PLA制造的热成型包装
发布时间：
2025-03-06
片材可以采用真空、压缩空气/真空，或仅压缩空气辅助热成型。热成型生产线用于PLA的辐射加热器必须调节到很低的温度。尽管预热并非必要，但一般有利于片材均匀受热。与PP不同，PLA在加热过程中不会出现片材大幅下垂现象。必须注意要采用低加工温度。
聚乳酸(PLA)是用于包装行业的一类较新材料，由可再生资源制造。已有大量关于PLA的功能和热成型性能与其他聚合物进行对比的研究。
PLA的性能使其适用于各种热成型场合，尤其是冷饮料杯和水果、蔬菜盘。为了生产高分子量PLA，业界采用了一种可持续、无溶剂、有利于环保的工艺。PLA可以完全由玉米生产。PLA也可以用其他可再生资源制造，如小麦、甜菜或含有天然植物糖分的农副产物。
首先，葡萄糖发酵生成乳酸，之后通过缩合与酯化反应将乳酸转化为环状二聚体(丙交酯)。二聚体通过催化开环聚合反应转化成聚乳酸。乳酸有两种同分异构体:L乳酸(左旋乳酸)和D乳酸(右旋乳酸)。聚合物链中两种同分异构体的比例可以在聚合工艺中调整。
物理性能
室温下，PLA是高透明聚合物，玻璃化转变温度在55℃-65℃之间。 PLA的物理性能可通过材料取向改变，如双向拉伸片材。D-乳酸含量低于8%的PLA如果加入成核剂，进行退火，或在拉伸工艺中进行拉伸，可以成为半结晶材料。结晶度提高会提高刚度和耐热性。PLA的熔点随D异构体含量的降低而升高，介于130℃-175℃之间 PLA的临界表而张力为38mN/m(达因)，因而电晕处理具有长期效果。所以PLA易于印刷和镀金属膜。
可堆肥性
PLA可以堆肥，因而可以降低供应商的废料处理成本。这是指在收集前废料分别堆放的情况。 PLA通过水解和分子链上的酯基团断开进行生物降解。分子量降低，乳酸和低分子量低聚体由微生物自然代谢，生成二氧化碳和水。
在大气湿度和温度(55-70℃)较高的环境中，如在主动堆肥系统中，PLA可快速降解。贮存室和使用条件下的低温和低空气湿度不会产生问题。在60℃和80%相对湿度条件下，PLA在60天后会完全降解。
片材的加工
详细考察用于加工PLA的三种包装技术:高质量片材、吹塑与热成型食品容器。其使用性能包括高刚度、高光泽度和高透明度，可折叠、扭曲。
与其他聚酯一样，水解会影响PLA的物理性能。因此，必须对PLA进行保护，防止空气中的水分
的产生影响，在挤出前要干燥到残余水分含量低于200 ppm。PLA在略低于PE推荐熔化温度的条件下易于挤出。这些数据在传统PE共挤生产线上测定获得。
进行了广泛的试验来测定PLA的热成型性能，并与其他聚合物如聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)和无定形聚对苯二甲酸乙二醇酯(A-PET)进行了比较。考察了材料性能、热成型能力、片材的传输能力、穿刺行为、可堆叠、卷绕性能，堆叠成品的拆堆性能，以及PLA在加工机械中的行为。为了研究这些特性，在各种热成型生产线上进行了大量的实验。在所有生产线上都将片材生产成卷料。
片材用Cargill Dow公司的Nature Works PLA粒料2002D生产，其中加入少量蓝色母料和防粘剂。采用配置有两级多功能PS/PET螺杆(直径为90mm)的挤出机。片材宽度介于500-735mm之间，片材厚度介于0.5-1.2 mm之间。
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