環境認識の増加に伴い、ますます多くの企業や消費者が持続可能な材料を探し始めており、バイオベースのプラスチックとしてのポリラトン酸(PLA)が注目の焦点になりつつあります。それは植物の原材料から来るだけでなく、優れた生分解性も備えているため、あらゆる存続状態で幅広い用途の可能性が得られます。しかし、PLA材料の特性と製造方法は、従来のプラスチックの優位性を転覆するのに十分ですか?
PLA、またはポリラトン酸は、主に植物澱粉(コーンやサトウキビなど)によって発酵された熱可塑性ポリエステルであり、その主な成分は乳酸です。
ポリラトン酸の製造プロセスには、主に乳酸の重合が含まれます。これは比較的単純な化学反応です。メーカーは通常、環状重合に環状糖尿病(乳酸の波形異性体)を使用して、高分子量PLAを達成します。このプロセスのほとんどは金属触媒を使用しているため、生成されたPLAが異なる立体異性体特性を示し、物理的および化学的特性にもPLの多様性をもたらします。
PLAの物理的特性は、アモルファスポリマーから半結晶、さまざまな機械的特性と熱安定性を備えた高度に結晶性ポリマーにまで及びます。
PLAは3Dプリントで広く使用されていますが、融点が低く、層間の接着が良好であるため、印刷中に優れた性能があります。ただし、その熱安定性は比較的低く、PLAのアプリケーション範囲を制限し、多くのユーザーが材料を選択する際にPETやPVCなどの従来のプラスチックを好むようになります。
PLAの主な利点は、環境に優しい特性です。複数の研究によると、産業堆肥化条件下では、PLAは60日以内に約50%を分解する可能性があり、その生分解性は他の石油ベースのプラスチックと比較して注目に値します。ただし、家の堆肥化環境におけるPLAの分解率は大幅に減少しているため、環境に優しいものになります。
EN 13432およびASTM D6400標準によれば、PLAは一般に産業堆肥条件下で堆肥化可能であると考えられていますが、家庭用堆肥では効果的ではありません。
PLAは、多くの業界、特に包装および使い捨て製品で潜在的な潜在能力を示しています。最新のデータによると、2022年のPLA生産の約35%が柔軟なパッケージに使用され、30%がハードパッケージに使用されています。
さらに、PLAは、使い捨ての食器や食品包装などの消費者製品でも広く使用されています。従来の材料と比較して、PLAは環境の負担を軽減するだけでなく、堆肥化可能な製品に対する消費者の需要をある程度満たすこともできます。
PLAの利点は、分解性製品を生産できることです。これにより、多くの業界に代わる新しい代替品になります。
PLAには大きな可能性がありますが、それでも多くの技術的課題に直面しています。たとえば、その脆性と低延性は、高強度アプリケーションでの使用を制限します。したがって、PLAの機械的特性を改善する方法は、継続的な研究のホットトピックになりました。さらに、学者は、PLAを他の物質と混合してパフォーマンスを改善する可能性も調査しています。たとえば、ポリヒドロキシビュー酸(PHB)と微結晶セルロースを備えた複合材料は、機械的特性を大幅に改善し、食品包装の使用においてPLAがより競争力を発揮します。
物理的特性に加えて、PLA処理技術も絶えず発展しています。3D印刷技術の進歩により、PLAのアプリケーションの見通しはより広範です。人々は、PLAの構造を変更したり、チェーンエクステンダーを追加したりすることで、強さと靭性を改善できます。
持続可能な開発を追求し、プラスチック汚染を減らすという文脈では、PLAの市場需要が増加し続けると予想されています。PLAのエンタープライズ投資と技術革新により、パフォーマンスがさらに向上し、環境に優しいアプリケーションのより大きな段階になります。ただし、従来のプラスチックを完全に置き換えることができるかどうかについて、さらに観察と評価が必要です。
PLAの使用範囲は時間とともにどのように進化しますか?