独家收藏版PLA处理指南大全

随着生物塑料的出现和日渐风靡，聚乳酸（PLA）逐渐走入了人们的视野。该材料具有可再生性，且拥有较低的结晶、干燥和熔融加工温度，在能源成本方面也有显著优势，因而得到了越来越多加工商的青睐。在进行加工之前，PLA需要经过结晶、干燥和运输等一系列环节，在每个环节中，都有很多值得注意的问题。对此，小编为大家梳理总结了一些干货，以便加工商对此有足够的了解，从而实现理想的加工效果。

21世纪初，当新的行业术语“生物树脂”风靡塑料领域时，聚乳酸(PLA)在新的植物基材料中名列前茅。PLA由玉米淀粉经微生物发酵而成的乳酸制得，具有可再生性，能进行工业堆肥，加工温度也低于传统树脂，有望成为卓越的新型“绿色”材料。

PLA在处理过程中表现出的复杂性引起了PET材料处理、结晶和干燥设备供应商们的兴趣，这种材料可满足与PET基本相同的市场需求。随着材料供应商、加工设备供应商和加工商的通力合作，PLA产品的推广和使用取得了成功，而加工问题的相关解决方案也随之诞生。

虽然PLA最初的价格较高，但与石油基原料相比，却相对稳定。另外，PLA在加工方面的优势用户们也深有体会：由于拥有较低的结晶、干燥和熔融加工温度，采用PLA进行生产，每年可节省约数十万美元的能源成本。PLA的熔融温度约为93.33℃，低于PET；干燥PLA所需能量约为干燥PET的25%；另外，PLA加工商也不用担心资本成本超过PET所用成本，甚至根据动力来源（电或燃气）推算，加工PLA的成本可能更低。

当然，PLA并不是毫无缺点。对于PET加工商而言，想要转而采用PLA，还需要一个学习的过程。虽然他们对混合纯料与回收料、结晶、干燥和挤出片材这些步骤已经非常熟悉，但这些加工技术在PLA与PET上的应用，还存在显著的差异。如果PET和PLA在同一个工厂中加工，必须注意防止两者的交叉污染。

PLA干燥机的加热单元需处理的热负荷仅为加工PET时的一半，且需采用过程控制，以防止较大的温度变化。PLA物料流必须以稳定的状态移动，因为停止和启动会产生负面影响，如降解和团聚。

NatureWorks公司生产的纯PLA树脂在离开工厂之前，需要被结晶并干燥，其水分含量要达到ppm。如果树脂以盖洛德容器供应，则需要采用耐湿的箔内衬，使PLA保持较低的水分含量。在储存方面，如果PLA采用完好的容器和内衬存放，则树脂对于干燥的需求较小，但仍然十分必要；而如果存放PLA的箔内衬已打开，或者物料以散装源供应，如筒仓，那么需要对PLA进行全面的干燥。

在开放式环境中，PLA吸湿后的水分含量可达ppm，使用除湿干燥器能使其水分含量降至ppm，并可用于熔融加工。由于这个加工温度较低，ppm也许是PLA树脂能达到的最低水平，虽然无法与PET50ppm的标准相媲美，但是对于加工过程而言已经足够。

干燥PLA需要的热量水平很低，有时干燥机上甚至无需安装加热器。通常，PLA在60~71.11℃的条件下进行干燥，这个温度范围对于许多除湿干燥机而言，是最低的输出空气温度。当空气经过干燥剂时，由于水分子吸附所释放的能量，空气的温度能升高至环境温度以上约10℃。另外，风扇的压缩也会造成空气温度升高。与PLA相比，PET的干燥温度需达到.78~.67℃。

通常，除湿干燥机会配备一个加热器单元，对加热过程进行控制。由于加工设备经常配置成可同时加工PLA和PET的模式，因此需要有足够的加热能力（60~.67℃）。该热源可以是电加热器，也可以使用以天然气或丙烷作为燃料的燃气加热器。在许多情况下，提供一种“双燃料”加热系统——在单一的系统中将燃气与电加热器结合在一起，能获得更好的灵活性。

和PET一样，PLA纯料以预结晶形式交付。如果没有结晶，当其温度达到60℃后，PLA会变粘并团聚。这是由于无定形PLA有玻璃化转变温度（Tg），会在该点开始软化。与之相比，无定形PET会在82.22~93.33℃的温度下发生团聚，如需在内部生产中使用回收料（如挤出机切边或热成型机的骨架废料），必须使其结晶后才能重新加工。如果非结晶PLA进入干燥过程并暴露于60℃以上的温度中，则会产生团聚，导致整个管道严重堵塞。面对此类问题，可以在搅拌时引入结晶器，使PLA完成Tg转变。

PET的结晶温度在.78~.67℃范围内，PLA的结晶温度比PET低，在93.33~.44℃范围内。因此，如果想将现有的用于PET加工的加热器转而用于PLA加工，可能需要进行改动，以得到更宽泛的加热能力。在使用结晶容器的过程中，还有一个需要考虑的问题——放热反应。通过数据记录方法可以探测到，在此过程中，结晶容器内的材料温度高于容器内的空气温度。对此，必须采取一些相应的措施，以防止结晶器中的过程混乱和由此引发的团聚，解决方案之一是使用一种缓慢扫动的搅拌器，其叶片会使物料保持移动。

在加工方面，PLA优于PET的显著特点之一是运行成本。在电费为5美分/kWh，设备以每年50周全天候（24/7）运行的情况下，如果一台PLA结晶器保持.6kg/h的效率、进风口温度控制在87.78~.44℃（PET为.89~.67℃）范围内，那么，过程加热器能节省约美元/年。结晶后，在71.11~82.22℃（PET为.89~.67℃）范围内，以.6kg/h的速度干燥PLA，每年能另外节省超过1美元的费用。

另外，成功加工PLA的另一个重要因素是保证其和PET完全分开。由于PET的熔融温度高于PLA，因此即使一粒PET存在于PLA中，也会在挤出片材中产生“未熔融”的凝胶或“鱼眼”。如果PLA颗粒混入PET，它们会在PET的熔融温度下降解，产生小黑点。

设计能同时用于PLA和PET加工的系统，需要一些比较充分的准备，如用于PLA和PET的单独的干燥或结晶料斗、多余的物料线或特殊的检修口及料斗清洁功能等。

PLA必须使用低速输送，以防止易碎的PLA产生多余的粉料和由穗状流、团聚造成的摩擦生热。PET能以.8m/min的速度输送，而PLA在拾取器处的速度应该是.4m/min，在输出端处的速度约为m/min。通风的剪切保护有助于减少颗粒剪切，其他减少树脂降解的措施包括：采用过程空气冷却器、带有内部防摩擦处理的专用管道和特殊的弯管。

对于储料仓而言，白色外饰面能减少对阳光的热量吸收。通常，储料仓装有一个特殊的空气分散接头，通过该接头，除湿的空气或低露点压缩空气可注入并充满筒仓。这种干空气喷射可防止由大气湿度导致的容器内水分积聚。

在典型的片材生产中，可以对热成型骨架料和边缘修剪废料进行回收和再加工。不同于PET，PLA回收料必须在与纯料掺混前进行结晶，以确保其不发生团聚。通常，加工商加工PLA回收料占50%以上的共混物会有困难，因为PLA具有较高的黏度，容易结块。但是，一些有经验的加工商实现了高达80%的回收料比例，当然这只有在经过足够的试验后才能作到。

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