חומצה פולילקטית (PLA) היא אחת הפלסטיקה המתכלת עם מחקר ויישום בוגרים. חומרי הגלם שלו מגיעים מסיבי צמחים מתחדשים, תירס, תוצרי לוואי חקלאיים וכו ', בעלי יכולת ביולוגית טובה. ל- PLA תכונות מכניות מצוינות, בדומה לפלסטיקה פוליפרופילן, ויכולה להחליף פלסטיק PP ו- PET בתחומים מסוימים. יחד עם זאת, יש בו מבריק טוב, שקיפות, תחושה ותכונה אנטיבקטריאלית מסוימת.
1. המצב הנוכחי של ייצור PLA
נכון לעכשיו, ישנם שני מסלולי סינתזה של PLA, האחד הוא עיבוי ישיר, כלומר חומצה לקטית מיובשת ישירות ומרוכזת בטמפרטורה גבוהה ולחץ נמוך. תהליך הייצור הוא פשוט ועלות נמוכה, אך המסה המולקולרית של המוצר אינה אחידה, ואפקט היישום המעשי גרוע. השני הוא פילמור פתיחת הטבעת של לקטייד, שהיא שיטת הייצור המיינסטרימית כרגע.
2. השפלה של PLA
PLA יציב בטמפרטורת החדר, אך הוא מושפל בקלות ובמהירות ל- CO2 ומים בסביבות טמפרטורה מעטות יותר, סביבות בסיס חומצה וסביבות מיקרוביאליות. לכן, על ידי שליטה בסביבה ובמילוי, ניתן להשתמש בבטחה במוצרי PLA במהלך תקופת התוקף ולהשפיל בזמן לאחר סילוק.
הגורמים המשפיעים על השפלה של PLA כוללים בעיקר מסה מולקולרית, מצב גבישי, מיקרו -מבנה, טמפרטורה סביבתית ולחות, ערך pH, זמן אור ומיקרואורגניזמים סביבתיים. מיזוג PLA עם חומרים אחרים יכול להשפיע על קצב ההשפלה. לדוגמה, הוספת כמות מסוימת של קמח עץ או סיבי קש תירס ל- PLA יכולה להאיץ מאוד את קצב ההשפלה.
3. מאפיין המחסום של PLA
מחסום מתייחס ליכולתו של חומר למנוע אדי גז ומים לעבור דרכו. המכשול חשוב מאוד לחומרי אריזה. נכון לעכשיו, שקית הניילון המתכלת הנפוצה ביותר בשוק היא Composite PLA/PBAT. תכונות המחסום המשופרות של סרטי PLA יכולות להרחיב את שדה היישום. הגורמים המשפיעים על תכונות המחסום של PLA כוללים בעיקר גורמים פנימיים (מבנה מולקולרי ומצב גבישי) וגורמים חיצוניים (טמפרטורה, לחות וכוח חיצוני).
1) חימום סרט ה- PLA יפחית את נכס המחסום שלו, ולכן PLA אינו מתאים לאריזות מזון הדורשות חימום.
2) ניתן למתוח PLA בטווח מסוים כדי להגדיל את מאפיין המכשול. כאשר יחס המתיחה מוגדל מ- 1 ל- 6.5, גבישות ה- PLA מוגברת מאוד ולכן משופרת מאפיין המחסום.
3) הוספת כמה מחסומים (כגון חימר וסיבים) למטריצת PLA יכולה לשפר את מאפיין המחסום של PLA. הסיבה לכך היא שהמחסום מאריך את הנתיב המעוקל של תהליך חדירת המים או הגז של מולקולות קטנות.
4) ציפוי על פני סרט PLA יכול לשפר את מאפיין המכשול.
4. תכונות מכניות של PLA
ל- PLA יש כוח טוב, אך חסר לו קשיחות והוא רגיש ביותר לכיפוף ועיוות, אשר בדרך כלל דורש שינוי הקשוח. על מנת להבטיח את התדרדרות הביולוגית של PLA, בדרך כלל היא מתוחזקת על ידי מיזוג עם שרף מתכלה. PBAT, PBS, PCL, גומי טבעי וחומרים אחרים יכולים לשפר את הקשיחות של PLA.
5. תכונות אופטיות של PLA
ל- PLA יש שקיפות ומבריק הנדירים בפלסטיקה מתכללת אחרת, הדומה לצלופן ו- PET. זה מתאים במיוחד לאריזה חזותית, ואפקט הקישוט טוב יותר. באופן כללי, אין צורך לשפר את השקיפות וההברקה של PLA, ויש לשים לב כדי לא להפחית את השקיפות הטובה ככל האפשר בעת שינוי היבטים אחרים כדי להבטיח את נראות האריזה ואת אפקט הקישוט שלה.
6. תכונות תרמיות של PLA
היציבות התרמית של חומר PLA שווה לזו של PVC, אך נמוכה מזו של PP, PE ו- PS. טמפרטורת העיבוד נשלטת בדרך כלל בין 170 ℃ ל- 230 ℃, המתאימה להזרקה, מתיחה, שחול, דפוס מכה, הדפסת תלת מימד ותהליכי עיבוד אחרים.
בתהליך העיבוד בפועל, קצב התגבשות ה- PLA הוא איטי ובדרך כלל דורש שינוי. בשל קצב ההתגבשות האיטי והגבישות הנמוכה, טמפרטורת העיוות התרמית של PLA נמוכה, מה שמגביל את יישומה באריזת מוצרים של מילוי חם או עיקור חום.
על מנת להגדיל את קצב התגבשות ה- PLA ואת הגבישות, ניתן להגדיל את הטוהר האופטי של PLA ככל האפשר בעת הייצור. טיפול בחישול הוא גם שיטה לשיפור גבישות ה- PLA. בנוסף, ניתן להוסיף חומרי גרעין כדי לשפר את התנהגות ההתגבשות ואת הגבישות, ובכך להגדיל את טמפרטורת העיוות התרמית ולשפר את עמידות החום שלה.
7. תכונות אנטיבקטריאליות של PLA
PLA יכול להפוך את פני המוצר לסביבה חומצית חלשה, ויש לה השפעות אנטיבקטריאליות ועמידות בפני קלות. אם השימוש העזר בחומרים אנטיבקטריאליים אחרים יכול להשיג יותר מ- 90% קצב אנטיבקטריאלי, הוא יכול לשמש לאריזת מוצרים אנטיבקטריאלית.
החומרים האנטיבקטריאליים האורגניים הנפוצים כוללים בעיקר יוני מתכת או תחמוצות כמו כסף, נחושת ואבץ. החומרים האנטיבקטריאליים האורגניים הנפוצים לאריזה כוללים תרכובות ונילין או אתיל ונילין. יש ללמוד את בטיחות המזון של חומרים אנטיבקטריאליים אחרים.
8. תכונות חשמליות של PLA
ניתן להכין PLA כמרכיבי פולימר מוליכים על ידי מילוי חלקיקים מוליכים כמו שחור פחמן (CB), צינורות פחמן (CNTs), סיבי פחמן (CF) או גרפן. מרוכבים פולימריים מוליכים נמצאים בשימוש נרחב בפלסטיקה אנטיסטטית, חומרי מיגון אלקטרומגנטיים, חומרי חימום בטמפרטורה בשליטה עצמית, חומרי מקדם טמפרטורה חיוביים ומכשירים רגישים לסביבה.
מרוכבים פולימרים מוליכים מבוססי PLA הם בעלי יכולת תאימות ביולוגית, אשר ניתן להשתמש בהם באריזה אנטיסטטית מיוחדת, אריזות מיגון אלקטרומגנטיות ואריזה אינטליגנטית. ניתן להשתמש בפולימר מוליך מבוסס PLA לחיישני גז או נוזלים כדי לאתר את המידע האיכותי של המזון.
