Was ist PLA und wofür wird es verwendet?
Polymilchsäure (PLA) unterscheidet sich von den meisten thermoplastischen Polymeren dadurch, dass sie aus nachwachsenden Rohstoffen wie Maisstärke oder Zuckerrohr gewonnen wird. Die meisten Kunststoffe hingegen stammen aus der Destillation und Polymerisation nicht wiederverwertbarer Erdölreserven. Kunststoffe, die aus Biomasse (z.B. PLA) gewonnen werden, werden als „Biokunststoffe“ bezeichnet.,“
Polymilchsäure ist biologisch abbaubar und hat ähnliche Eigenschaften wie Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder Polystyrol (PS). Es kann aus bereits vorhandenen Produktionsanlagen hergestellt werden (solche, die für Kunststoffe der petrochemischen Industrie entwickelt und ursprünglich verwendet wurden). Dies macht es relativ kostengünstig zu produzieren. Dementsprechend hat PLA das zweitgrößte Produktionsvolumen von Biokunststoffen (die am häufigsten als thermoplastische Stärke zitierte).
Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen für Polymilchsäure., Einige der häufigsten Anwendungen umfassen Kunststofffolien, Flaschen und biologisch abbaubare medizinische Geräte (z. B. Schrauben, Stifte, Stäbe und Platten, von denen erwartet wird, dass sie innerhalb von 6-12 Monaten biologisch abbaubar sind). Weitere Informationen zu Prototypen medizinischer Geräte (sowohl biologisch abbaubar als auch dauerhaft) finden Sie hier. PLA verengt sich unter Hitze und ist dadurch für den Einsatz als Schrumpffolie geeignet. Darüber hinaus ermöglicht die Leichtigkeit, mit der Polymilchsäure schmilzt, einige interessante Anwendungen im 3D – Druck (nämlich „Lost PLA Casting“ – lesen Sie weiter unten)., Andererseits macht seine niedrige Glasübergangstemperatur viele Arten von PLA (z. B. Plastikbecher) ungeeignet, heiße Flüssigkeit zu halten.
Hier ist ein Blick auf einige verschiedene PLA produkte auf dem markt:
Was sind die verschiedenen Arten von Polymilchsäure und warum wird sie so oft verwendet?
Es gibt verschiedene Arten von Polymilchsäure, die racemische PLLA (Poly-L-Milchsäure), regelmäßige PLLA (Poly-L-Milchsäure), PDLA (Poly-D-Milchsäure) und PDLLA (Poly-DL-Milchsäure) umfassen. Sie haben jeweils leicht unterschiedliche Eigenschaften, sind jedoch insofern ähnlich, als sie aus nachwachsenden Rohstoffen (Milchsäure: C3H6O3) hergestellt werden, im Gegensatz zu herkömmlichen Kunststoffen, die aus nicht erneuerbarem Erdöl gewonnen werden.,
Die PLA-Produktion ist eine beliebte Idee, da sie die Erfüllung des Traums von einer kosteneffizienten, Nicht-Erdöl-Kunststoffproduktion darstellt. Der große Vorteil von PLA als Biokunststoff ist seine Vielseitigkeit und die Tatsache, dass es sich natürlich abbaut, wenn es der Umwelt ausgesetzt wird. Zum Beispiel würde eine im Ozean verbleibende PLA-Flasche typischerweise in sechs bis 24 Monaten abgebaut. Im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffen (deren Abbau in derselben Umgebung mehrere hundert bis tausend Jahre dauern kann) ist dies wirklich phänomenal., Dementsprechend besteht ein hohes Potenzial, dass PLA in Anwendungen mit kurzer Lebensdauer sehr nützlich ist, bei denen die biologische Abbaubarkeit sehr vorteilhaft ist (z. B. als Plastikwasserflasche oder als Behälter für Obst und Gemüse). Bemerkenswert ist, dass PLA trotz seiner Fähigkeit, sich zu zersetzen, wenn es den Elementen über einen langen Zeitraum ausgesetzt wird, in jeder normalen Anwendung (z. B. als Kunststoffelektronikteil) äußerst robust ist.,
PLA für Prototyp Entwicklung auf CNC Maschinen und 3D Drucker:
PLA ist eine von zwei gemeinsame kunststoff verwendet auf FDM maschinen (3D druck) und ist allgemein verfügbar als 3D druckbare filament; die andere gemeinsame 3D drucker kunststoff ist ABS. PLA-Filament für 3D-Druck ist in der Regel in einer Vielzahl von Farben erhältlich. Polymilchsäure könnte CNC-bearbeitet werden, ist aber in der Regel nicht in Blech-oder Stabform erhältlich., Es ist jedoch typischerweise als Dünnschicht zum Thermoformen oder in Form von Kunststoffpellets zum Spritzgießen erhältlich. Zur Anpassung der Materialeigenschaften werden typischerweise Kunststoffspritzgusspellets hergestellt und / oder miteinander vermischt.
Eines der interessanten Dinge, die Sie mit PLA auf einem 3D-Drucker tun können, heißt „lost PLA“.“Dies ist ein Prozess, bei dem PLA in Form eines inneren Hohlraums gedruckt und dann mit gipsähnlichen Materialien umhüllt wird. Das PLA wird später ausgebrannt, da es eine niedrigere Schmelztemperatur als das umgebende Material hat., Das Endergebnis ist ein Hohlraum, der gefüllt werden kann (oft mit geschmolzenem Metall).
Wie wird PLA hergestellt?
Polymilchsäure wird hauptsächlich durch zwei verschiedene Prozesse hergestellt: Kondensation und Polymerisation. Die gebräuchlichste Polymerisationstechnik ist als Ringöffnungspolymerisation bekannt. Dies ist ein Prozess, der Metallkatalysatoren in Kombination mit Lactid verwendet, um die größeren PLA-Moleküle zu erzeugen. Der Kondensationsprozess ist ähnlich, wobei der Hauptunterschied die Temperatur während des Verfahrens und die Nebenprodukte (Kondensate) sind, die als Folge der Reaktion freigesetzt werden.,
Was sind die Eigenschaften von Polymilchsäure?
Nachdem wir nun wissen, wofür es verwendet wird, untersuchen wir einige der wichtigsten Eigenschaften von Polymilchsäure. PLA wird als „thermoplastisches“ Polyester klassifiziert (im Gegensatz zu „Duroplast“), und der Name hat mit der Art und Weise zu tun, wie der Kunststoff auf Wärme reagiert. Thermoplastische Materialien werden an ihrem Schmelzpunkt flüssig (150-160 Grad Celsius bei PLA). Ein wichtiges nützliches Merkmal von Thermoplasten ist, dass sie ohne nennenswerten Abbau auf ihren Schmelzpunkt erhitzt, abgekühlt und wieder aufgewärmt werden können., Anstatt zu verbrennen, verflüssigen sich Thermoplaste wie Polymilchsäure, wodurch sie leicht spritzgegossen und anschließend recycelt werden können. Duroplastische Kunststoffe können dagegen nur einmal (typischerweise während des Spritzgießprozesses) erhitzt werden. Durch die erste Erwärmung setzen duroplastische Materialien ein (ähnlich einem 2-teiligen Epoxid), was zu einer chemischen Veränderung führt, die nicht rückgängig gemacht werden kann. Wenn Sie versuchen würden, einen duroplastischen Kunststoff ein zweites Mal auf eine hohe Temperatur zu erhitzen, würde er einfach brennen. Diese Eigenschaft macht duroplastische Materialien zu schlechten Kandidaten für das Recycling., PLA fällt unter den SPI-Harz-Identifikationscode von 7 („andere“).
Ist PLA giftig?
In fester form, Nein. Tatsächlich ist Polymilchsäure (PLA) biologisch abbaubar. Es wird häufig im Umgang mit Lebensmitteln und medizinischen Implantaten verwendet, die im Laufe der Zeit im Körper biologisch abgebaut werden. Wie die meisten Kunststoffe kann es giftig sein, wenn es eingeatmet und/oder als Dampf oder Flüssigkeit in die Haut oder die Augen aufgenommen wird (d. H. Während der Herstellungsprozesse). Seien Sie vorsichtig und befolgen Sie insbesondere die Handhabungsanweisungen für geschmolzenes Polymer genau.,
Kürzlich veröffentlichten Forscher des Illinois Institute of Technology einen Artikel über ultrafeine Partikelemissionen (UFP) von handelsüblichen 3D-Druckern unter Verwendung von ABS-und PLA-Ausgangsmaterial. Sie können hier über die Ergebnisse lesen.
Was sind die Nachteile von Polymilchsäure?
PLA hat eine relativ niedrige Glasübergangstemperatur (typischerweise zwischen 111 und 145 °F). Dies macht es für Hochtemperaturanwendungen ziemlich ungeeignet. Selbst Dinge wie ein heißes Auto im Sommer könnten dazu führen, dass Teile weicher werden und sich verformen.,
Polymilchsäure ist etwas spröder als ABS für 3D Prototyping, hat aber auch einige Vorteile. Für einen vollständigen Vergleich der beiden Kunststoffe, wie sie sich auf den 3D-Druck beziehen, lesen Sie hier.
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