Spis treści:
Polylaktid skrývající se pod záhadnou zkratkou je nadšencům do 3D tisku dobře známý. Tento materiál se snadno používá i na mnoha jiných místech nebo v jiných průmyslových odvětvích. Udělejme to trochu přátelštější.
Všestrannost PLA ve světě
Ve více či méně specializovaném průmyslu a službách jsou vysoce ceněny univerzální, dalo by se říci multifunkční materiály. PLA se v současné době používá v mnoha biomedicínských aplikacích, jako jsou šicí materiály, stenty, dialyzační média a zařízení pro podávání léků. Uvažuje se o něm také jako o materiálu pro tkáňové inženýrství. PLA se tak jeví jako udržitelná alternativa k produktům získávaným z ropy, protože laktidy, z nichž se nakonec vyrábí, lze získat fermentací zemědělských produktů.
PLA může být alternativou k polystyrenu s vysokou pevností při použití až 1 % hmotnosti jiného než PLA díky tvorbě kopolymerů, které mohou materiál PLA vyztužit.
Vlastnosti PLA
Shromáždili jsme vlastnosti polylaktidu v přehledném seznamu.
- vzniká polymerací kyseliny mléčné nebo laktidu.
- není hořlavý.
- je netoxický a téměř bez zápachu.
- Páry PLA nejsou toxické.
- má nízký bod tání.
- je termoplastický – stává se tekutým při teplotách mezi 150 °C a 160 °C.
- lze zpracovávat vytlačováním, vstřikováním, litím, tepelným tvarováním a spřádáním vláken.
- je biologicky rozložitelný.
- nejsou vhodné pro vysoké teploty a těžké zatížení. I v horkém letním dni může vykazovat známky měknutí nebo deformace.
Použití PLA
PLA se používá v široké škále spotřebních výrobků, jako je jednorázové nádobí, příbory, kryty kuchyňských spotřebičů a elektroniky nebo talíře do mikrovlnných trub. Důležitý rozdíl – mluvíme o talířích, které otáčí naše jídlo uvnitř, protože PLA není vhodný pro talíře, které se vkládají do mikrovlnné trouby kvůli nízké teplotě sklovitosti.
Z PLA se vyrábějí kompostové sáčky, obaly na potraviny a volně plněné obalové materiály, které se odlévají, vstřikují nebo točí. Protože se ve formě fólie při zahřátí smršťuje, lze ji používat ve smršťovacích tunelech, takže se na ni spoléhají rozvíjející se moderní obalové technologie. PLA se rovněž zabývá zemědělskými technologiemi a rybolovem. Ve formě vláken se používá k výrobě monofilních lan a sítí, které zabraňují růstu plevele a vegetace na jejich povrchu. V netkané formě se používá na čalounění, jednorázové oděvy, markýzy, dámské hygienické výrobky a pleny.
Těží z toho i automobilový průmysl – najdeme ji při výrobě dílů a příslušenství, jako jsou podlahové rohože, panely a potahy. Jeho tepelná odolnost a trvanlivost je nižší než u široce používaného polypropylenu (PP), ale jeho vlastnosti se zlepšují jinými prostředky.
Zde je třeba zmínit, že chemie je věda o přeměnách, a i když nakreslení struktury dvou sloučenin na kus papíru na atomární úrovni může naznačovat, že jsou si podobné, mají radikálně odlišné vlastnosti a možné funkční “doplňky”.
PLA v medicíně
PLA je slibný biopolymer pro různé aplikace v biomedicíně. Používá se pro implantáty a zařízení na biologické bázi. PLA a jeho kopolymery se používají v různých biomedicínských aplikacích, včetně švů a šroubů.
Kopolymery PLA se používají také jako nosiče léčiv. Má velký potenciál nahradit polykarbonát (PC) – to se týká spíše výroby elektronických krytů.
Je PLA bezpečný?
Jako nejlepší odpověď poslouží popis původu polyaktidu. PLA se získává fermentací zemědělských produktů bohatých na sacharidy (nebo vedlejších produktů), jako jsou např.:
- kukuřičný škrob,
- kukuřice,
- cukr,
- pšenice.
PLA je tedy biologicky odbouratelný, biokompatibilní a obnovitelný termoplastický polyester. Celková doba rozkladu PLA je několik let. Je popisován jako chemicky neutrální a prakticky nezávadný materiál. Na tuto otázku se často ptají právě majitelé 3D tiskáren, kteří plánují vyrábět různé předměty denní potřeby nebo například hračky pro domácí mazlíčky. Znečištění, a tedy i nebezpečí plynoucí z používání PLA vláken, je nejčastěji způsobeno hotendem 3D tiskárny. Pak se vyplatí vsadit na nerezový ohřívač.
Výrobci stále častěji označují svá vlákna obchodními názvy, například natural, aby zdůraznili, že model je vhodný pro styk s potravinami. Ačkoli je PLA považován za poměrně bezpečný, přísady v podobě barviv (barevných vláken) jsou již v tomto ohledu sporné. Existuje však řada barevných PLA vláken, která byla americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) schválena jako bezpečná pro styk s potravinami – v takovém případě můžete bez obav pít vodu z hrnku vyrobeného z PLA nebo používat některé kuchyňské náčiní vyrobené z polyaktidu.
Když už jsme u té kuchyně, je třeba připomenout, že PLA má vyšší propustnost než jiné četné plasty. Snadněji jím prochází vlhkost a kyslík, což způsobuje rychlejší kažení potravin, a proto se nedoporučuje pro dlouhodobé skladování.
Všudypřítomná PLA. Bohužel při 3D tisku může jeho náchylnost ke smršťování způsobit praskliny a deformace a vzniklé dutiny jsou domovem stejně všudypřítomných bakterií. Mytí v myčce na nádobí také nepřipadá v úvahu kvůli působení vysokých teplot. Pak se vyplatí vsadit na profesionální příslušenství pro následné zpracování.
Konec životnosti PLA - recyklace, biodegradace, odpad
Recyklace PLA může být chemická nebo mechanická . Na rozdíl od mechanické recyklace může chemická recyklace odpadního materiálu obsahovat různé nečistoty. Kyselinu lze chemicky recyklovat na monomer tepelnou depolymerizací nebo hydrolýzou. Po vyčištění lze monomer použít k výrobě PLA, aniž by ztratil své původní vlastnosti.
Při kompostování PLA dochází k jeho biologickému rozkladu za podmínek průmyslového kompostování. Je zahájen proces chemické hydrolýzy, po kterém následuje mikrobiální rozklad pro konečné rozložení PLA. Za podmínek průmyslového kompostování (58 °C) se PLA může částečně rozložit na vodu a oxid uhličitý během 60 dnů, poté se zbytek rozkládá pomaleji, rychlost rozkladu závisí na stupni krystalinity materiálu. Argument pro ekologii je jasný – v prostředí bez potřebných podmínek bude docházet k velmi pomalému rozkladu podobně jako u nebioplastů, které se plně rozloží až po stovkách či dokonce tisících let.
PLA lze spalovat bez vzniku chemických látek obsahujících chlor nebo těžké kovy, protože obsahuje pouze atomy uhlíku, kyslíku a vodíku. Protože neobsahuje chlor, nevznikají při jeho spalování dioxiny ani kyselina chlorovodíková. Lze jej spalovat beze zbytku, takže navzdory všeobecnému přesvědčení může být spalování také ekologickou formou likvidace odpadu – samozřejmě ne všeho! Logickým důsledkem je, že skládkování odpadu z PLA je nejméně preferovanou možností, protože PLA se při okolní teplotě rozkládá velmi pomalu, často stejně pomalu jako jiné plasty.
PLA v 3D tisku
Tak konečně! Určitě vás trochu překvapuje, že o tom mluvíme až na konci. Nebyli bychom však předním polským obchodem pro nadšence 3D tisku, kdybychom se o něm alespoň nezmínili. To proto, že o PLA a 3D tiskárnách bylo (a stále je) napsáno poměrně hodně materiálů. Doporučujeme vám přečíst si články o PLA v kategorii 3D tisk na blogu Botland. Najdete zde vyčerpávající rady pro amatéry i profesionály o tom, co PLA filamenty nabízejí a proč se vyplatí na ně vsadit.
