持続可能な材料の進化する風景では、PBATとPLAが最も著名な2人のプレーヤーとして浮上しています。 [PBAT PLA Corn Starch]（生分解性 - 生 - 材料/PBAT -PLA-コーン-Starch.html）のサプライヤーとして、私はこれらの材料への関心が高まっていることと、しばしばそれらを取り巻く混乱を直接目撃しました。このブログ投稿では、PBATとPLAの違いを分かりやすくすることを目指しており、重要な選択について情報に基づいた決定を下すために必要な知識を提供します。
化学組成と構造
PBAT、またはポリブチレン脂肪酸テレフタレートはコポリエステルです。アジピン酸1,4-ブタネジオール、およびジメチルテレフタレートの多腸浸潤を通じて合成されます。この組み合わせにより、柔軟で丈夫な分子構造を備えたポリマーが生じます。 PBATの脂肪酸ユニットは柔軟性を提供し、テレフタレートユニットはその機械的強度に寄与します。
一方、PLA、またはポリラトン酸は、再生可能資源、通常は乳酸に由来する熱可塑性ポリエステルです。乳酸は、コーンスターチ、サトウキビ、またはその他のバイオマス源などの炭水化物の発酵により生成できます。 PLAの繰り返される乳酸単位は、PBATと比較して比較的硬い構造を持つ半結晶ポリマーを形成します。
生分解性
PBATとPLAの両方の主要なセールスポイントの1つは、生分解性です。しかし、それらは異なる条件下で劣化します。
PBATは脂肪族 - 芳香族コポリエステルです。つまり、有酸素環境と嫌気性環境の両方で劣化する可能性があります。堆肥化施設などの好気性の状態では、特定の製剤と環境要因に応じて、数ヶ月から数年にわたって微生物、水、およびバイオマスに微生物によって分解される可能性があります。埋め立て地のような嫌気性条件では、劣化も受け、他の製品に加えてメタンを生成します。
PLAは、特定の堆肥化条件下で生分解性です。効率的に分解するには、高温（約58〜60°C）と特定の微生物集団が必要です。産業用堆肥化施設では、PLAは60〜90日以内に劣化できます。ただし、土壌や水などの自然環境では、必要な条件が容易に入手できないため、PLAの分解ははるかに遅くなります。
機械的特性
PBATとPLAの機械的特性は非常に明確であるため、さまざまなアプリケーションに適しています。
PBATは、ブレーク時に優れた柔軟性と伸びをしています。壊れる前に大幅に伸びることができ、プラスチックフィルム、ショッピングバッグ、農業マルチフィルムなど、高度な柔軟性を必要とするアプリケーションに最適です。 PBATには良好な涙抵抗もあり、これは使用中の製品の完全性を維持するために重要です。
対照的に、PLAは比較的脆い。それは高い引張強度と剛性を持っていますが、休憩時の伸びは低いです。これにより、使い捨てのカトラリー、3D印刷フィラメント、剛性包装容器など、剛性が必要なアプリケーションに適しています。ただし、その脆弱性は、柔軟性を必要とするアプリケーションの制限となる可能性があります。
処理特性
処理に関しては、PBATとPLAには異なる要件があります。
PBATの融点は比較的低く、通常は110〜120°C前後です。これにより、押出、射出成形、ブロー成形などの一般的なプラスチック処理技術を使用して簡単に処理できます。薄膜や複雑な形状の生産を可能にする良好なメルトフロー特性があります。
PLAの融点は、通常150〜170°Cの範囲です。加工中、PLAは水分と熱により敏感です。水分は、ポリマー鎖の加水分解を引き起こす可能性があり、分子量と機械的特性の減少をもたらします。したがって、処理前にPLAペレットの慎重な乾燥が必要です。さらに、処理温度と冷却速度を慎重に制御して、目的の特性を実現する必要があります。
アプリケーション
プロパティが異なるため、PBATとPLAは幅広いアプリケーションで使用されています。
PBATは、包装業界で広く使用されています。最終製品の柔軟性と靭性を改善するために、一般に他のポリマー、特にPLAとブレンドされています。 PBATベースの映画は、食品包装、ショッピングバッグ、農業マルチ映画に使用されます。農業部門では、PBATマルチフィルムを使用後に土壌に耕すことができ、そこで徐々に劣化し、環境汚染が減少します。
PLAはさまざまな使い捨て製品で使用されています。前述のように、一般的に使い捨てのカトラリー、ストロー、硬い包装容器を作るために使用されます。 3D印刷業界では、プラは印刷の容易さと比較的低コストのため、人気のある選択肢です。また、繊維産業では、衣類や織られていない生地のための繊維を生産するためにも使用されています。
料金
コストは、材料選択の重要な要素です。一般的に、PLAはPBATよりも高価です。 PLAの生産には、乳酸を生成するための炭水化物の発酵やその後の重合プロセスなど、複数のステップが含まれます。コーン澱粉などのPLAの原材料も、農業市場の価格変動の影響を受けます。
一方、PBATは比較的安価です。アディピン酸や1,4-ブタンジオールなどのPBATの原材料は、PLAの原料に比べてより容易に入手可能であり、安価です。ただし、両方の材料のコストは、市場の需要、生産規模、品質の要件によって異なります。
環境への影響
PBATとPLAはどちらも、従来の石油ベースのプラスチックのより環境に優しい代替品と考えられています。ただし、全体的な環境への影響を包括的に評価する必要があります。
PLAは、化石燃料への依存を減らす再生可能資源から派生しています。産業堆肥施設での生分解性は、埋め立て地の廃棄物を減らすのにも役立ちます。ただし、PLAの大規模な生産には、原料を栽培するためにかなりの量の農地と水が必要です。原材料の栽培における農薬と肥料の使用に関する懸念もあります。
PBATは、再生可能資源全体に由来するものではありませんが、さまざまな環境で優れた生分解性を持っています。その使用は、環境でのプラスチック廃棄物の蓄積を減らすのに役立ちます。ただし、PBATの生産には、エネルギー消費と温室効果ガスの排出という点で環境への影響がある石油化学物質の使用が含まれます。
PBATとPLAのブレンド
PBATとPLAの両方のユニークな特性を活用するために、それらはしばしば混合されます。 PBATとPLAのブレンドにより、特定のレベルの剛性を維持しながら、柔軟性や靭性の向上など、機械的特性が改善された材料が生じる可能性があります。
PBATとPLAがブレンドされると、2つのポリマーの比率を特定のアプリケーション要件に従って調整できます。たとえば、ブレンド内のPBATの割合が高いと、より柔軟な材料が発生しますが、PLAの割合が高いほど、材料がより硬くなります。ブレンドプロセスは、押出機でのメルトブレンドなど、さまざまな方法を使用して実行できます。
結論
結論として、PBATとPLAは、独自の化学組成、機械的特性、処理特性、およびアプリケーションを備えた2つの異なる生分解性材料です。 [PBAT PLA Corn Starch]（生分解性 - 生 - 材料/PBAT -PLA-コーン-Starch.html）のサプライヤーとして、特定のニーズに合った材料を選択することの重要性を理解しています。パッケージング用の柔軟な素材を探している場合でも、使い捨て製品の剛性材料を探している場合でも、PBATとPLAの違いを理解することが重要です。
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参照
- ジョン・W・ギルマンによる「生分解性ポリマー：概要」。
- L. Auras、R。Harte、およびS. Selkeによる「ポリラトン酸（PLA）生産、特性、およびアプリケーション」。
- 「ポリブチレン脂肪酸テレフタレート（PBAT）：合成、特性、および用途」Journal of Polymer Science。