Что такое биопластики PLA?

Выбор материала является одним из самых важных решений, которые может принять инженер или дизайнер. Материал детали напрямую влияет на ее механические и химические свойства. Например, использование смеси акрилонитрил-бутадиен-стирола (АБС) и поликарбоната (ПК) наполнит отлитую под давлением деталь уникальным сочетанием прочности и термостойкости ПК и гибкости АБС.

В рамках продолжающегося перехода к более устойчивым и экологически чистым материалам, происходящего в различных отраслях, поставщики услуг как традиционного, так и аддитивного производства в последние годы вкладывают больше средств в экологически безопасные материалы. Биопластики стали популярной альтернативой пластмассам на нефтяной основе. По данным European Bioplastics, к 2023 году мировой рынок биопластиков вырастет на 25 %, а мировой объем производства биопластиков достигнет 26,2 млн тонн в год.

В честь Дня Земли мы копаемся в биопластике PLA. Вот все, что вам нужно знать об этом экологически чистом материале.

Что такое биопластик PLA?

Биопластики PLA изготавливаются из полимолочной кислоты, прозрачного термопластичного алифатического полиэфира, изготовленного из возобновляемых ресурсов. Пластики на биологической основе, такие как PLA, получают из биомассы, такой как кукуруза, сахарный тростник, морские водоросли или даже панцири креветок. PLA также поддается биологическому разложению, то есть он разлагается в естественных условиях и оставляет после себя только биомассу, углекислый газ и воду.

Важно отметить, что не все пластмассы на биологической основе обязательно биоразлагаемы, и наоборот. Биопластики PLA — это единственные имеющиеся в продаже биопластики, которые одновременно являются биологическими и биоразлагаемыми, и они являются одними из немногих биопластиков, подходящих для 3D-принтеров.

Как производятся биопластики PLA?

На первом этапе производственного процесса биопластика PLA кукурузный крахмал отделяют от кукурузы мокрого помола, смешивают с кислотой или ферментами, а затем нагревают. Тепло расщепляет кукурузный крахмал и производит декстрозу или кукурузный сахар.

Затем кукурузный сахар ферментируется для получения L-молочной кислоты, которая является основным компонентом PLA. Молочную кислоту можно использовать в ее непосредственном состоянии, что увеличивает молекулярную массу и термические свойства PLA, или ее можно напрямую полимеризовать.

Распространенные типы PLA включают поли-L-лактид (PLLA), поли-D-лактид (PLDA) и поли-DL-лактид (PDLLA).

Плюсы и минусы биопластика PLA

Биопластики PLA получают много шума за то, что они экологически чистые. Поскольку они получены из возобновляемых ресурсов, они не истощают ограниченные запасы нефти в мире и почти полностью углеродно-нейтральны. Они механически перерабатываются и не выделяют токсичных паров при насыщении кислородом. Биопластики PLA также обладают превосходными механическими свойствами по сравнению с другими полиэфирами.

К сожалению, биопластик PLA не совсем безвреден для окружающей среды. Производство любого пластика сопряжено с определенным количеством отходов и загрязнением окружающей среды — биопластики PLA не являются исключением. Необходимо учитывать выбросы при сборе урожая, переработке и транспортировке.

Кроме того, возникает вопрос, какое место биопластики PLA занимают в общей картине защиты окружающей среды и гуманизма. Например:этично ли использовать кукурузу для производства биопластика PLA, когда большая часть мира страдает от отсутствия продовольственной безопасности? Если больше производителей пластика перейдут на биопластик, районы, пострадавшие от вырубки лесов, например тропические леса, могут стать еще более уязвимыми.

Более того, присущая биопластикам возможность вторичной переработки может быть легко нарушена. Биопластики PLA часто смешивают с менее экологичными, не подлежащими вторичной переработке полимерами, чтобы повысить их прочность и защитить от хрупкости. Эти гибридные биопластики PLA разлагаются до нетоксичных материалов за три месяца при определенных условиях компостирования, но такое же разложение может занять от 100 до 1000 лет на стандартной свалке.

Общие приложения и варианты использования

Тем не менее, биопластики PLA являются чрезвычайно универсальными материалами с широким спектром вариантов использования во многих отраслях. Экологически чистые чашки, пластиковые контейнеры, бутылки и чайные пакетики изготовлены из биопластика PLA. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) признало их безопасными для упаковки пищевых продуктов.

Многие инженеры в медицинской промышленности предпочитают биопластики PLA пластикам на основе нефти, потому что они нетоксичны на всем пути до разложения. Продукты, изготовленные из биопластика PLA, могут растворяться в организме и безопасны для использования с минимальным воспалением и риском заражения. Общие области применения включают хирургические винты и сетки, системы доставки лекарств, устройства для фиксации костей и тканевую инженерию. Хотя PLA оказался полезным для этих расходных материалов, экологически чистые материалы не были разработаны для удовлетворения более строгих требований к производительности в дорогостоящих приложениях.

Давайте работать вместе во имя лучшего будущего

В то время как место биопластика PLA в более широком видении устойчивости в обрабатывающей промышленности все еще определяется, этот биоразлагаемый материал на биологической основе относительно экологичен. Он сделан из возобновляемых материалов и не оставит после себя отходов. Однако в нынешнем виде пластик не идеален, и полностью исключить все отходы и выбросы углекислого газа может быть невозможно.

Поскольку обрабатывающая промышленность продолжает развиваться в направлении более экологичного будущего, мы надеемся, что все больше деталей будет производиться с использованием биопластика PLA и экологически безопасных альтернатив материалам на нефтяной основе с вредным углеродным следом. Любые шаги, которые мы можем предпринять для повышения устойчивости, стоят того, чтобы их предпринять.

В Fast Radius мы хотим воплощать в жизнь продукты, которые создают лучшее будущее. От расширения производства лицевых щитков для борьбы с COVID-19 до повышения устойчивости цепочки поставок — мы всегда стремимся сделать возможным что-то новое за счет производства по требованию. Свяжитесь с нами сегодня, если у вас есть идея, которая может сделать мир немного зеленее, или если вы готовы приступить к следующему производственному проекту.

Готовы узнать больше? Посетите ресурсный центр Fast Radius, чтобы получить дополнительную информацию о передовых материалах и нашем полном наборе услуг.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать цитату