PLA vs. PBAT: Schlüsselmaterialien für kompostierbare Verpackungen
Als ich vor ein paar Jahren anfing, mich mit kompostierbaren Verpackungen zu befassen, ging ich davon aus, dass die Lösung ziemlich einfach wäre: - Ersetzen Sie einfach herkömmlichen Kunststoff durch eine biologisch abbaubare Alternative. Nachdem ich mehr Zeit mit Verpackungsverarbeitern und Materiallieferanten verbracht hatte, wurde mir klar, dass das so nicht wirklich funktioniert.
Flexible Verpackungsfolien bestehen selten aus einem einzigen Material. Selbst herkömmliche Kunststoffverpackungen basieren häufig auf mehreren Schichten oder gemischten Polymeren, um das richtige Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Flexibilität und Barriereleistung zu erreichen. Kompostierbare Verpackungen folgen der gleichen Logik.
In den meisten Projekten, die ich gesehen habe, tauchen immer wieder zwei Materialien auf: PLA und PBAT. Sie sind nicht die einzigen verfügbaren biologisch abbaubaren Polymere, aber sie werden wahrscheinlich am häufigsten verwendet, wenn man versucht, kompostierbare flexible Folien zu entwickeln.
Produktschlüsseltechnologien
Das erste Mal habe ich mit PLA-Folie gearbeitet
PLA oder Polymilchsäure ist normalerweise der erste biologisch abbaubare Kunststoff, dem Menschen begegnen, wenn sie sich mit kompostierbaren Materialien befassen. Ein Grund dafür ist seine Herkunft - es wird aus pflanzlichen Rohstoffen-wie Maisstärke oder Zuckerrohr und nicht aus Erdöl hergestellt.
Das erste Mal, dass ich mit einer PLA-Folienprobe umgegangen bin, war während eines kleinen Verpackungstestlaufs in der Fabrik eines Weiterverarbeiters. Was sofort auffiel, war, wie steif und glatt sich das Material anfühlte. Im Vergleich zu Polyethylenfolie fühlte es sich fast wie eine dünne Plastikfolie an und nicht wie eine weiche Verpackungsfolie.
Diese Steifheit ist nicht unbedingt eine schlechte Sache. Tatsächlich ist PLA aufgrund seiner Klarheit und Steifigkeit für bestimmte Verpackungsformate nützlich. Viele transparente kompostierbare Lebensmittelbehälter bestehen größtenteils aus PLA, da das Material sauber und stabil aussieht.
Doch wenn die Folie zu dünnen, flexiblen Strukturen verarbeitet wird, werden die Nachteile deutlicher. PLA-Folien können leichter reißen, wenn sie bei der Verarbeitung oder Beutelformung zu stark gedehnt werden. Ich erinnere mich an einen Ingenieur, der erklärte, dass er die Verarbeitungsbedingungen mehrmals anpassen musste, um kleine Brüche entlang der Siegellinie zu verhindern.
Aus materieller Sicht ist dies ein Grund dafür, dass PLA allein selten für flexible Verpackungsbeutel verwendet wird.
PBAT kommt herkömmlichen flexiblen Kunststoffen viel näher
Ganz anders verhält es sich bei PBAT (Polybutylenadipatterephthalat).
Bei der Handhabung von PBAT-Folie verhält sie sich viel mehr wie die flexiblen Kunststoffe, die in herkömmlichen Verpackungen verwendet werden. Die Folie lässt sich leicht dehnen und fühlt sich spürbar weicher an als PLA. Diese Flexibilität ist besonders nützlich für Produkte, die den Transport und die Handhabung überstehen müssen.
Beispielsweise ist bei kompostierbaren Versandtaschen für Kuriersendungen häufig stark auf PBAT zurückgegriffen, da das Material mechanischen Belastungen besser standhält als PLA.
Ein weiterer praktischer Vorteil besteht darin, dass PBAT häufig mit Geräten verarbeitet werden kann, die bereits für die Herstellung von Polyethylenfolien verwendet werden. Bei einigen Extrusionslinien sind nur geringfügige Anpassungen der Temperatureinstellungen erforderlich.
Allerdings hat PBAT auch seine Grenzen. Folien, die hauptsächlich aus PBAT hergestellt werden, sind tendenziell weniger steif und weniger transparent als PLA-Folien. Bei Anwendungen, bei denen es auf das Aussehen oder die Steifigkeit ankommt, ist PBAT allein möglicherweise nicht ideal.
Warum Verarbeiter die beiden Materialien oft mischen
Da sich die beiden Materialien so unterschiedlich verhalten, mischen Verarbeiter sie häufig.
Die Idee ist ziemlich einfach. PLA trägt zur Struktur und Steifigkeit bei, während PBAT die Flexibilität verbessert. Durch die Anpassung des Verhältnisses zwischen ihnen versuchen die Hersteller, Folien zu entwickeln, die sich ähnlich wie herkömmliche Kunststoffverpackungen verhalten.
Während eines Entwicklungsprojekts, von dem ich von einem Verarbeiter hörte, testeten Ingenieure mehrere verschiedene PLA-PBAT-Verhältnisse für eine Snackbeutelanwendung. Bei hohem PLA-Gehalt behielt der Beutel seine Form gut bei, riss jedoch bei den Versiegelungstests. Eine Erhöhung des PBAT-Gehalts verbesserte die Haltbarkeit, obwohl die Folie weicher wurde.
Solche Kompromisse-sind typisch für die Arbeit mit biologisch abbaubaren Materialien.
Kompostierbare Verpackungen sind meist komplexer, als sie aussehen
Eine weitere Sache, die mich überraschte, als ich mich zum ersten Mal mit kompostierbaren Verpackungen befasste, war die Ähnlichkeit ihrer Struktur mit herkömmlichen Kunststoffverpackungen.
Viele kompostierbare Beutel basieren immer noch auf mehreren Schichten, auch wenn die Materialien selbst biologisch abbaubar sind. Jede Schicht erfüllt eine andere Funktion.
Produktbeschreibung
Ein einfaches Beispiel könnte sein:
eine äußere bedruckbare Schicht für Grafiken
eine Strukturschicht, die für mechanische Festigkeit sorgt
eine Innenschicht zum Heißsiegeln
Einige Hersteller experimentieren auch mit biologisch abbaubaren Beschichtungen, die zur Verbesserung der Sauerstoff- oder Feuchtigkeitsbeständigkeit beitragen. Die Barriereleistung ist nach wie vor einer der Bereiche, in denen sich kompostierbare Folien weiterentwickeln.
Der Markt für Biokunststoffe ist noch relativ klein, wächst aber
Obwohl kompostierbaren Kunststoffen große Aufmerksamkeit geschenkt wird, machen sie immer noch einen kleinen Teil des gesamten Kunststoffmarktes aus.
Laut European Bioplastics wird die weltweite Produktionskapazität für Biokunststoffe in den nächsten Jahren voraussichtlich rund 7 Millionen Tonnen erreichen. Das klingt groß, ist aber im Vergleich zu den Hunderten Millionen Tonnen konventionellem Kunststoff, die jährlich produziert werden, immer noch ein relativ kleiner Anteil.
Dennoch steigt das Interesse deutlich. In Gesprächen mit Verpackungslieferanten kommt die Nachfrage häufig aus Branchen wie Spezialitätenkaffee, Bio-Lebensmittelmarken und Unternehmen, die Nachhaltigkeit in ihrem Verpackungsdesign hervorheben möchten.
Eine einfache Möglichkeit, über PLA und PBAT nachzudenken
Nachdem ich oft zugehört habe, wie Ingenieure diese Materialien diskutieren, habe ich begonnen, sie auf Nachfrage einfacher zu erklären.
PLA ist nützlich, wenn eine Verpackungsfolie Struktur und visuelle Klarheit benötigt. PBAT ist nützlich, wenn die Folie Flexibilität und Haltbarkeit benötigt.
Keines der Materialien löst jedes Problem für sich. Deshalb setzen kompostierbare Verpackungsfolien oft auf eine Kombination aus beidem.
Mit der Entwicklung neuer biologisch abbaubarer Polymere werden sich diese Materialsysteme wahrscheinlich weiterentwickeln. Doch vorerst bleiben PLA-Verpackungen und biologisch abbaubarer PBAT-Kunststoff zwei der wichtigsten Materialien, wenn Hersteller versuchen, kompostierbare flexible Verpackungen herzustellen.
FAQ
F: Was ist der Hauptunterschied zwischen PLA und PBAT?
A: PLA ist ein pflanzliches Polymer, das für seine Steifigkeit und Klarheit bekannt ist, während PBAT ein flexibler, biologisch abbaubarer Polyester ist, der Dehnbarkeit und Zähigkeit bietet.
F: Sind sowohl PLA als auch PBAT kompostierbar?
A: Beide Materialien können unter industriellen Kompostierungsbedingungen, bei denen Temperatur, Feuchtigkeit und mikrobielle Aktivität kontrolliert werden, abgebaut werden.
F: Warum werden PLA und PBAT oft miteinander vermischt?
A: Die Mischung der beiden Materialien trägt dazu bei, Steifigkeit und Flexibilität in Einklang zu bringen und so Folien zu schaffen, die besser für Verpackungsanwendungen geeignet sind.
F: Welche Verpackungsprodukte verwenden üblicherweise PLA und PBAT?
A: Kompostierbare Einkaufstüten, Kaffeeverpackungsbeutel, Snackbeutel und Versandtaschen für den E-Commerce sind einige gängige Beispiele.