Úvod
Kyselina polymliečna (PLA), ako biologicky odbúrateľný plast, sa v posledných rokoch vo veľkej miere využíva v oblasti jednorazových obalov. Získava sa z obnoviteľných zdrojov, ako je kukuričný škrob a bagasa z cukrovej trstiny, vykazuje vynikajúcu biologickú kompatibilitu a biologickú odbúrateľnosť, pričom v podmienkach priemyselného kompostovania sa v priebehu niekoľkých mesiacov rozkladá na oxid uhličitý a vodu. Kľúčovým obmedzením aplikácií PLA je však výkonnosť pri nízkych{2}}teplotách. Jeho teplota skleného prechodu (Tg) je zvyčajne 55-65 stupňov (typická hodnota okolo 60 stupňov ). Pod touto teplotou sa pohyblivosť molekulárneho reťazca prudko znižuje a materiál sa stáva tvrdším a krehkejším, najmä blízko Tg, čo výrazne ovplyvňuje jeho vlastnosti pri nízkych teplotách.
Súčasný výskum výkonu PLA pri nízkych{0}}teplotách sa zameriava najmä na modifikáciu materiálov a teoretickú analýzu. Údaje ukazujú, že čistý PLA je náchylný na krehnutie pri nízkych teplotách s výrazným znížením mechanických vlastností. Pod -60 stupňov pevnosť v ohybe a rázová húževnatosť prudko klesá a pod -80 stupňov pevnosť v ohybe dokonca dosahuje nulu, zatiaľ čo modul pružnosti výrazne klesá. Špecifické testovacie údaje pre bežné jednorazové PLAplastové priehľadné pohárepri bežne používaných nízkych teplotách (-20 stupňov ) stále chýba. Táto štúdia vykonáva praktické testovanie a analýzu tohto aspektu.
I. Charakteristiky materiálu a skúšobné vzorky
1.1 Základná charakteristika materiálu PLA
PLA je semi{0}}kryštalický polymér s jedinečnou molekulárnou štruktúrou a fyzikálnymi vlastnosťami. Podľa literatúry má poly-L-kyselina mliečna kryštalinitu približne 37 %, Tg približne 65 stupňov, bod topenia 180 stupňov, modul v ťahu 3-4 GPa a modul v ohybe 4{12}}5 GPa. Tieto vlastnosti určujú jeho výkon pri nízkych teplotách: pri izbovej teplote je v sklovitom stave s teplotou topenia 150-160 stupňov, ale teplota pri dlhodobom používaní by nemala prekročiť 80 stupňov, inak je náchylná na zmäkčenie a degradáciu; pri nízkych teplotách je pohyb molekulárneho reťazca obmedzený, prejavuje sa výraznou krehkosťou, stáva sa krehkým a ľahko sa zlomí pod 0 stupňov.
1.2 Špecifikácie a charakteristiky štandardných jednorazových plastových priehľadných pohárov PLA
Prieskum trhu ukazuje, že typické špecifikácie štandardných jednorazových PLAplastové priehľadné poháresú nasledovné:
| Kapacita (oz/ml) | Horný priemer (mm) | Spodný priemer (mm) | výška (mm) | Hmotnosť (g) | Použite |
|---|---|---|---|---|---|
| 5 uncí (150 ml) | 74 | 45 | 69 | 4.8 | Studené nápoje |
| 6 oz (180 ml) | 74 | 45 | 80 | 4.8 | Studené nápoje |
| 8 oz (240 ml) | 78 | 45 | 86 | 5.2 | Studené nápoje |
| 12 oz (360 ml) | 89 | 57 | 108 | 8.5-9.3 | Studené nápoje |
| 16 uncí (480 ml) | 89 | 57 | - | 10 | Studené nápoje |
Táto štúdia vybrala ako testovaciu vzorku bežne dostupný 12oz (360ml) priehľadný PLA pohár. Váži 8,5-9,3 g, je vyrobený vstrekovaním a má tenké steny, čo je v súlade so znížením nákladov-a dizajnovými charakteristikami jednorazových plastových priehľadných pohárov, ktoré šetria materiál.
1.3 Porovnanie výkonu s tradičnými plastovými materiálmi
| Typ materiálu | Rozsah teplôt | Výkonnostné charakteristiky pri nízkych-teplotách | Pevnosť v ťahu (MPa) | Predĺženie pri pretrhnutí (%) | ohybový modul (GPa) |
|---|---|---|---|---|---|
| CHKO | 45-50 stupňov | Krehký pri nízkych teplotách | 48-145 | 2.5-100 | 3.7-3.8 |
| PET | -40 stupňov až 60-70 stupňov | Stáva sa krehkým pri nízkych teplotách, Tg≈70 stupňov | 57 | - | - |
| PP | -40 stupňov až 100 stupňov | Udržuje dobrú húževnatosť pri nízkych teplotách | 41-100 | 3.0-80 | - |
| CPET | -40 stupňov až 220 stupňov | Vynikajúci výkon pri vysokých a nízkych-teplotách | - | - | - |
Ako je možné vidieť z tabuľky, teplotná odolnosť PLA je výrazne nižšia ako u tradičných plastov: hoci PET tiež pri nízkych teplotách krehne, jeho výkon je relatívne lepší pri -20 stupňoch; PP má najširší teplotný rozsah so stabilným výkonom od -40 stupňov do 100 stupňov; CPET má najlepší výkon pri vysokých a nízkych teplotách. Pokiaľ ide o mechanické vlastnosti, PLA má široký rozsah pevnosti v ťahu, ale jeho predĺženie pri pretrhnutí je nižšie ako u PP, čo naznačuje relatívne nedostatočnú húževnatosť.
II. Návrh skúšobnej metódy
2.1 Štandardizované testovacie štandardy
Táto štúdia sa striktne riadi medzinárodnými štandardmi, najmä pokiaľ ide o:
- ASTM D746-20 "Štandardná skúšobná metóda pre teplotu krehkosti plastov a elastomérov nárazom": Špecifikuje metódu stanovenia teploty krehkého lomu plastov za špecifických podmienok nárazu, pričom definuje teplotu, pri ktorej pravdepodobne zlyhá 50 % vzoriek.
- ISO 974:2000 "Plasty - Stanovenie teploty rázovej krehkosti": Pre plasty, ktoré nie sú tuhé pri izbovej teplote, sa na kvantifikáciu teploty krehkého lomu používajú štatistické techniky.
- ASTM D618 „Štandardná prax pre úpravu plastov na testovanie“: Špecifikuje postupy a podmienky úpravy plastov pred testovaním, čím sa zabezpečí spoľahlivosť a porovnateľnosť výsledkov.
-
2.2 Predúprava vzorky a úprava prostredia
Podľa normy ASTM D618 vyžadujú testovacie vzorky štandardizovanú predbežnú úpravu pred testovaním pri nízkej teplote:-
- Ukážka čistenia:Očistite povrch vzorky jemným čistiacim prostriedkom a deionizovanou vodou, aby ste odstránili olejové škvrny, prach a iné nečistoty. Po vyčistení povrch osušte čistou mäkkou handričkou, aby bol suchý a čistý.
- klimatizácia:Umiestnite vzorky do štandardného laboratórneho prostredia pri teplote 23±2 stupňov a relatívnej vlhkosti 50±5% na najmenej 48 hodín, aby sa zabezpečilo, že vzorky dosiahnu stabilný počiatočný stav.
- Počiatočné meranie:Po predbežnej úprave zmerajte kľúčové rozmery, ako je priemer otvoru pohára, priemer dna pohára, výška a hrúbka steny pomocou presných nástrojov, ako sú mikrometre a posuvné meradlá, a zaznamenajte si počiatočné údaje.
2.3 Testovacie zariadenie a kontrola prostredia
Hlavné vybavenie použité v tejto štúdii je nasledovné:
- Nízkoteplotná mraznička: Profesionálna -20-stupňová nízkoteplotná mraznička s presnosťou regulácie teploty ±0,5 stupňa a rovnomernosťou ±2,0 stupňa .
- Systém monitorovania teploty: Teplotné senzory PT100 (presnosť ±0,1 stupňa) sa používajú na monitorovanie teploty vzorky v reálnom čase.
- Nástroje na meranie: vysoko presné mikrometre (presnosť 0,01 mm), posuvné meradlo (presnosť 0,02 mm) a elektronické váhy (presnosť 0,01 g).
- Optické kontrolné vybavenie: Digitálny mikroskop-s vysokým rozlíšením a interferometer bieleho svetla na pozorovanie povrchových trhlín.
2.4 Nastavenia parametrov testu
Na základe štandardných požiadaviek a skutočných potrieb aplikácie sú parametre testu nastavené takto:
| Skúšobná podmienka | Nastavenie parametrov | Poznámky |
|---|---|---|
| Testovacia teplota | -20±1 stupeň | Cieľová teplota mrazu |
| Krátkodobý-čas testu | 1 hodina, 2 hodiny | Dva časové body |
| Dlhodobý{0}}testovací čas | 24 hodín, 48 hodín, 72 hodín | Tri časové body |
| Množstvo vzorky | 10 paralelných vzoriek na skupinu | Zabezpečuje štatistickú spoľahlivosť |
| Čas teplotnej rovnováhy | Aspoň 1 hodinu | Zabezpečuje teplotnú stabilitu vzorky |
2.5 Návrh skúšobného postupu
Test sa vykonáva v dávkach, pričom v každom časovom bode sa testuje 10 paralelných vzoriek. Konkrétne kroky sú nasledovné:
Príprava vzorky: Pred-upravené vzorky sa náhodne rozdelia do 5 skupín (10 vzoriek na skupinu). Jedna skupina slúži ako kontrolná skupina (nezmrazená) a zvyšné štyri skupiny sa používajú na 1-hodinové, 2-hodinové, 24-hodinové a 72-hodinové mraziace testy.
Počiatočné hodnotenie výkonu: Vzorky kontrolnej skupiny sa podrobia vizuálnej kontrole, meraniu rozmerov, meraniu hmotnosti a testovaniu tvrdosti, aby sa stanovili základné údaje.
Test mrazu: Testované vzorky sa umiestnia do mrazničky s teplotou -20 stupňov. Po čakaní aspoň 1 hodiny, aby sa zabezpečila teplotná rovnováha, sa vzorky odoberú vo vopred stanovených časoch a ich výkon sa okamžite vyhodnotí, aby sa predišlo odrazu teploty, ktorý by ovplyvnil výsledky.
Hodnotenie výkonu: Zahŕňa vizuálnu kontrolu (trhliny, deformácie), meranie rozmerov (zmeny kľúčových rozmerov), meranie hmotnosti, testovanie tvrdosti a detekciu trhlín (mikroskopické pozorovanie dĺžky, hĺbky a rozloženia trhlín).
Analýza údajov: Štatistická analýza sa vykonáva na testovacích údajoch, pričom sa vypočítajú parametre, ako je priemer a štandardná odchýlka, aby sa vyhodnotila spoľahlivosť výsledkov.
III. Štandardy hodnotenia výkonnosti
3.1 Normy hodnotenia krehkosti
3.1.1 Štandardy klasifikácie dĺžky trhlín
| Úroveň trhliny | Rozsah dĺžky | Závažnosť | Kritériá hodnotenia |
|---|---|---|---|
| Menšia trhlina | Menšie alebo rovné 2 mm | Mierne | Nemá vplyv na funkčnosť |
| Short Crack | 2-5 mm | Mierne | Ovplyvňuje estetiku, ale nie funkčnosť |
| Stredná trhlina | 5-10 mm | Ťažké | Ovplyvňuje funkčnosť |
| Dlhá trhlina | >10 mm | Mimoriadne závažné | Vedie k zlyhaniu konštrukcie |
3.1.2 Hodnotenie hustoty trhlín
Hustota trhliny=Celková dĺžka trhliny / plocha povrchu vzorky. Charakteristiky hustoty rozvetvenia a distribúcie trhlín sa tiež zaznamenávajú a vyhodnocujú podľa normy GB/T13298-2015.
3.1.3 Vyhodnotenie teploty krehkosti
Podľa noriem ASTM D746 a ISO 974 sa teplota krehkosti vzťahuje na teplotu, pri ktorej 50 % vzoriek podlieha krehkému lomu za špecifických podmienok nárazu. Hoci sa táto štúdia zameriava na -20 stupňov, vykonali sa dodatočné testy na určenie teplotného rozsahu krehkosti plastových priehľadných pohárov PLA..
3.2 Normy hodnotenia deformácií
3.2.1 Rýchlosť zmeny lineárnej dimenzie
Miera lineárnej zmeny (%)=(Rozmer po úprave - Počiatočný rozmer) / Počiatočný rozmer × 100 %. Kľúčové merania zahŕňajú zmeny priemeru ústia pohára, priemer dna pohára, výšku a hrúbku steny.
3.2.2 Koeficient deformácie tvaru
Deformácia: Zmerajte odchýlku rovinnosti ústia a dna pohára. Maximálna povolená odchýlka je 0,5 mm s chybou rovinnosti referenčnej roviny<0.05 mm.
Odchýlka zaoblenia: Zmerajte zmenu zaoblenia pohára v rôznych výškach pomocou prístroja na meranie kruhovitosti.
Odchýlka kolmosti: Zmerajte zmenu kolmosti medzi osou misky a spodným povrchom.
3.2.3 Rýchlosť zmeny objemu
Miera zmeny objemu (%)=(Objem po ošetrení - Počiatočný objem) / Počiatočný objem × 100 %. Objem sa meria metódou plnenia vodou pomocou presného odmerného valca na meranie objemu naplnenej vody.
3.2.4 Zmena rovnomernosti hrúbky steny
Pomocou mikrometra zmerajte hrúbku steny v ústí pohára, v strede tela pohára a na dne (4 smery na každom mieste). Vypočítajte štandardnú odchýlku a variačný koeficient na vyhodnotenie zmeny rovnomernosti.
3.3 Komplexné stupne hodnotenia výkonu
| stupňa | Úroveň krehkosti | Úroveň deformácie | Odporúčanie na použitie |
|---|---|---|---|
| Výborne | Žiadne praskliny | Deformácia<1% | Vhodné na bežné použitie |
| Dobre | Mierne praskliny (<2mm) | Deformácia 1-3% | Používajte opatrne |
| Spravodlivé | Krátke praskliny (2-5 mm) | Deformácia 3-5% | Neodporúča sa na dlhodobé{0}}používanie |
| Chudák | Medium-long cracks (>5 mm) | Deformation >5% | Nevhodné na použitie |
| Veľmi chudobný | Silné praskanie | Ťažká deformácia | Úplné zlyhanie |
IV. Výsledky testov a analýza
4.1 Krátkodobé-výsledky zmrazenia (1-2 hodiny)
Krátkodobé{0}}testy ukázali, že plastové priehľadné kelímky z PLA vykazovali značnú krehkosť pri nízkych-teplotách pri -20 stupňoch . Konkrétne údaje sú nasledovné:
| Čas testu | Číslo vzorky | Praskajúci stav | Maximálna dĺžka trhliny (mm) | Priemerná hustota trhlín (mm/cm²) | Zmena priemeru úst pohára (%) | Zmena výšky (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 hodina | 1-5 | Mierne praskliny | 1.2-1.6 | 0.15-0.20 | -0,6 až -0,9 | -0,3 až -0,6 |
| Priemer za 1 hodinu | - | Mierne praskliny | 1.4±0.1 | 0.17±0.02 | -0.76±0.1 | -0.46±0.1 |
| 2 hodiny | 6-10 | Krátke praskliny/Mierne praskliny | 1.8-2.4 | 0.22-0.30 | -1,0 až -1,3 | -0,6 až -0,9 |
| 2-hodinový priemer | - | Krátke praskliny | 2.2±0.2 | 0.28±0.03 | -1.16±0.1 | -0.76±0.1 |
Po 1 hodine zmrazovania sa vo všetkých vzorkách objavili mierne praskliny. Tieto trhliny boli väčšinou rozmiestnené pozdĺž okraja misky, v oblastiach koncentrácie napätia v tele misky a na styku dna a bočnej steny, s relatívne rozptýleným rozložením. Po 2 hodinách mrazenia sa trhliny zhoršili, pričom krátke trhliny sa objavili v 4 z 5 vzoriek. Priemerná dĺžka trhliny a hustota sa výrazne zvýšili, čo naznačuje, že predĺžený čas tuhnutia zhoršuje krehký lom.
Pokiaľ ide o deformáciu, po 1 hodine sa priemerný priemer otvoru misky zmenšil o -0,76±0,1% a výška sa zmenšila o -0,46±0,1%; po 2 hodinách bola kontrakcia ešte významnejšia, pričom priemer otvoru pohárika sa zmenšil o -1,16 ± 0,1 % a výška o -0,76 ± 0,1 %. Deformácia je v súlade s charakteristikami nízkoteplotného tepelného zmršťovania PLA.
4.2 Výsledky dlhodobého-zmrazovacieho testu (24 hodín alebo viac)
Dlhodobé-testovanie ukázalo ďalšie zhoršovanie stavu plastových priehľadných pohárov PLA so závažným štrukturálnym poškodením. Údaje sú nasledovné:
| Čas testu | Číslo vzorky | Trhlinový stav | Maximálna dĺžka trhliny (mm) | Priemerná hustota trhlín (mm/cm²) | Zmena priemeru úst pohára (%) | Zmena výšky (%) | Zmena hmotnosti (g) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 24 hodín | 11-15 | Stredne dlhé/dlhé trhliny | 6.5-12.5 | 0.79-1.52 | -2,1 až -2,5 | -1,6 až -2,0 | -0,2 až -0,3 |
| 48 hodín | 16-20 | Dlhé praskliny/silné praskliny | 14.6-25.2 | 1.78-3.04 | -2,9 až -3,3 | -2,3 až -2,7 | -0,3 až -0,5 |
| 72 hodín | 21-25 | Silné praskanie | 28.7-32.5 | 3.52-3.98 | -3,5 až -3,8 | -2,9 až -3,2 | -0,5 až -0,6 |
4.3 Rozloženie teploty a analýza charakteristík chladenia
Čas teplotnej rovnováhy: Trvá 30-40 minút, kým sa vzorka ochladí z izbovej teploty (23 stupňov) na -20 stupňov a najmenej 1 hodinu, kým sa dosiahne teplotná rovnováha, ktorá súvisí s hrúbkou steny vzorky, objemom a chladiacou kapacitou mrazničky.
Rovnomernosť rozloženia teploty: V prostredí -20 stupňov je teplotný rozdiel medzi rôznymi časťami vzorky v rozmedzí ± 0,5 stupňa a teplota ústia, tela a dna pohára je konzistentná a spĺňa požiadavky testu.
Vlastnosti tepelného zmrštenia: Keď sa pohár PLA ochladí z izbovej teploty na -20 stupňov, lineárna miera zmrštenia je približne 0,3-0,5%. Toto zmrštenie vytvára vnútorné napätie v stene pohára, čo je významnou príčinou tvorby trhlín.
4.4 Porovnávacia analýza s tradičnými plastovými materiálmi
Aby sa objasnili nedostatky plastových priehľadných pohárov PLA pri nízkych teplotách, boli testované a porovnané s plastovými priehľadnými pohármi z PET a PP pri teplote -20 stupňov. Výsledky sú nasledovné:
| Typ materiálu | Čas testu | Praskajúci stav | Maximálna dĺžka trhliny (mm) | Priemerná hustota trhlín (mm/cm²) | Zmena priemeru úst pohára (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| CHKO | 2 hodiny | Krátke praskliny | 2.2±0.2 | 0.28±0.03 | -1.16±0.1 |
| PET | 2 hodiny | Žiadne praskliny | 0 | 0 | -0.3±0.05 |
| PP | 2 hodiny | Žiadne praskliny | 0 | 0 | -0.2±0.03 |
Je možné vidieť, že výkonnosť PET a PP pri nízkych teplotách je výrazne lepšia ako u PLA: PET nevykazoval žiadne praskliny po 2 hodinách zmrazovania a iba menšie praskliny po 24 hodinách; PP nevykazoval počas testu žiadne trhliny a jeho rozmerové zmrštenie bolo tiež najmenšie. Tento výkonnostný rozdiel vyplýva z materiálových charakteristík-PET má Tg približne 70 stupňov a PP má Tg približne -10 stupňov až 0 stupňov, pričom si zachováva húževnatosť pri -20 stupňoch; zatiaľ čo PLA má Tg približne 60 stupňov, ďaleko nad testovacou teplotou, pričom vykazuje typickú sklovitú krehkosť.
4.5 Analýza mechanizmu zlyhania
Na základe mikroskopických pozorovaní zlyhanie PLAplastové priehľadné pohárepri -20 stupňoch vyplýva z kombinácie viacerých faktorov:
Krehký lom pri nízkej teplote: Pri teplote -20 stupňov je pohyb molekulárnych reťazcov PLA obmedzený, čo vedie k strate húževnatosti, čo spôsobuje, že sú náchylné na krehké lomy pri vnútornom alebo vonkajšom namáhaní.
Koncentrácia tepelného napätia: PLA má nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, čo spôsobuje tepelné napätie počas chladenia. Trhliny vznikajú a šíria sa v oblastiach koncentrácie napätia, ako je okraj misky, telo a spoj medzi dnom a stenou;
Zmeny kryštalinity: Dlhodobé nízke teploty môžu vyvolať studenú kryštalizáciu v PLA, čím sa ďalej zvyšuje krehkosť materiálu.
Účinok uvoľnenia napätia: Pri nízkych teplotách sa rýchlosť uvoľnenia napätia PLA znižuje, čo sťažuje uvoľnenie vnútorného napätia, čo urýchľuje šírenie trhlín.
V. Diskusia a odporúčania
5.1 Praktická aplikácia Význam výsledkov testov
Testy ukazujú, že bežné jednorazové priehľadné plastové priehľadné poháre PLA majú významné obmedzenia pri -20 stupňoch: viditeľné praskliny sa objavia po krátkodobom-(1{8}}2 hodinách) zmrazení a dlhodobé (24 hodín alebo viac) zmrazenie vedie k zrúteniu konštrukcie. To znamená, že plastové priehľadné poháre PLA nie sú vhodné na dlhodobé skladovanie pri teplote -20 stupňov. Ak je potrebné použitie pri nízkej teplote, odporúča sa uprednostniť materiály PET alebo PP; ak sa musí použiť PLA, mali by sa prijať opatrenia, ako je zvýšenie hrúbky steny a pridanie ochranných puzdier, aby sa znížilo poškodenie.
5.2 Kľúčové faktory ovplyvňujúce výsledky testu
Materiálové faktory: Tg, distribúcia molekulovej hmotnosti, kryštalinita a obsah zmäkčovadla v PLA ovplyvňujú jeho výkonnosť pri nízkych{0}}teplotách. Pridanie zmäkčovadiel, ako je dioktyladipát (DOA) a dibutylsebakát (DBS), môže zlepšiť húževnatosť.
Konštrukčné konštrukčné faktory: Hrúbka steny a dizajn oblastí koncentrácie napätia pohára ovplyvňujú odolnosť proti praskaniu. Zvýšenie hrúbky steny môže zlepšiť výkon, ale zvýši náklady.
Faktory prostredia a procesu: Kolísanie rýchlosti tuhnutia a teploty môže urýchliť starnutie materiálu; výrobné procesy, ako sú parametre vstrekovania a rýchlosť chladenia, ovplyvňujú počiatočnú kvalitu produktu.
Úprava materiálu: Znížte Tg PLA prostredníctvom kopolymerizácie/miešania, pridajte nízkoteplotné zmäkčovadlá a kontrolujte kryštalinitu pomocou nukleačných činidiel;
Štrukturálna optimalizácia: Zosilnite kľúčové časti, ako je okraj pohára a dno, optimalizujte dizajn na zníženie koncentrácie napätia a použite kompozitnú štruktúru PLA / PE.
Použitie a normy: Vyhnite sa dlhodobému{0}}skladovaniu plastových priehľadných pohárov PLA pri -20 stupňoch, kontrolujte rýchlosť zmeny teploty; podporovať vytvorenie výkonnostných štandardov PLA pre nízkoteplotné aplikácie a návodov na používanie.
5.3 Návrhy na zlepšenie
Úprava materiálu:Znížte Tg PLA pomocou kopolymerizácie/miešania, pridajte nízkoteplotné zmäkčovadlá a kontrolujte kryštalinitu pomocou nukleačných činidiel;
Štrukturálna optimalizácia:Zosilnite kľúčové časti, ako je okraj pohára a dno, a optimalizujte dizajn, aby ste znížili koncentráciu stresu.
Použitie a štandardy:Vyhnite sa dlhodobému{0}}neskladovaniu plastových priehľadných pohárov PLA pri teplote -20 stupňov a kontrolujte rýchlosť zmeny teploty.
5.4 Obmedzenia výskumu a výhľad
- Táto štúdia testovala iba 12oz plastové priehľadné poháre PLA pri jedinej teplote -20 stupňov a v priebehu 72 hodín a nezahŕňala iné špecifikácie, teploty a faktory vlhkosti. Budúci výskum potrebuje rozšíriť rozsah testovania, vyvinúť modifikované materiály PLA prispôsobiteľné nízkym{5}}teplotám, zlepšiť systém hodnotenia a podporiť racionálnu aplikáciu PLA v obaloch pri nízkych teplotách
-
VI. Zhrnutie
Táto štúdia systematicky hodnotila mrazuvzdornosť bežných jednorazových priehľadných plastových priehľadných pohárov PLA pri teplote -20 stupňov prostredníctvom štandardizovaného testovania s nasledujúcimi kľúčovými zisteniami:
Krehký lom: Krátkodobé-zmrazenie (1-2 hodiny) malo za následok mierne až krátke trhliny, zatiaľ čo dlhodobé zmrazenie (72 hodín) malo za následok priemernú dĺžku trhlín 30,5 mm, čo viedlo k úplnému zlyhaniu konštrukcie;
Výkon pri deformácii: Zmrazenie spôsobilo zmrštenie plastových priehľadných pohárov s maximálnym zmrštením -3,7 % v priemere okraja pohára a -3,1 % na výšku; deformácia sa časom zintenzívnila;
Porovnanie materiálov: Výkon PLA pri nízkych{0}}teplotách je oveľa horší ako u PET a PP, ktoré si počas testovacieho obdobia zachovali dobrú integritu.
Mechanizmus zlyhania: Krehkosť pri nízkej teplote, koncentrácia tepelného napätia, zmeny kryštalinity a relaxácia napätia spoločne viedli k zlyhaniu PLA;
Odporúčania na použitie: Bežné priehľadné plastové priehľadné poháre PLA nie sú vhodné na dlhodobé-používanie pri -20 stupňoch ; krátkodobé-používanie vyžaduje opatrnosť; uprednostňujú nízkoteplotné adaptabilné materiály ako PET a PP.
