کاربردهای پلی لاکتیک اسید

پلی لاکتیک اسید چه مصارفی داشته و چگونه تولید میشود؟

یکی از بزرگترین معایب پلاستیکهای نفتی این است که انها از نفت یا گازهای طبیعی گرفته میشوند که به مقدار نامتناهی در دنیا موجود میباشند. در نهایت، این منابع فسیلی به پایان میرسند ولی  پلی لاکتیک اسید از ذرت گرفته میشود، منبعی که میتواند سالانه تجدید شود.

در صورتی که تجهیزات تجاری کمپوست در دسترس باشند، میتوان پلاستیکهای پلی لاکتیک اسید را به کود تبدیل کرد. تخمین زده شده است که قرنها طول میکشد تا پلاستیکهای سنتی تجزیه شوند و به عناصر طبیعی تبدیل شوند. این اتفاق به خصوص زمانی می افتد که این پلاستیکها در محلهای دفن زباله ریخته میشوند در حالی که در معرض نور خورشید و هوا هم قرار نمی گیرند.

مصارف اصلی پلی لاکتیک اسید کدامند؟

• نوعی پلیمر پیشرفته برای تولید بسته بندی: پلی لاکتیک اسید نوعی پلیمر است که توسط سازمان غذا و دارو و به منظور قرار گیری در معرض مواد غذایی، تایید شده است. میتوان از این ماده برای بسته بندی موادی استفاده کرد که به مدتی کوتاه در مغازه نگه داری میشوند مانند میوه ها و سبزیجات. بسته بندی های معمولی که از این ماده ساخته میشوند عبارتند از ظروف نگهدارنده ی مواد غذایی، فویل و بسته بندی های کوچک مانند پوشش قرص ها
• نوعی پلیمر سازگار با طبیعیت در حوزه پزشکی و سلامتی: از انجایی که این ماده برای طبیعت مضر نیست و همچنین در محیط تجزیه میشود، صنایع پزشکی از ان به منظور تولید مواد سیستم های زایمانی یا لایه های  پوششی و یا ایمپلنتهای زیستی قابل جذب استفاده کرده اند. گوناگونی پلی لاکتیک اسید باعث شده تا تحقیقاتی در خصوص امکان استفاده از این ماده به عنوان  پوشش مانند پوشش زخم، ایمپلنت و دستگاه های پزشکی و درمانهای پوستی مانند لیپواتروفی صورت و رفع اسکار به کمک  جوانسازی انجام گیرد.
• استفاده ی روبه رشد پلی لاکتیک اسید در موارد ساختاری: پلی لاکتیک اسید های زیستی و ترکیباتی که دارای این ماده میباشند، به تازگی در حوزه خودرو، برق و الکترونیک به کار برده میشوند. این ترکیبات دارای استحکام کششی بیشتر و خواص بهتری در برابر ضربه میباشند و میتوان انها را برای تولید بخش های داخلی خودرو و یا کلاه های ایمنی بکار برد. بهبود خواص ماده باعث میشود تا بتوان پلی لاکتیک اسید را برای پادری ها، پوشش ستونی، قاب دور در و مواد کاربردی برای سقف استفاده کرد. اگرچه هنوز هم ویژگی هایی خاصی وجود دارند که تجاری سازی این ماده را در صنعت ساختاری محدود میکنند.
• فیبر و مواد ساخته شده از پلی لاکتیک اسید: این ماده برای تولید پارچه ها نیز گزینه خوبی است مانند تی شرت، موکت، تخت خواب و ملافه، تشک، لباس های ورزشی و سایر موارد. به کار گیری ماده یاد شده در تولید این محصولات به دلیل جذب کم رطوبت، تولید کم دود و همچنین مقاومت در برابر اشعه فرابنفش میباشد. فیلم های مالچ یا خاکپوش، فوم های ساختاری محافظ، مواد عایق و غیره هم در دسته محصولات ساخته شده از پلی لاکتیک اسید قرار میگیرند.

روش های عمل اوری و متدهای کاربردی در تولید پلی لاکتیک اسید

این ماده را میتوان به سادگی همانند سایر انواع ترموپلاستیکها از طریق تکنیک های معمول فراوری مانند قالب گیری تزریقی، روزن رانی فیلم، قالب گیری بادی، شکل دهی به کمک گرما، چرخش فیبر و سایر موارد عمل اوری کرد تا بخش های قالب گیری شده، فیبر یا فیلم ساخته شوند.

برای  فراوری پلی لاکتیک اسید از طریق قالب گیری تزریقی به چه مواردی نیاز است؟

رزین های ساخته شده از پلی لاکتیک اسید را میتوان با استفاده از استانداردترین سیستم های خشک کننده به صورت موفیقت امیزی خشک کرد. شرایط پیشنهادی برای استفاده از این سیستم های خشک کننده عبارتند از :

• خشک کنی اولیه به مدت دو تا چهار ساعت در دمای 45 تا 90 درجه سانتی گراد پیشنهاد میشود
• سطح رطوبت نیز باید کمتر از 250 ppm  باشد تا چسبندگی ماده در حالت ذوب در طی مدتی طولانی و در دماهای بیشتر پایدار باقی بماند
• دمای تولیدی دستگاه های معمول خشک کننده  نیز باید بالاتر از نقطه ذوب رزین های این ماده باشد

از انجایی که پلی لاکتیک اسید با اکثر مواد مورد نیاز ناسازگار است، باید  تمام مستربچ های افزودنی از این ماده به عنوان حامل استفاده کنند.

درجاتی از این ماده که با روش قالب گیری تزریقی تولید شده اند، با سیستم های راهگاه داغ سازگار میباشند. شرایط معمول برای قالب گیری تزریقی عبارت است از:

• دمای اداپتور: 185 تا 200 درجه سانتی گراد
• نقطه میعان بین منفی 40 تا منفی 35 درجه سانتی گراد
• نقطه قالب ریزی: بین 185 تا 200 درجه سانتی گراد
• نقطه خشک کنی: بین 45 تا 100 درجه سانتی گراد
• دمای خورند: بین 165 تا 185 درجه سانتی گراد
• دمای ذوب: بین 154.4 تا 243.3 درجه سانتی گراد
• دمای قالب گیری: بین 10 تا 105 درجه سانتی گراد
• دمای افشانک (وسیله ای برای خروج مایعات ترکیبی): 171.1 تا 220 درجه سانتی گراد
• فشار برگشتی: 0.345 تا 1.724 درجه سانتی گراد
• فشار تزریقی: 55.16 تا 137.9 مگا پاسکال
• میزان رطوبت موجود: 0.01 تا 0.025 درصد
• میزان جریان هوای خشک کننده: l/pm 14.16

در صورتی که سرعت تزریق خیلی پایین باشد و یا دمای قالب خیلی کم باشد، ممکن است لعاب دهی در طی زمان رخ دهد. یکی دیگر از نگرانی هایی که در این مورد وجود دارد این است که برش های پلی لاکتیک اسید در مقایسه با سایر رزین ها مانند پلی استرین، پلی پروپیلن و پلی اتیلن با سرعت کمتری نازک میشوند و میزان کاهش حجم انها هم کمتر است. به همین دلیل پر کردن قالب میتواند دشوار باشد به خصوص برای محصولاتی که دیواره های نازکی دارند مانند لیوانهای نوشیدنی ها. این امکان وجود دارد که با یافت دمای ذوب مناسب و سرعت مطلوب تزریق، به طرز صحیحی قالب را پر کرد و از بروز مشکلات یاد شده پیش گیری کرد

معمولا دمای ذوب باید افزایش داده شود زیرا ممکن است تاثیری منفی بر زمان خنک شدگی محصول در قالب داشته باشد.

فراوری فیبر های پلی لاکتیک با روش ذوب ریسی

درجاتی از فیبر های پلی لاکتیک اسید  با روش ذوب ریسی طراحی میشوند تا به کمک روزن رانی به انواع فیبر های بریده شده تبدیل شوند . در این فرایند از فیبر ریسی معمول و تجهیزات خشک کنی استفاده میشود. میتوان این فیبر ها را به عنوان پلیمر های اتصالی در یک سیستم پوششی استفاده کرد.

• دمای معمول ذوب ریسی بین 220 تا 240 درجه سانتی گراد  است
• میزان رطوبت پیشنهاد شده به منظور پیشگیری از کاهش  چسبندگی  و تغییر خواص باید  کمتر از 0.005 درصد باشد
• شرایط معمول خشک سازی : 8 تا 12 ساعت در دمای 40 تا 50 درجه سانتی گراد
• درجات ذوب ریسی شده ی فیبر های پلی لاکتیک اسید همانند پلی اتیلن به سرعت یا کشیدگی بالای رشته ای و یا کنترل دقیق دما نیازمنداست تا انقباض یا کوچک شدگی رخ ندهد.

فراوری پلی لاکتیک اسید با روش مهر و موم سازی حرارتی  لایه ها

• خشک سازی پیش از فراوری ضروری است.
• میزان رطوبت باید کمتر از 0.025 درصد باشد تا از کاهش چسبندگی جلوگیری نماید
• شرایط خشک سازی: 4 ساعت در دمای 11 درجه فارنهایت یا 45 درجه سانتی گراد
• پلیمرهای پلی لاکتیک اسید را  میتوان با دستگاه های سنتی روزن رانی فراوری کرد
• دمای ذوب: 210 درجه سانتی گراد
• دمای ناحیه فشرده سازی: 190 درجه سانتی گراد
• دمای ناحیه  سنجش یا اندازه گیری: 200 درجه سانتی گراد
• دمای قالب: 190 درجه سانتی گراد

برای فراوری فیلمهای پلی لاکتیک اسید در دمای بالا به چه شرایطی نیاز است؟

• میتوان رزین های پلی لاکتیک اسید را با استفاده از بهترین سیستم های خشک کننده خشک کرد. در این روش به شرایط ذیل نیاز است:
• خشک سازی اولیه به مدت چهار ساعت در دمای 80 درجه سانتی گراد یا 175 درجه فارنهایت پیشنهادمیشود
• سطح رطوبت باید کمتر از 250 ppm  یا 0.025 درصد باشد تا میزان چسبندگی ماده در حالت ذوب و در دماهای بالاتر ثابت باقی بماند.
• پلیمر های پلی لاکتیک اسید باید در دمای 200 تا 220 درجه سانتی گراد ذوب شوند
• دمای ناحیه فشرده سازی: 190 درجه سانتی گراد
• دمای ناحیه  سنجش یا اندازه گیری: 200 درجه سانتی گراد
• دمای قالب:200 درجه سانتی گراد

فراوری پلی لاکتیک اسید با استفاده از روش Spunbond

• دمای معمول ذوب ریسی بین 220 تا 240 درجه سانتی گراد است. این ماده همانند پلی اتیلن به سرعت یا کشیدگی  بالای رشته ای و یا کنترل دقیق دما نیازمند است تا انقباض یا کوچک شدگی رخ ندهد
• میزان رطوبت پیشنهاد شده به منظور پیشگیری از کاهش  چسبندگی  و تغییر خواص باید  کمتر از 0.005 درصد باشد
• شرایط خشک سازی: 4 ساعت در دمای 80 درجه سانتی گراد .

استفاده از رشته ها یا الیاف پلی لاکتیک اسید به منظور پرینت سه بعدی

استفاده از رشته ها یا الیاف پلی لاکتیک اسید به منظور پرینت سه بعدی  روشی تضمین شده برای تولید دستگاه های بیوپزشکی پیچیده  بر اساس طراحی کامپیوتر است. این فرایند با استفاده از داده های اناتومیک ویژه هر بیمار امکانات زیادی را فراهم میکند و این احتمال نیز وجود دارد که در حوزه های صنعتی و معماری هم به کار برده شود.