Che cos’è il PLA e a cosa serve?
L’acido polilattico (PLA) è diverso dalla maggior parte dei polimeri termoplastici in quanto deriva da risorse rinnovabili come l’amido di mais o la canna da zucchero. La maggior parte delle materie plastiche, al contrario, deriva dalla distillazione e dalla polimerizzazione di riserve di petrolio non rinnovabili. Le materie plastiche derivate dalla biomassa (PLA) sono note come “bioplastiche.,”
L’acido polilattico è biodegradabile e ha caratteristiche simili al polipropilene (PP), al polietilene (PE) o al polistirene (PS). Può essere prodotto da attrezzature di produzione già esistenti (quelle progettate e originariamente utilizzate per l’industria petrolchimica delle materie plastiche). Questo lo rende relativamente economico da produrre. Di conseguenza, PLA ha il secondo più grande volume di produzione di qualsiasi bioplastica (il più comune tipicamente citato come amido termoplastico).
Ci sono una vasta gamma di applicazioni per l’acido polilattico., Alcuni degli usi più comuni includono film plastici, bottiglie e dispositivi medici biodegradabili (ad esempio viti, perni, barre e piastre che dovrebbero biodegradarsi entro 6-12 mesi). Per ulteriori informazioni sui prototipi di dispositivi medici (sia biodegradabili che permanenti) leggi qui. PLA si restringe sotto il calore ed è quindi adatto per l’uso come materiale termoretraibile. Inoltre, la facilità con cui l’acido polilattico si scioglie consente alcune interessanti applicazioni nella stampa 3D (vale a dire “lost PLA casting” – leggi di più sotto)., D’altra parte, la sua bassa temperatura di transizione vetrosa rende molti tipi di PLA (ad esempio, bicchieri di plastica) inadatti a contenere liquidi caldi.
Qui è uno sguardo ad alcune diverse PLA prodotti sul mercato:
Quali sono i diversi tipi di acido polilattico e perché viene usato così spesso?
Esistono diversi tipi di acido polilattico che includono il PLLA racemico (acido poli-L-lattico), il PLLA regolare (acido poli-L-lattico), il PDLA (acido poli-D-lattico) e il PDLLA (acido poli-DL-lattico). Ciascuno di essi ha caratteristiche leggermente diverse, ma sono simili in quanto sono prodotti da una risorsa rinnovabile (acido lattico: C3H6O3) al contrario delle plastiche tradizionali che derivano dal petrolio non rinnovabile.,
La produzione di PLA è un’idea popolare in quanto rappresenta la realizzazione del sogno di una produzione di plastica economica e non petrolifera. L’enorme vantaggio del PLA come bioplastica è la sua versatilità e il fatto che si degrada naturalmente quando esposto all’ambiente. Ad esempio, una bottiglia di PLA lasciata nell’oceano si degraderebbe in genere in sei-24 mesi. Rispetto alla plastica convenzionale (che nello stesso ambiente può richiedere da diverse centinaia a mille anni per degradarsi) questo è veramente fenomenale., Di conseguenza, esiste un elevato potenziale per il PLA di essere molto utile in applicazioni di breve durata in cui la biodegradabilità è altamente vantaggiosa (ad esempio come bottiglia d’acqua di plastica o come contenitore per frutta e verdura). Da notare, nonostante la sua capacità di degradarsi quando esposto agli elementi per un lungo periodo di tempo, PLA è estremamente robusto in qualsiasi applicazione normale (ad esempio come parte elettronica in plastica).,
PLA per lo sviluppo di prototipi su macchine CNC e stampanti 3D:
PLA è una delle due plastiche comuni utilizzate sulle macchine FDM (stampa 3D) ed è comunemente disponibile come filamento stampabile 3D; l’altra plastica comune della stampante 3D è l’ABS. Il filamento PLA per la stampa 3D è tipicamente disponibile in una miriade di colori. L’acido polilattico potrebbe essere lavorato CNC, ma in genere non è disponibile in fogli o in forma di barre., È, tuttavia, tipicamente disponibile come film sottile per la termoformatura o sotto forma di pellet di plastica per lo stampaggio ad iniezione. Per regolare le proprietà del materiale, i pellet di plastica per stampi ad iniezione vengono tipicamente prodotti e / o miscelati insieme.
Una delle cose interessanti che puoi fare con PLA su una stampante 3D si chiama “lost PLA casting.”Questo è un processo in cui il PLA viene stampato a forma di cavità interna e quindi rivestito con materiali simili a gesso. Il PLA viene successivamente bruciato in quanto ha una temperatura di fusione inferiore rispetto al materiale circostante., Il risultato finale è un vuoto che può essere riempito (spesso con metallo fuso).
Come è fatto PLA?
L’acido polilattico viene prodotto principalmente attraverso due diversi processi: condensazione e polimerizzazione. La tecnica di polimerizzazione più comune è nota come polimerizzazione ad apertura ad anello. Questo è un processo che utilizza catalizzatori metallici in combinazione con lactide per creare le molecole PLA più grandi. Il processo di condensazione è simile con la differenza principale che è la temperatura durante la procedura ed i sottoprodotti (condensati) che sono rilasciati come conseguenza della reazione.,
Quali sono le caratteristiche dell’acido polilattico?
Ora che sappiamo a cosa serve, esaminiamo alcune delle proprietà chiave dell’acido polilattico. PLA è classificato come un poliestere” termoplastico “(al contrario di “thermoset”), e il nome ha a che fare con il modo in cui la plastica risponde al calore. I materiali termoplastici diventano liquidi al loro punto di fusione (150-160 gradi Celsius nel caso del PLA). Un importante attributo utile sui termoplastici è che possono essere riscaldati al loro punto di fusione, raffreddati e riscaldati nuovamente senza degradazione significativa., Invece di bruciare, i termoplastici come l’acido polilattico si liquefanno, il che consente loro di essere facilmente stampati ad iniezione e quindi successivamente riciclati. Al contrario, la plastica termoindurente può essere riscaldata solo una volta (tipicamente durante il processo di stampaggio a iniezione). Il primo riscaldamento causa l’impostazione di materiali termoindurenti (simile a una resina epossidica a 2 parti) con conseguente cambiamento chimico che non può essere invertito. Se provassi a riscaldare una plastica termoindurente ad una temperatura elevata una seconda volta, brucerebbe semplicemente. Questa caratteristica rende i materiali termoindurenti poveri candidati al riciclaggio., PLA rientra nel codice di identificazione della resina SPI di 7 (“altri”).
Il PLA è tossico?
In forma solida, no. Infatti, l’acido polilattico (PLA) è biodegradabile. Viene spesso utilizzato nella manipolazione degli alimenti e negli impianti medici che biodegradano all’interno del corpo nel tempo. Come la maggior parte delle materie plastiche, ha il potenziale di essere tossico se inalato e / o assorbito nella pelle o negli occhi come vapore o liquido (cioè durante i processi di produzione). Prestare attenzione e seguire attentamente le istruzioni per la manipolazione del polimero fuso in particolare.,
Recentemente i ricercatori dell’Illinois Institute of Technology hanno pubblicato un documento sulle emissioni di particelle ultrafine (UFP) da stampanti 3D disponibili in commercio che utilizzano materie prime ABS e PLA. Puoi leggere i risultati qui.
Quali sono gli svantaggi dell’acido polilattico?
PLA ha una temperatura di transizione vetrosa relativamente bassa (tipicamente tra 111 e 145 °F). Questo lo rende abbastanza inadatto per applicazioni ad alta temperatura. Anche cose come una macchina calda in estate potrebbero causare parti per ammorbidire e deformare.,
L’acido polilattico è un po ‘ più fragile dell’ABS per la prototipazione 3D, ma presenta anche alcuni vantaggi. Per un confronto completo delle due materie plastiche in relazione alla stampa 3D leggi qui.
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