Технологии

При изготовлении высокомолекулярного PLA в компании CargillDow B.V., Наарден, Нидерланды, используется процесс, характеризующийся экологической чистотой и отсутствием потребности в растворителях. PLA вырабатываются только из маиса (Рис. 2). Точно так же PLA можно получить из других возобновляемых ресурсов, например из пшеницы, сахарной свеклы или сельскохозяйственных субпродуктов, содержащих природный растительный сахар.

Во-первых, декстроза сбраживается и формирует молочную кислоту, которая затем преобразовываются в циклические димеры (лактиды) методом конденсации и эстерификации. Димеры преобразовываются в полилактид при помощи каталитической полимеризации с раскрытием цикла. Молочная кислота может принимать две изомерные формы: L-молочная кислота и D-молочная кислота. Соотношение изомерных блоков в полимерной цепи может изменяться в течение процесса полимеризации.

Рис.1 Важные области применения PLA – емкости для охлажденных напитков и подносы для фруктов и овощей

Физические свойства

При комнатной температуре PLA представляют собой кристально прозрачный полимер с температурой стеклования 55-65 ^оС. Физические свойства PLA можно улучшить посредством придания материалу ориентации, например с целью использования в волоконной индустрии, изготовления двуосно-ориентированных листов и термоформованных контейнеров. PLA, содержащие D-молочную кислоту в количестве менее 8%, могут быть полукристаллическими в том случае, если во время процесса придания ориентации они будут отожжены или натянуты, или же в них будут образованы зародышеобразователи кристаллизации. Повышение уровня кристалличности приводит к усилению жесткости и термостойкости. Точка плавления PLA повышается по мере снижения доли содержания D-изомера. Она находится в диапазоне между 130 и 175 ^оС. Критический показатель поверхностного натяжения PLA составляет 30 мН/м (дин). Вследствие этого эффект обработки коронным разрядом действует продолжительное время. Поэтому PLA легко поддаются процессам печати и металлизации.

Пригодность к переработке в компост

Благодаря этой функции PLA вендор может сократить свои расходы на утилизацию отходов. Данный вопрос возникает каждый раз, когда отходы распределяются до их вывоза. Биологическое разрушение PLA осуществляется методами гидролиза и разделения групп сложных эфиров в молекулярной цепи. Молекулярный вес уменьшается до тех пор, пока молочная кислота и олигомеры с низким молекулярным весом не пройдут процесс природного метаболизма микроорганизмами, при котором вырабатываются углекислый газ и вода.

В условиях высокой влажности воздуха и повышенных температур (55-70 ^оС), характерных для активных систем компостирования, процесс разрушения PLA проходит достаточно быстро. Низкие температуры и низкая влажность воздуха, которые присущи для складов и рабочего окружения, не представляют проблемы. Таблица 1 показывает стандартные периоды разрушения при различных температурах и уровнях влажности воздуха.

Обработка листов PLA

Во-первых, были тщательно изучены три технологии упаковки, которые используются для обработки PLA: производство высококачественных листов, изготовление контейнеров для продуктов питания методами формования с раздувом и термоформования. К эксплуатационным характеристикам относятся сильная жесткость, высокий уровень глянца и прозрачность, возможность сворачивания и оборачивание вперекрутку.

Рис.2. Исходные материалы для PLA можно полностью получить из маиса

Аналогично другим полиэфирам, физические свойства PLA также изменяются под воздействием гидролиза. Поэтому PLA следует защищать от влажности воздуха, и перед осуществлением экструзии высушивать ее до уровня остаточной влажности менее 200 промилле. У PLA имеется преимущество того, что экструзия данного материала осуществляется при температуре немного ниже, чем рекомендованная температура плавления полиэтилена. Эти данные были получены во время работы на традиционной соэкстузионной линии для полиэтилена.