. PBAT è utile quando il film necessita di flessibilità e durata.
Nessuno dei due materiali risolve da solo ogni problema. Ecco perché le pellicole da imballaggio compostabili spesso si basano su una combinazione dei due.
Man mano che vengono sviluppati nuovi polimeri biodegradabili, questi sistemi di materiali probabilmente continueranno ad evolversi. Ma per ora, gli imballaggi in PLA e la plastica biodegradabile PBAT rimangono due dei materiali chiave utilizzati quando i produttori cercano di produrre imballaggi flessibili compostabili.
Domande frequenti
D: Qual è la differenza principale tra PLA e PBAT?
R: Il PLA è un polimero a base vegetale- noto per rigidità e trasparenza, mentre il PBAT è un poliestere biodegradabile flessibile che fornisce elasticità e tenacità.
D: PLA e PBAT sono entrambi compostabili?
R: Entrambi i materiali possono degradarsi in condizioni di compostaggio industriale in cui la temperatura, l'umidità e l'attività microbica sono controllate.
D: Perché PLA e PBAT vengono spesso mescolati insieme?
R: La miscelazione dei due materiali aiuta a bilanciare rigidità e flessibilità, creando pellicole più adatte per applicazioni di imballaggio.
D: Quali prodotti di imballaggio utilizzano comunemente PLA e PBAT?
R: Borse per la spesa compostabili, buste per il caffè, buste per snack e buste postali per e-commerce sono alcuni esempi comuni.