Биопластик под названием полимолочная кислота (PLA) занимает значительную долю рынка среди биопластиков во всем мире. Его значение как устойчивой альтернативы традиционным пластикам растет.
Возможно, вас интересует, почему PLA так популярен. Он производится из возобновляемых ресурсов, таких как кукурузный крахмал, что делает его более экологичной альтернативой традиционным пластикам, таким как ABS или PET. Давайте рассмотрим уникальные свойства, преимущества и ограничения PLA и выясним, подходит ли этот материал для ваших нужд.
Что такое PLA-пластик?
Полимолочная кислота (PLA) — это биоразлагаемый термопластик, изготавливаемый из возобновляемых растительных ресурсов, таких как кукурузный крахмал, сахарный тростник и маниока. В отличие от традиционных пластмасс на основе нефти, PLA относится к категории биопластиков, которые разработаны для снижения воздействия на окружающую среду при сохранении полезных механических свойств.
Поскольку полимолочная кислота (PLA) производится из возобновляемых ресурсов и может разлагаться в условиях промышленного компостирования, её часто считают одним из самых экологически чистых пластиков, доступных в настоящее время. Она широко используется в упаковке, медицине и особенно в 3D-печати, где является одним из наиболее часто используемых материалов благодаря низкой температуре обработки и простоте применения.
Как производится PLA-пластик
Процесс изготовления обычно включает в себя следующие этапы:
- Ферментация – Растительные сахара подвергаются ферментации микроорганизмами с образованием молочной кислоты.
- Полимеризация – молекулы молочной кислоты химически соединяются, образуя длинные полимерные цепи.
- Гранулирование – полученная смола PLA преобразуется в гранулы, которые могут быть использованы в различных методах переработки пластмасс.
Большая часть PLA производится из кукурузы, поскольку это один из самых дешевых и доступных сахаров в мире. Затем эти гранулы могут быть переработаны с помощью литья под давлением, экструзии, термоформования или 3D-печати, что делает PLA универсальным материалом для многих отраслей промышленности.
Свойства полимолочной кислоты
Материал PLA обеспечивает сбалансированное сочетание механической прочности, технологичности и экологических преимуществ. Ниже приведены некоторые типичные свойства пластика PLA.
Физические свойства
Физические свойства PLA делают его привлекательным материалом для потребительских товаров. Его плотность варьируется от 1210 до 1430 кг/м³, он часто обладает прозрачностью и естественным блеском. Температура стеклования PLA составляет 60–65 °C, а температура плавления — от 130 до 180 °C. Эти термические свойства существенно влияют на поведение PLA в процессе переработки и использования.
Механические свойства
Механические свойства PLA находятся между свойствами полистирола и ПЭТ. Он обладает хорошей термосвариваемостью, но очень хрупкий, с удлинением при разрыве менее 10%. Прочность на разрыв материала сопоставима с ПЭТ, но он значительно менее гибок и ударопрочен. Свойства PLA можно изменять с помощью добавок, смешивания с другими полимерами или применения различных методов обработки, чтобы улучшить его эксплуатационные характеристики для различных целей.
По сравнению со многими другими биоразлагаемыми пластиками, полимолочная кислота (PLA) обладает относительно хорошей жесткостью и прочностью. Однако у нее есть и определенные ограничения, такие как относительно низкая термостойкость и умеренная ударопрочность.
Благодаря предсказуемому технологическому поведению и стабильным размерным свойствам, PLA может использоваться для изготовления прецизионных пластиковых деталей с помощью таких процессов, как литье под давлением.
Преимущества пластика PLA
Одна из главных причин мировой популярности PLA-пластика — это сочетание его эксплуатационных характеристик и экологичности. По сравнению со многими традиционными пластиками, PLA обладает рядом преимуществ.
Во-первых, PLA производится из возобновляемых ресурсов, что снижает зависимость от ископаемого топлива. Кукурузный крахмал и сахарный тростник являются распространенным сырьем для производства PLA-пластика. Для производства PLA требуется на 65% меньше энергии, чем для производства пластмасс на основе нефти, и выделяется на 68% меньше парниковых газов, что делает его более экологичным вариантом материала.
Во-вторых, полимолочная кислота (PLA) считается биоразлагаемой в условиях промышленного компостирования, разлагаясь на безвредную молочную кислоту, углекислый газ и воду, что помогает снизить долгосрочное загрязнение окружающей среды по сравнению с традиционными пластмассами.
Еще одно преимущество — простота обработки. PLA плавится при относительно низких температурах, что позволяет обрабатывать его с меньшим энергопотреблением. Это особенно полезно в таких производственных процессах, как 3D-печать и литье под давлением.
Наконец, PLA, как правило, нетоксичен и безопасен для пищевых продуктов, что делает его подходящим для таких применений, как пищевая упаковка, одноразовая посуда и медицинские изделия. Кроме того, PLA одобрен FDA для контакта с пищевыми продуктами, что делает его идеальным для пищевой упаковки.
Ограничения материала PLA
Несмотря на свои преимущества, пластик PLA также имеет ряд ограничений, которые следует учитывать дизайнерам и производителям.
Одним из главных недостатков является низкая термостойкость. PLA начинает размягчаться при температурах около 55–65 °C, что ограничивает его использование в условиях высоких температур.
Кроме того, PLA может быть более хрупким, чем многие традиционные пластмассы. Хотя он обладает хорошей прочностью на разрыв, его ударопрочность относительно низка, что может привести к растрескиванию при определенных условиях.
Ещё одним ограничением является то, что, хотя PLA является биоразлагаемым материалом, для его эффективного разложения обычно требуются условия промышленного компостирования. В обычных условиях полигонов для захоронения отходов процесс разложения может занять гораздо больше времени.
Из-за этих ограничений инженеры часто сравнивают PLA с другими материалами, такими как ABS или PET, при выборе наилучшего пластика для конкретного применения.
Типы PLA и методы обработки
Для полного использования PLA важно понимать его различные типы и способы переработки. PLA можно разделить на три основных подсемейства: PDLLA (поли-DL-молочная кислота), PLLA (поли(L-молочная кислота)) и PDLA (поли(D-молочная кислота)). Эти типы имеют одинаковый химический состав, но различаются трёхмерной молекулярной структурой.
Различные формы PLA
Три основных типа PLA используются в различных областях в зависимости от их свойств. PLLA — наиболее распространённый тип, используемый в потребительских товарах и 3D-печати благодаря своим благоприятным свойствам. PDLA и PDLLA, с другой стороны, находят специфическое применение в медицине и промышленности, где их уникальные характеристики играют важную роль.
Литье под давлением и производство PLA-пластика
PLA можно обрабатывать несколькими методами, включая 3D-печать, литье, литье под давлением, экструзию, механическую обработку и сварку растворителем.
Среди этих методов литье под давлением PLA широко используется для производства прецизионных пластиковых компонентов в средних и больших объемах. Поскольку PLA имеет относительно низкую температуру плавления, его часто можно обрабатывать с помощью стандартного оборудования для литья под давлением с небольшими доработками.
Литье под давлением позволяет производителям изготавливать высокоточные детали из PLA-пластика с неизменно высоким качеством и воспроизводимостью. Этот процесс широко используется для производства упаковочных компонентов, потребительских товаров и биоразлагаемых изделий на заказ.
В компании Fecision мы предоставляем профессиональные услуги по литью пластмасс под давлением для широкого спектра термопластичных материалов, включая PLA и другие конструкционные пластмассы. Наши производственные возможности позволяют как создавать прототипы, так и производить пластиковые компоненты на заказ в больших масштабах.
Типичные области применения пластика PLA
Благодаря своей экологичности и хорошим механическим свойствам, пластик PLA используется в широком спектре отраслей промышленности.
Упаковка
Полимолочная кислота (PLA) широко используется в пищевой упаковке и одноразовых изделиях. К распространенным примерам относятся стаканчики, контейнеры для еды и биоразлагаемые столовые приборы. Преимущества этих изделий заключаются в прозрачности, безопасности и экологичности PLA.
3D печать
PLA — один из самых популярных филаментов для 3D-печати в мире. Он легко плавится, вызывает минимальную деформацию во время печати и обеспечивает гладкую поверхность. Это делает PLA идеальным материалом для прототипирования, образовательных проектов и потребительских товаров.
Медицинские применения
Полимолочная кислота также используется в медицинской промышленности. Некоторые марки ПЛА применяются в хирургических шовных материалах, имплантатах и в тканевой инженерии, поскольку они могут безопасно разлагаться в организме с течением времени.
Сельское хозяйство
Материалы на основе полимолочной кислоты (PLA) иногда используются в сельскохозяйственных пленках и биоразлагаемых опорах для растений, что помогает сократить количество пластиковых отходов в сельском хозяйстве.
PLA против ABS: в чем разница?
PLA и ABS Это два наиболее часто используемых термопласта, особенно в производстве и 3D-печати.
НОАК - это биоразлагаемый пластик, изготовленный из возобновляемых ресурсов.В то время как АБС-пластик — это пластик на нефтяной основе, известный своей прочностью и высокой термостойкостью.
С точки зрения механических свойств, АБС-пластик, как правило, предлагает улучшенная ударопрочность и более высокая термостойкостьчто делает его пригодным для более сложных механических применений.
Однако PLA проще в обработке и более экологичен, что делает его предпочтительным выбором для упаковки, потребительских товаров и прототипирования.
Выбор между PLA и ABS зависит от конкретных требований к применению, включая прочность, термостойкость и экологические аспекты.
Биоразлагаемость и воздействие на окружающую среду
Потенциал PLA-пластика в плане сокращения количества пластиковых отходов зависит от его биоразлагаемости и условий, необходимых для его разложения. Следует понимать, что PLA обычно считается компостируемым в условиях промышленного компостирования, но не в условиях домашнего. Процесс разложения включает три механизма: гидролиз, термическое разложение и фотодеградацию.
Для эффективного биоразложения PLA необходимы температура выше 60°C и высокая влажность, что обычно наблюдается в промышленных компостных цехах. Эта специфика условий часто приводит к заблуждениям об экологической пользе PLA, поскольку в обычных условиях он не разлагается в домашних компостных контейнерах, океанах или на свалках.
Варианты утилизации изделий из PLA включают промышленное компостирование, химическую переработку и включение в существующие процессы переработки, хотя существуют и некоторые сложности. Новые технологии переработки PLA позволяют преобразовывать использованный PLA обратно в строительные блоки, потенциально создавая замкнутую систему.
Часто задаваемые вопросы о пластике PLA
Биоразлагаем ли пластик PLA?
Да, полимолочная кислота (PLA) считается биоразлагаемой в условиях промышленного компостирования, где высокие температуры и контролируемая влажность позволяют микроорганизмам разлагать материал.
Безопасен ли пластик PLA?
Полимолочная кислота (PLA) в целом считается нетоксичной и безопасной для пищевых продуктов, поэтому она широко используется для упаковки продуктов питания и одноразовой посуды.
Можно ли использовать PLA для литья под давлением?
Да. PLA можно обрабатывать с помощью литья под давлением, экструзии, термоформования и 3D-печати. Литье под давлением обычно используется для производства больших объемов деталей из PLA-пластика.
Какие изделия изготавливаются из PLA-пластика?
К распространенным изделиям из PLA-пластика относятся пищевые контейнеры, одноразовые столовые приборы, филаменты для 3D-печати, упаковочные материалы и некоторые медицинские изделия.
Заключение
Полимолочная кислота (PLA) стала одним из важнейших биоразлагаемых пластиков в современном производстве. Благодаря возобновляемому происхождению, хорошим механическим свойствам и универсальности она подходит для широкого спектра применений, от упаковки и потребительских товаров до медицинских изделий и 3D-печати.
Поскольку спрос на экологически чистые материалы продолжает расти, ожидается, что PLA будет играть все более важную роль в пластмассовой промышленности. Благодаря передовым технологиям производства, таким как... литье под давлением PLAБлагодаря этому компании могут производить высококачественные пластиковые компоненты, одновременно снижая воздействие на окружающую среду.
At Решение, мы предлагаем профессиональные услуги литья пластмасс под давлением для различных материалов, включая PLA, помогая клиентам разрабатывать пластиковые детали на заказ с высокой точностью, эффективностью и надежностью.
