Comprendere le proprietà strutturali della lavorazione del PLA
Il PLA è il principale polimero al mondo 100% di origine biologica e completamente compostabile. Ma ha una bassa tenacità e una bassa temperatura di deflessione termica. Si ammorbidisce e collassa strutturalmente a circa 140 gradi Fahrenheit, rendendolo inutilizzabile in molte applicazioni di confezionamento di alimenti caldi e contenitori usa e getta. Questa ricerca potrebbe rappresentare una tecnologia dirompente perché i prototipi di tazze in PLA sono resistenti e trasparenti, ma duri e non possono contenere acqua bollente.
Il professor Shiqing Wang dell'UA ha lavorato per costruire una base di conoscenze per comprendere le relazioni lavorazione-struttura-proprietà di varie plastiche e per applicare le conoscenze più recenti per affrontare la fragilità del PLA.
La scienza dietro le resistenti tazze in PLA
Per spiegare la scienza che sta dietro al modo in cui un prototipo di tazza in PLA acquisisce duttilità e raggiunge la resistenza al calore, Wang usa l’analogia della pasta cotta. Se il PLA fuso viene ingrandito un milione di volte, ogni molecola a catena sembrerà una stringa di spaghetti lunga pochi metri. È importante che i materiali termoplastici, compreso il PLA, siano resistenti, ovvero che il processo di cristallizzazione non possa rimuovere o rompere i “fili di spaghetti” dei grovigli.
Questa struttura intrecciata, chiamata “rete a catena”, consente a chiunque di rimuovere quasi tutti gli spaghetti dalla ciotola con un paio di bacchette, e questa rete a catena, se eseguita correttamente, garantisce che i bicchieri per bevande in PLA siano meccanicamente resistenti e privi di cristallizzazione. Tuttavia, tali tazze commerciali possono crollare quando vi viene versata acqua bollente”. Le tazze realizzate in PLA normalmente cristallino possono contenere acqua bollente, ma sono molto fragili e opache. Signor Wang
hanno studiato l'origine della duttilità dei polimeri semicristallini, che ha portato alla scoperta di un modo per confinare i cristalli su scala nanometrica preservando la rete PLA, formando una coppa trasparente, resistente e resistente al calore. Queste tazze trasparenti possono contenere tè e caffè caldi e possono sostituire la maggior parte dei bicchieri per bevande in plastica sul mercato.
“L’impatto della nostra nuova intesa stimolerà in definitiva una crescita esponenziale nel mercato del PLA”, ha affermato Wang.
