Verständnis der strukturellen Eigenschaften der PLA-Verarbeitung
PLA ist das weltweit führende, 100 % biobasierte und vollständig kompostierbare Polymer. But it has low toughness and a low heat deflection temperature. Bei etwa 140 Grad Fahrenheit wird es weich und kollabiert strukturell, wodurch es in vielen Anwendungen für die Verpackung heißer Lebensmittel und in Einwegbehältern unbrauchbar wird. This research could be disruptive technology because the prototype PLA cups are strong and transparent, but hard and cannot hold boiling water.
UA-Professor Shiqing Wang hat daran gearbeitet, eine Wissensbasis aufzubauen, um die Beziehungen zwischen Verarbeitung, Struktur und Eigenschaften verschiedener Kunststoffe zu verstehen und die neuesten Erkenntnisse zur Bewältigung der Sprödigkeit von PLA anzuwenden.
Die Wissenschaft hinter den robusten PLA-Bechern
To explain the science behind how a prototype PLA cup gains ductility and achieves heat resistance, Wang uses the analogy of cooked pasta. If molten PLA is magnified a million times, each chain-like molecule will look like a string of spaghetti a few meters long. Für Thermoplaste, einschließlich PLA, ist es wichtig, dass sie robust sind, d. h. der Kristallisationsprozess kann die „Spaghetti-Stränge“ von Verfilzungen nicht entfernen oder aufbrechen.
Diese verwobene Struktur, „Kettennetzwerk“ genannt, ermöglicht es jedem, fast alle Spaghetti mit einem Paar Essstäbchen aus der Schüssel zu entfernen, und dieses Kettennetzwerk stellt bei richtiger Ausführung sicher, dass PLA-Getränkebecher mechanisch stabil und kristallisationsfrei sind. Allerdings können solche handelsüblichen Becher zusammenbrechen, wenn kochendes Wasser hineingegossen wird.“ Cups made from normally crystalline PLA can hold boiling water, but are very brittle and opaque.” Herr Wang
untersuchten den Ursprung der Duktilität halbkristalliner Polymere und führten zur Entdeckung einer Möglichkeit, Kristalle auf die Nanoskala zu beschränken und gleichzeitig das PLA-Netzwerk zu erhalten, wodurch ein transparenter, zäher und hitzebeständiger Becher entsteht. These clear cups can hold hot tea and coffee and can replace most plastic beverage cups on the market.
“The impact of our new understanding will ultimately spur exponential growth in the PLA market,” Wang said.
