Polimer PLA i Jego zastosowania, Technologie i Wpływ na Środowisko

Polimer PLA: Definicja i Produkcja

Polilaktyd, znany jako PLA, to biopolimer z rodziny poliestrów. Jego głównym składnikiem jest kwas mlekowy, który może być pozyskiwany z różnych źródeł, takich jak kukurydza, trzcina cukrowa czy nawet mleko. Proces produkcji PLA zazwyczaj obejmuje fermentację cukrów, a następnie polimeryzację. Ten proces sprawia, że PLA jest jednym z bardziej ekologicznych polimerów, ponieważ wykorzystuje odnawialne źródła i generuje mniejsze ilości dwutlenku węgla w porównaniu do konwencjonalnych tworzyw sztucznych.

Właściwości filametu PLA: Przezroczystość, biodegradowalność i niska toksyczność

1. Biodegradowalność: Jedną z najważniejszych cech PLA jest jego zdolność do biodegradacji. W warunkach kompostowania, mikroorganizmy są w stanie rozkładać PLA na prostsze związki, co przyspiesza proces powrotu do naturalnego środowiska.

2. Przezroczystość: PLA charakteryzuje się wysoką przezroczystością, co sprawia, że jest atrakcyjny dla producentów opakowań, okienek w opakowaniach czy produktów o estetycznym designie. 

3. Niska toksyczność: PLA jest uznawany za materiał o niskiej toksyczności, co czyni go bezpiecznym w kontakcie z żywnością. Jest to istotne w zastosowaniach, gdzie wymagana jest zgodność z normami dotyczącymi bezpieczeństwa.

4. Niska emisja CO2: Proces produkcji PLA generuje mniejszą ilość dwutlenku węgla w porównaniu do tradycyjnych tworzyw sztucznych, co współgra z dzisiejszymi trendami zrównoważonego rozwoju.

Zastosowanie filamentu PLA w druku 3D

Druk 3D to technologia, która rewolucjonizuje wiele branż, a filament PLA odgrywa tu kluczową rolę. 

1. Łatwość druku: PLA jest jednym z najbardziej przyjaznych materiałów dla początkujących entuzjastów druku 3D. Ma stosunkowo niską temperaturę topnienia, co ułatwia pracę z nim podczas drukowania. Duże znaczenie ma również fakt, że podczas druku nie wydzielają się szkodliwe oraz nieprzyjemne zapachy. Datego przy pomocy filamentu PLA możemy drukować przy pomocy najtańszych drukarek bez zamkniętej komory.

2. Szeroka gama kolorów: Filament PLA dostępny jest w rozmaitych kolorach, co daje użytkownikom swobodę w eksperymentowaniu i tworzeniu projektów o różnorodnej estetyce. Zastosowane przez producentów filamentu barwniki mają ogromne znaczenie na jakość wydruku. Barwniki na bazie PLA spowodują zachowanie wyjątkowych właściwości tego polimeru, natomiast inne (tańsze) znacząco je pogorszą. Dlatego pojawia się pytanie który filament PLA kupić ?

3. Niska skurczliwość: W porównaniu do niektórych innych filamentów, PLA wykazuje niską skurczliwość, co sprawia, że obiekty drukowane z jego użyciem zachowują lepiej kształt i wymiary. Widoczne jest to przedewszystkim przy większych wydrukach. Oczywiście skurcz materiału można przewidzieć już w fazie projektowania, dodając do wymiarów przewidywaną zmianę wielkość, natomiast podczas stygnięcia następuje również nieprzewidywalne wypaczenie, które dyskwalifikuje wiele innych tworzyw.

4. Przyjazność środowiskowa: PLA jest biodegradowalne, co sprawia, że obiekty drukowane z jego użyciem są bardziej przyjazne dla środowiska niż te wykonane z konwencjonalnych tworzyw sztucznych.

Zastosowanie filamentu PLA w przemyśle

Filament PLA nie jest jednak tylko dla entuzjastów druku 3D – ma szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu.

1. Opakowania: Branża opakowań zyskuje na zastosowaniu PLA w produkcji biodegradowalnych opakowań, zmniejszając w ten sposób obciążenie środowiska przez odpady plastikowe.
2. Biomedycyna: Dzięki swojej biokompatybilności, PLA znalazł zastosowanie w produkcji implantów medycznych, szwów i innych produktów biomedycznych.
3. Tekstylia: Włókna PLA są wykorzystywane do produkcji tkanin, charakteryzujących się lekkością i wysoką przepuszczalnością powietrza.
4. Inżynieria kompozytów: PLA jako składnik kompozytów może poprawić ich wytrzymałość i właściwości mechaniczne.

Wyzwania dla PLA i filamentu PLA

Mimo swoich zalet, PLA i jego filament stoją również przed pewnymi wyzwaniami.

1. Wrażliwość na warunki atmosferyczne: Filament PLA może być podatny na niekorzystne warunki atmosferyczne, co wpływa na jego wydajność i trwałość w niektórych zastosowaniach.

2. Konkurencja z produkcją żywności: Proces produkcji PLA może konkurować z produkcją żywności, co stawia pytania dotyczące zrównoważonego wykorzystania surowców.

Perspektywy rozwoju i badania naukowe

Perspektywy rozwoju PLA obejmują udoskonalanie procesów produkcji, aby zminimalizować wpływ na środowisko, poszukiwanie nowych technologii przetwarzania, a także rozwijanie nowych zastosowań tego polimeru. Badania nad nowymi technologiami wytwarzania filamentów PLA, np. z dodatkiem nanomateriałów, pozostają obszarem intensywnych badań naukowych.

Podsumowanie

Polimer PLA i jego filament to nie tylko materiały – to kroki w kierunku bardziej zrównoważonej przyszłości. Ich unikalne właściwości sprawiają, że znajdują one zastosowanie w różnych dziedzinach, od druku 3D po produkcję opakowań czy implantów medycznych. Mimo wyzwań, jakie stoją przed nimi, perspektywy rozwoju wskazują na to, że PLA będzie odgrywać coraz większą rolę w tworzeniu ekologicznych rozwiązań, zgodnych z dążeniem do zrównoważonego rozwoju społeczeństwa.