Descoperirea potențialului PLA ca plastic de inginerie versatil

În lumea de astăzi, poate fi o provocare să imaginezi plasticul ca pe un material care este atât utilizabil, cât și ecologic. În această căutare a materialelor ecologice, acid polilactic (PLA) este un plastic de inginerie cu o amploare extraordinară. În primul rând, ce zici de un bun venit pe blogul nostru, care explorează în mod cuprinzător trăsăturile acidului polilactic ca material de inginerie? În acest articol, examinăm morfologia compoziției, a procesele de producție și polimerizarea și caracteristicile și proprietățile fizice ale PLA, alături de aplicațiile sale încurajatoare. Aflați cum PLA pare a fi un înlocuitor demn pentru plasticul tradițional și cum deschide opțiuni pentru viitorul durabilului. inginerie solutii. Este timpul să valorificăm potențialul PLA și să schimbăm modul în care ne concentrăm asupra problemelor de inginerie.

Ce este PLA?

Acidul polilactic (PLA), un bioplastic, s-a dovedit a fi un material incredibil de util și ecologic și, din acest motiv, inginerii din întreaga lume s-au interesat de el. Există și vreun alt avantaj în utilizarea PLA în afară de a fi ecologic? Răspunsul ar fi da, deoarece acidul polilactic este obținut din resurse regenerabile, cum ar fi amidonul de porumb sau trestia de zahăr, deși PLA în sine este un plastic. Nu există cale de întoarcere odată ce interesul pentru PLA crește în forță, deoarece domeniile sale de utilizare ar putea include ambalaje, imprimare 3D și dispozitive medicale, printre altele. Creșterea este în ingineria țesuturilor, deoarece este un material biodegradabil și compostabil, în condițiile potrivite. Este sigur să spunem că utilizarea PLA în design este o alegere ideală.

Înțelegerea acidului polilactic și compoziția acestuia

Acidul polilactic (PLA) este un polimer care este compostabil și se poate descompune în mod natural; astfel, este un înlocuitor ecologic de plastic. De asemenea, este derivat din surse regenerabile, cum ar fi amidonul de porumb sau zahărul din trestie. De asemenea, în medii adecvate, PLA s-ar descompune, ceea ce ar deveni avantajos pentru multe industrii, cum ar fi ambalajele, imprimarea 3-D și chiar echipamentele medicale. Are, de asemenea, unele caracteristici distinctive, cum ar fi rezistența mecanică bună și rezistența termică, ceea ce îl face util în diverse domenii. Una peste alta, ca polimer biodegradabil, PLA oferă multor ingineri și alți designeri un material ecologic.

Diferențierea PLA de materialele plastice convenționale

În ciuda faptului că acidul polilactic (PLA) este clasificat ca bioplastic, diverse caracteristici îl deosebesc de plasticul tradițional. Aceste caracteristici includ:

1. Origine regenerabilă: Amidonul de porumb și trestia de zahăr sunt două locuri în care PLA poate fi extras, oferind astfel un mijloc de producție regenerabil, care nu se bazează în totalitate pe combustibili fosili, așa cum fac plasticul din petrol.
2. Atribute biodegradabile: PLA se biodegradează în anumite condiții și este un compus organic, ceea ce înseamnă că nu are o durată de viață lungă în mediu în comparație cu alte forme de plastic care durează secole.
3. Emisii: Mai puține amprente de carbon sunt lăsate după producerea PLA, deoarece nu există emisii substanțiale atunci când bioplasticul este fabricat.
4. Multe utilizări: Biopolimer PLA are mai multe caracteristici suplimentare, inclusiv stabilitatea temperaturii, care îi permite să fie utilizat în numeroase industrii, cum ar fi ambalajele, dispozitivele medicale și imprimarea 3D.
5. Utilizarea mai mică a combustibililor fosili: Bioplastica poate fi produsă fără utilizarea intensă a combustibililor fosili, oferind astfel o alternativă puternică pentru industria de producție.
6. Potential de reciclare: Chiar dacă sunt produse diferit, produsele PLA pot fi totuși reciclat împreună cu alt plastic produse dacă sunt luate măsurile adecvate.

Având în vedere aceste caracteristici, PLA are o perspectivă strălucitoare pentru utilizare în multe aplicații de inginerie, precum și în domeniul designului. Faptul că are un impact neutru asupra mediului este un avantaj suplimentar care cu siguranță va atrage multe industrii.

Rolul acidului lactic în producerea PLA

Acidul lactic joacă un rol important în sinteza PLA (acid polilactic), care este unul dintre cei mai viabili din punct de vedere comercial dintre toți polimerii biodegradabili. PLA, se obține din surse regenerabile și anume amidon de porumb sau trestie de zahăr, folosind o serie de etape.

Un prim pas este fermentarea carbohidraților, de exemplu glucoză sau amidon, cu ajutorul bacteriilor sau ciupercilor. Acest proces de fermentare duce la conversia carbohidraților în acid lactic. Se efectuează apoi purificarea acidului lactic și acest acid lactic este supus unei serii de reacții chimice pentru a obține lactida, care este un dimer ciclic al acidului lactic.

În faza ulterioară, lactida este supusă procesului de polimerizare, prin care moleculele ciclice oligomerice se combină împreună pentru a forma lanțuri macromoleculare, rezultând astfel producția de PLA. Procesul de polimerizare este controlabil și, prin urmare, poate exista sinteza PLA cu diferite greutăți moleculare, care la rândul său afectează caracteristicile și utilizările materialului.

Implicațiile utilizării acidului lactic ca precursor conform acestei invenții pentru fabricarea PLA sunt triple. În primul rând, deoarece acidul lactic poate fi derivat din resurse regenerabile, aceasta reduce dependența de combustibilii fosili și acidul lactic comercial. În al doilea rând, acidul lactic PLA este biodegradabil, reducând astfel dependența de materiale plastice. În al treilea rând, acidul lactic poate fi obținut online prin mai multe tehnici de fermentație, oferind confort în aprovizionare și producție.

Cu ajutorul caracteristicilor particulare ale acidului lactic, PLA a devenit util și ecologic pentru industriile care caută astfel de materiale. Fie că este vorba despre ambalaje și produse de unică folosință, medicamente sau chiar imprimare 3D, PLA se adresează inginerilor și designerilor care doresc să implementeze noi soluții durabile.

Cum este produs PLA?

Procesul de sinteză și polimerizare

Procesul de producere a acidului polilactic (PLA) este un proces în mai multe etape care începe cu fermentarea acidului lactic folosind anumite materii prime biologice, cum ar fi amidonul de porumb sau trestia de zahăr. Această bioreacție se realizează printr-un grup selectiv de bacterii care fermentează zaharurile în acid lactic.

Polimerizarea acidului lactic se face apoi pentru a produce lanțuri lungi de PLA. Ca o procedură standard, se practică de obicei polimerizarea prin condensare, care implică hidratarea monomerilor acidului lactic în polimeri lactici în timp ce se descarcă moleculele de apă.

Prin utilizarea parametrilor de reacție cum ar fi temperatura și presiunea și prin introducerea catalizatorului în procesul de reproducere, greutatea moleculară și caracteristicile PLA pot fi controlate suplimentar. Rășina PLA obținută poate fi ulterior extrudată sub formă de sau pelete sau filme sau filamente, în funcție de aplicație.

Este esențial să rețineți că PLA are cerințe de temperatură și presiune ridicate în timpul sintezei și polimerizării pentru a obține PLA de bună calitate. De asemenea, trebuie subliniat că aplicarea PLA este destul de largă datorită faptului că este alcătuit din surse regenerabile, ceea ce este o cerință în creștere în zilele noastre.

Este important ca inginerii și proiectanții să învețe despre procesul de fabricare și transformare a PLA în materiale plastice, astfel încât să poată determina ce sarcini specifice sunt adecvate și în limitele materialului pe baza caracteristicilor sale, a impactului asupra mediului și a capacităților de descompunere. .

Pași cheie în producția PLA

1. Pregătirea materiei prime: Totul începe cu prepararea materiei prime, unde materia primă de zahăr este extrasă din surse regenerabile, cum ar fi porumb, trestie de zahăr sau manioc. Aceste materii prime sunt apoi hidrolizate pentru a converti materialele carbohidrate complexe în zaharuri simple.
2. Fermentaţie: Zaharurile extrase mai devreme pot servi ca substraturi pentru fermentarea de către microorganisme precum bacteriile sau drojdia. În cursul fermentației, microorganismele transformă mai întâi zaharurile în acid lactic după ce au trecut printr-o serie de reacții chimice.
3. Purificare: Acidul lactic brut obținut în etapa de fermentație este tratat cu acid lactic fin prin îndepărtarea impurităților. Etapele acestui proces de purificare includ filtrarea, distilarea și cristalizarea fracțiilor pentru a recupera acidul lactic de înaltă puritate.
4. Polimerizare: Odată ce acidul lactic atinge nivelul de puritate necesar, este supus polimerizării. În această etapă, acidul lactic încălzit este amestecat cu catalizatori pentru a declanșa o reacție de polimerizare. Ca rezultat, se formează lanțuri de acid polilactic cu un lanț lung de molecule de acid lactic.
5. Filare prin topire sau polimerizare în stare solidă: În funcție de forma PLA necesară, ar putea fi necesari o serie de pași. Pentru a crea filamente sau fibre, PLA topit este forțat prin duze minuscule și apoi răcit rapid pentru a se întări. De asemenea, polimerizarea în stare solidă ar putea fi utilizată pentru a îmbunătăți proprietățile polimerului.
6. Tăiere și formare: Procesul implică acum secţionarea obiectului format din PLA în secţiuni mai mici sau părţi care sunt relativ mai uşor de utilizat pentru alte operaţii, iar aceste piese mai mici pot fi folosite pentru a realiza un produs mai larg, cu mai multă complexitate. Mă face să mă întreb dacă ar fi posibil și inversul pentru operație; cu toate acestea, nu este foarte probabil. De asemenea, se pot modifica piesele formate cu procese specifice precum turnare prin injecție sau extrudareși chiar imprimarea 3D.

Cu cunoașterea procedurilor fundamentale asociate cu producerea PLA, este mai ușor pentru inginer, precum și pentru proiectant să aleagă dacă să aplice sau nu PLA în munca sa.

Impactul greutății moleculare asupra calității PLA

Greutatea moleculară a acidului lactic polimerazei este un parametru important, deoarece definește în mare măsură dimensiunea proteinei, cantitatea de volum și configurația lanțului polimeric. Ca atare, are o corelație directă cu proprietățile mecanice, termice și de prelucrare ale polimerului. În esență, există o relație directă între greutatea polimerului și calitățile sau atributele materialului.

Polimerul cu greutate mare prezintă calități mai bune în rezistența la tracțiune și rezistența la impact, ceea ce îl face ideal pentru situațiile în care PLA cu greutate moleculară mare este mai favorabil deoarece are calități de performanță mai bune. Distrugerea sau alterarea polimerului cu greutate mare are loc la un punct de stres ridicat, crescând astfel duritatea acestuia.

Un polimer cu greutate moleculară mică este foarte favorabil datorită ușurinței sale de procesare cu matrițele de injecție și imprimantele 3D, acest lucru se datorează vâscozității sale scăzute, care îl expune și la o topire mai rapidă și, astfel, cinetica de cristalizare a polimerului cu greutate redusă a fost observată în diferite modele. .

Pentru a evita orice defecte, trebuie menținut un echilibru precis, luând în considerare cerințele specifice ale aplicației, inclusiv greutatea, cantitatea de forță necesară și, în final, pragurile de rezistență comune. Diferite variabile intră în joc atunci când se prelucrează lanțul de polimeri cu greutate redusă pentru a asigura pierderi minime.

Pentru a face față în mod eficient aplicațiilor specifice, este esențial să se ia în considerare greutatea moleculară a PLA în gradul relevant al selecției lor.

Care sunt proprietățile fizice ale PLA?

Proprietățile mecanice ale materialului PLA

Datorită caracteristicilor remarcabile ale proprietăților mecanice ale PLA, acid polilactic, are un potențial bun de utilizare în inginerie. PLA are o rigiditate bună, ceea ce permite materialului să-și mențină forma atunci când sunt aplicate sarcini. De asemenea, rezistența sa semnificativă la tracțiune indică faptul că este capabil să reziste la rupere atunci când sunt aplicate forțe de tracțiune. În plus, deoarece PLA are o alungire scăzută la rupere, se va întinde doar puțin înainte de rupere. Aceste caracteristici mecanice fac PLA adecvat pentru aplicații care implică componente structurale, de exemplu, ambalaje, bunuri de larg consum, precum și aparate medicale. În plus, PLA poate fi, de asemenea, îmbunătățită în proprietățile sale mecanice prin amestecarea cu alți polimeri sau armături cu fibre.

Examinând PLA ca polimer biodegradabil

Acidul polilactic (PLA) este un polimer de sursă biologică fabricat din resurse regenerabile, cum ar fi amidonul de porumb sau trestia de zahăr, ceea ce îl face ecologic. Datorită viabilității sale ecologice, precum și a capacității de a fi utilizat într-o multitudine de aplicații, a cunoscut multă popularitate și utilizare. PLA constă dintr-o rigiditate mecanică destul de bună, rezistență la tracțiune și alungire mare la rupere, toate acestea fiind critice atunci când se iau în considerare diverse aplicații de inginerie. Polimerul are proprietăți autoportante în raport cu sarcinile de lucru și poate fi supus forțelor de tracțiune fără rupere. Acest polimer poate fi utilizat în domenii care includ, dar nu se limitează la ambalaje, bunuri de larg consum, dispozitive medicale și chiar ingineria țesutului osos. Proprietățile sale mecanice pot fi modificate în continuare prin armarea cu fibre sau amestecarea cu alți polimeri. Datorită biodegradabilității sale și proprietăților mecanice destul de bune, PLA ar putea fi un bun candidat pentru viitoarele materiale de inginerie sustenabile și funcționale.

Care sunt tipurile de PLA disponibile?

Prezentare generală a PLA ramificată și aplicațiile sale

PLA ramificat (acid polilactic) este o enzimă creată din acid polilactic care asigură unele proprietăți și caracteristici specifice. Se obține prin adăugarea de agenți de ramificare în timp ce are loc procesul de polimerizare. Rezultatele sunt fire polimerice complexe. Această ramificare îmbunătățește proprietățile mecanice ale PLA, permițându-i să fie utilizat într-un spectru larg de industrii.

Structura ramificată din PLA este mai dură și are o rezistență mai bună la impact, spre deosebire de PLA, care are o structură liniară. Acest lucru îl face deosebit de util în zonele în care puterea și rezistența sunt cele mai importante necesare. PLA ramificat este aplicat în automobile, industria aerospațială și electronică și chiar în sectorul bunurilor de larg consum. Calitățile îmbunătățite permit utilizarea acestuia ca material pentru componentele de inginerie și materialele de ambalare, precum și părțile structurale în locurile în care acest lucru este aplicabil.

În cazul PLA, amestecarea depinde de proprietățile dorite: conținutul, gradul și locația locurilor de amestecare. Prin modificarea densității de ramificare și a greutății moleculare, mecanica PLA ramificată poate fi îmbunătățită pentru o anumită aplicație.

În concluzie, PLA ramificată este un răspuns viabil și ecologic la provocările viitoare de inginerie. PLA ramificat este versatil și are mai multe calități de dorit, precum și o rezistență și rezistență mai bune. Acesta arată perspectivele într-o serie de industrii, crescând cererea de materiale durabile în zona orientată spre inginerie.

Compararea filamentului PLA cu PLA imprimat 3D

Pentru a aprecia utilizarea PLA în inginerie, este esențial să rețineți diferențele dintre filamentul PLA și PLA care a fost imprimat 3D. Rețineți următoarele:

1. Compozitie:Ca filament de imprimare 3d, filamentul PLA este cel mai de bază ingredient folosit pentru imprimarea 3d, cu alte cuvinte, materia primă care este vândută în mod obișnuit în bobine sau role. Constituenții săi sunt rășină PLA pură, în timp ce imprimarea 3D PLA înseamnă produsele dintr-un obiect sau piesă care au fost imprimate prin utilizarea unui filament specific.
2. Proces de fabricație: În extrudare proces, în care rășina PLA este încălzită și apoi forțată printr-un orificiu mic, se face filament PLA. Pe de altă parte, 3D Printed PLA este realizat prin topirea filamentului PLA și apoi stivuirea filamentului topit unul peste altul pentru a realiza un obiect complet folosind imprimanta 3D.
3. Acuratețe și precizie: În timp ce PLA imprimat 3D este încă supus variațiilor din cauza designului și setărilor imprimantei, este de preferat pentru modele complexe mai elaborate, deoarece este construit strat cu strat. Totuși, acest lucru afectează în continuare ultimul obiect tridimensional.
4. Post-procesare și finisare: Cele mai comune tehnici antice pentru decorarea PLA sunt prin șlefuire, lustruire și vopsire. În funcție de design, obiectele PLA imprimate 3D ar putea necesita, de asemenea, un pic mai multă post-procesare pentru a obține textura de finisare a suprafeței dorită sau pentru a elimina orice structuri de susținere care ar fi fost necesare în timpul imprimării.
5. Aplicații și complexitate: Datorită ușurinței și eficacității sale, PLA este probabil unul dintre cele mai frecvente filamente utilizate în diferitele forme de imprimare 3D, fie că este vorba de prototipuri în masă, activități de hobby sau producție la scară mică. Aplicarea PLA printate 3D este la fel de versatilă ca și predecesorul lor imprimat în alte materiale, cum ar fi prototipurile funcționale, crearea de modele arhitecturale, la structuri ușoare.
6. Rezistență și proprietăți mecanice: Proprietățile mecanice dintre filamentul PLA și PLA imprimat 3D sunt similare, astfel încât imprimarea 3D, indiferent de procese, ar trebui să ofere caracteristici mecanice similare. Pe de altă parte, imprimarea 3D poate duce la puteri ușor diferite și la obținerea performanței dorite, deoarece factori precum calitatea calibrării imprimantei și rezistența bazată pe aderența straturilor imprimate joacă un rol semnificativ.

Astfel, modul în care diferă filamentul PLA și PLA imprimat 3D ajută inginerii și producătorii deopotrivă să aleagă forma mai potrivită pentru sarcinile lor mecanice.

De ce să luați în considerare PLA pentru aplicații de inginerie?

Explorarea aplicațiilor acidului polilactic

Datorită caracteristicilor sale excepționale și adaptabilității, acidul polilactic (PLA) are o gamă largă de aplicații într-un număr de discipline diferite de inginerie. Un exemplu de aplicare a PLA este:

1. Prototiparea: În proiectele de inginerie, toate tipurile de dispozitive prototip pot fi imprimate folosind filamentul PLA datorită disponibilității și costului redus. Datorită costului redus și utilizării simple, este posibil să se efectueze mai multe iterații ale aceluiași proiect și chiar să fie validat.
2. Modele arhitecturale: Proiectele APLA sunt alegerea populară, spun majoritatea arhitecților și antreprenorilor; Instrumentele de formă APLA sunt activate la diferite scări minimizând în același timp distorsiunile în modelul finit. Lucrarea fină și complicată este repetitivă și complicată, ceea ce este cel mai bine ilustrat prin tehnologiile de imprimare tridimensională.
3. Prototipuri funcționale: Astfel, PLA oferă potențialul de a crea prototipuri reale care pot fi supuse unor evaluări critice. În plus, caracteristicile PLA, cum ar fi rezistența și rigiditatea, îi permit să fie utilizat pentru testarea eficienței pieselor destinate utilizării practice.
4. Componente ușoare: Unul dintre punctele cheie de vânzare ale polimerilor PLA este că structura lor ușoară, acest lucru ar face polimerii și compozitele lor eficiente în reducerea greutății componentelor, cum ar fi în cazul aplicațiilor aerospațiale și auto.

Cu toate acestea, aplicarea specială a acestor polimeri trebuie să ia în considerare alți factori, cum ar fi mediul de aplicare prevăzut, proprietățile mecanice necesare și orice constrângeri specifice de material în ceea ce privește utilizarea. Testarea și evaluarea PLA sunt importante pentru a evalua eficiența performanței PLA în diferite aplicații de inginerie.

Avantaje față de alte materiale plastice biodegradabile

PLA (acidul polilactic) are caracteristici distincte care îl diferențiază de alte materiale plastice biodegradabile, după cum se arată mai jos:

1. Biodegradabilitate: Există mai puțină dependență de combustibilii fosili, deoarece epuizarea mediului este redusă datorită PLA care provine din surse regenerabile, cum ar fi amidonul de porumb sau trestia de zahăr.
2. Cerințe scăzute pentru companii: Deoarece PLA poate fi extrudat, turnat sau chiar imprimat 3D, are o gamă largă de aplicații.
3. Compatibilitate: Datorită faptului că PLA este bine tolerată de corpul uman, este o opțiune excelentă pentru sistemele de administrare a medicamentelor și schelele de inginerie tisulară.
4. Îmbunătățirea proprietății: Există o mulțime de oportunități ca PLA să fie modificat și îmbunătățit, astfel încât să poată fi fabricat pentru utilizări specializate, care pot satisface multe industrii.
5. Atribute satisfăcătoare: Datorită rezistenței la tracțiune și rigidității materialelor pe care PLA le posedă, este potrivit pentru diverse aplicații.
6. Beneficii pentru mediu: Datorită impactului redus pe care PLA îl are asupra mediului, deoarece este biodegradabil și se descompune în apă și dioxid de carbon, utilizarea plasticului tradițional poate fi redusă semnificativ.

Astfel de beneficii, fac din PLA unul dintre materialele cu mare promisiune pentru diverse aplicații în care sunt încorporate performanța, preocuparea de mediu, precum și aspectele de design.

Utilizarea PLA în ingineria țesutului osos

Datorită caracteristicilor sale favorabile și biocompatibilității, PLA (acidul polilactic) a fost utilizat pe scară largă și în ingineria țesutului osos. În ingineria țesutului osos, PLA este utilizat pentru a construi schele compozite care reproducă geometria osului și oferă suport mecanic celulelor, încurajând în același timp atașarea și proliferarea acestora în țesut. Lucrătorii au raportat descoperiri promițătoare în utilizarea schelelor PLA pentru a îmbunătăți regenerarea și integrarea osoasă.

Prin natura sa poroasă, schelele PLA permit afluxul de nutrienți și oxigen în celule, permițând în același timp ieșirea deșeurilor metabolice, ceea ce ajută la proliferarea celulelor și formarea țesuturilor. PLA ca material are o mare rezistență la tracțiune și rigiditate, ceea ce îl face să se potrivească unei poziții portante în ingineria țesutului osos. Aceasta înseamnă că, pe măsură ce are loc vindecarea oaselor, se poate baza pe suportul biocompozitului PLA, care, la rândul său, se va dizolva pe măsură ce se dezvoltă noi celule osoase.

Mai mult decât atât, PLA nu necesită îndepărtarea chirurgicală a schelei post-operație, ceea ce îl face o substanță biodegradabilă și benefică pentru procedurile chirurgicale de reparare osoasă. Stimularea dezvoltării osoase noi apare atunci când schelele PLA se dizolvă în materiale neinvazive care ajută la integrarea completă.

Utilizarea PLA în ingineria țesutului osos în general pare a fi o opțiune bună în ceea ce privește îmbunătățirea regenerării osoase și tratamentul defectelor osoase. Compatibilitatea sa biologică, caracteristicile mecanice și biodegradabilitatea îl fac un material adecvat pentru fabricarea de schele capabile să susțină creșterea osoasă nouă în timp ce este resorbită de osul natural al corpului în timp.

Întrebări frecvente (FAQ)

Î: Ce este exact PLA și care este procesul de formulare a acestuia?

R: PLA este o abreviere pentru acid polilactic. Provine din fermentarea amidonului din plante și constituie un material plastic biodegradabil. În esență, poate fi formulat utilizând lactide sau acid lactic și polimerizându-le împreună. PLA este sintetizat prin polimerizarea acidului lactic, sau a lactidei, implică polimerizarea prin deschiderea inelului lactid sau condensarea acidului lactic.

Î: Care sunt unele dintre cele mai importante proprietăți mecanice și fizice ale PLA?

R: Acidul polilactic are o formă a cărei rezistență și rigiditate nu este rea, punctul său de topire este destul de scăzut în comparație cu un număr mare de alte materiale plastice. Transparența sa, atunci când este utilizată în producția de materiale precum filmul PLA, imprimarea 3D a obiectelor PLA și multe alte produse pe bază de PLA este, de asemenea, destul de bună.

Î: De unde începe utilizarea PLA în imprimarea 3D?

R: Utilizarea PLA în imprimarea 3D este obișnuită, iar acest lucru se datorează ușurinței de utilizare și calității imprimării obținute. PLA, care este utilizat pentru imprimarea 3D, produce modele de bună calitate și finisare a suprafeței. Versatilitatea PLA îi permite să fie utilizat pentru o gamă largă de aplicații, cum ar fi prototipuri, proiecte educaționale, printre altele.

Î: Care sunt unele dintre proprietățile reologice ale PLA?

R: Comportamentul de curgere al PLA la diferite niveluri de forfecare la diferite temperaturi este una dintre proprietățile sale reologice. Acest lucru este foarte semnificativ pentru prelucrarea producției prin extrudare și turnare prin injecție. Aceste proprietăți trebuie modificate pentru a se potrivi cerințelor proceselor de fabricație PLA.

Î: Ce sectoare utilizează filmul PLA?

R: Datorită compostabilității și biodegradabilității sale, filmul PLA este aplicabil în containere, etichete și ambalaje. Astfel, acționează ca un înlocuitor potrivit pentru materialele plastice convenționale care provin din petrol.

Î: Există tehnici care pot îmbunătăți caracteristicile PLA?

R: Caracteristicile polimerului pot fi îmbunătățite prin amestecarea polimerului cu alte substanțe pentru a forma amestecuri de PLA. Această metodă poate îmbunătăți rezistența, flexibilitatea și capacitatea de rezistență la căldură a PLA, extinzând astfel domeniul de utilizare.

Î: Cum exact se dizolvă PLA și care sunt aspectele care ajută la biodegradarea acestuia?

R: Biodegradarea PLA include hidroliza materialului polimeric care, în consecință, reduce greutatea moleculară a acestuia. Factori precum temperatura, umiditatea și cantitatea de microorganisme din mediu influențează degradarea PLA.

Î: Care este contribuția acidului lactic în sinteza PLA?

R: PLA implică acid lactic în sinteza sa. Moleculele necesare pentru fermentarea acidului lactic pot fi obținute din materiale regenerabile care pot ajuta la polimerizarea necesară pentru a crea un astfel de material.

Î: Există zone industriale unde PLA poate fi aplicat?

R: Da, PLA poate fi utilizat într-o gamă largă de industrii datorită avantajelor sale ecologice, precum și a caracteristicilor materialelor. Este utilizat în fabricarea de piese auto, electronice și dispozitive medicale, maximizând proprietățile și eco-compatibilitatea materialului.

Î: Ce măsuri pot fi luate pentru a îmbunătăți caracteristicile suprafeței PLA?

R: Ce metode de acoperire și aderență sunt utilizate pentru aplicarea cu plasmă? Pentru a îmbunătăți caracteristicile suprafeței PLA, se poate folosi aplicarea de acoperiri sau aditivi și tratamente de suprafață cu substanțe chimice sau plasmă. Aceste tehnici sunt folosite pentru a îmbunătăți aderența, imprimabilitatea și atracția produsului final.

Surse de referință

1. Studiu comparativ al rezistenței la impact a două materiale plastice de putere de imprimare 3D: determinarea efectului parametrului dimensional asupra efectului de tornadă al duzei de lansare generată de propulsia rachetelor trase din orice cercetare în spațiu interstelar. 

• Autori: DG Zisopol și alții
• Data publicării: Iunie 02 2023
• Descoperiri cheie: Prezenta cercetare a analizat caracteristicile de impact ale a doi polimeri, și anume PLA și ABS, în piesele imprimate 3D. Studiul a investigat, de asemenea, efectul grosimii stratului și al procentului de umplere asupra proprietăților mecanice, cum ar fi duritatea. S-a descoperit că rezistența la impact a PLA ar putea fi modificată de acești factori, propunându-l astfel ca un posibil material de inginerie candidat în anumite circumstanțe.
• Metodologie: Din acest motiv, au fost efectuate teste de impact Charpy pe piese imprimate 3D din PLA și ABS care au fost imprimate cu diferite înălțimi ale stratului de 0.10, 0.15, 0.20 mm și diferite procente de umplere de 50,75 și 100% (Zisopol și colab., 2023).

2. Microstructura și proprietățile compozitului pur PLA/WFPC: Fabricat folosind FDM cu filament PA6 întărit cu fibre țesute. 

• Autori: D. Veeman şi alţii.
• Data publicării: 27 iulie 2023
• Punctele principale: Cercetarea sa concentrat pe proprietățile mecanice ale materialului cu grad continuu PLA și compozite polimerice din fibră de lemn (WFPC). Sa demonstrat că materialul compozit fabricat a demonstrat rezistență ridicată la tracțiune și energie de impact și că acest material compozit este adecvat pentru scopuri de inginerie, deoarece PLA poate fi utilizat cu succes în materialele compozite.
• Design de cercetare: Acest studiu de cercetare a lucrat cu compozite PLA/WFPC și le-a testat proprietățile mecanice, cum ar fi rezistența la tracțiune, compresiune și la încovoiere și energia de impact (Veeman și colab., 2023).

3. Analiza rezistenței la tracțiune a PLA în imprimarea 3d - Rezistența care se află în straturi

• Autor: K.Gunasekaran
• Data publicării: 31st iulie 2023
• Descoperiri cheie: Acest studiu sa concentrat pe examinarea impactului parametrilor selectați în timpul imprimării tridimensionale asupra rezistenței la tracțiune a PLA obținută. S-a concluzionat că grosimea stratului este unul dintre determinanții cheie în rezistența la tracțiune a produselor PLA, ceea ce îl clasifică drept plastic de inginerie dacă este utilizat în mod optim.
• Metodologie: Tehnica de proiectare a experimentului (DOE) a fost implementată în scopul acestei lucrări pentru a investiga impactul anumitor parametri de imprimare asupra rezistenței la tracțiune a probelor PLA (Gunasekaran, 2023).

4. Utilizarea testului Bulge și 3D-DIC pentru caracterizarea bi-axială a filmelor PLA și detectarea defectelor

• Autori: F. Kharat et al.
• Data publicării: 10th august 2023
• Descoperiri cheie: Prin testul Bulge și corelarea imaginii digitale 3D (3D-DIC), filmele PLA așa cum au fost formate au fost evaluate pentru comportamentul lor mecanic prin intermediul dispozitivelor. Acest lucru a fost deosebit de util pentru evaluarea umflăturii ca o performanță mecanică în care au fost necesare alte proprietăți, cum ar fi unghiuri specifice, pentru a sprijini clasificarea ulterioară a PLA ca plastic de inginerie.
• Metodologie: Testul de umflare a fost efectuat pe o serie de filme PLA și, în final, a fost utilizat 3D-DIC pentru a scana câmpurile de deformare și a identifica defectele prezente. (Kharrat et al 2023 pp 447-469).

5. Influența reciclării asupra proprietăților mecanice repetate ale compozitului de acid poli-lactic și PLA/zăț de cafea uzat ca filament de imprimare 3D

• Autori: Oumaima Boughanmi și colab.
• Data publicării: August 29, 2024
• Descoperiri cheie: Această cercetare a investigat rolul reciclării asupra comportamentului mecanic al PLA și al compozitelor sale. S-a stabilit că, în timp ce unele proprietăți mecanice se pierd din cauza proceselor de reciclare, performanța materialului compozit cu zațul de cafea uzat poate fi îmbunătățită, arătând că modificarea PLA este funcțională pentru reducerea impactului asupra mediului fără pierderi semnificative de performanță.
• Metodologie: S-a realizat caracterizarea la tracțiune și mecanică a compozitelor PLA și PLA reciclate, definind efectul mai multor cicluri de reciclare asupra proprietăților materialelor. (Boughanmi și colab., 2024).

6. Plastic

7. Acid polilactic