PLA 바이오플라스틱이란 무엇입니까?

재료 선택은 엔지니어나 제품 디자이너가 내릴 수 있는 가장 중요한 결정 중 하나입니다. 부품의 재료는 기계적 및 화학적 특성에 직접적인 영향을 미칩니다. 예를 들어, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)과 폴리카보네이트(PC)의 혼합물을 사용하면 사출 성형 부품에 PC의 강도 및 내열성과 ABS의 유연성이 독특하게 결합됩니다.

산업 전반에서 발생하는 보다 지속 가능하고 환경 친화적인 재료로의 지속적인 변화의 일환으로 기존 및 적층 제조 서비스 제공업체 모두 최근 몇 년 동안 친환경 재료에 더 많은 투자를 하고 있습니다. 바이오 플라스틱은 석유 기반 플라스틱에 대한 대중적인 대안이 되었습니다. 유럽 ​​바이오플라스틱(European Bioplastics)에 따르면 바이오플라스틱의 세계 시장은 2023년까지 25% 성장할 것으로 예상되며 바이오플라스틱의 전 세계 생산량은 연간 2,620만 톤에 이를 것으로 예상됩니다.

지구의 날을 기념하여 PLA 바이오플라스틱을 연구하고 있습니다. 이 친환경 소재에 대해 알아야 할 모든 것이 있습니다.

PLA 바이오플라스틱이란 무엇입니까?

PLA 바이오 플라스틱은 재생 가능한 자원으로 만든 투명한 열가소성 지방족 폴리에스테르인 폴리락트산으로 만들어집니다. PLA와 같은 바이오 기반 플라스틱은 옥수수, 사탕수수, 해초 또는 새우 껍질과 같은 바이오매스에서 파생됩니다. PLA는 또한 생분해성이므로 자연 환경에서 분해되어 바이오매스, 이산화탄소 및 물만 남게 됩니다.

모든 바이오 기반 플라스틱이 반드시 생분해되는 것은 아니며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. PLA 바이오 플라스틱은 바이오 기반이면서 생분해성이 있는 상업적으로 이용 가능한 유일한 바이오 플라스틱이며 3D 프린터에 적합한 몇 안 되는 바이오 플라스틱 중 하나입니다.

PLA 바이오플라스틱은 어떻게 만들어지나요?

PLA 바이오 플라스틱 생산 공정의 첫 번째 단계에서는 습식 제분 옥수수에서 옥수수 전분을 분리하고 산 또는 효소와 결합한 다음 가열합니다. 열은 옥수수 전분을 분해하여 포도당 또는 옥수수 설탕을 생성합니다.

그런 다음 옥수수 설탕을 발효시켜 PLA의 주성분인 L-락트산을 생성합니다. 젖산은 PLA의 분자량과 열적 특성을 증가시키는 즉각적인 상태로 사용하거나 직접 중합할 수 있습니다.

PLA의 일반적인 유형에는 폴리 L-락타이드(PLLA), 폴리 D-락타이드(PLDA) 및 폴리-DL-락타이드(PDLLA)가 있습니다.

PLA 바이오 플라스틱의 장단점

PLA 바이오 플라스틱은 환경 친화적이라는 이유로 많은 관심을 받고 있습니다. 재생 가능한 자원에서 파생되기 때문에 세계의 유한한 석유 공급을 고갈시키지 않으며 거의 ​​완전히 탄소 중립적입니다. 기계적으로 재활용할 수 있으며 산소 공급 시 유독 가스를 방출하지 않습니다. PLA 바이오 플라스틱은 또한 다른 폴리에스터에 비해 우수한 기계적 특성을 가지고 있습니다.

불행히도 PLA 바이오 플라스틱은 환경에 완전히 무해하지 않습니다. 플라스틱을 사용한 제조에는 일정량의 폐기물과 오염이 발생합니다. PLA 바이오 플라스틱도 예외는 아닙니다. 여전히 고려해야 할 수확, 정제 및 운송 배출량이 있습니다.

또한 PLA 바이오 플라스틱이 환경주의와 인도주의의 더 큰 그림에서 어디에 서 있는지에 대한 몇 가지 질문이 있습니다. 예를 들어, 식량 불안정이 전 세계적으로 만연할 때 옥수수를 사용하여 PLA 바이오 플라스틱을 만드는 것이 윤리적입니까? 더 많은 플라스틱 제조업체가 바이오플라스틱으로 전환하면 열대우림과 같이 삼림 벌채로 황폐해진 지역이 더욱 취약해질 수 있습니다.

게다가 바이오플라스틱 고유의 재활용성은 쉽게 손상될 수 있습니다. PLA 바이오 플라스틱은 강도를 높이고 부서지기 쉬운 상태가 되지 않도록 보호하기 위해 덜 친환경적이고 재활용할 수 없는 폴리머와 혼합되는 경우가 많습니다. 이러한 하이브리드 PLA 바이오플라스틱은 특정 퇴비화 조건에서 3개월 이내에 무독성 물질로 분해되지만 표준 매립지에서는 동일한 분해에 100년에서 1,000년이 걸릴 수 있습니다.

일반적인 애플리케이션 및 사용 사례

그럼에도 불구하고 PLA 바이오 플라스틱은 많은 산업 분야에서 다양한 사용 사례를 가진 매우 다재다능한 재료입니다. 환경 친화적인 컵, 플라스틱 용기, 병, 티백은 모두 PLA 바이오 플라스틱으로 만들어집니다. 미국 식품의약국(FDA)에서 식품 포장 적용에 안전한 것으로 인정받았습니다.

의료 산업의 많은 엔지니어들은 PLA 바이오 플라스틱을 석유 기반 플라스틱보다 더 선호합니다. PLA 바이오플라스틱으로 만든 제품은 체내에 녹을 수 있어 염증과 감염 위험을 최소화해 안전하게 사용할 수 있다. 일반적인 응용 분야에는 외과용 나사 및 메쉬, 약물 전달 시스템, 뼈 고정 장치 및 조직 공학이 포함됩니다. PLA는 이러한 소모품에 유용한 것으로 입증되었지만 친환경 소재는 고부가가치 애플리케이션의 엄격한 성능 요구 사항을 충족하도록 개발되지 않았습니다.

더 나은 미래를 위해 함께 노력합시다

제조 산업의 지속 가능성에 대한 더 큰 비전에서 PLA 바이오 플라스틱의 위치는 여전히 ​​결정되고 있지만, 이 생분해성 및 바이오 기반 재료는 비교적 친환경적입니다. 재생 가능한 재료로 만들어졌으며 폐기물을 남기지 않습니다. 그러나 현재로서는 완벽한 플라스틱은 없으며 모든 폐기물과 탄소 배출을 완전히 제거하는 것은 불가능할 수 있습니다.

제조 산업이 더 친환경적인 미래를 향해 계속 발전함에 따라 PLA 바이오 플라스틱을 사용하여 제조되는 더 많은 부품과 유해한 탄소 발자국을 가진 석유 기반 재료에 대한 환경 의식적인 대안을 볼 수 있기를 바랍니다. 더 큰 지속 가능성을 위해 취할 수 있는 모든 조치는 가치 있는 조치입니다.

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