С ростом глобального экологического сознания, полностью биоразлагаемые пакеты становятся ключевым решением для замены традиционных пластиковых пакетов. Эти экологически чистые пакеты могут быть полностью разложены микроорганизмами при определенных условиях и в конечном итоге вернуться в природу, эффективно решая проблему пластикового загрязнения.
Полимолочная кислота (PLA) является одним из наиболее широко используемых биоразлагаемых материалов. Это новый тип биоразлагаемого и возобновляемого биоразлагаемого материала. Он использует возобновляемые растительные ресурсы, такие как крахмал, кукуруза и маниока, в качестве сырья, производит молочную кислоту посредством ферментации, а затем подвергается полимеризации. Процесс производства PLA экологически безопасен и имеет низкое энергопотребление. Он может полностью разлагаться на углекислый газ и воду в условиях компостирования, что безвредно для окружающей среды.
PLA обладает хорошей прозрачностью, глянцем и пригодностью для печати, а также удобен в использовании, как и традиционные пластики. Поэтому он широко используется в упаковке пищевых продуктов, хозяйственных сумках, сельскохозяйственных пленках и других областях. Его механические свойства также относительно превосходны, с определенной прочностью на разрыв и разрыв, что позволяет удовлетворить потребности ежедневного использования. Однако PLA имеет относительно низкую термостойкость и может размягчаться или деформироваться в условиях высоких температур, что ограничивает его использование в некоторых конкретных приложениях. Кроме того, для разложения PLA требуется определенная промышленная среда для компостирования, а скорость разложения в естественной среде медленная.
Полибутиленадипат/терефталат (ПБАТ) представляет собой алифатический/ароматический сополиэфир и термопластичный биоразлагаемый пластик. Его обычно смешивают с другими биоразлагаемыми материалами, такими как PLA, чтобы улучшить гибкость и производительность продукта. PBAT обладает превосходной гибкостью, пластичностью и термостойкостью. По сравнению с PLA он обладает большей прочностью и устойчивостью к разрыву, поэтому хорошо подходит для производства пленок, сумок для покупок, мешков для мусора и других продуктов, к которым предъявляются высокие требования к гибкости.
Производство ПБАТ в основном основано на нефтехимическом сырье, но оно может быстро разлагаться в условиях компостирования. Продуктами его разложения являются в основном вода, углекислый газ и биомасса, которые являются экологически чистыми. Превосходная прочность PBAT компенсирует недостаточную хрупкость PLA. Смешение этих двух материалов позволяет получить материалы, которые являются биоразлагаемыми и обладают хорошими механическими свойствами. Они широко используются в сумках для покупок, экспресс-сумках, сельскохозяйственных пленках и других областях.
Полибутиленсукцинат (PBS) представляет собой термопластичный полиэфир, который также обладает хорошей биоразлагаемостью. В отличие от PLA и PBAT, PBS может в определенной степени полимеризоваться из янтарной кислоты и бутандиола биологического происхождения, и более вероятен его биологический источник. PBS характеризуется хорошими технологическими характеристиками, легкостью формования, хорошей термостойкостью и механической прочностью.
PBS может разлагаться в результате гидролиза и ферментативного гидролиза и, наконец, разлагаться на воду и диоксид углерода. Он обладает определенной способностью к разложению в промышленном компостировании и природной среде. PBS обычно используется для изготовления посуды, упаковочных материалов, сельскохозяйственных пленок и медицинских материалов. Его термостойкость хуже, чем у PLA, но гибкость не так хороша, как у PBAT. Поэтому в практических целях его часто смешивают с другими материалами для удовлетворения эксплуатационных требований различных продуктов.
Полигидроксиалканоат (ПГА) представляет собой класс природных высокомолекулярных полиэфиров, синтезируемых микроорганизмами путем ферментации. Это один из немногих полимеров, которые могут быть полностью синтезированы организмами и полностью биоразлагаются в естественной среде. Процесс производства ПГА относительно сложен и имеет высокую стоимость, но его превосходная биоразлагаемость и биосовместимость делают его имеющим большой потенциал в области защиты окружающей среды.
PHA имеет физические и химические свойства, аналогичные традиционным пластикам, включая хорошую механическую прочность, барьерные свойства и термостойкость. Продукты его разложения нетоксичны и безвредны для окружающей среды, поэтому он привлек большое внимание в области медицины, сельского хозяйства и упаковки. В зависимости от состава мономеров различаются и свойства ПГА. Например, ПОБ (полигидроксибутират) более твердый и хрупкий, а ПОБВ (валерат полигидроксибутират) более гибкий. Хотя стоимость в настоящее время высока, ожидается, что с развитием технологий PHA станет важным компонентом полностью биоразлагаемых пакетов в будущем.
Материалы на основе крахмала – это биоразлагаемые материалы, полученные путем модификации, пластификации и других процессов с использованием природного крахмала в качестве основного сырья. Крахмал – это возобновляемый, разлагаемый и широко доступный природный полимер с относительно низкой себестоимостью производства. Материалы на основе крахмала обладают хорошей биоразлагаемостью и могут разлагаться микроорганизмами в почве и воде.
Материалы из чистого крахмала обычно хрупкие и имеют плохие механические свойства. Поэтому в практическом применении крахмал часто смешивают с другими биоразлагаемыми полимерами, такими как PLA и PBAT, или химически модифицируют для улучшения его прочности, ударной вязкости и водостойкости. Эти композитные материалы имеют преимущества при изготовлении таких изделий, как пакеты для покупок, мешки для мусора и одноразовая посуда, а также позволяют значительно сократить использование пластмасс. На характеристики материалов на основе крахмала может влиять влажная среда, поэтому при проектировании и применении продукции необходимо учитывать их чувствительность к влажности.
На волне перехода упаковочной отрасли к устойчивому развитию полностью биоразлагаемые пакеты постепенно заменяют традиционные полиэтиленовые (ПЭ) пакеты. Это не только инновация в материалах, но и серьезная корректировка производственных процессов.
В традиционных полиэтиленовых пакетах в основном используются полиэтиленовые смолы, такие как LDPE (полиэтилен низкой плотности) и HDPE (полиэтилен высокой плотности). Эти материалы обладают хорошей текучестью расплава, высокой термической стабильностью, не легко разлагаются в процессе выдувания пленки и имеют широкий технологический диапазон.
Однако сырье для полностью биоразлагаемых пакетов в основном включает PLA (полимолочную кислоту), PBAT (полибутиленадипат/терефталат), PBS (полибутиленсукцинат), PHA (полигидроксиалканоат) и материалы на основе крахмала. Свойства этих биоразлагаемых материалов существенно отличаются от полиэтилена.
Термочувствительность: Большинство биоразлагаемых материалов, особенно PLA, очень чувствительны к температуре. Они склонны к термическому разложению при более высоких температурах, что приводит к разрыву молекулярной цепи, что влияет на физические свойства конечного продукта. Это требует, чтобы контроль температуры оборудования для выдувания пленки был более точным, и обычно требует более низкой температуры обработки или более короткого времени пребывания, чтобы избежать деградации материала.
Вязкость расплава: Вязкость расплава биоразлагаемых материалов обычно выше, чем у полиэтилена. Высокая вязкость увеличит сложность экструзии и предъявляет более высокие требования к конструкции шнека, мощности двигателя и давлению матрицы. Некоторые биоразлагаемые материалы также имеют низкую прочность расплава и склонны к разрыву во время выдувания и растяжения пленки, что требует регулировки зазора матрицы и скорости охлаждения воздушного кольца.
Гигроскопичность: Многие биоразлагаемые материалы, особенно PLA и материалы на основе крахмала, обладают сильной гигроскопичностью. Наличие влаги ускорит гидролиз и деградацию материала при высоких температурах, что приведет к снижению эксплуатационных характеристик продукта. Поэтому важно полностью высушить сырье перед выдувом пленки, что обычно необходимо выполнять на специальном оборудовании для осушения и сушки.
Традиционные машины для выдувания полиэтиленовой пленки обычно используют универсальную конструкцию шнека и матрицы, позволяющую адаптироваться к хорошей текучести полиэтиленовых материалов.
Для производства полностью биоразлагаемых пакетов оборудование для выдувной пленки необходимо целенаправленно оптимизировать:
Конструкция винта: Специально разработанные шнеки, такие как шнеки с меньшей силой сдвига и меньшей степенью сжатия, необходимы для уменьшения температуры сдвига материала во время экструзии и предотвращения термической деградации, вызванной чрезмерным сдвигом. В то же время, возможно, потребуется отрегулировать соотношение L/D (отношение длины к диаметру) шнека, чтобы обеспечить полную пластификацию материала при более низкой температуре.
Умереть: Конструкция канала потока головки должна быть более разумной, чтобы обеспечить равномерный поток расплавленного материала, уменьшить мертвые углы и время пребывания и, таким образом, избежать локального перегрева и деградации. Зазор матрицы обычно должен быть меньше, чтобы адаптироваться к более низкой прочности расплава биоразлагаемых материалов и обеспечить стабильность пленки при формовании.
Система охлаждения: Скорость охлаждения полностью биоразлагаемых пакетов обычно должна быть выше, чтобы пленка быстро затвердела и не допустила чрезмерного растяжения пленки в горячем состоянии, вызывающего разрыв или деформацию. Таким образом, система воздушного кольцевого охлаждения и внутренняя система охлаждения должны быть более эффективными, а также более точным контролем объема и давления воздуха.
Управление параметрами процесса традиционной полиэтиленовой пленки, полученной экструзией с раздувом, является относительно гибким. Процесс выдувания пленки полностью биоразлагаемых пакетов требует более точного контроля параметров:
Контроль температуры: Настройка температуры каждой секции должна строго контролироваться в пределах окна обработки, разрешенного материалом, которое обычно ниже температуры обработки полиэтилена. В частности, температура матрицы и соединительной секции не должна быть слишком высокой, чтобы предотвратить разложение материала на выходе.
Коэффициент обдува (BUR) и коэффициент тяги (DR): Коэффициент выдувания и коэффициент тяги полностью биоразлагаемых мешков обычно необходимо оптимизировать в соответствии со свойствами материала. Некоторые биоразлагаемые материалы имеют низкую прочность расплава, а чрезмерная степень раздува или коэффициент тяги могут привести к разрыву пленки или неравномерной толщине. Путем экспериментов необходимо найти наилучшее сочетание параметров процесса.
Стабильность пузыря: Из-за различий в вязкости расплава и прочности биоразлагаемых материалов стабильность выдуваемых пленочных пузырей является ключевой проблемой. Необходимо отрегулировать такие параметры, как объем воздуха в воздушном кольце, скорость тяги и температура матрицы, чтобы пузырьки стабильно поднимались и образовывали однородную пленку.
Пузырьковое охлаждение: В соответствии с характеристиками кристаллизации различных биоразлагаемых материалов необходимо регулировать скорость охлаждения, чтобы контролировать кристалличность и прозрачность пленки. Например, слишком высокая скорость охлаждения пленки PLA может привести к снижению прозрачности.
Традиционное производство полиэтиленовых пакетов не требует высокой влажности окружающей среды. Однако производство полностью биоразлагаемых пакетов требует особого внимания к влажности окружающей среды:
Контроль влажности: Из-за гигроскопичности биоразлагаемых материалов в производственном цеху необходимо поддерживать низкую влажность, чтобы материал не впитывал влагу из воздуха во время обработки. Распространенным решением является оснащение осушительным оборудованием.
Переработка металлолома: Традиционные отходы полиэтилена можно легко переработать и использовать повторно. Переработка отходов полностью биоразлагаемых материалов более сложна. Необходимо обеспечить чистоту и сухость перерабатываемых материалов, чтобы избежать смешивания с другими примесями или влагой, которые могут повлиять на характеристики перерабатываемых материалов. Некоторым переработанным биоразлагаемым материалам, возможно, потребуется пройти специальную обработку, прежде чем их можно будет снова использовать.
По сравнению с традиционными полиэтиленовыми пакетами, эти различия в процессе производства полностью биоразлагаемых пакетов являются воплощением их защиты окружающей среды и высоких характеристик:
Экологичность: Строгий контроль параметров процесса гарантирует, что биоразлагаемые материалы сохраняют целостность своей молекулярной структуры во время производственного процесса, тем самым гарантируя, что продукты могут в конечном итоге разлагаться микроорганизмами после использования, возвращаться в природу и эффективно уменьшать белое загрязнение.
Стабильная производительность продукта: Усовершенствованный контроль процесса и оптимизация оборудования позволяют производить полностью биоразлагаемые пакеты, которые соответствуют или даже превосходят некоторые характеристики традиционных полиэтиленовых пакетов с точки зрения прочности на разрыв, ударной вязкости, пригодности для печати и т. д., обеспечивая практичность продукта.
В области современной упаковки механическая прочность пакетов является ключевым показателем для измерения их эффективности. Это напрямую связано с тем, сможет ли сумка эффективно защитить содержимое при транспортировке, хранении и использовании, а также с ее долговечностью и надежностью. С усилением тенденций в области защиты окружающей среды полностью биоразлагаемые пакеты постепенно заменяют традиционные пластиковые пакеты.
Предел прочности при растяжении относится к максимальному напряжению, которое материал может выдержать при растяжении, а удлинение при разрыве указывает на процентное увеличение длины материала при его разрыве. Эти два показателя вместе отражают жесткость и вязкость материала.
Традиционные пластиковые пакеты из полиэтилена (PE), особенно пакеты из полиэтилена высокой плотности (HDPE), обычно имеют высокую прочность на разрыв, что означает, что они могут выдерживать большие растягивающие усилия, не подвергаясь легкой деформации или поломке. В то же время мешки из ПЭНП (полиэтилена низкой плотности) известны своим превосходным удлинением при разрыве, демонстрируют отличную гибкость и устойчивость к проколам.
Механические свойства полностью биоразлагаемых пакетов варьируются в зависимости от используемого сырья и рецептур:
PLA (полимолочная кислота)-based materials generally have high tensile strength and rigidity, but their elongation at break is relatively low, which means that PLA films can be brittle and less tear-resistant than PE. This can be a challenge in some applications that require high toughness.
PBAT (полибутиленадипат/терефталат) is known for its excellent toughness and elongation at break, and its flexibility is close to or even better than LDPE. Therefore, PBAT is often used to produce degradable bags that require high flexibility and tear resistance, such as garbage bags and shopping bags.
При смешивании PLA и PBAT можно достичь взаимодополняющих свойств. Благодаря точным пропорциям можно производить полностью биоразлагаемые пакеты с хорошей прочностью на разрыв и достаточной прочностью, отвечающие потребностям ежедневного использования с точки зрения несущей способности и устойчивости к проколу.
Прочность на разрыв и удлинение при разрыве композитов на основе крахмала сильно различаются в зависимости от степени модификации крахмала и соотношения смешивания с другими биоразлагаемыми полимерами. Оптимизируя рецептуру и процесс, можно значительно улучшить его механические свойства.
PHA (полигидроксиалканоат) has diverse properties, and some types of PHA (such as PHBV) can show flexibility and strength comparable to traditional plastics, but their cost is currently high.
Сопротивление удару относится к способности материала противостоять проникновению острых предметов, тогда как сопротивление разрыву относится к способности материала противостоять распространению трещин. Эти показатели имеют решающее значение для практического применения упаковочных пакетов, особенно при транспортировке и хранении.
В этом отношении превосходны традиционные полиэтиленовые пакеты. Мешки из ПЭВП обладают хорошей устойчивостью к проколам благодаря высокой плотности и структурной стабильности; Мешки из ПЭВД нелегко порвать под воздействием внешних сил из-за их высокой гибкости.
Для полностью биоразлагаемых пакетов:
Из-за присущей им хрупкости материалы на основе PLA могут иметь относительно низкую устойчивость к проколу и разрыву без каких-либо модификаций. Трещины легко появляются при порезе на краю мешка или при ударе острого предмета.
PBAT является ключевым материалом для повышения устойчивости к проколу и разрыву полностью биоразлагаемых пакетов. Его превосходная гибкость позволяет ему эффективно рассеивать напряжение при проколе или разрыве, тем самым предотвращая быстрое распространение трещин. Поэтому многие высокоэффективные, полностью биоразлагаемые пакеты для покупок и мешки для мусора содержат большое количество ПБАТ.
Благодаря технологии многослойной совместной экструзии биоразлагаемые материалы с различными механическими свойствами (такие как PLA и PBAT) соединяются вместе, чтобы значительно улучшить комплексную устойчивость к проколу и разрыву полностью биоразлагаемых пакетов. Эта композитная структура лучше противостоит внешнему воздействию и царапинам внутренних предметов.
Несущая способность является интуитивно понятным индикатором фактических эксплуатационных характеристик мешка, а долговечность подразумевает способность мешка сохранять свою структурную целостность и функциональность в течение нормального срока службы.
Традиционные пластиковые пакеты показали хорошую несущую способность и долговечность в различных средах благодаря своим превосходным механическим свойствам и химической стабильности, но это также является причиной того, что они трудно разлагаются естественным путем.
Полностью биоразлагаемые пакеты были оптимизированы в этом отношении для удовлетворения требований по несущей способности и долговечности при ежедневном использовании, а также для достижения целей защиты окружающей среды:
Благодаря научной разработке формул материалов и передовой технологии выдувания пленки многие полностью биоразлагаемые пакеты смогли достичь или даже превысить несущую способность традиционных пластиковых пакетов той же толщины, удовлетворяя повседневные потребности, такие как покупки в супермаркетах и вывоз мусора.
Например, полностью биоразлагаемые пакеты, содержащие большое количество ПБАТ, обладают отличной несущей способностью и устойчивостью к разрыву.
Однако следует отметить, что долговечность полностью биоразлагаемых пакетов означает их долговечность в конкретных условиях использования, таких как нормальное хранение, транспортировка и кратковременное использование. Как только они попадут в предназначенную для них среду разложения (например, в промышленный компост, почву или воду), они начнут постепенно разлагаться. Это означает, что они не подходят для длительного хранения или длительного использования в чрезвычайно суровых условиях, что резко контрастирует с «никогда не разлагаемыми» характеристиками традиционных пластиковых пакетов.
Эта «ограниченная долговечность» как раз и является экологическим преимуществом полностью биоразлагаемых пакетов: после завершения срока службы они могут вернуться в природу, а не существовать как стойкие загрязнители.
Первые полностью биоразлагаемые пакеты имели некоторые ограничения с точки зрения механической прочности. Например, хрупкость пакетов из чистого PLA или плохая влагостойкость пакетов на основе крахмала. Однако благодаря постоянному развитию материаловедения и технологий обработки эти проблемы преодолеваются:
Разработка новых материалов: Постоянно разрабатываются новые биоразлагаемые полимеры, молекулярная структура которых оптимизирована для обеспечения большей ударной вязкости, прочности и термостойкости.
Модификация смешивания: Путем точного смешивания различных типов биоразлагаемых материалов можно добиться синергетического повышения эффективности. Например, сочетание хрупкого PLA и прочного PBAT позволяет производить материалы с превосходными комплексными характеристиками.
Составная конструкция конструкции: Использование многослойной структуры, армирования волокнами и других технологий может еще больше улучшить механические свойства полностью биоразлагаемых пакетов, что позволит использовать их в более широком спектре областей.
Оптимизация технологии обработки: Постоянное совершенствование процесса выдува пленки, включая конструкцию шнека и фильерной головки, контроль температуры, системы охлаждения и т. д., может эффективно улучшить однородность и механические свойства пленки.
Влажность — один из наиболее важных факторов окружающей среды, влияющий на производительность и срок службы биоразлагаемых пакетов. Большинство биоразлагаемых материалов, особенно PLA (полимолочная кислота) и материалы на основе крахмала, обладают определенной степенью гигроскопичности. Наличие влаги значительно ускорит процесс деградации материала даже при комнатной температуре.
Реакция гидролиза: Механизм деградации биоразлагаемых полимеров обычно включает гидролиз. Когда материал впитывает влагу, молекулы воды проникают в полимерную цепь. При соответствующей температуре и микробном воздействии молекулы воды будут атаковать сложноэфирные или гликозидные связи полимера, вызывая разрыв молекулярной цепи, тем самым ускоряя разложение материала.
Ухудшение производительности: Избыточная влажность приведет к гидролизу и преждевременному разрушению биоразлагаемого мешка при хранении, что проявляется в снижении прочности материала, плохой гибкости и даже хрупкости и порошкообразовании. Это значительно сократит эффективный срок службы мешка, в результате чего он не сможет достичь ожидаемой несущей способности и устойчивости к разрывам при фактическом использовании.
Рост плесени: Влажная среда также очень склонна к росту плесени и других микроорганизмов. Хотя эти микроорганизмы в конечном итоге способствуют разложению мешка, ранний рост на этапе хранения повлияет на внешний вид, гигиенические и физические свойства мешка.
Поэтому поддержание низкой влажности является главным приоритетом при хранении биоразлагаемых пакетов. Обычно рекомендуется хранить в помещении с относительной влажностью менее 50% и избегать прямого контакта с источниками воды или помещениями с высокой влажностью.
Температура оказывает столь же огромное влияние на характеристики биоразлагаемых пакетов. Подобно влажности, высокая температура ускоряет молекулярное движение биоразлагаемых материалов, тем самым ускоряя скорость реакций разложения.
Синергия между термической деградацией и гидролизом: Даже без высокой влажности высокая температура сама по себе будет способствовать термическому разложению некоторых биоразлагаемых материалов. При одновременном существовании высокой температуры и высокой влажности скорость гидролитического разложения возрастает в геометрической прогрессии, вызывая необратимые повреждения структуры материала.
Ухудшение производительности: Длительное воздействие высокой температуры значительно снижает механические свойства биоразлагаемых пакетов, такие как прочность на разрыв, удлинение при разрыве и устойчивость к проколу. Мешок может стать липким, размягчиться или потерять эластичность, что серьезно повлияет на его функцию использования.
Рекомендации по хранению: Идеальная температура хранения должна быть ниже 30°C и избегать прямых солнечных лучей. Ультрафиолетовые лучи солнечного света также могут ускорить старение и деградацию некоторых биоразлагаемых материалов.
Свет, особенно ультрафиолетовое (УФ) излучение, является еще одним фактором условий хранения, который нельзя игнорировать. Хотя интенсивность ультрафиолетовых лучей во многих помещениях невелика, длительное воздействие прямых солнечных лучей может оказать существенное влияние на биоразлагаемые пакеты.
Фотоокислительная деградация: УФ-лучи обладают высокой энергией и могут запускать фотоокислительные реакции молекулярных цепей полимеров, что приводит к разрыву молекулярных связей и ускорению старения и деградации материалов. Эта деградация обычно проявляется в виде изменения цвета (например, пожелтения), охрупчивания и снижения прочности материала.
Влияние на прозрачность: Для прозрачных биоразлагаемых пакетов воздействие УФ-излучения также может привести к снижению их прозрачности и появлению запотевания или помутнения.
Защитные меры: Избегайте прямого воздействия на биоразлагаемые пакеты солнечных лучей во время хранения, лучше всего хранить их в прохладном темном складе. Если сама упаковка не обладает достаточной устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, для защиты может потребоваться использование непрозрачной внешней упаковки.
Помимо макрофакторов окружающей среды, на его производительность также влияют условия самого места хранения и способ упаковки мешка.
Вентиляция: Хорошая вентиляция помогает поддерживать постоянную температуру и влажность в складских помещениях и избегать локальных горячих точек или скопления влаги.
Укладка: Избегайте чрезмерного штабелирования биоразлагаемых пакетов во время хранения, особенно в условиях высоких температур. Чрезмерное штабелирование может привести к увеличению давления между мешками, повлиять на циркуляцию воздуха и вызвать локальное накопление тепла, ускоряя разложение.
Оригинальная упаковка: Для защиты биоразлагаемых пакетов производители обычно используют влаго- и светонепроницаемые упаковочные материалы. При хранении и транспортировке старайтесь хранить пакеты в оригинальной упаковке до тех пор, пока они не понадобятся, чтобы свести к минимуму контакт с внешней средой.
Во-первых, нам необходимо уточнить определение «полной деградации». Для полностью биоразлагаемых пакетов полная деградация означает, что при определенных условиях окружающей среды материал может разлагаться микроорганизмами (такими как бактерии, грибы и водоросли) и в конечном итоге превращаться в углекислый газ, воду, метан (в анаэробных условиях) и безвредную биомассу. Этот процесс обычно соответствует международным стандартам, таким как EN 13432 (Европа), ASTM D6400 (США) и ISO 17088 (международный), которые обычно требуют, чтобы более 90% органических веществ в материале были преобразованы в углекислый газ в течение определенного времени (например, 180 дней) в условиях промышленного компостирования.
Однако эти стандарты в основном нацелены на промышленные среды компостирования, которые представляют собой среды ускоренного разложения, где температура, влажность и микробная активность строго контролируются и оптимизируются. Условия природной среды более сложны и изменчивы.
Время, необходимое для полного разложения биоразлагаемых пакетов в естественной среде, зависит от сочетания сложных факторов, в том числе:
Полностью биоразлагаемые пакеты изготавливаются не из одного материала, а из различных биоразлагаемых полимеров (таких как PLA, PBAT, PBS, PHA, материалы на основе крахмала и т. д.) и их добавок. Химическая структура, молекулярная масса и кристалличность различных материалов оказывают решающее влияние на скорость разложения.
PLA (полимолочная кислота): PLA — это полиэстер, который гидролизуется во влажной и умеренно теплой среде, но разлагается относительно медленно в обычной почве и морской среде, требуя более высоких температур и влажности для ускорения разложения. В условиях промышленного компостирования PLA обычно разлагается в течение нескольких месяцев.
PBAT (полибутиленадипат/терефталат): ПБАТ представляет собой алифатический/ароматический сополиэфир с превосходной гибкостью и может относительно быстро разлагаться микроорганизмами в различных природных средах (включая почву и водоемы). Продукты его разложения нетоксичны и безвредны.
Материалы на основе крахмала: Сам крахмал легко разлагается микроорганизмами. Однако материалы из чистого крахмала имеют плохие физические свойства и обычно их необходимо смешивать с другими биоразлагаемыми полимерами. Чем выше содержание крахмала, тем быстрее скорость разложения.
PHA (полигидроксиалканоат): ПГА представляет собой природный полимер, синтезируемый микроорганизмами, и считается одним из «совершенных» биоразлагаемых материалов, поскольку он может полностью разлагаться различными микроорганизмами в различных природных средах (почва, пресная вода, морская вода), а скорость разложения относительно высока.
Наши продукты оптимизируют формулу материала и точно контролируют пропорции различных биоразлагаемых материалов, чтобы гарантировать, что, сохраняя отличные физические свойства, они максимально разлагаются в естественной среде.
Сложность и изменчивость природной среды являются основными факторами, влияющими на время деградации.
Температура: Температура является ключевым фактором, влияющим на микробную активность. В теплой среде ускоряется метаболизм микроорганизмов, тем самым ускоряется разложение биоразлагаемых материалов. Например, в почве тропических регионов скорость разложения биоразлагаемых пакетов будет значительно выше, чем в холодных регионах.
Влажность: Влага является необходимым условием для роста микроорганизмов и реакций гидролиза. Среда с повышенной влажностью способствует размножению и ферментативной активности микроорганизмов. Сухая среда значительно замедляет или даже останавливает процесс разложения. Вот почему биоразлагаемые продукты медленно разлагаются в чрезвычайно засушливых районах, таких как пустыни.
Микробная активность: Типы и численность микроорганизмов в почве и воде напрямую определяют эффективность разложения. Активные почвы, богатые микроорганизмами (например, сельскохозяйственные угодья и лесные насаждения), разлагают биоразлагаемые мешки быстрее, чем бедные почвы с небольшим количеством микроорганизмов. Разложение в бескислородной среде (например, глубоко на свалках) обычно происходит медленнее, чем в аэробной среде.
Следовательно, когда биоразлагаемый мешок случайно выбрасывают на обочину дороги, закапывают в сухую почву или плавают в глубоком море, лишенном микроорганизмов, время его разложения будет значительно дольше, чем в идеальной среде для компостирования.
Конкретная среда, в которой находится биоразлагаемый пакет, оказывает огромное влияние на время его разложения.
Промышленная среда для компостирования. Как упоминалось ранее, промышленные установки для компостирования обеспечивают идеальную среду для разложения — высокую температуру (обычно 50-70°C), высокую влажность, достаточное количество кислорода и богатое микробное сообщество. В таких контролируемых условиях биоразлагаемые пакеты, соответствующие международным стандартам, обычно полностью разлагаются и превращаются в компост в течение 3-6 месяцев. Это основная цель деградации конструкции биоразлагаемых пакетов.
Почвенная среда: В обычной почве скорость разложения варьируется в зависимости от типа почвы, плодородия, содержания влаги и температуры. В почвах, богатых органическими веществами, умеренной влажностью и высокой температурой, скорость разложения выше, и для полного разложения может потребоваться 1-3 года или даже больше. В бедных, сухих или холодных почвах деградация может занять больше времени.
Пресноводная среда: В пресноводных средах, таких как реки и озера, на скорость разложения влияют температура воды, содержание растворенного кислорода и количество микроорганизмов в воде. Как правило, скорость его разложения находится между промышленным компостом и обычной почвой, но конкретное время также варьируется в зависимости от условий.
Морская среда: Морская среда характеризуется более низкими температурами, различными типами микроорганизмов и более низкими концентрациями, а также возможной бескислородной средой в некоторых районах. Хотя существуют стандарты для морских биоразлагаемых пластиков (например, ASTM D6691), скорость разложения большинства биоразлагаемых материалов в океане все еще намного медленнее, чем на суше и в промышленных средах компостирования, что может занять годы или даже десятилетия.
Толщина мешка напрямую влияет на площадь поверхности материала, с которой могут контактировать микроорганизмы. Более тонкие биоразлагаемые пакеты обычно разлагаются быстрее, чем более толстые, поскольку микроорганизмам легче контактировать с материалом и разлагать его. Большая площадь поверхности также означает больше точек контакта, что способствует прикреплению и разложению микроорганизмов.
В связи с растущим глобальным вниманием к пластиковому загрязнению, особенно микропластику, у людей возникают вопросы о полностью биоразлагаемых пакетах: действительно ли они полностью разлагаются? Превратятся ли они в конечном итоге в микропластик и станут новой угрозой для окружающей среды?
Чтобы понять, как полностью биоразлагаемые пакеты могут избежать проблемы микропластика, мы должны сначала выяснить причины возникновения традиционного пластикового микропластика. Традиционные пластики, такие как полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП), имеют стабильную химическую структуру и с трудом поддаются разложению микроорганизмами в естественной среде. Под физическим воздействием солнечного света, ветра, волн и т. д. они постепенно распадаются на все более мелкие фрагменты, образуя в конечном итоге микропластик диаметром менее 5 мм или даже нанопластик.
Попав в окружающую среду, эти микропластики будут существовать долгое время. Они по ошибке поедаются морскими организмами и попадают в пищевую цепочку, что в конечном итоге может повлиять на здоровье человека; они накапливаются в почве и изменяют структуру и функцию почвы; они уносятся ветром и находятся повсюду. Эта характеристика традиционного пластика «только сломана, но не уничтожена» является основной причиной глобального кризиса микропластика.
В отличие от традиционных пластиков в природе, основное преимущество полностью биоразлагаемых пакетов заключается в их дизайнерской концепции «возвращения к природе». Механизм его деградации — это не просто физическое разрушение, а сложный биохимический процесс.
Участие микробов: Основное сырье для полностью биоразлагаемых пакетов, такое как PLA (полимолочная кислота), PBAT (полибутиленадипат/терефталат), PBS (полибутиленсукцинат), PHA (полигидроксиалканоат) и материалы на основе крахмала, могут распознаваться и разлагаться микроорганизмами (бактериями, грибами и т. д.) в определенной среде (температура, влажность, кислород и микроорганизмы).
Ферментативная реакция: Микроорганизмы выделяют соответствующие ферменты, способные атаковать молекулярные цепи полимеров, гидролизовать или окислять их, а также разлагать на более мелкие молекулярные фрагменты.
Конечный продукт: После серии ферментативных реакций и микробного метаболизма эти небольшие молекулярные фрагменты наконец полностью утилизируются микроорганизмами и превращаются в углекислый газ, воду, безвредную биомассу (например, гумус) и метан, которые могут образовываться в анаэробных условиях. Этот процесс не оставляет токсичных остатков и пластиковых фрагментов, которые не подлежат дальнейшему разложению.
Полностью биоразлагаемые пакеты, соответствующие международным стандартам биоразложения (таким как EN 13432, ASTM D6400, ISO 17088), явно требуют, чтобы в условиях промышленного компостирования более 90% органического углерода могли быть преобразованы в углекислый газ в течение 180 дней. Это научное определение «полной деградации», которое означает, что в конечном итоге не останется остаточного микропластика.
Опасения по поводу того, будут ли биоразлагаемые пакеты образовывать микропластик из-за неполного разложения, обычно связаны со следующими аспектами:
Путаница в определении «разлагаемого пластика»: на рынке существуют некоторые расплывчатые понятия ** «разлагаемого пластика»**, такие как «фоторазлагаемый пластик» или «оксоразлагаемый пластик». Хотя эти пластмассы распадаются на мелкие кусочки под воздействием солнечного света или окисления, по своей сути они по-прежнему являются традиционными пластиками и не могут быть полностью разложены микроорганизмами. В конечном итоге они образуют микропластик и могут даже ускорить производство микропластика. Наша продукция представляет собой строго «полностью биоразлагаемые пакеты» и никогда не содержит добавок, образующих микропластик.
Различия в средах разложения: Как упоминалось выше, полностью биоразлагаемые пакеты требуют определенных условий окружающей среды для полного разложения. На промышленных предприятиях по компостированию они могут эффективно и полностью разлагаться. Если их случайно выбросить в естественную среду, лишенную микроорганизмов, с неподходящей температурой и влажностью, скорость их разложения замедлится, но в конечном итоге они все равно могут быть разложены в природе, но необходимое время будет больше. Важно отметить, что даже в процессе разложения они не будут существовать в виде микропластика долгое время, как традиционные пластики, а будут продолжать разлагаться микроорганизмами до тех пор, пока не исчезнут.
Важность сертификации продукции. Потребители могут определить настоящие полностью биоразлагаемые продукты, проверив, получил ли продукт сертификат на биоразложение и компостирование от авторитетной организации. Эти стандарты сертификации являются строгими и гарантируют, что продукт может полностью разложиться в течение указанного времени, не оставляя вредных остатков или микропластика.
От проектирования до производства наши полностью биоразлагаемые пакеты призваны полностью решить проблему микропластика:
Выбор действительно биоразлагаемого сырья: Мы строго отбираем биоразлагаемые полимеры, соответствующие международным стандартам. Молекулярная структура этих материалов естественным образом пригодна для микробного разложения, исключая возможность попадания микропластика из источника.
Оптимизация формулы обеспечивает полную декомпозицию: Формула нашего продукта неоднократно тестировалась и оптимизировалась, чтобы гарантировать, что все ингредиенты могут полностью разлагаться микроорганизмами в соответствующей среде, не оставляя неразлагаемых фрагментов или частиц.
Соответствие международным стандартам сертификации: Наша продукция прошла сертификацию международных органов по биоразложению и компостированию, что является убедительным доказательством того, что она полностью разлагается и не образует микропластика. Эти сертификаты требуют, чтобы продукты разложения продуктов были безвредны для окружающей среды и организмов в условиях промышленного компостирования и чтобы органические вещества в конечном итоге превращались в углекислый газ, воду и биомассу.
Содействие правильной утилизации: Мы активно пропагандируем и обучаем пользователей правильно сортировать полностью биоразлагаемые пакеты и помещать их в предприятия по переработке органических отходов или промышленному компостированию. Это лучший способ обеспечить их полную деградацию, максимизировать экологическую выгоду и избежать потенциальных проблем с микропластиком.
Розничная торговля и супермаркеты являются наиболее прямыми и распространенными областями применения полностью биоразлагаемых экологически чистых пакетов. Во всем мире многие страны и регионы ввели «запреты на пластик», чтобы запретить или ограничить использование одноразовых традиционных пластиковых пакетов для покупок. Это обеспечивает огромное рыночное пространство для полностью биоразлагаемых пакетов.
Сумки для покупок: От крупных сетей супермаркетов до небольших магазинов повседневного спроса — полностью биоразлагаемые пакеты для покупок постепенно заменяют традиционные полиэтиленовые пакеты для покупок. Обеспечивая достаточную несущую способность и удобство, эти пакеты гарантируют, что потребители смогут утилизировать их экологически безопасным способом после использования, что эффективно снижает загрязнение окружающей среды. Хорошая пригодность для печати также позволяет брендам четко демонстрировать свою приверженность охране окружающей среды.
Массовая упаковка товара: Помимо пакетов для покупок, некоторые супермаркеты также начали пытаться использовать полностью биоразлагаемые материалы для предварительной упаковки или пакетов для взвешивания сыпучих продуктов (таких как овощи, фрукты и хлеб), чтобы еще больше сократить использование пластика.
Улучшение имиджа бренда: Для ритейлеров использование полностью биоразлагаемых экологически чистых пакетов является не только соблюдением норм, но и важной мерой по повышению экологического имиджа бренда и привлечению потребителей, ориентированных на устойчивое развитие.
Быстрое развитие индустрии общественного питания на вынос привело к огромному спросу на одноразовую упаковку, а также к образованию большого количества пластиковых отходов. Применение полностью биоразлагаемых экологически чистых пакетов в этой области обеспечивает эффективный способ решения этой проблемы.
Упаковочные пакеты на вынос: Традиционные упаковочные пакеты на вынос в основном изготавливаются из полиэтилена и используются в больших количествах. Полностью биоразлагаемые упаковочные пакеты на вынос могут соответствовать требованиям по несущей способности, обеспечивая при этом возможность попадания в систему очистки кухонных отходов или промышленное компостирование после использования, что снижает долгосрочное воздействие на окружающую среду.
Пакеты для упаковки одноразовой посуды: Пластиковая посуда и бумажные полотенца, которые идут вместе с едой, обычно также требуют небольшого упаковочного пакета. Использование полностью биоразлагаемых материалов для изготовления этих небольших пакетов может еще больше улучшить цепочку защиты окружающей среды в сфере общественного питания.
Мешки для упаковки пищевых продуктов: В некоторых разлагаемых ланч-боксах или упаковках в качестве подкладки могут также использоваться полностью биоразлагаемые пленки, чтобы повысить их масло- и водостойкость, сохраняя при этом общую способность к разложению.
Классификация мусора является важной частью городского управления и защиты окружающей среды. Полностью биоразлагаемые мешки для мусора играют незаменимую роль в этой области, особенно при сборе и переработке кухонных отходов.
Кухонные мешки для мусора: Кухонные отходы богаты органическими веществами и являются идеальным сырьем для компоста. Благодаря полностью биоразлагаемым мешкам для кухонных отходов их можно сразу помещать в промышленные установки для компостирования вместе с мешками. Мешки разлагаются вместе с кухонными отходами, что позволяет избежать проблем с разделением традиционных пластиковых пакетов, что значительно повышает эффективность и качество переработки кухонных отходов. Это имеет решающее значение для содействия классификации и использованию ресурсов кухонных отходов.
Обычные мешки для мусора: В некоторых регионах обычные бытовые мешки для мусора также начали пропагандировать использование полностью биоразлагаемых материалов, чтобы уменьшить количество микропластика и вредных веществ, образующихся на свалках и в процессах сжигания.
Медицинские мешки для мусора: Хотя область применения относительно невелика, некоторые медицинские учреждения могут также изучить возможность использования специально разработанных и сертифицированных полностью биоразлагаемых медицинских мешков для мусора для защиты окружающей среды и специального лечения.
Традиционные пластиковые изделия, такие как мульчирующая пленка и мешки для рассады, используемые в больших количествах в сельскохозяйственном производстве, с трудом разлагаются в почве, вызывая серьезное «белое загрязнение» и влияя на здоровье почвы и рост сельскохозяйственных культур. Применение полностью биоразлагаемых экологически чистых пакетов в этой области является эффективным решением проблемы загрязнения из неточечных источников в сельском хозяйстве.
Сельскохозяйственная покровная пленка (пленка для грунта): после выполнения функций сохранения влаги, повышения температуры и подавления сорняков полностью биоразлагаемая пленка для грунта может быть непосредственно разложена микроорганизмами в почве без ручной переработки, что значительно снижает трудоемкость фермеров и позволяет избежать ущерба экологической среде, вызванного остатками пластика в почве.
Мешки для рассады и чашки для рассады: Мешки для рассады или чашки для питательных веществ, изготовленные из полностью биоразлагаемых материалов, можно напрямую пересаживать с помощью мешков (чашек). Они будут разлагаться естественным путем после попадания в почву, не влияя на рост корней растений и уменьшая проблемы переработки и утилизации традиционных пластиковых пакетов для рассады.
Упаковочные мешки для удобрений. В некоторых упаковочных мешках для органических удобрений также начали использоваться полностью биоразлагаемые материалы, поэтому после внесения удобрений их можно разлагать с помощью удобрений.
Бурное развитие электронной коммерции привело к резкому росту спроса на экспресс-упаковку, а традиционные пластиковые экспресс-пакеты и наполнители стали основными источниками потребления пластика. Применение полностью биоразлагаемых экологически чистых пакетов в сфере экспресс-логистики становится новым направлением зеленой трансформации отрасли.
Полностью биоразлагаемые курьерские пакеты: Курьерские пакеты, изготовленные из полностью биоразлагаемых материалов, могут выполнять основные функции, такие как влагонепроницаемость и устойчивость к разрыву, при этом гарантируя, что посылка будет экологически чистой после доставки, эффективно снижая нагрузку экспресс-отходов на окружающую среду.
Наполнители и амортизирующие материалы. Помимо самих курьерских пакетов, наполнители в упаковках (например, пузырчатая пленка и амортизирующие прокладки) также могут быть изготовлены из полностью биоразлагаемых материалов, чтобы обеспечить экологичность всей упаковки.
Другие новые приложения
Помимо вышеперечисленных основных направлений, полностью биоразлагаемые экологически чистые пакеты постоянно расширяют сферу применения:
Принадлежности для домашних животных: мешки для экскрементов домашних животных, с которыми легко обращаться и которые легко разлагаются.
Гостиничные принадлежности: Упаковочные пакеты для одноразовых туалетных принадлежностей, мешки для стирки и т. д.
Промышленная упаковка: вкладыш или небольшие упаковочные пакеты для некоторых промышленных товаров.
Наши полностью биоразлагаемые экологически чистые пакеты успешно применяются в вышеупомянутых основных областях благодаря своим превосходным характеристикам и строгим стандартам защиты окружающей среды и продолжают пользоваться признанием клиентов.
Многосценарная применимость: Наши продукты могут быть адаптированы для производства полностью биоразлагаемых пакетов с различной механической прочностью, гибкостью, прозрачностью и характеристиками разложения в соответствии с конкретными потребностями различных отраслей промышленности, отвечающими широкому спектру сценариев применения, от розничной торговли до сельского хозяйства.
Строгая экологическая сертификация: Все продукты соответствуют или превосходят основные стандарты биоразложения в стране и за рубежом, чтобы гарантировать, что они действительно могут полностью разлагаться после использования, не образуя микропластика и не загрязняя окружающую среду.
Помогите клиентам с зеленой трансформацией: Выбор наших полностью биоразлагаемых экологически чистых пакетов может не только помочь клиентам соблюдать все более строгие экологические нормы, но также значительно улучшить имидж корпоративной социальной ответственности, завоевать расположение потребителей и занять лидирующие позиции в волне устойчивого развития.
+86 18101032584
№ 60-1, Восточная дорога Цзичуань, промышленный парк Хайлин, район Хайлин, город Тайчжоу.
Copyright© Taizhou Huangyan Zeyu New Material Technology Co., Ltd. Все права защищены.
Полностью разлагаемое сырье
