PLA 101: Der ultimative PLA-Leitfaden, den Sie kennen sollten

PLA ist die Abkürzung für Polymilchsäure, eine Art von biologisch abbaubarem Kunststoff. Er wird in der Regel durch künstliche chemische Prozesse unter Verwendung von Pflanzenmaterialien wie Maisstärke synthetisiert. PLA weist eine ausgezeichnete Biokompatibilität und biologische Abbaubarkeit auf.

Wie wird PLA hergestellt?

Die Herstellung von PLA umfasst in der Regel die folgenden Schritte:

Gewinnung von Rohstoffen

PLA wird aus Zuckern in Pflanzen gewonnen. Der erste Schritt ist die Extraktion von Zuckern aus Pflanzen, wobei häufig Materialien wie Maisstärke und Saccharose verwendet werden. Diese Materialien werden wegen ihres hohen Zuckergehalts ausgewählt, und Mais und Zuckerrohr haben große Anbaugebiete mit hohen Erträgen, was sie zu kostengünstigen Rohstoffen macht.

Hydrolyse

Stärke und Saccharose sind Polysaccharide. Um sie als Rohstoffe für die Herstellung von PLA zu verwenden, müssen sie mit Hilfe von Enzymen zu Glukose hydrolisiert werden.

Gärung

Die hydrolysierte Glukose wird in der richtigen Umgebung von Bakterien, typischerweise von Milchsäurebakterien, verarbeitet. Bei diesem Prozess wird Glukose in Milchsäure umgewandelt.

Milchsäure-Polymerisation

Milchsäure wird durch Polymerisation zu Polymilchsäure (PLA) umgewandelt. Bei diesem Prozess kommt es zu Kondensationsreaktionen, bei denen sich die Milchsäuremoleküle zu langen Ketten verbinden, aus denen schließlich das Polymer PLA entsteht.

Bildung von Pellets

Das PLA-Polymer wird zu Pellets verarbeitet, die als Rohmaterial für die Herstellung verschiedener Produkte dienen.

Was Azu Ter Typen von PLA?

Polymilchsäure (PLA) kann aufgrund ihrer chemischen Struktur in verschiedene Typen eingeteilt werden:

PLLA (Poly-L-Milchsäure)

PLLA ist die am weitesten verbreitete Form von PLA. Es hat einen höheren Schmelzpunkt und eine hohe Kristallinität. Es wird häufig in Szenarien verwendet, die eine hohe Festigkeit und Steifigkeit erfordern, z. B. bei der Herstellung von medizinischen Implantaten und Nahtmaterial.

PDLA (Poly-D-Milchsäure)

Im Gegensatz zu PLLA hat PDLA einen niedrigeren Schmelzpunkt und eine geringere Kristallinität. Es wird selten allein verwendet, sondern oft mit PLLA gemischt, um die Eigenschaften des Materials anzupassen und die Leistung von PLLA zu verbessern, z. B. die Flexibilität.

PDLLA (Poly-DL-Milchsäure)

PDLLA ist ein Gemisch, das sowohl aus PLLA als auch aus PDLA besteht. Die Kombination führt zu unterschiedlich starken Veränderungen der mechanischen Festigkeit, Kristallinität, biologischen Abbaubarkeit usw. des Materials. Dank dieser Vielseitigkeit findet PLA breite Anwendung in verschiedenen Bereichen, darunter Verpackungen, biomedizinische Anwendungen, 3D-Druck und vieles mehr.

PLA-Eigenschaften

Hohe Steifigkeit

PLA ist ein Material, das für seine hohe Steifigkeit bekannt ist und sich daher für verschiedene strukturelle Anwendungen eignet. Es ist ideal für die Herstellung leichter und dennoch stabiler Bauteile.

Niedriger Schmelzpunkt

PLA hat einen niedrigen Schmelzpunkt und ist daher sehr gut verarbeitbar. Seine Fähigkeit, bei niedrigeren Temperaturen zu schmelzen, macht es zu einer beliebten Wahl für Spritzguss und 3D-Druck.

Gute ästhetische Eigenschaften

PLA weist eine gute Transparenz und einen guten Glanz auf, was bei der Verwendung als Rohmaterial zu ästhetisch ansprechenden Produkten führt. Außerdem ist seine Textur glatter als die vieler anderer Kunststoffe, wodurch es sich für die Herstellung von Dekorationsartikeln eignet.

Geringe UV- und Temperaturbeständigkeit

PLA ist relativ unbeständig gegenüber UV-Strahlen und hohen Temperaturen. Daher ist dieses Material nicht für eine längere Einwirkung von Sonnenlicht oder hohen Temperaturen geeignet. Dieser Aspekt ist bei der Verwendung von Produkten aus PLA unbedingt zu berücksichtigen.

Chemische Beständigkeit

PLA hat eine gute Beständigkeit gegenüber typischen sauren und alkalischen Substanzen (wie Salzsäure, Schwefelsäure, Natriumhydroxid usw.). Allerdings kann die Stabilität in verschiedenen chemischen Umgebungen variieren. Daher ist es ratsam, bei der Verwendung oder Lagerung von aus PLA hergestellten Produkten die Empfehlungen des Herstellers zu beachten.

Dimensionsstabilität

PLA bleibt während des Herstellungs- und Nutzungsprozesses formstabil und minimiert erhebliche Verformungen.

Kristallinität

Als teilkristallines Polymer beeinflusst die Kristallinität von PLA seine physikalischen Eigenschaften. Eine höhere Kristallinität bedeutet im Allgemeinen eine höhere Festigkeit und Härte.

Stärke

PLA weist eine hohe Festigkeit auf und eignet sich daher für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Prototyping und Strukturkomponenten.

Vorteile von PLA

Erneuerbare Ressource

PLA ist eine erneuerbare Ressource, da seine Hauptrohstoffe aus Pflanzen stammen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kunststoffen, die aus Erdöl gewonnen werden, ist PLA durch die Verwendung pflanzlicher Materialien umweltfreundlicher und verringert die Verschwendung natürlicher Ressourcen.

Niedrige Kohlenstoffemissionen

Für die Herstellung von PLA werden keine fossilen Brennstoffe benötigt, was zu geringeren Kohlenstoffemissionen bei der Herstellung und zu einer Verringerung des CO2-Fußabdrucks führt.

Biologische Abbaubarkeit

PLA kann sich in der richtigen Umgebung auf natürliche Weise abbauen, ohne schädliche Stoffe für die Umwelt zu produzieren. Es verbleibt nicht im Boden oder im Meerwasser und verhindert so die Verschmutzung des Bodens oder die Schädigung von Meereslebewesen.

Ungiftig

Bei der Herstellung von PLA werden in der Regel keine giftigen Zusatzstoffe oder Katalysatoren verwendet. Daher ist PLA ungiftig und gibt bei seiner Verwendung in Bereichen wie medizinischen Geräten oder Videoverpackungen keine schädlichen Gase ab.

Benachteiligungen von PLA

Höhere Kosten

Im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffen hat PLA höhere Rohstoffkosten und einen komplexeren Produktionsprozess, was zu höheren Produktions- und Nutzungskosten führt.

Geringe Hitzestabilität

PLA ist weniger hitzebeständig, in der Regel bei 150-160 Grad Celsius. Das bedeutet, dass PLA unter hohen Temperaturen weich werden und seine Formstabilität verlieren kann. Daher eignet es sich nicht für den Einsatz in Umgebungen mit hohen Temperaturen oder für Anwendungen, die Hitzebeständigkeit erfordern.

Zerbrechlichkeit

PLA weist eine relative Sprödigkeit auf, insbesondere bei niedrigen Temperaturen. Dadurch ist es in einigen Anwendungen möglicherweise weniger haltbar als andere Kunststoffe, insbesondere bei kalten Wetterbedingungen.

Geschwindigkeit des biologischen Abbaus

Obwohl PLA abgebaut werden kann, wird seine Abbaugeschwindigkeit in der realen Umgebung von verschiedenen Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit und dem Vorhandensein von Mikroorganismen beeinflusst. In manchen Umgebungen kann die Abbaugeschwindigkeit von PLA relativ langsam sein, was zu potenziellen Umweltrückständen führt.

Schwierigkeiten beim Recycling

Obwohl es sich bei PLA um ein biologisch abbaubares Material handelt, lässt es sich im eigentlichen Recyclingprozess nur schwer trennen, wenn es mit anderen Kunststoffen vermischt ist. Diese Schwierigkeit macht das Recycling von PLA-Materialien kompliziert.

Anmeldung von PLA

Lebensmittelverpackungen

Die ungiftige und biologisch abbaubare Beschaffenheit von PLA macht es zu einer idealen Wahl für Lebensmittelverpackungen. PLA-Material kann zur Herstellung von Einwegbechern, -schüsseln und anderen Utensilien verwendet werden.

Kosmetisch Verpackung

PLA eignet sich aufgrund seiner hervorragenden Transparenz, seines Glanzes und seiner Formbarkeit sehr gut für kosmetische Verpackungsanwendungen.

3D-Druck

Aufgrund seines niedrigen Schmelzpunkts, seiner einfachen Verarbeitung und seiner Ungiftigkeit wird PLA häufig für den 3D-Druck verwendet. Beim Erhitzen entstehen keine giftigen Gase, was es zu einer beliebten Wahl macht.

Textilindustrie

Fasern aus PLA können in der Textilindustrie zur Herstellung biobasierter Stoffe verwendet werden. Die Verwendung dieses Materials trägt dazu bei, die Abhängigkeit von herkömmlichen synthetischen Fasern zu verringern und die Nachfrage nach Erdöl zu senken.

Medizinische Geräte

Aufgrund seiner Biokompatibilität, biologischen Abbaubarkeit und Vielseitigkeit wird PLA bei der Herstellung von medizinischen Implantaten und Geräten verwendet. Zu den Anwendungen gehören orthopädische Implantate, Nahtmaterial und Gerüste.

Prototyping

Aufgrund der einfachen Verarbeitung, der Kosteneffizienz und der hervorragenden Leistung beim 3D-Druck wird PLA häufig für das Prototyping verwendet. Die Herstellung von Prototypen durch 3D-Druck mit PLA kann die Kosten für Versuch und Irrtum effektiv reduzieren, bevor man zur Massenproduktion bestimmter Produkte übergeht.

Endlagerungsmethoden für PLA

Recycling

PLA-Materialien können recycelt werden, und das recycelte PLA kann zur Herstellung neuer PLA-Materialien verwendet werden, wodurch der Bedarf an Rohstoffen sinkt.

Kompostierung

In einer industriellen Kompostierungsumgebung können sich PLA-Materialien in Wasser und Kohlendioxid zersetzen und hinterlassen keine schädlichen Rückstände.

Verbrennung

PLA-Materialien können auch durch Verbrennung verarbeitet werden. Bei der Verbrennung von PLA entstehen als Nebenprodukte Wasser und Kohlendioxid, so dass die Verbrennung umweltverträglich ist. Der Verbrennungsprozess sollte jedoch in speziellen Verbrennungsanlagen stattfinden.

Mülldeponie

Die Deponierung ist nicht die idealste Entsorgungsmethode für PLA. Auf herkömmlichen Deponien, wo es an Sauerstoff und geeigneter Feuchtigkeit mangelt, kann sich PLA nicht effektiv zersetzen, was zu einer Anreicherung im Boden führt.

Zukunft der PLA

Die künftige Entwicklung von PLA bietet viele vielversprechende Möglichkeiten.

Verbesserung der biologischen Abbaubarkeit

Einer der Hauptgründe für die Verwendung von PLA-Materialien ist ihre Umweltfreundlichkeit. Die biologische Abbaubarkeit von PLA kann jedoch noch erheblich verbessert werden. In Zukunft könnten Fortschritte in der Molekularstruktur von PLA und die Zugabe von biologischen Abbauprodukten die biologische Abbaubarkeit insgesamt verbessern.

Verbesserung von Hitzestabilität und Zähigkeit

PLA weist derzeit eine relativ geringe Hitzestabilität und Zähigkeit auf. Künftige Fortschritte können darin bestehen, dass neue Produktionsverfahren und neuartige Additive eingesetzt werden, um die Hitzestabilität und Zähigkeit von PLA zu verbessern. Dies würde seine Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Branchen erweitern.

Verbesserung der Recyclingmethoden

Das derzeitige Recycling von PLA ist eine Herausforderung, vor allem weil es während des Recyclingprozesses schwer von herkömmlichen Kunststoffen zu unterscheiden ist. Künftige Verbesserungen der Recyclingverfahren und -methoden können dazu beitragen, die Nachfrage nach PLA-Rohstoffen zu verringern und damit die Ressourceneffizienz zu steigern.

Senkung der Produktionskosten

Die derzeitigen Produktionskosten von PLA sind relativ hoch. Da immer mehr Fabriken in die PLA-Produktion einsteigen, wird erwartet, dass technologische Innovationen zu Kostensenkungen führen und die Wettbewerbsfähigkeit von PLA verbessern.

Zunehmende Vielfalt an biobasierten Rohstoffen

Die derzeitigen Rohstoffe für die Herstellung von PLA sind relativ begrenzt, wobei Maisstärke am häufigsten verwendet wird. Dies gibt Anlass zur Sorge über die Auswirkungen auf Mais als wichtige Nahrungsquelle. In Zukunft könnten Bemühungen, PLA aus einer breiteren Palette von Pflanzen kosteneffizient herzustellen, dieses Problem wirksam angehen.

Schlussfolgerung

Angesichts des zunehmenden Umweltbewusstseins der Verbraucher findet PLA (Polymilchsäure) immer breitere Anwendung. Das Verständnis von PLA ist entscheidend, um beim Kauf von Produkten, die aus diesem Material hergestellt werden, eine fundierte Entscheidung zu treffen. Wir hoffen, dass Sie nach dem Lesen dieses Artikels ein umfassendes Verständnis von PLA haben. Wenn Sie weitere Fragen zu PLA haben, können Sie sich gerne an uns wenden unter Neuverpackung. Wir würden uns freuen, Ihnen Antworten zu geben. Wenn Sie auf der Suche nach Verpackungen aus PLA sind, können Sie auf unserer Produktseite nach PLA suchen. Wir werden uns nach Erhalt Ihrer Anfrage umgehend mit Ihnen in Verbindung setzen.

FAQ

Strategien zur Verbesserung der PLA-Eigenschaften

Plastifizierung

Die Verwendung geeigneter Weichmacher kann die Flexibilität und Verarbeitbarkeit von PLA verbessern. Zu den gebräuchlichen Weichmachern gehören Weichmacher und Zähigkeitsvermittler. Weichmacher verbessern die Plastizität von PLA, senken seine Glasübergangstemperatur und erhöhen so seine Flexibilität. Zähigkeitsmittel erhöhen die Zähigkeit von PLA, machen es stoßfester und verlangsamen die Rissausbreitung.

Mineralische Füllstoffe

Die Zugabe von mineralischen Füllstoffen wie Nanopartikeln und Fasern kann die Härte, Festigkeit und Verschleißfestigkeit von PLA erhöhen. Mineralische Füllstoffe verbessern die Struktur von PLA auf molekularer Ebene, wodurch die mechanischen Eigenschaften verbessert werden.

Wirkungsmodifikatoren

Durch die Zugabe von Schlagzähigkeitsmodifikatoren wie modifizierte Polymere oder Elastomere kann die Schlagzähigkeit von PLA verbessert werden. Schlagzähigkeitsmodifikatoren absorbieren die Aufprallenergie, verhindern die Ausbreitung von Rissen und verbessern die Schlagzähigkeit von PLA.

Polymer-Mischung

Durch das Mischen von PLA mit anderen geeigneten Polymeren können verschiedene Eigenschaften eingestellt werden, wie z. B. die Verbesserung der thermischen Stabilität und die Steigerung der mechanischen Leistung.

Ist PLA-Kunststoff Ter Right Choice Foder My Brand?

Ja, in der heutigen Verbraucherlandschaft ist das Umweltbewusstsein ein wachsendes Anliegen. Die Wahl von PLA als umweltfreundlichem Material wird von den Verbrauchern bevorzugt und stärkt das Image Ihrer Marke als sozial verantwortlich. Diese Entscheidung zeigt den Verbrauchern, dass sich Ihre Marke der Umweltverantwortung verpflichtet fühlt.

Ist It Safe To Use PLA Produkte In A Microwave Oven?

In den meisten Fällen ist es sicher, PLA-Produkte in der Mikrowelle zu verwenden. Es ist jedoch wichtig, das jeweilige PLA-Produkt zu berücksichtigen und die Richtlinien des Herstellers für die Verwendung zu befolgen. Einige PLA-Produkte sind mit einem speziellen Mikrowellensymbol versehen, das ihre Eignung für die Verwendung in der Mikrowelle angibt. Achten Sie immer auf dieses Symbol, um eine sichere Verwendung zu gewährleisten.

Warum Is PLA AAuch Known As "Maisplastik"?

PLA wird gemeinhin als "Mais-Plastik" bezeichnet, weil einer seiner Hauptrohstoffe aus Maisstärke gewonnen wird.

Was sind die Alternativen zu PLA?

Es gibt mehrere Alternativen, die PLA ersetzen können, und jede hat ihre eigenen Vor- und Nachteile für bestimmte Anwendungen und Leistungsanforderungen. Hier sind einige gängige Alternativen zu PLA:

Polyethylen

Typen: Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), usw.

Eigenschaften: Polyethylen ist ein gängiger Kunststoff auf Erdölbasis mit guter chemischer Beständigkeit, Abriebfestigkeit und elektrischer Isolierung. Ihm fehlt jedoch die biologische Abbaubarkeit von PLA.

Polypropylen

Eigenschaften: Polypropylen ist ein weiterer gängiger Kunststoff mit einem höheren Schmelzpunkt und einer höheren Zugfestigkeit. Er ist im Vergleich zu PLA weniger biologisch abbaubar, kann aber für bestimmte Anwendungen besser geeignet sein.

Polyvinylchlorid (PVC)

Merkmale: PVC ist ein vielseitiger Kunststoff, der in der Bau-, Medizin- und Verpackungsindustrie weit verbreitet ist. Bei der Herstellung und Entsorgung von PVC können jedoch giftige Gase freigesetzt werden, was zu Umwelt- und Gesundheitsbedenken führt.

Biokunststoffe

Arten: Neben PLA gibt es auch andere Biokunststoffe wie Polyethylenfuranoat (PEF), Polyhydroxyalkanoate (PHA) usw.

Merkmale: Diese Kunststoffe basieren in der Regel teilweise oder vollständig auf Biomasse und bieten erneuerbare und biologisch abbaubare Eigenschaften. Sie können in bestimmten Anwendungen als Alternative zu PLA dienen.

Polyester

Arten: Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), usw.

Merkmale: PET wird in großem Umfang für Getränkeflaschen verwendet, während PBT häufig in Elektronik- und Automobilkomponenten eingesetzt wird. Diese Kunststoffe weisen gute Eigenschaften in Bezug auf Formbarkeit und mechanische Leistung auf, sind aber im Allgemeinen nicht so biologisch abbaubar wie PLA.

Polyetheretherketon (PEEK)

Eigenschaften: PEEK ist ein technischer Hochleistungskunststoff mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit, chemischer Stabilität und mechanischen Eigenschaften. Er eignet sich für anspruchsvolle industrielle Anwendungen, hat aber nicht die biologische Abbaubarkeit von PLA.

Kunststoffe auf Stärkebasis

Merkmale: Diese Kunststoffe bestehen in der Regel aus einer Mischung von Stärke und anderen Polymeren und sind biologisch abbaubar. Ihre Leistung kann jedoch durch die Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit und die geringe Hitzebeständigkeit beeinträchtigt werden.

Weitere Ressourcen:

Polymilchsäure - Quelle: wikipedia

WAS IST PLA? - Quelle: twi-global