Polilaktyd (PLA) wykorzystywany w druku 3D przez wielu określany jest mianem tworzywa XXI wieku. To polimer pochodzący z surowców odnawialnych, w pełni biodegradowalny i nietoksyczny. Idealnie sprawdza się w kontakcie z żywnością, a także w medycynie lub farmacji. Z dużym prawdopodobieństwem już wkrótce uda się go także szerzej wykorzystać w przetwórstwie, jako alternatywę do tworzyw konwencjonalnych. Skąd wynika rosnące zainteresowanie biotworzywami? Na czym polega wydruk 3D z PLA? Zapraszamy do lektury naszego artykułu, w którym poznasz lepiej wady i zalety tego znakomitego polimeru.

Skąd wynika rosnące zainteresowanie biotworzywami?

Na drodze walki z zanieczyszczeniem środowiska, została przyjęta Dyrektywa Parlamentu Europejskiego I Rady (EU) 2019/904 z dnia 5 czerwca 2019 roku, tzw. Dyrektywa Plastikowa, która ma za zadanie wprowadzenie restrykcji dotyczących ograniczenia obrotu produktami jednorazowego użytku. Te wymogi oraz inne, sukcesywnie wprowadzane ograniczenia, a także rosnąca świadomość ekologiczna, skłaniają przetwórców do poszukiwania nowych, zrównoważonych rozwiązań, opartych na surowcach biodegradowalnych oraz do stosowania i rozwoju recyklingu materiałowego. Stąd właśnie PLA budzi duże zainteresowanie przetwórców tworzyw.

Właściwości PLA

PLA ma zbliżone właściwości do polistyrenu (PS), a w procesie przetwórczym porównywany jest do polietylenu (PE) lub polipropylenu (PP). Jest nietoksyczny, w pełni biodegradowalny, a także otrzymywany z surowców odnawialnych. Degradacja PLA następuje w ciągu kilkunastu, a przy odpowiednim kompostowaniu przemysłowym, nawet kilku miesięcy. Ponadto surowiec ten jest biokompatybilny, a zatem możliwe jest stosowanie go w kontakcie z żywnością, w medycynie lub farmacji. Jest więc atrakcyjną alternatywą dla tworzyw konwencjonalnych.

Jak powstaje PLA?

PLA jest termoplastycznym, liniowym polimerem poliestrowym, powstałym w wyniku polimeryzacji kwasu mlekowego. Ze względu na jego chiralną naturę PLA, na drodze stereoselektywnej syntezy, można otrzymać produkty o różnych właściwościach, w zależności od potrzeb (stopień krystaliczności, masa cząsteczkowa, odporność na hydrolizę etc.). Jest to więc polimer o ogromnym potencjale, który być może wkrótce uda się szerzej wykorzystać w gałęzi przetwórstwa tworzyw.

PLA a druk 3D

PLA jest szerzej wykorzystywany w druku 3D. Aktualnie jest jednym z najpopularniejszych materiałów w tym obszarze. Wyróżnia go niewielki skurcz przetwórczy. Nie wymaga więc podgrzewanego stołu, czy komory roboczej. Jest relatywnie tani i łatwy w przetwarzaniu. Spośród stosowanych filamentów, wyróżnia się niską temperaturą mięknienia.

Niska temperatura mięknienia materiału w druku 3D – wada czy zaleta?

Z jednej strony niższa temperatura przejścia fazowego materiału ekstrudowanego ułatwia formowanie. Zużywamy wtedy mniej energii w układzie grzewczym. Z drugiej strony, PLA może odkształcać się już w 50°C, dlatego dla zachowania optymalnych efektów wydruku 3D zaleca się stosowanie układu chłodzenia.

Jak przechowywać PLA?

PLA jest wysoce higroskopijny i łatwo absorbuje wodę. A w środowisku wodnym ulega hydrolizie. Konieczne jest więc przechowywanie surowca w odpowiednich warunkach, bez dostępu wilgoci lub suszenie przed użyciem. Ze względu na niską odporność na promieniowanie UV zaleca się unikanie dużej ekspozycji słonecznej.

PLA a formowanie wtryskowe

Ciekawym zagadnieniem jest także formowanie wtryskowe PLA. Materiał ten w procesie formowania wtryskowego może przedwcześnie degradować, co przekładałoby się na pogorszenie wytrzymałości mechanicznej produktu. Wysoka temperatura powoduje częściowy rozkład PLA, skrócenie łańcuchów, a tym samym utratę własności polimeru jeszcze przed uformowaniem detalu. Jest to podstawowa bariera, skutecznie zniechęcająca przetwórców. Czy możemy temu zaradzić?

Możemy podczas formowania wtryskowego PLA kontrolować czas rozkładu, odpowiednio dobierając parametry przetwórcze. Optymalne sterowanie masą cząsteczkową pozwoli na utrzymanie właściwości mechanicznych na odpowiednim poziomie przez określony czas. Wykorzystując wiedzę oraz doświadczenie możemy odpowiednio manipulować parametrami wtrysku tak, aby kontrolować masę cząsteczkową i nie dopuścić do rozkładu na etapie procesu wtrysku.

Podsumowanie

PLA jest znakomitym materiałem do przetwórstwa, zarówno w obszarze druku 3D, jak i formowania wtryskowego. Wymaga jednak większej świadomości użytkowania, odpowiedniego przygotowania i wyposażenia.

PLA wyróżnia najważniejsza cecha – jest BIOMATERIAŁEM, pochodzącym z surowców odnawialnych, który jest w pełni biodegradowalny. Warto więc zainwestować w wiedzę i narzędzia, by móc optymalnie wykorzystać jego potencjał.

By odkryć wszystkie tajniki PLA, skorzystaj z oferowanych przez nas szkoleń. Naszym klientom proponujemy program szkoleniowy, który obejmuje elementy teorii, praktyki i badań z zakresu tworzyw sztucznych oraz obsługi maszyn do przetwórstwa tworzyw sztucznych (w tym wtryskarki). Ponadto w ramach usług oferowanych przez naszą nową markę 3D house wykonujemy wysokiej rozdzielczości skany 3D oraz druki 3D w technologii SLS i FDM. Zapraszamy do skorzystania z naszej oferty. Sprawdź także: