Принцип биоразложения материала PLA
PLA (полимолочная кислота) представляет собой материал биологического происхождения, полученный из возобновляемых ресурсов (таких как кукурузный крахмал, сахарный тростник), и может полностью разлагаться микроорганизмами до углекислого газа и воды в определенных условиях окружающей среды. Процесс разложения PLA необходимо проводить в условиях промышленного компостирования (температура 58-60°C, влажность 50-60%), и разложение обычно завершается в течение 2-6 месяцев. В естественной среде (почва, морская вода) PLA разлагается медленно и занимает несколько лет. Предпосылкой для разложения PLA является то, что материал сначала подвергается гидролизу для снижения молекулярной массы до диапазона, который может быть использован микроорганизмами. Кристалличность и молекулярная структура материала будут влиять на скорость разложения: аморфные области разлагаются быстрее, чем кристаллические.
Свойства материала PLA в 3D-печати
PLA — один из наиболее часто используемых материалов для FDM-печати, обладающий хорошими печатными характеристиками и низкой усадкой. Температура стеклования PLA составляет около 60°С, а температура плавления находится в пределах 150-160°С. Температуру печати рекомендуется устанавливать на уровне 190-220°С, а скорость печати можно регулировать в диапазоне 40-80 мм/с. Предел прочности PLA составляет 50-70 МПа, а прочность на изгиб - 80-100 МПа, но ударная вязкость низкая и хрупкая. PLA имеет ограниченную термостойкость и не подходит для применения в условиях высоких температур. Материалы необходимо хранить так, чтобы не допускать попадания влаги. PLA, подверженный воздействию влаги, во время печати образует пузыри и нити.
Оценка экологичности и анализ жизненного цикла
Экологичность PLA необходимо оценивать с точки зрения всего жизненного цикла. На этапе сырья PLA получают из возобновляемых культур, что может снизить потребление ископаемых ресурсов по сравнению с пластиками на основе нефти. На этапе производства энергопотребление и выбросы углекислого газа PLA ниже, чем у традиционных пластиков. На этапе использования продукты PLA могут удовлетворить большинство потребностей приложений. На стадии отходов PLA может быть переработан путем промышленного компостирования, чтобы избежать загрязнения окружающей среды. Но экологические преимущества PLA зависят от правильной утилизации отходов, а смешивание его с традиционными потоками переработки пластика может привести к загрязнению окружающей среды. Сельскохозяйственная деятельность по выращиванию сырья для ПЛА также может создавать проблемы с землепользованием и водопотреблением.
Сценарии промышленного применения и перспективы рынка
PLA имеет широкое применение во многих отраслях промышленности. В области упаковки он используется для одноразовых предметов, таких как коробки для упаковки пищевых продуктов, стаканчики для напитков и сумки для покупок. В области медицины он используется для изготовления рассасывающихся шовных материалов, носителей замедленного высвобождения лекарств, каркасов для тканевой инженерии и т. д. В сфере потребительских товаров он используется в игрушках, канцелярских товарах, украшениях и т. д. В области 3D-печати PLA является предпочтительным материалом для прототипирования и образовательных приложений. Поскольку правила защиты окружающей среды становятся более строгими, а осведомленность потребителей об охране окружающей среды возрастает, рыночный спрос на PLA продолжает расти. Технологические инновации направлены на улучшение термостойкости и прочности PLA и расширение его применения в области машиностроения.
Стратегии и методы устойчивого производства
Использование материалов PLA для практики устойчивого производства требует создания полноценной системы переработки ресурсов. Первый — это закупка материалов, выбор сертифицированных поставщиков материалов на биологической основе. Вторым шагом является оптимизация производства, сокращение отходов материалов и повышение эффективности печати и использования материалов. Третий — утилизация отходов, при котором полиграфические отходы и вспомогательные материалы сортируются, собираются и отправляются на промышленные предприятия по компостированию для переработки. Четвертое — дизайн продукта. Рассмотрите сценарии использования и методы утилизации продукта и отдайте приоритет разработке конструкций, которые легко разрушаются. Пятое — это сотрудничество в цепочке поставок, создание сети переработки биопластика с предприятиями добывающей и перерабатывающей промышленности.
Отправьте модель, чертёж, изображение или письменные заметки. Инженеры подберут материал, технологию, отделку и доставку в зависимости от реального применения.