Czym jest PLA i do czego służy?
Poli(kwas mlekowy) – PLA różni się od polimerów termoplastycznych tym, że pochodzi z zasobów odnawialnych, takich jak skrobia kukurydziana lub trzcina cukrowa. Natomiast większość tworzyw sztucznych pochodzi z destylacji i polimeryzacji nieodnawialnych zasobów ropy naftowej. Tworzywa sztuczne otrzymywane z biomasy (np. PLA) są znane jako ” bioplastiki “.
PLA ulega biodegradacji i ma właściwości podobne do polipropylenu (PP) , polietylenu (PE) lub polistyrenu (PS). Może być produkowany z już istniejących urządzeń produkcyjnych (tych zaprojektowanych i pierwotnie stosowanych w przemyśle petrochemicznym), co sprawia, że wytwarzanie jest stosunkowo tanie. Dzięki temu, PLA ma drugie miejsce pod względem wielkości produkcji bioplastików (najbardziej powszechnego zwykle określanego jako skrobia termoplastyczna).
Istnieje szeroki zakres zastosowań poli(kwasu mlekowego). Niektóre z najczęstszych zastosowań obejmują folie z tworzyw sztucznych, butelki i biodegradowalne urządzenia medyczne (np. śruby, szpilki, pręty i płytki, które spodziewanie ulegną biodegradacji w ciągu 6-12 miesięcy). PLA kurczy się pod wpływem ciepła i dlatego nadaje się także do zastosowania jako materiał kurczliwy. Dodatkowo łatwość topienia polikwasu mlekowego pozwala na pewne interesujące zastosowania w druku 3D (a mianowicie “odlewanie z traceniem PLA). Z drugiej strony jego niska temperatura płynięcia sprawia, że wiele rodzajów PLA (na przykład kubki plastikowe) nie nadaje się do przechowywania gorących płynów.
Rodzaje kwasu polimlekowego i dlaczego jest tak często stosowany?
Istnieje kilka różnych rodzajów poli(kwasu mlekowego), w tym Racemic PLLA (kwas poli-L-mlekowy), regularny PLLA (kwas poli-L-mlekowy), PDLA (kwas poli-D-mlekowy) i PDLLA (poli-DL-mlekowy) Kwas). Każda z nich ma nieco inne cechy, ale jest podobna, ponieważ pochodzi z zasobów odnawialnych (kwas mlekowy: C3H6O3 ) w przeciwieństwie do tradycyjnych tworzyw sztucznych, które pochodzą z ropy naftowej nieodnawialnej.
W naszej opinii coraz szersze używanie PLA nie tylko w druku 3D jest bardzo dobrym pomysłem, ponieważ jest to materiał ekologiczny i stanowi spełnienie marzeń o produkcji tworzyw sztucznych z oszczędnej, odnawialnej i nie pochodzącej z przetwórstwa ropy naftowej. Dodatkowo, ogromną zaletą PLA jako bioplastiku jest jego wszechstronność oraz fakt, że w naturalny sposób ulega degradacji środowiskowej. Na przykład butelka PLA wyrzucona do oceanu zazwyczaj ulega degradacji w ciągu od sześciu do 24 miesięcy. W porównaniu z konwencjonalnymi tworzywami sztucznymi (które w tym samym środowisku mogą degradować kilkaset do tysiąca lat) wynik jest naprawdę fenomenalny. W związku z tym istnieją duże oczekiwania, aby PLA były powszechne w zastosowaniach, o krótkiej żywotności, gdzie biodegradowalność jest bardzo istotna (np. plastikowa butelka na wodę lub pojemnik na owoce i warzywa). Warto zauważyć, że pomimo swojej zdolności do degradacji po wystawieniu na działanie czynników środowiska naturalnego przez długi czas, PLA jest wyjątkowo wytrzymały w zwykłym zastosowaniu (np. jako obudowa elektroniki z tworzywa sztucznego, używana w warunkach domowych/biurowych).
PLA jest jednym z dwóch najbardziej powszechnych tworzyw sztucznych stosowanych w drukarkach FDM, FFF i jest powszechnie dostępny jako filament do druku 3D. Tym drugim powszechnym tworzywem do drukarki 3D jest ABS. Filament PLA do druku 3D jest dzisiaj dostępny w wielu kolorach i z różnymi domieszkami. Mało kto wie, że PLA może być obrabiany maszynowo, lecz zwykle nie jest dostępny w formie arkusza lub pręta. Jest on zazwyczaj dostępny jako cienki arkusz do kształtowania termicznego lub w postaci granulatu z tworzywa sztucznego do formowania wtryskowego.
Powszechnie, przy produkcji filamentów, granulat PLA jest mieszany z barwnikami i innymi dodatkami zmieniającymi jego kolor i właściwości. Do PLA można dodawać również proszków kredy, drewna, brązu, aluminium itp.
Jak powstaje PLA?
Poli (kwas mlekowy) wytwarza się głównie w dwóch różnych procesach: kondensacji i polimeryzacji. Najczęściej stosowaną techniką polimeryzacji jest polimeryzacja z otwarciem pierścienia. Jest to proces wykorzystujący katalizatory metaliczne w połączeniu z laktydem do tworzenia większych cząsteczek PLA. Proces kondensacji jest podobny, z zasadniczą różnicą jest temperatura podczas procedury i produkty uboczne (kondensaty), które są uwalniane w wyniku reakcji.
Czy PLA jest toksyczny?
W postaci stałej, nie. W rzeczywistości PLA ulega biodegradacji. Jest często stosowany w leczeniu żywności i implantach medycznych, które ulegają biodegradacji w organizmie w miarę upływu czasu. Podobnie jak większość tworzyw sztucznych, może być toksyczny w przypadku wdychania i / lub wchłaniania przez skórę lub oczy jako para lub ciecz (np. podczas procesów produkcyjnych). Zachowaj ostrożność i ściśle przestrzegaj instrukcji obsługi zakupionego filamentu PLA.
Jakie są wady i zalety PLA?
Czyste PLA ma stosunkowo niską temperaturę płynięcia (zazwyczaj pomiędzy 43 a 62°C). To sprawia, że w ogóle nie nadaje się do zastosowań wysokotemperaturowych. Nawet takie warunki jak wnętrze samochodu w słoneczny dzień podczas lata, może spowodować zmiękczenie i deformację części wykonanych z PLA, będących w tym samochodzie. PLA jest bardziej kruchy niż ABS. Mocno chłonie wilgoć, co utrudnia prototypowanie w 3D.
PLA ma również zalety. Oprócz bezkonkurencyjnej biodegradowalności, bez problemu przykleja się do odpowiednio przygotowanego stołu, bez konieczności jego podgrzewania. Ma niski skurcz, co powoduje, że łatwo drukować nim duże obiekty. Ma bardzo dużo odmian i możliwość domieszkowania, stąd na rynku dostępne są modyfikacje, pozwalające na zastosowanie w wysokich temperaturach oraz poprawiające elastyczność i wytrzymałość.
Dane techniczne PLA
| Wzór chemiczny | (C3H4O2) n |
| Temperatura topnienia | PLLA: 157 – 170°C (315 – 338°F) |
| Typowa temperatura wtrysku | PLLA: 178 – 240°C (353 – 464°F) |
| Temperatura wychylenia cieplnego (HDT) | 49 – 52°C (121 – 126°F) przy 0,46 MPa (66 PSI) |
| Wytrzymałość na rozciąganie | PLLA: 61 – 66 MPa (8840 – 9500 PSI) |
| Wytrzymałość na zginanie | PLLA: 48 – 110 MPa (6,950 – 16,000 PSI) |
