天美影院

Meer dan 99% van de kunststoffen die wereldwijd worden gebruikt, wordt geproduceerd uit niet-hernieuwbare koolwaterstofbronnen zoals ruwe olie en aardgas. Dit heeft de koolwaterstofreserves in de wereld onder druk gezet, waardoor er behoefte is aan een alternatieve bron van kunststoffen uit hernieuwbare bronnen. Polymelkzuur (PLA) kunststoffen gemaakt van hernieuwbare bronnen zoals suikerriet, ma?szetmeel en cassave zijn een geweldig alternatief geworden voor fabrikanten.

In tegenstelling tot kunststoffen uit koolwaterstofbronnen, zijn sommige PLA kunststoffen ontworpen om onder bepaalde omstandigheden te worden afgebroken, zoals in industri?le composteringsfaciliteiten, om de plasticvervuiling in het milieu te helpen verminderen. Volgens het Milieuprogramma van de Verenigde Naties is de hoeveelheid plastic afval sinds 2000 elk decennium verdubbeld en zal deze trend naar verwachting verdrievoudigen in 2060. ^[1].

Slechts 9% van de 400 miljoen ton plastic afval die jaarlijks wereldwijd wordt geproduceerd, wordt gerecycled ^[2]. De overgebleven 91% belandt op stortplaatsen of in de oceaan, wat een van de redenen is waarom meer landen plastic voor eenmalig gebruik verbieden. PLA-plastic verhuist van laboratoria naar productielijnen. Dit is niet alleen een milieusymbool, maar ook een technologisch steunpunt dat een markt van honderden miljarden dollars kan ontsluiten.

Basiskennis van PLA

Het proces om PLA-plastics te maken uit planten is vergelijkbaar met het proces om plastics te maken uit koolwaterstofbronnen. Het grootste verschil is het basismateriaal. Bijvoorbeeld, bij het maken van synthetische plastics uit ruwe olie wordt de ruwe ruwe olie gedestilleerd in een raffinaderij om een fractie te krijgen die nafta wordt genoemd en die het basismateriaal vormt voor de productie van plastic.

In het geval van PLA wordt zetmeel van planten omgezet in suiker, gevolgd door de fermentatie van de suiker om melkzuur te produceren, dat het basismateriaal vormt voor het resulterende plastic. PLA wordt gemaakt van hernieuwbare bronnen in de volgende belangrijke stappen:

• Extractie van zetmeel: PLA-fabrikanten halen zetmeel uit suikerriet, ma?s of een ander plantaardig substraat door nat malen (malen en scheiden van het zetmeel van andere componenten).
• Hydrolyse: De grote moleculen van het zetmeel (polysacharide) worden omgezet in eenvoudige suikers (monosachariden) zoals glucose door een reactie met water en enzymen.
• Fermentatie: De glucose uit de hydrolyse wordt gefermenteerd met behulp van micro-organismen, vooral Lactobacillus-soorten, om de suiker om te zetten in melkzuur.
• Vorming van lactide: Melkzuur uit de fermentatie wordt omgezet in lactide, een cyclische dimeer van melkzuur.
• Polymerisatie: De gecontroleerde koppeling van de lactidemoleculen door polymerisatie vormt langere ketens van polymelkzuur (PLA). Het resultaat van de polymerisatie zijn kleine stukjes ruwe PLA-kunststof die in verschillende producten kunnen worden gegoten.

PLA Plastic Zeer belangrijke Kenmerkenlijst

Het heeft een aantal unieke eigenschappen die het aantrekkelijker maken voor de medische en voedselverpakkingsindustrie. De duurzaamheid en het verwerkingsgemak van bioplastic worden geprezen door de hele productie-industrie. Hier zijn de belangrijkste eigenschappen die PLA een geschikt alternatief maken voor polybutyleen adipaat-co-tereftalaat (PBAT) en polybutyleensuccinaat (PBS).

Drie stadia van industrialisatie

Sinds de ontdekking van PLA met een hoog moleculair gewicht in 1932 door chemicus Wallace Carothers bij DuPont, heeft de technologie geleidelijk haar weg gevonden naar industri?le toepassingen, vooral rond de eeuwwisseling van de eenentwintigste eeuw. ^[3]. Sommige bedrijven en industrie?n hebben het voortouw genomen in de industrialisatie van PLA-kunststof. Terwijl het gebruik begon met eenvoudige toepassingen zoals verpakkingen, is het ge?volueerd naar meer technische toepassingen zoals medische implantaten en auto's. Hier is een tijdlijn van de drie stadia van industrialisatie die PLA heeft doorgemaakt.

2002: NatureWorks' eerste productielijn van 70.000 ton

NatureWorks startte een onderzoek naar het benutten van de kooldioxidemoleculen die in planten zijn opgeslagen om milieuvriendelijkere plastic producten te maken. Hun onderzoek leidde tot de creatie van Ingeo, een biopolymeer van PLA dat uiteindelijk werd gebruikt voor het maken van voornamelijk voedselverpakkingsproducten. Het werd ook gebruikt voor voedselgerei (lepel, bord, vork), textiel, verpakkingscoatings en 3D-printen.

NatureWorks is gevestigd in de VS en bouwde de eerste wereldwijde PLA-productiefabriek op industri?le schaal, die in 2002 in gebruik werd genomen met een lijncapaciteit van 70.000 ton. Het bedrijf verdubbelde zijn productiecapaciteit in 2015. In 2023 kondigde NatureWorks aan dat het aanzienlijke vooruitgang had geboekt bij de bouw van een PLA-productiefaciliteit in de provincie Nakhon Sawan in Thailand. ^[4]. De fabriek zal naar verwachting een jaarlijkse capaciteit hebben van 75.000 ton Ingeo biopolymeer.

Het succes van NatureWorks inspireerde Hisun tot een soortgelijke PLA-plasticlijn met een capaciteit van 5.000 ton in China. Het bedrijf voegde in 2017 een lijn van 10.000 ton toe aan de fabriek. Het jaar daarop bouwde Hengtian verschillende lactide-naar-PLA vezellijnen met een capaciteit van 10.000 ton. COFCO installeerde in hetzelfde jaar ook een PLA-plasticfabriek van 10.000 ton in China.

2016: Medische PLA-botschroeven van Arburg

PLA-plastic vond uiteindelijk nieuwe en complexere industri?le toepassingen na doorbraken op het gebied van precisie spuitgieten en 3D-printen. Met het Plastic Freeforming (APF) proces van Arburg werden botschroeven van medische kwaliteit van PLA gemaakt met behulp van commercieel verkrijgbare PLA-korrels.

APF is een additieve productiemethode die het directe gebruik van PLA-korrels mogelijk maakt zonder de extra stap van het maken van filamenten, die de eigenschappen van het materiaal kunnen veranderen. ^[5]. Het fabricageproces spuit laag voor laag druppeltjes gesmolten kunststof om een 3D-structuur te vormen.

De PLA botschroeven en implantaten van medische kwaliteit van Arburg waren wenselijk omdat ze de noodzaak van een vervolgoperatie om de materialen te verwijderen verminderden. In tegenstelling tot metalen implantaten degraderen ze na verloop van tijd en worden ze door het lichaam geabsorbeerd.

2024: Hittebestendige PLA-interieuronderdelen voor auto's

Tegen 2024 werd hittebestendig PLA massaal gebruikt voor de maken van interieuronderdelen voor auto's, aangevoerd door de massaproductie van Mercedes-Benz. Hoewel standaard PLA-kunststof een relatief lage warmteafbuigingstemperatuur heeft (ongeveer 55°C tot 60°C [131-140°F] ), wordt het gemodificeerd met additieven die de hittebestendigheid verbeteren en het geschikt maken voor interieuronderdelen, zoals decoratieve accenten en sierstukken.

De technologische maturiteit van PLA-kunststof heeft niveau 8 bereikt in verschillende domeinen. Op technology readiness level 8 (TRL 8) toont de technologie volledige functionaliteit, betrouwbaarheid en naleving van de vereiste regelgeving. Het wijdverspreide gebruik van PLA in 3D-printing en onderdelen voor eindgebruik in veel sectoren valideert de TRL 8-status - en mogelijk heeft het op sommige gebieden TRL 9 bereikt.

PLA vergelijken met PBAT en PBS

PLA, Polybutyleen adipaat-co-tereftalaat (PBAT) en Polybutyleensuccinaat (PBS) zijn allemaal vormen van biologisch afbreekbare kunststoffen. Als ze op grote schaal worden toegepast, kan dat helpen in de strijd tegen plasticvervuiling in het milieu. Hoewel ze allemaal gemaakt kunnen worden van duurzame bronnen, verschillen hun eigenschappen.

PBAT is een thermoplastisch polyester dat bestaat uit herhalende eenheden van tereftaalzuur, adipinezuur en 1,4-butaandiol. De verschillende combinaties van bestanddelen geven het unieke eigenschappen. Het wordt gesynthetiseerd uit de combinatie van adipinezuur, tereftaalzuur en butyleenglycol en staat vooral bekend om zijn flexibiliteit en hoge breukrek. Het wordt vooral gebruikt in voedselverpakkingen.

PBS wordt gesynthetiseerd uit barnsteenzuur en 1,4-butaandiol. Het is biologisch afbreekbaar, zeer hittebestendig en compatibel met andere biologisch afbreekbare polymeren. De eigenschappen zijn nauw verwant aan die van isotactisch polypropyleen en polyethyleen met hoge dichtheid, waardoor het een uitstekende keuze is voor brede toepassingen.

Vergelijking van de eigenschappen van PLA, PBAT en PBS

PLA, PBAT en PBS zijn van nature hydrofoob door de aanwezigheid van methylgroepen (CH3). Eenvoudig gezegd hebben deze hernieuwbare kunststoffen matige waterabsorptie- en vochtafvoerende eigenschappen in vergelijking met polyethyleentetraphtalaat (PET). Deze eigenschap maakt hernieuwbare kunststoffen een betere keuze voor sportkleding dan PET.

Populaire toepassingen van PLA-plastic

Twee tot drie decennia geleden kostte het ongeveer $200 om een pond PLA te maken, een grote tegenslag op weg naar industrialisatie. Met behulp van innovatieve technologie?n kun je tegenwoordig een pond krijgen voor minder dan $2. Nu de kostenbeperkingen achter de rug zijn, is de deur geopend voor massale toepassing in verschillende industrie?n. Vandaag de dag zijn de fabrikanten die PLA het meest toepassen:

• Indoor 3D printen van onderdelen
• Medische implantaten
• Mode
• Verpakking van voedingsmiddelen en dranken

Gebruik van PLA plastic bij 3D printen

Als het gaat om 3D printen, is PLA filament een algemeen geaccepteerde optie vanwege het lage smeltpunt in vergelijking met andere filamenten, waardoor het gemakkelijk te gebruiken is. Het lage smeltpunt versnelt het printproces, waardoor het minder snel kromtrekt en er minder energie nodig is. Tijdens het printproces laat PLA-filament ook lactide vrij, wat over het algemeen wordt beschouwd als niet-giftige rook. Daarom is het gebruik van PLA filament voor 3D printen veilig voor gebruik binnenshuis. Andere voordelen van PLA bij 3D printen zijn

• Geeft een zoete geur af tijdens het printen, in tegenstelling tot de vieze dampen die sommige materialen afgeven.
• De geprinte onderdelen kunnen met solvent gelast worden, wat de assemblage van de onderdelen vergemakkelijkt.
• Verkrijgbaar in een groot aantal kleuren.
• Het kan gemengd worden met andere materialen om verschillende eigenschappen te cre?ren.
• Printen met PLA-kunststof heeft een goede maatnauwkeurigheid die nauw aansluit bij de beoogde afmeting.

Voordelen van PLA-gebruik voor medisch implantaat

PLA werd beter ontvangen in de medische wereld vanwege zijn inherente eigenschappen. Het heeft bijvoorbeeld een goede biocompatibiliteit als implantaat, wat betekent dat het geen bijwerkingen veroorzaakt wanneer het in het menselijk lichaam wordt ge?mplanteerd. Bio-incompatibiliteit kan leiden tot ontstekingen en andere bijwerkingen die dodelijk kunnen zijn. Daarom wordt het gebruikt voor chirurgische implantaten, weefselmanipulatiesteigers en afgiftesystemen voor medicijnen.

• Het vermindert het risico op infecties en vervolgoperaties omdat het op natuurlijke wijze wordt afgebroken.
• De afbraaksnelheid kan worden gecontroleerd door PLA te mengen met andere materialen.
• De sterkte en stijfheid van PLA-plastic kan worden gemanipuleerd om verschillende soorten implantaten te maken, zoals een botschroef.

PLA in de mode

De mode-industrie genereert jaarlijks wereldwijd ongeveer 92 miljoen ton textielafval. ^[6]. Het grootste deel van dit afval belandt op stortplaatsen, terwijl de rest in waterlichamen terechtkomt. Het gebruik van PLA helpt de belasting van het milieu door textiel te verminderen, omdat het na verloop van tijd wordt afgebroken. Andere voordelen van het gebruik van PLA in de mode-industrie zijn:

• Het ademende vermogen van PLA-stoffen zorgt voor luchtcirculatie, waardoor de drager koeler en comfortabeler blijft.
• Ze voelen zacht en comfortabel aan op het lichaam.
• PLA-vezels bieden voldoende sterkte voor dagelijks gebruik en zijn tegelijkertijd biologisch afbreekbaar.
• PLA-stof houdt kleur vast en is bestand tegen vervagen door wassen of drogen in de zon.
• Door hun hypoallergene eigenschap zijn ze geschikt voor mensen met een gevoelige huid.

PLA-verwerkingstechnologie?n

PLA-kunststof is met minimale aanpassingen compatibel met de meeste beschikbare kunststofverwerkingstechnologie?n. PLA kan bijvoorbeeld gemakkelijk in verschillende vormen worden gespuitgiet. Korrels PLA kunnen ook worden gesmolten en door een matrijs worden geperst om films en vellen te vormen. Het kan ook worden verwerkt door blazen om flessen en verpakkingen te maken.

Omdat PLA water kan absorberen, is het altijd belangrijk om het te drogen voordat je het gebruikt met een van de giettechnologie?n. Het gebruik van een nat PLA filament op een 3D printer kan bijvoorbeeld leiden tot prestatieproblemen en printfouten. Tijdens het printen verandert het door het filament geabsorbeerde water in stoom, wat leidt tot plofgeluiden en inconsistente extrusie of een bubbelachtig oppervlak. In extreme gevallen zet het filament uit door de stoom en raakt de spuitmond verstopt, wat leidt tot een volledig mislukte print. Enkele manieren om PLA-filament te drogen zijn:

• Drogen met oven: Verwarm de oven voor op ongeveer 110°F tot 120°F. Leg het filament er 4 tot 6 uur in. Houd de oven altijd ruim onder de smelttemperatuur van PLA.
• Een draaddroger gebruiken: Volg de instructies die bij de droger zijn geleverd
• Exsiccator en Ziploc: Voor minder erg vocht, plaats je het PLA filament in een Ziploc met wat droogzakjes en laat je het een paar uur liggen.
• Voedseldroger: Omdat PLA een voedselveilig plastic is, kun je het in een voedseldroger met regelbare temperatuur plaatsen en daar drogen.

PLA kunststof spuitgieten parameters en apparatuur wijziging

Het goede nieuws voor fabrikanten die voor hun producten willen overstappen van kunststof naar PLA-kunststof, is dat er geen grote aanpassingen aan de tooling nodig zijn. De grote aanpassingen betreffen vaak het aanpassen van de stromingsparameters zoals temperatuur, druk, injectiesnelheid, koeling en cyclustijd om de thermische gevoeligheid van het materiaal aan te passen.

Waar nodig moet de fabrikant additieven toevoegen om de gewenste eigenschappen te krijgen. In sommige gevallen moet het matrijsontwerp worden geoptimaliseerd om de kwaliteit van het geproduceerde onderdeel te verbeteren. Veel voorkomende aanpassingen zijn het heroverwegen van het poortontwerp, het veranderen van de wanddikte en het toevoegen van trekhoeken. Het koelsysteem optimaliseren is essentieel om kromtrekken en krimpen te voorkomen.

PLA modificatietechnologie?n

Voor bepaalde industri?le toepassingen kan het nodig zijn om bepaalde eigenschappen van het PLA te wijzigen. Het kan gaan om fysische modificatie, chemische modificatie of het gebruik van additieven. Hier volgt een overzicht van de verschillende technieken om PLA-kunststof te modificeren.

Chemische modificatie

Er zijn verschillende opties, maar de keuze hangt af van de eigenschap die de fabrikant aan het product wil geven. De gebruikelijke technieken zijn:

• Copolymerisatie: Het mengen van PLA met polycaprolacton of andere monomeren om eigenschappen zoals afbraaksnelheid, flexibiliteit en thermische stabiliteit te verbeteren.
• Kettingverlenging: Het moleculair gewicht verhogen door moleculen als male?nezuuranhydride of epoxyverbindingen toe te voegen. Dit verbetert de smeltsterkte.
• Enten: Het proces waarbij PLA hydrofobie of andere gewenste eigenschappen krijgt door andere polymeren of moleculen aan de ruggengraat te hechten.

Fysieke aanpassing

Deze verandering gebeurt vaak aan het oppervlak zonder chemische verandering van de PLA-moleculen. Ze worden ook gebruikt om het materiaal de gewenste eigenschappen te geven. Het kan bijvoorbeeld gecombineerd worden met cellulose of zetmeel in een proces dat menging heet om de flexibiliteit en biologische afbreekbaarheid te verbeteren. Andere fysische modificaties zijn:

• Nucleatie: Kristallisatie verbeteren door toevoeging van nucleatoren.
• Gloeien: Warmtebehandeling toepassen op het PLA-deel na verwerking om de kristalliniteit te verbeteren.
• Oppervlaktebehandeling: Het oppervlak coaten met een gewenste verbinding om de bevochtigbaarheid, biocompatibiliteit of adhesie te verbeteren.

Vulstoffen en additieven

Een van de nadelen van het gebruik van PLA is de lage slagvastheid. Dat kan worden verbeterd door rubber of andere polymeren toe te voegen. Ook de toevoeging van glasvezels, biovezels, nanokleien en andere soortgelijke materialen kan de thermische stabiliteit en andere eigenschappen van PLA-plastic verbeteren.

Richting baanbrekende technologische doorbraken

Grensverleggende technologie?n zoals AI hebben een belangrijke rol gespeeld bij de productie van PLA-plastic. Met AI-technologie?n kunnen fabrikanten verschillende productiefasen optimaliseren en nauwkeurig simuleren hoe verschillende polymeren de eigenschappen van PLA kunnen be?nvloeden. Bijgevolg helpt AI om de ontwikkeling van nieuwe PLA-ontwerpen te versnellen, de effici?ntie van bestaande formuleringen te verbeteren en de productie van PLA duurzamer te maken.

Automatisering van productiesystemen met behulp van AI helpt fabrikanten nu om het PLA-productieproces in realtime te bewaken en te optimaliseren. De systemen kunnen automatisch spuitgietparameters zoals temperatuur, injectiedruk, stromingssnelheid enzovoort aanpassen om de effici?ntie te verhogen en afval en defecten te minimaliseren.

PLA-markt

De wereldwijde markt voor PLA-kunststoffen is de afgelopen twee decennia aanzienlijk gegroeid. De opwaartse trend zal zich naar verwachting in de toekomst voortzetten, deels onder invloed van milieuregelgeving om plasticvervuiling tegen te gaan. In 2023 hadden meer dan 130 landen over de hele wereld plastic voor eenmalig gebruik verboden of gedeeltelijk beperkt, waaronder plastic tassen, rietjes, voedselverpakkingen enzovoort. ^[7].

Schaal en groei

Mordor Intelligence schat dat de omvang van de PLA-kunststofmarkt in 2025 2,59 miljoen ton bedraagt en dat deze tegen 2030 naar verwachting 6,45 miljoen ton zal bedragen met een cumulatief jaarlijks groeipercentage (CAGR) van meer dan 20%. ^[8].

De European Bio-Polylactic Acid Organization zei dat PLA het meest geproduceerde biologisch afbreekbare plastic is, met een capaciteit van 675,8 kiloton in 2023. De waarde van de wereldwijde PLA-markt bedroeg in 2023 ten minste $1,5 miljard, maar MarketsandMarkets verwacht dat dit aantal in 2028 zal zijn opgelopen tot $3,3 miljard. ^[9]. Europa heeft de grootste PLA-markt, be?nvloed door de toenemende vraag naar duurzame verpakkingen en strenge milieuvoorschriften.

Het spuitgieten van PLA is niet langer een kwestie van onderzoek en ontwikkeling, maar is nu op grote schaal in gebruik, dankzij innovaties die het proces rendabel hebben gemaakt. In november 2024 heeft Futerro de eerste verticaal ge?ntegreerde bioraffinaderij in Europa opgezet. De fabriek is gevestigd in Normandi? en produceert en recyclet PLA. In veel landen hebben PLA-verpakkingen het verboden plastic voor eenmalig gebruik vervangen.

Uitdagingen en toekomst

Van alle verschillende beschikbare biologisch afbreekbare polymeren worden PLA en PBAT het meest gecommercialiseerd vanwege hun grote beschikbaarheid en verwerkbaarheid. Het grootste struikelblok voor de commercialisering van biologisch afbreekbaar plastic zijn de productiekosten.

Afhankelijk van de regio waar je je PLA vandaan haalt, kan de prijs vari?ren van $2,33 per kg (Noordoost-Azi?) tot $2,86 per kg (Europa), volgens Business AnalystIQ. ^[10]. Hoewel de prijs in de loop der jaren aanzienlijk is gedaald, is het nog steeds duurder in vergelijking met polypropyleenplastic, dat in Noordoost-Azi? voor $1,03 per kg of in Europa voor $1,58 per kg kan worden gekocht.

Om de kosten te compenseren en de prestaties te verbeteren, zullen aangepaste mengsels van PLA-kunststof, zoals het mengen van PLA en TPS of PLA en PBAT, in de toekomst waarschijnlijk de voorkeur krijgen. Dit omvat ook het mengen van PLA met natuurlijke vezels en andere polymeren om composieten te maken met betere eigenschappen voor specifieke toepassingen.

Verschillende PLA-kunststofproducenten hebben een stappenplan voor 2025-2030 dat zich richt op het verbeteren van materiaaleigenschappen, het verbeteren van de productie-effici?ntie en het uitbreiden van toepassingen. Er wordt steeds meer onderzoek gedaan naar de integratie van 3D-printen met spuitgieten. ^[11].

Er wordt aangenomen dat het combineren van beide methoden in één productiesysteem de beperkingen van hun individuele gebruik zal verminderen. 3D-geprinte mallen kunnen bijvoorbeeld de hoge initi?le gereedschapskosten en lange doorlooptijden van spuitgieten verlagen. Met de mogelijkheid van AI-technologie kan verdere automatisering worden bereikt met een 3D-printing-spuitgieten PLA hybride.

Tips: Meer informatie over de andere kunststoffen

Referenties

[1] Milieuprogramma van de Verenigde Naties. (n.d.).?Plastic vervuiling. Op 4 augustus 2025 ontleend aan

[2] Afval Direct. (2024).?Plastic afvalstatistieken en -trends.?

[3] Jackson, T. (2023).?De oorsprong van PLA en het belang ervan bij 3D printen. SUNLU.?

[4] NatureWorks LLC. (2023, 18 oktober).?NatureWorks kondigt volgende bouwfase aan van nieuwe volledig ge?ntegreerde Ingeo? PLA biopolymeerfabriek in Thailand?[Persbericht].?

[5] Maintz, M., Tourbier, C., de Wild, M., Cattin, P. C., Beyer, M., Seiler, D., ... & Thieringer, F. M. (2024). Pati?ntspecifieke implantaten gemaakt van 3D-geprinte bioresorbeerbare polymeren op de plaats van zorg: materiaal, technologie en toepassingsgebied voor chirurgie.

[6] Milieuprogramma van de Verenigde Naties. (2023, 30 maart).?Niet-duurzame mode en textiel in het middelpunt van de belangstelling op de internationale Zero Waste Day?[Persbericht].?

[7] SOLINATRA. (n.d.).?Verbod op plastic over de hele wereld. Op 4 augustus 2025 ontleend aan?

[8] Inlichtingendienst Mordor. (2023). *Polylactic acid market size & share analysis - Groeitrends & voorspellingen (2025-2030)*.?

[9] MarketsandMarkets. (2023). *Polylactic acid (PLA) market - Global forecast to 2028*.?

[10] Business AnalystIQ. (n.d.).?Polymelkzuur (PLA) prijsindex. Op 4 augustus 2025 ontleend aan?

[11] Chval, Z., Raz, K., & Silva, J. P. A. B. (2023). 3D printen integreren met spuitgieten voor effici?ntere productie.