雖然大部分可降解發(fā)泡材料的研究?jī)H僅停留在實(shí)驗(yàn)室，但市場(chǎng)從不拒絕像E-PLA這類的新物種。江湖已經(jīng)殺出這樣一個(gè)奇才，并不斷地吸收前輩精華，夯實(shí)自身武力，在實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的征途上讓人望而生畏。一馬當(dāng)先的生產(chǎn)企業(yè)正不斷突破技術(shù)瓶頸，讓E-PLA在備受爭(zhēng)議的食品包裝市場(chǎng)上成為最靚的崽。
多年來，餐廳的外賣量一直在增加，包裝制造商以創(chuàng)新和改進(jìn)的外賣容器作為回應(yīng)政府監(jiān)管和市場(chǎng)指標(biāo)。制造商專注于盡可能模仿坐下用餐體驗(yàn)的食品質(zhì)量和呈現(xiàn)方式。特點(diǎn)包括緊密的蓋子適合保持溫度并防止泄漏，通風(fēng)孔以保持質(zhì)地，隔間以確保良好的展示。
泡沫餐飲服務(wù)包裝一直是低成本的選擇，在生物降級(jí)材料制造商的預(yù)算范圍內(nèi)為運(yùn)營(yíng)商提供合適的杯子或容器。隨著客戶對(duì)環(huán)保產(chǎn)品的了解和熱情越來越高，制造商正在推動(dòng)變革。改變以滿足這些客戶的需求將是一項(xiàng)不錯(cuò)的投資。PLA耐熱餐具將變得更加實(shí)用，而發(fā)泡是低成本使用PLA的有效方法。E-PLA餐具的興起開始滿足人們即時(shí)就餐的體驗(yàn)并極大地刺激了生物降解塑料的市場(chǎng)增長(zhǎng)。
從現(xiàn)在開始，PLA發(fā)泡技術(shù)與材料正引領(lǐng)PLA產(chǎn)業(yè)鏈走在偉大正確光榮的道路上。伴隨越來越多對(duì)生物降解企業(yè)入圈和大眾市場(chǎng)覺悟破局，這條可持續(xù)的道路正越來越開闊。
超臨界擠出工藝提供PLA發(fā)泡
穩(wěn)定生產(chǎn)的先決條件
超臨界狀態(tài)的二氧化碳/氮?dú)庾鳛榘l(fā)泡劑的聚乳酸 (PLA) 的擠出發(fā)泡，強(qiáng)調(diào)了建立穩(wěn)定擠出工藝所需的步驟。PLA的低熔體強(qiáng)度在優(yōu)化加工條件方面發(fā)揮了作用。除了擴(kuò)鏈劑外，這些測(cè)試還包括不同粘度的PLA等級(jí)。
圖源：創(chuàng)博
由于CO2的增塑作用，可以在低溫下加工。熔體強(qiáng)度的提高，足夠低的熔體溫度也是生產(chǎn)穩(wěn)定泡沫的先決條件。泡沫的特征在于密度、泡孔結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度和壓縮時(shí)的機(jī)械性能。超臨界流體連續(xù)擠出發(fā)泡技術(shù)有明顯優(yōu)勢(shì)：
采用與環(huán)境相協(xié)調(diào)的二氧化碳?xì)怏w、氮?dú)獾茸鳛榘l(fā)泡劑，利用其超臨界發(fā)泡擠出特性，生產(chǎn)出氣泡直徑均勻的塑料發(fā)泡制品。也可以形成泡孔直徑達(dá)微米的細(xì)小氣泡；
生產(chǎn)的產(chǎn)品VOC含量可以滿足乘用車等行業(yè)最嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)；
也適用于以往難以高速發(fā)泡的結(jié)晶性樹脂的超臨界流體發(fā)泡；
不同于烴類物理流體發(fā)泡劑易爆易燃，設(shè)備無需采取防爆保護(hù)措施；
與碳?xì)浠衔锏奈锢戆l(fā)泡劑相比，地球的室溫效應(yīng)系數(shù)小，是一種對(duì)環(huán)境非常溫和的技術(shù)；
擠壓：板、塊、片、珠等。
出色CO2擠出工藝和獨(dú)特改性配方，使得PLA發(fā)泡材料除了機(jī)械強(qiáng)度提升，還擁有出色的色澤度和適印性，與硬質(zhì)食品包裝完美契合。PLA 的剛性和良好的風(fēng)味和香氣阻隔性與剛性食品包裝所需的特性相得益彰。對(duì)制作加工周期和成本降低，同時(shí)大大降低包裝的市場(chǎng)價(jià)格，迎合了消費(fèi)者對(duì)綠色環(huán)保消費(fèi)的時(shí)尚觀念。
無論是片材還是板材或者珠粒的PLA生物聚合物發(fā)泡（或組合材料），都可以靈活塑造各類型的環(huán)保餐具，從托盤、碗/杯、蓋子、吸管和容器，到超市展示和運(yùn)輸生食（雞蛋、生魚肉、新鮮果蔬、海鮮和冷凍食品）、食品載體、工業(yè)包裝以及各種其他應(yīng)用。PLA發(fā)泡包裝可以在大多數(shù)現(xiàn)有生產(chǎn)線上進(jìn)行加工，幾乎不需要修改，包括填充-成型-密封生產(chǎn)。
圖源：koreabiofoam
再生聚乳酸 (PLA) 襯里杯子 圖源：ecoproducts
擠出成型的PLA發(fā)泡片材和卷材
滿足食品包裝的熱管理和沖擊
PLA發(fā)泡材料需要生物基PLA、創(chuàng)新的PLA改性技術(shù)以及技術(shù)過硬的發(fā)泡片材擠出生產(chǎn)線。全球各大PLA制造商將通過對(duì)包裝材料的持續(xù)不斷的創(chuàng)新研究和投資擴(kuò)大，將PLA發(fā)泡材料大規(guī)模產(chǎn)能納入環(huán)保材料業(yè)務(wù)線，同時(shí)繼續(xù)研究功能性包裝材料，以不斷滿足人們能夠在日常生活中的需求。
改性生物塑料樹脂 圖源：pkbioplastic
全球最大PLA廠商N(yùn)ature works擁有新型綠色制造技術(shù)，其中包括提高用于合成PLA的單體丙交酯的純化技術(shù)的效率。這將增加其公司聚乳酸專利產(chǎn)品Ingeo 生物材料產(chǎn)品的供應(yīng)量提高10％。
Ingeo的性能與傳統(tǒng)塑料非常相似，但具有在商業(yè)堆肥設(shè)施中100%可堆肥的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過這種聚乳酸基材，使用支化劑（ Joncryl 4368C）進(jìn)行改性，可通過擠出工藝轉(zhuǎn)換為使用溫度高達(dá)77°F (25°C) 的膨脹泡沫板。這種泡沫重量輕、強(qiáng)度高，適合包裝新鮮肉類和蔬菜。
Nature works 擠出PLA片材 圖源：興邦高分子材料有限公司
基于Ingeo的PLA發(fā)泡材料，加入特殊配方后堅(jiān)固耐用耐熱，作為熱杯時(shí)，可以替代傳統(tǒng)石油基塑料襯里。為餐具時(shí)，常適合高強(qiáng)度需求，當(dāng)然也適合商業(yè)堆肥！憑借生物降解材料與油基材料競(jìng)爭(zhēng)的性能和經(jīng)濟(jì)性，天然先進(jìn)的Ingeo生物材料因其獨(dú)特的功能特性而受到重視。
圖源：Nature Works
薄膜和片材擠出機(jī)械供應(yīng)商Macro Engineering & Technology Inc.推出了一條新的擠出生產(chǎn)線來生產(chǎn)聚乳酸發(fā)泡。Macro的PLA泡沫擠出生產(chǎn)線是一種串聯(lián)擠出機(jī)系統(tǒng)，可生產(chǎn)膨脹比為12:1的聚乳酸片材，產(chǎn)量高達(dá)400 kg/h。
Macro專有的新型擠出機(jī)設(shè)計(jì)用于解決加工商在發(fā)泡PLA時(shí)面臨的障礙，即解決材料熔體強(qiáng)度低、熔體結(jié)晶度低和加工窗口窄的問題。結(jié)果是均勻的熔體溫度分布和可靠的發(fā)泡。該生產(chǎn)線配備了精密的發(fā)泡劑注入系統(tǒng)，可確保在泡沫中形成正確的泡孔結(jié)構(gòu)。
PLA 泡沫擠出生產(chǎn)線 圖源：Macro Engineering & Technology Inc
基于擠出工藝和抗生素專用PLA技術(shù)專利，可生物降解塑料生產(chǎn)商BGF ecobio成功開發(fā)了世界上第一種具有抗病毒功能的環(huán)保型可生物降解樹脂PLA泡沫板。即使感染性病毒出現(xiàn)在紙上，2小時(shí)內(nèi)也能消毒99.9%?？捎糜谑称啡萜鞯拳h(huán)保包裝材料。例如，如果將雞蛋放在用抗病毒PLA泡沫板處理過的容器中，預(yù)計(jì)在分發(fā)過程中可以減少對(duì)AI病毒傳播的擔(dān)憂。BGF ecobio計(jì)劃加快包裝材料的商業(yè)化，例如食品容器和帶有抗病毒PLA泡沫板的緩沖材料。
圖源：BGF ecobio
中國(guó)領(lǐng)先的設(shè)備制造商USEON成功開發(fā)出降低熱成型片材生產(chǎn)原材料消耗的技術(shù)，采用多層結(jié)構(gòu)解決方案，即PLA發(fā)泡板的特點(diǎn)是物理發(fā)泡的中心層和堅(jiān)固的兩側(cè)表層。片材可適用于熱成型工藝，密度為0.8-1.1g/cm3。PLA發(fā)泡片材厚度范圍為0.5-1.5mm。因此，與整個(gè)實(shí)心板相比，生產(chǎn)成本可降低 5-30%。采用發(fā)泡中心層，板材具有更好的隔熱性能，非常適合熱容器。
生物基聚合物基礎(chǔ)生產(chǎn)線 圖源：南京越升擠出機(jī)械有限公司
PLA發(fā)泡珠粒
作為EPS珠粒的升級(jí)替代
Biofoam是一種由優(yōu)質(zhì)聚乳酸 (PLA) 制成的發(fā)泡產(chǎn)品，是Synbra Technology的開發(fā)產(chǎn)品，可補(bǔ)充公司廣泛的聚苯乙烯泡沫產(chǎn)品。它在減震、絕緣值和等性能方面具有優(yōu)異的性能。
Synbra是歐洲領(lǐng)先的發(fā)泡珠粒專家，專注解決可膨脹生物聚合物包裝材料的需求，開發(fā)了世界上第一個(gè)聚乳酸發(fā)泡材料——BioFoam（商標(biāo)為 BioFoam，將被涂成淺綠色，以區(qū)別于傳統(tǒng)的白色 EPS），一種生物基PLA泡沫可以完全生物降解、堆肥或用作回收原料，由乳酸通過純化的丙交酯聚合而成，它具有與EPS相當(dāng)?shù)奈锢?、機(jī)械性能，但比EPS有更好的名聲和市場(chǎng)。與其他材料相比，二氧化碳排放量非常低，絕緣性能EPS更好，成型收縮率優(yōu)秀。非常適合模制零件和切割產(chǎn)品。這在熱食品包裝、特殊包裝和生物衍生的緩沖填充物方面將是EPS的直接替代品。
圖源：BEWI
PLA的生產(chǎn)工藝與大多數(shù)其他聚合物不同。這種聚合物來源于甘蔗的生產(chǎn)，甘蔗被提煉成糖，然后發(fā)酵成乳酸，從中制造丙交酯。丙交酯最終聚合成 PLA。通過使用超臨界CO2發(fā)泡擴(kuò)展為充滿空氣 (98%) E-PLA微珠。E-PLA微珠不含VOC，也沒有保質(zhì)期限制。Purac生產(chǎn)丙交酯單體、PLA的前體以及醫(yī)用級(jí) PLA，為Synbra提供聚合技術(shù)、催化劑和單體。
Synbra在被被國(guó)際領(lǐng)先的包裝、組件和絕緣解決方案供應(yīng)商BEWI收購后，BioFoam便在綠色包裝市場(chǎng)一騎絕塵，成為生物基發(fā)泡材料最受矚目的產(chǎn)業(yè)化材料。
BioFoam作為松散的發(fā)泡珠粒，還可以填入豆袋或扶手椅以提供最佳的舒適度。它們保持形狀并且重量幾乎為零，這有助于減輕產(chǎn)品的總重量。 圖源：BEWI
南京越升可生物降解E-PLA Beads技術(shù)成型的PLA泡沫珠產(chǎn)品 圖源：USEON
巴斯夫ecovio EA顆粒是一種可膨脹的閉孔泡沫材料，它是生物基和經(jīng)過認(rèn)證的可堆肥材料。它由可生物降解的巴斯夫聚合物ecoflex 和聚乳酸 (PLA) 組成，聚乳酸來源于玉米或木薯等其他產(chǎn)糖植物。
該P(yáng)LA顆粒泡沫的優(yōu)異性能使其特別適用于高價(jià)值或精致貨物的運(yùn)輸包裝，其中高水平的抗沖擊性和堅(jiān)固性至關(guān)重要。產(chǎn)品性能與 EPS 相似，具有出色的能量吸收和非常好的回彈性，即使在承受多重沖擊載荷時(shí)也是如此。因此ecovio產(chǎn)品幫助食品供應(yīng)鏈實(shí)現(xiàn)閉環(huán)，確保珍貴的營(yíng)養(yǎng)回到土壤中，從而再次在食品供應(yīng)鏈中循環(huán)，是可生物降解運(yùn)輸?shù)挠辛Ω?jìng)爭(zhēng)解決方案。
ecovio包裝 圖源：plasticstoday
材料用于填充包裝中的空隙，以保護(hù)和防止包裝內(nèi)的移動(dòng)，同時(shí)不損壞內(nèi)容物。EcoBeans采用 ZealaFoam 技術(shù)，由可持續(xù)采購的植物材料制成，不含石化產(chǎn)品，是聚苯乙烯珠粒的植物替代品。 EcoBeans可制作出色的松散填充包裝。這些豆子很容易倒入盒子中，在運(yùn)輸過程中自然地支撐和緩沖產(chǎn)品。大珠子比小珠子更容易處理處置，而且它們的重量輕，減少額外的包裝重量。
在家庭中，廚房或休息室等區(qū)域越來越多地用于烹飪、學(xué)習(xí)、看電視、游戲和一般放松（尤其是在發(fā)達(dá)國(guó)家）等多種活動(dòng)。裝入PLA發(fā)泡珠粒的豆袋可在室內(nèi)和室外用作椅子、躺椅、桌子、地墊或腳凳。實(shí)現(xiàn)了對(duì)便攜式、靈活的家具的需求，可以移動(dòng)以允許多種用途。
E-PLA板材
為緩沖包裝帶來更大安全感
傳統(tǒng)的發(fā)泡方法不能用于制造高強(qiáng)度的微孔E-PLA。制造PLA泡沫需要與其他材料混合，例如化石衍生樹脂。混合過程對(duì)氣泡大小難以控制也是挑戰(zhàn)，常規(guī)方法只能產(chǎn)生數(shù)百微米量級(jí)的大直徑氣泡。由此產(chǎn)生的片材往往容易破裂。除此之外，這是不可避免的權(quán)衡，添加化石衍生樹脂會(huì)損害PLA的碳中和性和生物降解性。
日本著名的辦公設(shè)備及光學(xué)機(jī)器制造理光，采用專有的“CO2 精細(xì)泡沫技術(shù)”開發(fā)了高耐熱性、柔韌性和強(qiáng)度的 PLA 板材（牌號(hào)PLAiR），應(yīng)用于包括緩沖和包裝材料或各種容器類帶來更大的安全感。
理光公司PLAiR技術(shù)運(yùn)用于制作發(fā)泡餐具
這種由理光發(fā)明的革新性技術(shù)被稱為：二氧化碳精細(xì)發(fā)泡，通過超臨界流體自然對(duì)流作用下的“溶脹擴(kuò)散”過程，填充粒子（發(fā)泡成核劑）均勻地分布于聚乳酸（PLA）中，進(jìn)而以填充粒子為發(fā)泡核進(jìn)行發(fā)泡，形成均勻的細(xì)微氣泡，從而形成強(qiáng)度高且熱穩(wěn)定性好的發(fā)泡結(jié)構(gòu)。由該發(fā)泡技術(shù)制成的氣泡，直徑僅為幾十分之一微米，同時(shí)材料的氣泡均勻性良好，可以制成非常薄的薄片，柔韌性和強(qiáng)度保持不變。通過調(diào)整發(fā)泡倍率（膨脹倍率）也可以生產(chǎn)出更厚的片材，從而提高阻隔緩沖性能。
理光和傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的板材的橫截面
生物基塑料制造公司KBF(korea biofoam) 擁有獨(dú)特專利，包括PLA發(fā)泡材料優(yōu)化工藝、擠出發(fā)泡板材工藝——PLA發(fā)泡擠出機(jī)械裝置、PLA發(fā)泡片材加壓真空成型和耐熱發(fā)泡片材以及PLA抗菌片材及成型技術(shù)，可生產(chǎn)均質(zhì)的PLA泡沫，具備卓越的耐熱性、耐用性、絕緣性、緩沖等性機(jī)械性能，可替代由PS、PP或紙漿等制成的傳統(tǒng)一次性產(chǎn)品。這是使用傳統(tǒng)塑料發(fā)泡工藝無法實(shí)現(xiàn)的。
對(duì)于尋求可持續(xù)替代品的公司來說，使用E-PLA材料完美不過的組合，可減少浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的影響，同時(shí)保持嚴(yán)格的性能標(biāo)準(zhǔn)。Lifoam Industries是休閑、急救和航運(yùn)溫度控制解決方案的制造商。它推出了一款名為Envirocooler的隔熱包裝材料——來取代通常用于溫度敏感產(chǎn)品的傳統(tǒng)EPS泡沫。
圖源：Lifoam
該包裝隔熱材料基于Bioffex 技術(shù)，使用植物基原材料創(chuàng)造出由的PLA發(fā)泡，100%可再生成分構(gòu)成的新型泡沫隔熱材料。通過可靠的溫度控制保護(hù)有效載荷滿足對(duì)溫度敏感產(chǎn)品的嚴(yán)格運(yùn)輸規(guī)范的同時(shí)提供對(duì)環(huán)境負(fù)責(zé)的解決方案，與傳統(tǒng)EPS相同的性能、可靠性、質(zhì)量和可用性，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的影響。
不可估量的PLA市場(chǎng)
歐洲生物降解塑料市場(chǎng)快速發(fā)展主要得益于歐洲相關(guān)法律法規(guī)支持。全球生物降解塑料需求量中，歐洲的需求量最大，占比達(dá)31%，北美和中國(guó)占比分別為28%和20%。
從國(guó)內(nèi)在建產(chǎn)能來看，PLA產(chǎn)能行業(yè)集中度高，競(jìng)爭(zhēng)格局較好，預(yù)計(jì)當(dāng)國(guó)內(nèi)企業(yè)陸續(xù)打通技術(shù)難點(diǎn)丙交酯的產(chǎn)業(yè)鏈后，PLA新增投產(chǎn)有望進(jìn)一步加快，產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景良好。根據(jù)預(yù)測(cè)，2025年國(guó)內(nèi)PLA市場(chǎng)規(guī)模將有望近500億元。
圖源：無錫會(huì)通
PLA全球市場(chǎng)主要參與者Natureworks、Teijin、Toray、Mitsubishi Chemical、Eastman Chemicals、BASF、Bayer、DowDuPont、Synbra Technology、Futerro、Toyobo、Sulzer、Jiuding Biological Engineering、Henen Jindan Lactic Acid Technology。
國(guó)內(nèi)主要參與者包括但不限于安徽豐原生物技術(shù)股份有限公司、上海同杰良生物材料有限公司、浙江海正生物材料股份有限公司、萬華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司、吉林中糧生物材料有限公司、山東同邦新材料科技有限公司、河南金丹乳酸科技股份有限公司、深圳光華偉業(yè)股份有限公司、中國(guó)恒天集團(tuán)有限公司以及正在規(guī)劃入局對(duì)大規(guī)模企業(yè)。
聚乳酸產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)不可擋
發(fā)泡材料一馬當(dāng)先
以聚乳酸為基礎(chǔ)材料制得的生物全降解產(chǎn)品，在功能上可完全替代一次性塑料制品，是高效治理“白色污染”的關(guān)鍵。由超臨界流體發(fā)泡等先進(jìn)加工技術(shù)制備的超輕質(zhì)聚乳酸發(fā)泡材料，兼具良好的吸音、隔熱、緩沖性能，成為聚乳酸產(chǎn)業(yè)強(qiáng)勢(shì)發(fā)展的重要方向之一。
革新技術(shù)為PLA的應(yīng)用注入了新的希望，克服PLA發(fā)泡困難，賦予PLA發(fā)泡性，提高PLA功能性，降低生產(chǎn)成本。隨著PLA生產(chǎn)工藝的不斷優(yōu)化和成本的降低，出于對(duì)環(huán)保的追求，在食品和工業(yè)包裝展現(xiàn)出升級(jí)替代優(yōu)勢(shì)。PLA發(fā)泡擴(kuò)大運(yùn)用已是大政所指、時(shí)代所趨，人心也必所向。
圖源：wallaworld
