PLA چیست؟ (هر آنچه باید بدانید)

PLA (پلی لاکتیک اسید) یک ترموپلاستیک زیست تخریب پذیر گیاهی است که از منابع تجدیدپذیر مانند نشاسته ذرت یا نیشکر ساخته شده است. این یکی از پرکاربردترین مواد در چاپ سه بعدی و بسته بندی پایدار است. برخلاف پلاستیک های مبتنی بر نفت، PLA در شرایط کمپوست صنعتی تجزیه می شود و آن را به یک جایگزین محبوب دوستدار محیط زیست تبدیل می کند. اگر رشته ای را برای اولین پرینت سه بعدی خود انتخاب می کنید یا مواد بسته بندی را ارزیابی می کنید، PLA اغلب نقطه شروع پیش فرض است - و دلیل خوبی هم دارد.

PLA از چه چیزی ساخته شده است؟

PLA از قندهای تخمیر شده گیاهی، عمدتاً از محصولاتی مانند ذرت، کاساوا یا نیشکر به دست می آید. فرآیند تولید به شرح زیر است:

1. نشاسته گیاهی استخراج شده و به دکستروز (یک قند ساده) تبدیل می شود.
2. دکستروز توسط باکتری ها برای تولید اسید لاکتیک تخمیر می شود.
3. مولکول های اسید لاکتیک برای تشکیل زنجیره های طولانی PLA پلیمریزه می شوند.
4. رزین به دست آمده گلوله می شود و سپس به رشته ها، ورق ها یا اشکال دیگر پردازش می شود.

از آنجا که مواد خام از کشاورزی به جای سوخت های فسیلی می آید، PLA دارای یک ردپای کربن به طور قابل توجهی در طول تولید کاهش می یابد در مقایسه با پلاستیک های سنتی مانند ABS یا PET.

ویژگی های کلیدی PLA

درک خواص فیزیکی و مکانیکی PLA به شما کمک می کند تا تعیین کنید که آیا این ماده برای کاربرد شما مناسب است یا خیر.

PLA در چاپ سه بعدی: چرا غالب است

PLA است محبوب ترین رشته FDM (Fused Deposition Modeling) در بازار تسلط آن به چند مزیت عملی برمی گردد:

آسان برای چاپ

PLA به تخت گرم شده نیاز ندارد و در دمای 180 تا 230 درجه سانتیگراد به خوبی چاپ می شود. حداقل تاب خوردگی را ایجاد می کند، که یکی از ناراحت کننده ترین مشکلاتی است که مبتدیان با موادی مانند ABS با آن مواجه می شوند. شما نیازی به محفظه ندارید و به خوبی به سطوح معمولی مانند شیشه یا نوار نقاش آبی می‌چسبد.

پایان خوب سطح

PLA سطوح صاف و براق را مستقیماً از چاپگر تولید می کند. این در طیف گسترده ای از رنگ ها، از جمله انواع مات، ابریشم، پرکننده چوب، پرکننده فلز، و درخشنده در تاریکی موجود است که آن را برای نمونه های اولیه، مجسمه ها و اشیاء تزئینی ایده آل می کند.

بوی کم در حین چاپ

برخلاف ABS که دود استایرن تولید می کند، PLA بوی ملایم و کمی شیرین در حین چاپ دارد. در حالی که تهویه مناسب همیشه توصیه می شود، PLA برای استفاده در داخل ساختمان بسیار ایمن تر در نظر گرفته می شود.

محدودیت های دانستن

• PLA در حدود 50 تا 60 درجه سانتیگراد نرم می شود، بنابراین برای قطعاتی که در معرض گرما هستند (مانند فضای داخلی خودرو در تابستان) نامناسب است.
• شکننده تر از PETG یا ABS است، به این معنی که می تواند در اثر ضربه ناگهانی به جای خم شدن ترک بخورد.
• در مدت طولانی در برابر رطوبت مقاوم نیست، که دوام در فضای باز را محدود می کند.
  

PLA در مقابل سایر پلاستیک های رایج

برای انتخاب مواد مناسب، مقایسه مستقیم PLA با جایگزین هایی که بیشتر مردم با آن روبرو هستند، کمک می کند.

آیا PLA واقعاً زیست تخریب پذیر است؟

این یکی از اشتباه ترین جنبه های PLA است. PLA زیست تخریب پذیر است ، اما فقط در شرایط کمپوست صنعتی - نه در سطل کمپوست یا محل دفن زباله حیاط خلوت شما.

برای اینکه PLA ظرف 3 تا 6 ماه تجزیه شود، به موارد زیر نیاز دارد:

• دمای پایدار بالای 55 تا 60 درجه سانتیگراد
• سطوح رطوبت بالا
• فعالیت میکروبی فعال از زیرساخت های صنعتی کمپوست

در یک محل دفن زباله معمولی - سرد، خشک و فاقد اکسیژن - PLA می تواند صدها سال مانند پلاستیک های معمولی باقی بماند. به همین دلیل است که ادعای سازگاری با محیط زیست در مورد PLA به شدت به این بستگی دارد که آیا زیرساخت مناسب کمپوست سازی صنعتی در منطقه شما در دسترس است یا خیر.

هنوز، تولید PLA تقریباً 80٪ کمتر از تولید پلاستیک معمولی گازهای گلخانه ای منتشر می کند ، آن را به یک گام مهم رو به جلو در کاهش ردپای زیست محیطی تولید پلاستیک تبدیل می کند - حتی اگر دفع در پایان عمر یک چالش باقی بماند.

کاربردهای رایج PLA

تطبیق پذیری PLA آن را در طیف گسترده ای از صنایع مفید می کند:

پرینت سه بعدی و نمونه سازی

PLA است go-to filament for hobbyists, educators, and product designers creating prototypes. It works for everything from architectural scale models to cosplay props and functional mechanical parts (in moderate-temperature environments).

بسته بندی مواد غذایی و خدمات

PLA برای تماس با مواد غذایی در بسیاری از کاربردها مورد تایید FDA است. معمولاً برای فنجان های نوشیدنی سرد، ظروف غذا، کارد و چنگال و بسته بندی تاشو استفاده می شود. هست نه برای غذاها یا نوشیدنی های گرم مناسب است، زیرا در دمای نسبتاً پایین نرم می شود.

تجهیزات پزشکی

PLA درجه پزشکی در بخیه های قابل جذب، پیچ های استخوانی و سیستم های تحویل دارو استفاده می شود. از آنجا که به اسید لاکتیک تجزیه می شود - یک ترکیب طبیعی در بدن - می تواند بدون نیاز به جراحی جذب شود.

منسوجات و الیاف

الیاف PLA در لباس های ورزشی، پارچه های نبافته و فیلم های کشاورزی استفاده می شود. آنها خواص جذب رطوبت را ارائه می دهند و یک جایگزین پایدار برای پلی استر در کاربردهای نساجی خاص هستند.

انواع PLA: استاندارد، PLA و انواع تخصصی

همه PLA یکسان نیستند. سازندگان نسخه های اصلاح شده را برای غلبه بر نقاط ضعف استاندارد PLA توسعه داده اند:

• استاندارد PLA: گزینه پایه. مقرون به صرفه، چاپ آسان، کیفیت سطح عالی. برای قطعات کاربردی تزئینی یا کم فشار مناسب است.
• PLA: ترکیب شده با اصلاح کننده های ضربه برای بهبود چقرمگی و کاهش شکنندگی. چاپ کمی سخت تر از PLA استاندارد است اما به طور قابل توجهی دوام بیشتری دارد.
• PLA دمای بالا: برای افزایش دمای انحراف حرارتی به 80-100 درجه سانتیگراد، عملیات حرارتی یا آنیل شده انجام می شود. مناسب برای قطعات کاربردی که PLA استاندارد نمی تواند از عهده آنها برآید.
• کامپوزیت PLA (چوب، فلز، فیبر کربن): PLA با ذرات چوب، پودر فلز یا فیبر کربن مخلوط شده است. اینها خواص زیبایی شناختی یا ساختاری را اضافه می کنند و در عین حال سهولت چاپ PLA را حفظ می کنند.
• Silk PLA: حاوی مواد افزودنی است که سطحی بسیار براق و براق ایجاد می کند. محبوب برای چاپ های هنری یا تزئینی.

نکاتی برای گرفتن بهترین نتایج با PLA

چه در زمینه چاپ سه بعدی تازه کار باشید و چه به دنبال بهبود کیفیت خروجی خود هستید، این نکات کاربردی در اکثر سناریوهای چاپ PLA اعمال می شود:

1. فیلامنت را به درستی ذخیره کنید. PLA رطوبت سنجی است - رطوبت هوا را جذب می کند. فیلامنت مرطوب باعث ایجاد حباب، رشته و چاپ ضعیف می شود. آن را در کیسه های مهر و موم شده یا ظروف در بسته با ماده خشک کن نگهداری کنید.
2. دمای چاپ را شماره گیری کنید. از 200 درجه سانتیگراد شروع کنید و با افزایش 5 درجه سانتیگراد تنظیم کنید. دمای پایین باعث بهبود جزئیات می شود. دماهای بالاتر چسبندگی لایه را بهبود می بخشد.
3. از یک سطح چاپ تمیز استفاده کنید. PLA به خوبی به شیشه، ورق های PEI و نوار آبی می چسبد. قبل از هر چاپ با ایزوپروپیل الکل پاک کنید.
4. خنک کننده را فعال کنید PLA از خنک کننده بخش فعال سود می برد. یک فن خنک کننده اختصاصی، برآمدگی ها، پل ها و جزئیات دقیق را بهبود می بخشد.
5. در صورت نیاز پس از پردازش PLA را می توان سنباده کاری، رنگ آمیزی و پرایم کرد. برای سطوح صاف تر، سنباده مرطوب با سنگ ریزه های به تدریج ریزتر (از 220 تا 2000) نتایج با کیفیتی نزدیک به رزین ایجاد می کند.

وقتی PLA انتخاب درستی نیست

PLA برای بسیاری از کاربردها عالی است، اما سناریوهای واضحی وجود دارد که در آنها باید مواد متفاوتی را انتخاب کنید:

• محیط های با گرمای بالا: اگر قطعه ای در تابستان در معرض دمای بالاتر از 55 درجه سانتیگراد (داخل خودرو، نزدیک موتور، خارج از منزل در تابستان) قرار می گیرد، به جای آن ABS، ASA یا PETG را انتخاب کنید.
• قطعاتی که به انعطاف پذیری نیاز دارند: PLA به جای خم شدن ترک می خورد. TPU (پلی اورتان ترموپلاستیک) انتخاب صحیحی برای واشرها، دستگیره های انعطاف پذیر یا پوشیدنی ها است.
• قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی: PLA وقتی در معرض حلال ها، اسیدهای قوی یا بازها قرار می گیرد تجزیه می شود. PETG یا پلی پروپیلن از نظر شیمیایی مقاومت بیشتری دارند.
• استفاده طولانی مدت در فضای باز: قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش و رطوبت باعث ضعیف شدن و تغییر رنگ PLA در طول زمان می شود. ASA به طور خاص برای دوام در فضای باز فرموله شده است.