วัสดุ PLA คืออะไร

วัสดุ PLA คืออะไร?

กรดโพลิแลกติกหรือที่เรียกว่า PLA เป็นเทอร์โมพลาสติกโมโนเมอร์ที่ได้จากแหล่งอินทรีย์ที่หมุนเวียนได้ เช่น แป้งข้าวโพดหรืออ้อยการใช้ทรัพยากรชีวมวลทำให้การผลิต PLA แตกต่างจากพลาสติกส่วนใหญ่ ซึ่งผลิตโดยใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลผ่านการกลั่นและการเกิดพอลิเมอไรเซชันของปิโตรเลียม

แม้จะมีความแตกต่างของวัตถุดิบ แต่สามารถผลิต PLA ได้โดยใช้อุปกรณ์เดียวกันกับพลาสติกปิโตรเคมี ทำให้กระบวนการผลิตของ PLA ค่อนข้างคุ้มค่าPLA เป็นพลาสติกชีวภาพที่ผลิตได้มากเป็นอันดับสอง (รองจากแป้งเทอร์โมพลาสติก) และมีลักษณะคล้ายคลึงกับโพลิโพรพิลีน (PP) โพลิเอทิลีน (PE) หรือโพลิสไตรีน (PS) และสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

สถาบันวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพรายงานว่าวัสดุ PLA มีศักยภาพในการใช้งานที่ดีในด้านบรรจุภัณฑ์ แต่คุณสมบัติความเหนียว ทนความร้อน ต้านเชื้อแบคทีเรีย และอุปสรรคไม่สมบูรณ์แบบเมื่อนำไปใช้กับบรรจุภัณฑ์การขนส่ง บรรจุภัณฑ์ต้านเชื้อแบคทีเรีย และบรรจุภัณฑ์อัจฉริยะที่มีความต้องการสูงสำหรับคุณสมบัติเหล่านี้ จะต้องมีการปรับปรุงเพิ่มเติมแล้วการใช้ PLA ในด้านบรรจุภัณฑ์ล่ะ?ข้อดีและข้อจำกัดคืออะไร?

ข้อบกพร่องของ PLA เหล่านี้สามารถแก้ไขได้ผ่านโคพอลิเมอไรเซชัน การผสม การทำให้เป็นพลาสติก และการดัดแปลงอื่นๆบนพื้นฐานของการรักษาข้อดีที่โปร่งใสและย่อยสลายได้ของ PLA ไว้ สามารถปรับปรุงความสามารถในการย่อยสลาย ความเหนียว ความต้านทานความร้อน สิ่งกีดขวาง การนำไฟฟ้า และคุณสมบัติอื่นๆ ของ PLA ลดต้นทุนการผลิต และทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์
ข่าวนี้แนะนำความคืบหน้าการวิจัยของการดัดแปลง PLA ที่ใช้ในด้านบรรจุภัณฑ์
1. ความสามารถในการย่อยสลาย

PLA นั้นค่อนข้างเสถียรที่อุณหภูมิห้อง แต่ง่ายต่อการย่อยสลายอย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงเล็กน้อย สภาพแวดล้อมที่เป็นกรด-เบส หรือสภาพแวดล้อมของจุลินทรีย์ปัจจัยที่ส่งผลต่อการสลายตัวของ PLA ได้แก่ น้ำหนักโมเลกุล สถานะผลึก โครงสร้างจุลภาค อุณหภูมิและความชื้นของสิ่งแวดล้อม ค่า pH เวลาในการส่องสว่าง และจุลินทรีย์ในสิ่งแวดล้อม

เมื่อนำไปใช้กับบรรจุภัณฑ์ วงจรการย่อยสลายของ PLA นั้นไม่สามารถควบคุมได้ง่ายตัวอย่างเช่น เนื่องจากความสามารถในการย่อยสลายได้ ภาชนะ PLA ส่วนใหญ่ใช้ในบรรจุภัณฑ์อาหารบนชั้นวางระยะสั้นดังนั้นจึงจำเป็นต้องควบคุมอัตราการย่อยสลายโดยการเติมหรือผสมวัสดุอื่นๆ ใน PLA ตามปัจจัยต่างๆ เช่น สภาพแวดล้อมในการหมุนเวียนของผลิตภัณฑ์และอายุการเก็บรักษา เพื่อให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์ในบรรจุภัณฑ์สามารถป้องกันได้อย่างปลอดภัยภายในระยะเวลาที่มีผลใช้งานและเสื่อมสภาพใน เวลาหลังจากการละทิ้ง

2. ประสิทธิภาพของสิ่งกีดขวาง

สิ่งกีดขวางคือความสามารถในการป้องกันการส่งผ่านของก๊าซและไอน้ำ เรียกอีกอย่างว่าความต้านทานความชื้นและก๊าซสิ่งกีดขวางมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับบรรจุภัณฑ์อาหารตัวอย่างเช่น บรรจุภัณฑ์สูญญากาศ บรรจุภัณฑ์ที่ทำให้พองได้ และบรรจุภัณฑ์ที่มีบรรยากาศดัดแปลง ล้วนต้องการวัสดุกั้นที่ดีเท่าที่เป็นไปได้การเก็บรักษาผักและผลไม้สดในบรรยากาศที่ควบคุมได้เองนั้นต้องการการซึมผ่านของวัสดุต่างๆ ต่อก๊าซ เช่น ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์บรรจุภัณฑ์ป้องกันความชื้นต้องการวัสดุที่ทนต่อความชื้นได้ดีบรรจุภัณฑ์ป้องกันสนิมกำหนดให้วัสดุสามารถป้องกันก๊าซและความชื้นได้

เมื่อเทียบกับไนลอนที่มีอุปสรรคสูงและโพลีไวนิลลิดีนคลอไรด์ PLA มีอุปสรรคออกซิเจนและไอน้ำต่ำเมื่อนำไปใช้กับบรรจุภัณฑ์ การป้องกันอาหารที่มีน้ำมันไม่เพียงพอ

3. ทนความร้อน
วัสดุ PLA มีความต้านทานความร้อนต่ำเนื่องจากอัตราการตกผลึกช้าและมีความเป็นผลึกต่ำอุณหภูมิการเปลี่ยนรูปจากความร้อนของ PLA แบบอสัณฐานอยู่ที่ประมาณ 55 ℃เท่านั้นหลอดกรดโพลิแลกติกที่ไม่ผ่านการดัดแปลงมีความต้านทานความร้อนต่ำดังนั้นหลอด PLA จึงเหมาะสำหรับเครื่องดื่มอุ่นและเย็น และอุณหภูมิที่ยอมรับได้คือ - 10 ℃ ถึง 50 ℃

อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานจริง ฟางเครื่องดื่มชานมและแท่งกวนกาแฟต้องทนความร้อนได้สูงกว่า 80 ℃สิ่งนี้ต้องมีการดัดแปลงบนพื้นฐานดั้งเดิม ซึ่งสามารถเปลี่ยนคุณสมบัติของ PLA จากสองด้าน: การดัดแปลงทางกายภาพและทางเคมีการผสมผสานที่หลากหลาย การขยายโซ่ และความเข้ากันได้ การเติมสารอนินทรีย์ และเทคโนโลยีอื่นๆ สามารถนำมาใช้เพื่อเปลี่ยนความต้านทานความร้อนที่ไม่ดีของ PLA เอง และทำลายอุปสรรคทางเทคนิคของวัสดุฟาง PLA

ประสิทธิภาพเฉพาะคือความยาวของสายโซ่สาขาของ PLA สามารถควบคุมได้โดยการเปลี่ยนอัตราส่วนการป้อนของ PLA และสารสร้างนิวเคลียสยิ่งสายโซ่สาขายาวขึ้น น้ำหนักโมเลกุลยิ่งมาก TG มากขึ้น ความแข็งแกร่งของวัสดุก็เพิ่มขึ้น ความเสถียรทางความร้อนก็ดีขึ้น เพื่อปรับปรุงความต้านทานความร้อนของ PLA และยับยั้งพฤติกรรมการเสื่อมสภาพทางความร้อนของ PLA