Можно ли перерабатывать пластик PLA методом литья под давлением?

PLA можно формовать методом впрыска; многие изделия типа цветочных горшков уже используют PLA как экологичную альтернативу. Краткий ответ — да, но этот материал требует более строгого управления процессом, чем массовые полимеры PP или PE. Чтобы понять литье PLA под давлением¹, необходимо рассмотреть требования к сушке, диапазон температуры расплава, охлаждение пресс-формы и отличия поведения этой биоразлагаемой смолы от пластиков на нефтяной основе в производственных условиях.

Для более широкого понимания сопоставьте эту тему с руководством по поиску поставщиков.

Для читателей, сравнивающих варианты литья под давлением, эта статья связывает воедино решения по проектированию литьевых пресс-форм², поведению пластика, оценке поставщика³ и контролю качества, от которых зависит переход проекта от конструкции к стабильному серийному производству.

PLA считается наиболее перспективным “зеленым” материалом в этом столетии благодаря своей хорошей технологичности при литье под давлением, превосходной биоразлагаемости и растительному источнику сырья.

Хотя PLA можно считать смолой общего назначения, процесс литья PLA под давлением имеет некоторые особенности по сравнению с другими смолами общего назначения.

Что такое PLA и почему он используется для литья под давлением?

PLA (полимолочная кислота) — биоразлагаемый термопласт из возобновляемого растительного сырья, например кукурузного крахмала, широко используемый в литье благодаря хорошим механическим свойствам и компостируемости. PLA обладает высокой прочностью без скручивания, очень малой усадкой (0.3%), на 100% разлагается компостированием, хорошо формуется, имеет стабильный масштаб термоформования, адгезию слоев и блеск.

PLA обладает хорошей термической стабильностью, температура обработки 170-230℃, хорошая устойчивость к растворителям, может быть обработана различными способами, проста в обработке и имеет очень широкое применение. Например, экструзия и литье под давлением. Продукты, изготовленные из PLA, являются биоразлагаемыми, а также обладают хорошей биосовместимостью, блеском, прозрачностью, приятны на ощупь и термостойки.

Каковы основные характеристики материала PLA?

Ключевые характеристики pla — основные категории или варианты, рассмотренные в этом разделе. К ним относятся биоразлагаемость и возобновляемое сырье, высокая прочность на растяжение, малая усадка, хороший блеск и прозрачность, сопоставимая с полистиролом, а также лучшие антибактериальные свойства среди биоразлагаемых пластиков. 1. PLA — новый тип биоразлагаемого материала из композитов крахмала и сырья возобновляемых растительных ресурсов (например, кукурузы).

Глюкозу получают путем гликирования крахмального сырья, затем путем ферментации глюкозы и определенных штаммов бактерий получают молочную кислоту высокой степени очистки, а затем методом химического синтеза синтезируют PLA определенной молекулярной массы.

Он обладает хорошей биоразлагаемостью и может полностью разлагаться микроорганизмами в природе после использования, в конечном итоге выделяя углекислый газ и воду, не загрязняя окружающую среду, что очень полезно для защиты окружающей среды и признано экологически чистым материалом.

Метод переработки обычного пластика - сжигание и кремация, что приводит к выбросу в воздух большого количества парниковых газов, в то время как пластик PLA закапывается в почву для разложения, а образующийся углекислый газ напрямую попадает в органическое вещество почвы или поглощается растениями, что не выбрасывается в воздух и не вызывает парникового эффекта.

Какие свойства PLA влияют на формование?

2. Хорошие механические свойства и физические характеристики. PLA подходит для различных методов обработки, таких как выдувное формование, термопластика и т.д. Он прост в обработке и очень широко используется.

Он может использоваться для обработки различных пластиковых изделий от промышленных до гражданских, упакованных продуктов питания, ланч-боксов, нетканого полотна, промышленных и гражданских тканей.

В свою очередь, она может быть переработана в сельскохозяйственные ткани, ткани для здравоохранения, салфетки, санитарно-гигиенические изделия, ткани для защиты от ультрафиолета на открытом воздухе, палаточные ткани, напольные коврики и т.д. Перспективы рынка очень многообещающие.

3. Хорошая совместимость и разлагаемость. PLA также широко используется в области медицины, например, для изготовления одноразовых инфузионных устройств, неснимаемых хирургических швов и т.д., а низкомолекулярный PLA используется в качестве упаковочного агента для лекарств с замедленным высвобождением и т.д.

4. Помимо основных характеристик биоразлагаемых пластиков, PLA также обладает своими уникальными свойствами. Прочность, прозрачность и устойчивость к климатическим изменениям традиционных биоразлагаемых пластиков не так хороши, как у обычных пластиков.

5. По своим основным свойствам PLA схож с нефтехимическими синтетическими пластмассами, что позволяет использовать его в широком спектре применений. PLA также обладает хорошим блеском и прозрачностью, сравнимыми с пленками из полистирола, чего нет у других биоразлагаемых продуктов.

6. PLA обладает наилучшей прочностью на разрыв и пластичностью, а также может производиться различными распространенными способами

Например, экструзия расплава, литьё под давлением, выдувное, пенное и вакуумное формование имеют условия, близкие к широко используемым полимерам, и те же печатные свойства, что и обычные плёнки.

Кроме того, он обладает теми же печатными свойствами, что и обычные пленки. Таким образом, PLA можно использовать в самых разных областях, чтобы удовлетворить потребности различных отраслей промышленности.

7. Пленка PLA обладает хорошей воздухопроницаемостью, кислородопроницаемостью и углекислым газом, а также свойством изолировать запахи.

Вирусы и плесень легко прикрепляются к поверхности биоразлагаемых пластиков, поэтому возникают проблемы с безопасностью и здоровьем, однако PLA - единственный биоразлагаемый пластик с отличными антибактериальными и антиплесневыми свойствами.

8. При сжигании PLA его теплотворная способность равна теплотворной способности сжигания бумаги, что вдвое меньше, чем при сжигании традиционных пластмасс (например, полиэтилена), и при сжигании PLA не выделяются токсичные газы, такие как соединения азота и сульфиды.

В человеческом организме молочная кислота также содержится в мономерной форме, что говорит о безопасности этого разлагающегося продукта.

Каким требованиям должна соответствовать пресс-форма для литья PLA?

Для литья PLA под давлением требуется активное водяное охлаждение пресс-формы, толщина стенки менее 4 mm и поддержание температуры пресс-формы в диапазоне 20–30°C. Пресс-форма должна быть оснащена водяным чиллером — например, для термопластавтомата с объемом впрыска 200g обычно используют чиллер мощностью 2kW, чтобы обеспечить надлежащее охлаждение.

Поскольку скорость впрыска толстостенных изделий относительно ниже, чем тонкостенных, пресс-форма должна быть спроектирована таким образом, чтобы контролировать толщину изделий менее 4 мм, а сердцевина, полость, передние и задние шаблоны и скользящие блоки пресс-формы должны охлаждаться проходящей водой, а температура пресс-формы должна контролироваться в пределах 20~30℃.

Какие условия сушки требуются для полимера PLA перед литьём?

Сушка PLA перед формованием обязательна, поскольку влага снижает вязкость и вызывает дефекты поверхности. Перед литьем под давлением содержание влаги в смоле должно составлять ≤0,025% (250 ppm). Типичные условия сушки: температура воздуха 80°C, точка росы -40°C, расход воздуха >1,85 m3/h-kg ^в течение 2–3 часов; либо вакуумная сушка при 80°C в течение 2–3 часов. По нашему опыту, после сушки герметичность бункера не менее важна, чем достижение исходного показателя влажности.

Типичные условия сушки: температура воздуха 80°C, точка росы воздуха -40°C, расход воздуха >1.85m3/h-kg и продолжительность сушки 2-3hrs; либо температура воздуха 80°C и вакуумная сушка в течение 2-3hrs.

Высушенную смолу не следует подвергать воздействию воздуха, для защиты ее следует поместить в заполненные азотом пакеты из алюминиевой фольги, а также в коробки или мешки. До использования пакет должен быть герметичным, а после использования неиспользованный материал следует быстро запечатать.

Если материал находится на воздухе более 1 часа, его необходимо повторно высушить, как описано выше.

Следует отметить, что для того, чтобы смола PLA, добавляемая в бункер, не впитывала влагу в процессе производства, необходимо использовать поточное сушильное и осушительное оборудование.

Как выполняется литье PLA под давлением?

Процесс литья PLA под давлением определяется назначением, ограничениями и компромиссами, описанными в этом разделе. Первым этапом перед впрыском PLA является очистка литьевой машины полистиролом или полипропиленом с низкой вязкостью, после чего необходимо поддерживать стабильную температуру переработки.

Убедитесь, что влажность воздуха в загрузочном бункере ниже точки росы -40°C и что исключено загрязнение пылью; при соблюдении вышеуказанных условий залейте смолу PLA в термопластавтомат; и, наконец, отрегулируйте температуру оборудования в соответствии с температурой переработки смолы PLA.

Если во время литья PLA под давлением необходимо ненадолго остановить машину (обычно не более чем на полчаса), сначала обязательно перекройте заслонку в нижней части бункера, а затем удалите оставшийся материал из цилиндра, чтобы предотвратить закупорку загрузочной горловины.

Когда будет подтверждено, что можно снова начать производство, откройте отбойник только для добавления материала. Если в процессе обработки происходит обесцвечивание и разрушение материала, немедленно опорожните хранилище бочек, затем добавьте новый материал и наблюдайте за состоянием материала, чтобы убедиться, что оно пришло в норму.

Если все нормально, можно продолжать производство; если не нормально, выполните соответствующую настройку. Когда необходимо остановить машину после производства, используйте полистирол или полипропилен высокой вязкости для очистки машины.

Чем PLA отличается от других традиционных пластмасс, когда речь идет о литье под давлением?

PLA - это пластик, изготовленный из возобновляемых ресурсов, таких как кукурузный крахмал. PLA поддается биологическому разложению, что делает его привлекательной альтернативой традиционным пластмассам. Для литья под давлением PLA имеет более низкую температуру плавления, чем другие пластмассы, и может быть более хрупким.

Поэтому он не подходит для всех областей применения. Однако PLA можно смешивать с другими материалами для улучшения его свойств.

Например, добавление целлюлозных волокон может повысить прочность готового изделия. В целом PLA — перспективный материал для литья под давлением, однако необходимы дальнейшие исследования для разработки смесей, пригодных для всех областей применения.

Каковы преимущества использования PLA в проектах литья под давлением?

Преимущества использования pla в проектах литья под давлением — основные категории или варианты, рассмотренные в этом разделе. PLA — биоразлагаемый пластик из возобновляемых ресурсов, таких как кукурузный крахмал, а также древесно-полимерных композитов. PLA имеет множество преимуществ перед традиционными пластиками на нефтяной основе, поэтому представляет привлекательный вариант для проектов литья под давлением.

PLA можно компаундировать с биоразлагаемыми термопластичными эластомерами, чтобы изменить физические свойства PLA без снижения его компостируемости.

Одно из самых больших преимуществ использования PLA заключается в том, что он более экологичен, чем другие виды пластика. PLA можно компостировать в коммерческих установках, что означает, что со временем он распадается на такие природные вещества, как вода и углекислый газ.

В отличие от этого, на разложение пластмасс на основе нефти могут уйти сотни лет. Кроме того, PLA гораздо безопаснее в производстве, чем другие пластмассы. При производстве PLA выделяется гораздо меньше парниковых газов, чем при производстве других пластмасс, и не требуется использование токсичных химикатов.

Таким образом, применение PLA помогает снизить воздействие вашей компании на окружающую среду. При этом график запуска следует сопоставлять с реальными сроками производства методом литья под давлением, поскольку сушка, охлаждение и валидация могут нивелировать преимущество материала при чрезмерно оптимистичном планировании. Наконец, PLA прочнее и долговечнее многих других биоразлагаемых полимерных пластиков. Он подходит для широкого спектра применений, что делает его универсальным материалом для проектов литья под давлением.

Как определить, подходит ли PLA для вашего проекта?

PLA становится популярным выбором среди экологически ответственных потребителей. Однако у PLA есть недостатки, которые следует учитывать до выбора этого материала для следующего проекта. В сравнении с охлаждением расплава до температуры ниже температуры стеклования кристаллизация PLA протекает медленнее.

Во-первых, PLA уступает другим пластикам по прочности, поэтому может не подходить для проектов с высокими требованиями к долговечности.

Во-вторых, PLA сложен в переработке, поэтому может оказаться не лучшим выбором для начинающих.

Наконец, PLA дороже некоторых других пластиков, и это необходимо учесть в бюджете.

Если вы ищете экологически чистый вариант, который относительно прост в использовании, PLA может быть подходящим пластиком для ваших нужд.

Однако если для вас важны прочность и доступность, лучше выбрать другой тип пластика.

Как используют вторичный PLA в производстве?

Существует два способа переработки и утилизации переработанной PLA-смолы: первый - измельчать ее непосредственно в процессе производства и передавать в бункер с помощью автоматической загрузки для смешивания с новым материалом.

Этот способ рекомендуется пользователям, поскольку он более эффективен; другой способ - накапливать и хранить, затем измельчать и равномерно высушивать, а затем смешивать с новым материалом.

Примечание: Условия сушки вторичного материала отличаются от условий для первичного: время выдержки следует увеличить до 4~6hrs, а температуру воздуха снизить до 45℃.

Каковы области применения PLA-материалов?

Применения материалов pla — основные категории этого раздела. Пластики широко используются в сельском хозяйстве, промышленности, строительстве, упаковке и других сферах и незаменимы в быту. Однако из-за требований экологической устойчивости запреты пластика постепенно предлагаются и вводятся.

В то же время сырье PLA постепенно начинает выходить на рынок и находит все более широкое применение. PLA обладает хорошей биосовместимостью, деградируемостью и биорассасываемостью и используется в медицинских материалах, гигиенических средствах, сельском хозяйстве, упаковке, быстрых расходных материалах и других областях.

Среди них упаковка для пищевых продуктов и одноразовая посуда являются крупнейшими рынками для его применения. Благодаря низкому потреблению мономеров пластмассы, легкости загрязнения окружающей среды и сложности эффективного разделения, биоразлагаемые пластмассы могут стать заменой традиционным пластмассам в этих областях.

Каковы основные выводы о литье PLA под давлением?

Материал PLA является наиболее перспективным “зеленым” материалом в этом веке. PLA - это новый тип биоразлагаемого материала, изготовленного из крахмального сырья, получаемого из возобновляемых растительных ресурсов, таких как кукуруза.

Чтобы получать качественные изделия из PLA, к заводам литья под давлением, проектированию пресс-форм для PLA и производству литых изделий из PLA предъявляются повышенные требования.

Многие предприятия литья под давлением еще не работали с этим материалом. Если у вас есть проект, связанный с литьем PLA, обратитесь за помощью в ZetarMold: мы обладаем большим опытом изготовления пресс-форм для PLA и производства пластиковых изделий литьем под давлением. Полный обзор см. в нашем руководстве по литью под давлением.

Что покупателям следует знать о литье PLA под давлением?

Можно ли перерабатывать PLA литьем под давлением на стандартных машинах?

Да. PLA можно перерабатывать на стандартных термопластавтоматах при строгом контроле сушки, температуры, параметров шнека и охлаждения. Специальная машина не требуется, но технологическое окно уже, чем у PP, PE или ABS. Поддерживайте полимер сухим, избегайте чрезмерного времени пребывания расплава и обеспечивайте стабильное охлаждение пресс-формы, чтобы предотвратить хрупкость, утяжины и коробление. При планировании производства рассматривайте PLA как чувствительный полимер, требующий дисциплинированной настройки, а не как универсальный пластик, готовый к переработке без подготовки. Короткий пробный запуск должен подтвердить внешний вид, массу и размеры деталей.

Какая температура требуется для литья PLA под давлением?

Для PLA обычно требуется температура цилиндра около 170–230°C и формы около 20–30°C. Точная настройка зависит от марки смолы, толщины стенки, размера литника и времени пребывания в цилиндре. Не повышайте температуру расплава выше 240°C: PLA может быстро разлагаться и терять механическую прочность. Стабильный температурный профиль важнее агрессивной высокой температуры. Начните консервативно, подтвердите баланс заполнения, затем регулируйте по внешнему виду, массе и стабильности размеров. Зафиксируйте окончательное окно для повторного производства.

Требует ли PLA сушки перед литьем под давлением?

Да. Перед литьем под давлением PLA следует сушить, поскольку влага быстро снижает вязкость расплава и прочность готовых деталей. Практический целевой показатель влажности — ≤0.025%; обычно он достигается сушкой при 80°C в течение 2–3 часов или контролируемым циклом вакуумной сушки. Во время производства бункер должен оставаться герметичным или быть подключен к встроенному осушительному сушильному аппарату. Влажный PLA часто вызывает пузыри, серебристые разводы, слабые линии спая и нестабильность размеров, поэтому контроль сушки — одна из первых проверок перед поиском неисправностей пресс-формы.

Каковы основные сложности литья PLA под давлением?

Основные сложности связаны с чувствительностью к влаге, узким температурным окном, сравнительно низкой термостойкостью и хрупкостью по сравнению с конструкционными пластмассами. PLA может деструктировать при слишком высокой температуре цилиндра или чрезмерном времени пребывания в нём, но при слишком низкой температуре расплава материал плохо заполняет полость. Охлаждение пресс-формы необходимо сбалансировать, поскольку его неравномерность повышает риск коробления. По нашему опыту, большинство проблем при литье PLA обусловлено несоблюдением режима сушки, нестабильной температурой расплава или системой охлаждения пресс-формы, спроектированной для менее чувствительного полимера.

Как PLA соотносится с ABS при литье под давлением?

PLA предпочтительнее ABS, если в проекте важны возобновляемое сырьё, биоразлагаемость, малая усадка и низкая температура переработки. ABS обычно лучше, когда требуются вязкость, ударопрочность, теплостойкость и долговечность конструкции. PLA обычно перерабатывают при температуре от 170 до 230°C, тогда как ABS часто требует более высокой температуры расплава и обеспечивает более широкий диапазон реальной долговечности. Выбирайте PLA для экологичной упаковки, одноразовых изделий и применений без сильного нагрева; ABS — для корпусов, автомобильных компонентов и деталей, подвергающихся нагрузке или нагреву.

Какая толщина стенки рекомендуется для литья PLA под давлением?

Для деталей из PLA, полученных литьем под давлением, толщина стенки должна быть менее 4 mm, а оптимальный диапазон от 1.5 mm до 3 mm обеспечивает равномерное заполнение и охлаждение гнезда. На участках толще 4 mm из-за сравнительно низкой скорости кристаллизации PLA повышается риск утяжин, внутренних пустот и увеличения времени цикла. Равномерная толщина стенок с плавными переходами между тонкими и толстыми участками значительно снижает риск коробления. Для стабильного качества деталей и размеров во всех производственных партиях конструкторам также следует предусматривать в форме каналы активного водяного охлаждения.

Как ZetarMold может поддержать ваш проект литья PLA под давлением?

ZetarMold поддерживает проекты из PLA, анализируя выбор смолы, условия сушки, охлаждение формы, схему литников, толщину стенок и ожидаемый объём выпуска до начала изготовления оснастки. Наша команда проверяет, подходит ли PLA для условий эксплуатации детали или PP, ABS, PET либо другая смола снизит риски. Для PLA важнейшими ранними решениями являются контроль влажности, температура расплава, охлаждение формы и геометрия детали. Такой предварительный анализ помогает избежать слабых деталей, нестабильных циклов и изменений оснастки после испытаний. Мы также можем валидировать настройку во время испытаний.