前言:
生物降解材料这两年广受关注。经常听到一句话,“政策高高举起,市场轻轻落地”。作为生物降解材料行业的专家,2022年2月16日,浙江播下CEO吴伟先生受材视&DT新材料的邀请以线上直播的方式,基于丰富的实战经验来深入剖析耐热聚乳酸材料及制品的商业化应用。
吴伟先生这次演讲的核心不是着眼于大的市场宏观环境或宏伟蓝图,而是从细微之处切入,管中窥豹,来看整个行业的发展。这次演讲分享的话题是生物降解材料——聚乳酸的耐热技术革新以及商业化应用。
这次演讲包括四个板块的内容,第一什么是耐热聚乳酸?第二耐热聚乳酸的技术革新手段,有哪些手段可以实现聚乳酸的耐热?第三耐热聚乳酸有哪些商业和应用?第四就是有了这些应用,整个市场容量到底有多大?那么能不能容得下一头大象,两头熊三只老虎,还是说只能几个小兔子在里面玩一玩?容量到底有多大,角斗场有多大?
小编对直播内容进行了整理,希望对你有所启发。
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一、什么是耐热聚乳酸?
耐热聚乳酸不能简单概括为高于58°C、高于玻璃化温度的聚乳酸。我把耐热聚乳酸分为了4个维度。
1、高温加工时拥有热稳定性
从加工角度而言,加工时候聚乳酸拥有热稳定性,这里的高温指的是加工温度高,不出现黄变、热降解等现象。
2、高温使用时拥有抗蠕变性和强度持久性
传统聚乳酸玻璃化温度只有60℃,而在聚乳酸制品的使用场景中却经常出现远高于聚乳酸玻璃化温度的场景,比如开水、微波炉、洗碗机、消毒柜、烤箱等等。在这些使用场景中,都需保持产品形状的持久稳定。
3、高温使用时拥有食品接触安全性
在食品接触领域的耐高温概念中,仅抗蠕变和保持形状并不够,还需要向消费者证明高温下该材料是安全的。因此必须要让制品在高温下,不但要符合国标,还要远远高于国标要求。
当然如果是用在发动机、家电的外壳,或者是用在一些其他非食品领域就另当别论。但禁塑环境通常禁的是一次性餐具和包装,所以我就着重强调在大环境下的应用,需要将食品接触安全性纳入到耐高温的考评范围。
几种不同聚乳酸制品的高温下食品接触安全测试
4、高温使用时拥有耐久性
聚乳酸在高温下易水解、易降解、产品发生脆化、甚至产生色斑、白斑等现象;颜色发生了变化,消费者或客户就会觉得产品有问题。而使用过程中发生这些变化,就是因为高温使用时的耐久性不足。
总结:
在高温环境下具有安全性、稳定性、抗蠕变性、耐久性的聚乳酸,才可称为耐热聚乳酸。
二、耐热聚乳酸的技术革新手段
(一)如何改善PLA的热稳定性?
1、首先从聚合角度,通过提高光旋纯度、提高熔点,改善PLA热稳定性。
2、通过立构复合提高熔点,改善PLA热稳定性。
3、通过抗氧剂提高热稳定性也是在传统塑料中比较成熟的一些手段。
4、通过减少螺杆停留时间降低热降解。
5、通过控制水分含量降低热降解。
(二)如何在高温下保持抗蠕变性和强度?
可通过提高结晶度、加快结晶速度、增加产品厚度和增加无机填充等方式保持聚乳酸的抗蠕变性和强度。
什么是结晶?
PLA经过加热,吸收热量,放热后结晶。
2PLA与CPLA的主要区别:
PLA耐热温度为58~62℃,经过结晶(Crystal)后,PLA的耐热温度可达80℃~100℃。
为了区分,把结晶后的PLA叫做CPLA。CPLA相对PLA不仅提升耐热性,同时材料的折射率发生了改变,所以CPLA通常不透明。
可降解产品不能只是靠材料来取胜,还需在设计、颜值和品质方面具有综合优势。
浙江播下的GECOCE树脂主要应用于一次性注塑餐具及餐厨日用品领域。
(三)如何在高温下保持抗蠕变性?
PLA耐热温度为58℃,但是熔点一般在150℃以上。
在150℃以内,PLA仍然是处于高分子高弹态的状态,而高弹态的高分子材料所具有的防水防油性、透明性、柔韧性都还在。
将这样高弹态的膜附着在纸上时,但防水防油性、透明性、柔韧性等基本性能没有散失,尽管处于高弹态,但产品的形状和强度靠纸来支撑,也可实现耐高温。
因此在纸浆模塑复合方向,仍然能发挥聚乳酸作为高分子材料的重大作用。
浙江播下的GreenScreen流延膜
2021年,播下投资建设了行业第一条PLA共聚物流延膜生产线。利用公司创新的改性PLA材料和流延制作工艺,投入高效的产业化生产装备,以满足国内一次性餐具、纸浆模塑及食品包装等领域快速增长的包装需求。
(四)如何减少高温下的物质迁移?
添加组分需要筛选,把乱七八糟的东西混到一起就会出问题。例如:大部分PBS虽然耐热能到80度。但其反应溶剂异氰酸酯,副反应产物四氢呋喃(THF)是食品安全所排斥的,具有一定的生物毒性,在高温下会迁移,影响食品卫生性能。
所以需要筛选与验证改性添加组份,不能只关注耐热不关注食品安全性能,否则就前功尽弃了。
CPLA吸管专用料:UX502
播下的UNIGREEN树脂主要应用于一次性生物降解产品领域,让一次性生物降解产品在性能优良的前提下,实现应用场景的拓展,为塑料垃圾减量提供了切实可行的技术解决方案。
三、耐热聚乳酸的商业化应用
浙江播下的耐热聚乳酸广泛应用于一次性制品和耐用品等方面。
四、耐热聚乳酸的市场方向及容量
1、 包装容器及用具市场
2、外卖餐盒市场
2015年有一篇文章讲到,外卖毀掉下一代。当时美团、饿了么,到处开公关会议说关注点应着眼于食品安全上来,而不是餐盒。
实际上不是他们不负责,他们也没有解决方案,当时用什么好产品替换呢?当时也没有耐热聚乳酸开发出来适合中餐特点的全降解外卖餐盒。
因为中餐跟西餐不一样,中餐高汤需要餐盒具备密封性,中餐高油就要求耐油。而PLA是极性高分子,亲水疏油,以此覆膜正适用于中国中餐特色的外卖餐盒,就可以有40万吨的市场容量。
今年,我们的一些行业领导者以大手笔赞助了冬奥会餐盒。还记得当年巴西奥运会所谓的降解餐盒,最后证明是用淀粉基+塑料制成的,而2008年的绿色奥运也变成了安全奥运。
当年文具供应商引进一些绿色的文具,也是一时风尚,形不成刚需,这股绿色奥运的风尚过去之后就没有下文了。因为当时没有禁塑令作为基础,也没有全球共识。
现在塑料垃圾污染治理是迫在眉睫,全球禁塑已经达成共识,各个政府都也已达成共识。如今全降解奥运餐具的赞助确实为整个行业打下了坚实基础,至少让大家看到PLA餐盒是可以用、可以拿来盛饭的,一定程度上打消了消费者的顾虑。
在此也希望大家能够在产品上,继续努力开发应用。
3、耐用餐具及日用品市场
这是一个大的市场方向。没有禁塑的推动,虽然关注度没有那么高,但是需求非常大,光中国市场潜力现在就有40万吨。耐热聚乳酸可以制成仿瓷餐具,像公共餐厅的堂食餐具、儿童餐具等等。这些实际上有很大的潜力,因为我们面临的竞争产品是密胺。
大家知道密胺的安全风险很大,欧盟早已禁止使用密胺,要求密胺的甲醛含量达到一个几乎不可能达到的水平,根本无法出口。但是在中国,我们去吃麻辣烫、拉面的时候用的那些碗,基本都是密胺制成。大家愿意的话,可以一起努力提升PLA的耐热性、耐久性,降低成本,就可以去替代这个市场。
包括水杯,我们最近接触过的大品牌都想用PLA的材料制作礼品杯,这里也有一定的市场潜力,保守估计约为5万吨。
还有谷的家的筷子、菜板,虽然在成本方面不是竹制品和木板的对手,但在抑菌防霉上,却是这些传统天然纤维无法做到的。这里的市场容量也有一些,合计约50万吨。
4、过滤材料市场
这里市场占比不大,但容量也不少,希望全球眼光也要关注到这里。这就是耐热聚乳酸的几个主要的市场容量。
前提是要做好产品,而不是等待国家来喂奶,政策也只是普惠性的。商业活动需要充盈的市场空间、市场逻辑、市场竞争,还需要好的产品。
众志成城,跨越聚乳酸行业三座大山!
要赢得140万吨市场,需要全体同仁共同努力,跨越聚乳酸行业的三座大山——降低产品成本、提升产品性能、开发产品应用。
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