Arcada: analisi delle proprietà del PLA riciclato per la stampa 3D
Resham Tamang ha recentemente presentato una tesi, ” Analisi dei materiali del PLA riciclato dalla stampa 3D “, alla Arcada University of Applied Sciences di Helsinki, in Finlandia. Continuando nello studio della scienza dei materiali, come fanno oggi molti ricercatori e utenti alla ricerca di migliori prestazioni, Tamang ha studiato ulteriormente, approfondendo l’uso di materiali riciclati.
Usando stampe PLA precedentemente fallite e scartate, macinate in pellet per il riciclaggio, Tamang ha anche sperimentato l’uso di additivi nel polimero PLA riciclato, ricercando cambiamenti nelle proprietà meccaniche, strutturali e reologiche.
“Riciclare la plastica significa raccogliere rifiuti di plastica e trasformarli in prodotti nuovi e utili. L’obiettivo principale del riciclaggio della plastica è ridurre al minimo i rifiuti di plastica e l’inquinamento da plastica, nonché ridurre al minimo l’uso estensivo di risorse naturali vergini necessarie per produrre nuovi prodotti “, spiega Tamang.
“È stato realizzato il riciclaggio della plastica poiché i rifiuti di plastica sono sempre pericolosi in quanto finiscono in corpi idrici, oceani e discariche. E queste materie plastiche sono facili da modellare in diversi tipi di forme con budget ridotti grazie all’uso della tecnologia attualmente disponibile. Esistono molti processi nel riciclaggio delle materie plastiche come raccolta, selezione, triturazione, lavaggio, fusione e pellettizzazione. “
Tamang continua spiegando che i polimeri possono essere contaminati, influenzando negativamente le proprietà dei materiali. La miscelazione di polimeri può anche creare “comportamenti imprevisti”, il che rende fondamentale eseguire tali processi in modo appropriato e senza alcuna contaminazione.
Il PLA è stato un argomento di studio popolare, grazie al suo potenziale utilizzo rispetto ad altri materiali a base di petrolio; ad esempio, sono state condotte ricerche precedenti sul potenziale miglioramento delle proprietà meccaniche attraverso la miscelazione di altri materiali come il metilmetacrilato (MMA) e il butilacrilato (BA).
È possibile utilizzare una varietà di additivi nella produzione, alcuni dei quali offrono caratteristiche più uniche come gli antimicrobici, consentendo una migliore conservazione del materiale oltre ad essere utile anche in alcune applicazioni mediche. Le fibre di vetro sono state utilizzate per aumentare la resistenza e la rigidità fino al 40 percento. I ricercatori hanno anche lavorato con altri additivi biodegradabili, stabilizzatori di calore, stabilizzatori di luce e una varietà di rinforzi.
Il PLA viene spesso scelto (e soprattutto rispetto a materiali standard come l’ABS) a causa di vantaggi come:
Accessibilità
Basso punto di fusione
Facilità d’uso
Mancanza di odore
Mancanza di deformazioni nel prodotto finito
In questo studio, Tamang analizza i cambiamenti nel PLA riciclato, oltre a testare i pellet e le loro proprietà meccaniche e il degrado dei campioni.
I materiali utilizzati per questo studio provenivano dal laboratorio di chimica Arcada e dal laboratorio di produzione Arcada:
Estrusore a vite singola (estrusore modello Eco Ex prodotto da KFM)
Rapid Granulator series 15
Pellettizzatore (KFM)
Melt Flow Indexer (Noselab ATS SM)
Asciugatrice AVR3 G (Labotek)
Testometrico M350-5CT
DSC 4000 (PerkinElmer)
Spettrofotometro V-670 (Jasco)
Le parti di PLA riciclate, raccolte in due anni, sono state separate nei loro gruppi di tre colori di bianco, nero e rosso, misurate e pesate. Tutte le parti sono state quindi triturate per l’uso nello studio, con tutti i campioni testati in modo identico.
Parti guaste e loro peso
Pellet e il loro rispettivo peso
I test di sforzo-deformazione hanno mostrato che c’erano differenze tra i campioni nero e rosso. I campioni di PLA bianco e nero sono stati indicati come “non buoni nel livello di sollecitazione del cuscinetto”, rispetto al PLA puro. Anche il comportamento termico è stato leggermente modificato, unitamente alla diminuzione della transizione vetrosa, alla cristallinità e al punto di fusione.
“Questi risultati dimostrano chiaramente che i campioni provenienti da parti 3D non funzionanti sono stati degradati meccanicamente, termicamente e chimicamente e dopo un certo periodo di tempo”, hanno affermato i ricercatori.
“I campioni bianchi avevano il valore di flusso di fusione più basso e le prestazioni di questi campioni nelle prove di trazione erano il valore più basso. Anche gli altri test eseguiti su campioni mostrano risultati simili, le proprietà meccaniche dei campioni bianchi erano scarse. FTIR e DSC mostrano anche il degrado di questi campioni “.
Poiché la scienza dei materiali e il confronto di filamenti standard come il PLA continuano a essere una fonte di costante interesse, i ricercatori hanno studiato l’uso dei compositi , le influenze del modello di riempimento e lo spessore degli strati sul PLA , il potenziale per la stampa di dispositivi medici come splint e molto altro.
