Vai jūs varat izkausēt PLA un to atkārtoti izmantot?

PLA atkritumi uzkrājas strauji, intensīvi drukājot 3D drukā, piemēram, neizdevušās izdrukas, pamatne un neizmantoto pavedienu gali. Vai šo materiālu var vienkārši izkausēt un atkārtoti izmantot? Lai gan teorētiski PLA var izkausēt, praktiskie ierobežojumi ietekmē kvalitāti un lietojamību. Šajā emuāra ierakstā ir paskaidrota PLA būtība, atkārtotas izmantošanas veidi, problēmas, ar kurām jūs saskarsieties, un ikdienas lietošanas apsvērumi jūsu projektos.

PLA sastāvs: kā tā īpašības ietekmē atkārtotu izmantošanu

PLA raksturīgās īpašības ir būtiskas atkārtotas izmantošanas izaicinājumu risināšanā. Apskatīsim galvenās materiāla īpašības, kas padara PLA kausēšanu un pārveidošanu sarežģītu.

PLA ir termoplasts

PLA ir termoplastisks materiālsŠāda veida plastmasa karsējot kļūst mīksta un formējama, bet atdziestot sacietē — cikls, ko var atkārtot. Šī īpašība ir iemesls, kāpēc PLA pārstrāde šķiet iespējama. Divas kritiskās PLA temperatūras ir:

• Stiklošanās temperatūra (T_g ): Tā ir aptuveni 60–65 °C. Šajā temperatūrā PLA mainās no cieta un trausla stāvokļa uz mīkstāku, gumijotāku. Tas vēl nav izkusis, bet ir daudz elastīgāks.
• Kušanas temperatūra (T_m ): Parasti tā ir no 150 līdz 180 °C. Precīza temperatūra var mainīties atkarībā no konkrētās PLA formulas, ražotāja izmantotajām krāsvielām vai citām piedevām un no tā, vai tas iepriekš ir karsēts. Kad PLA sasniedz šo temperatūru, tas kļūst par biezu šķidrumu, ko var veidot vai izstumt caur sprauslu, piemēram, 3D printeris.

Galvenā problēma: termiskā degradācija

Termiskā degradācija ir galvenais šķērslis PLA atkārtotai izmantošanai. Katru reizi, kad PLA tiek izkausēta, tās garās ķīmiskās ķēdes — tās izturības avots — var sākt sadalīties. Karstums, skābeklis un mitrums paātrina šo procesu. Šī sadalīšanās rada vairākas nevēlamas sekas materiālam:

• Vājāks materiāls: PLA zaudē izturību un kļūst trauslāks. Pārstrādāts PLA parasti lūst vieglāk nekā neapstrādāts PLA.
• Mainīta plūsma: Degradācija maina PLA kausējuma viskozitāti (biezumu). Tas var kavēt vienmērīgu ekstrūziju caur sprauslu, ietekmējot jaunā kvēldiega vienmērīgumu vai veidnes pildījumu.
• Krāsu izmaiņas: PLA atkārtota uzsildīšana, īpaši, ja tas ir pārkarsēts vai piesārņots, bieži vien izraisa tā tumšāku vai dzeltēšanu. Caurspīdīgs PLA var kļūt duļķains, un krāsains PLA var iegūt blāvu, neskaidru nokrāsu.
• Paaugstināts izgarojumu daudzums: Noārdīta PLA var izdalīt vairāk gaistošo organisko savienojumu (GOS). Šie izgarojumi var būt nepatīkami un potenciāli kairinoši.

PLA absorbē mitrumu: kāpēc tā ir problēma

PLA ir higroskopisks, kas nozīmē, ka tas viegli absorbē gaisā esošo mitrumu. Tas rada ievērojamas problēmas kausēšanas procesā. Kad mitrs PLA tiek uzkarsēts, ūdens kļūst par tvaiku. Kritiski svarīgi ir tas, ka kušanas temperatūrā šis ūdens var reaģēt ar PLA, hidrolizējoties. Šī ķīmiskā reakcija vēl vairāk saīsina PLA polimēru ķēdes, samazinot tā izturību. Tā var izraisīt arī burbuļus un tukšumus atkārtoti kausētajā plastmasā, kā rezultātā pasliktinās drukas kvalitāte vai rodas vājas vietas ražotajos izstrādājumos.

Vai PLA var izkausēt un atkārtoti izmantot?

Tehniski, jā, to var izkausēt un izmantot atkārtoti. Tomēr praksē metāllūžņu pārstrāde augstas kvalitātes jaunā kvēldiegā vai noderīgos produktos ir saistīta ar problēmām, kas ietekmē gala produkta kvalitāti un vispārējo praktisko pielietojumu. Ir pieejamas vairākas metodes, lai to izmēģinātu, sākot no vienkāršām līdz iekārtām balstītām. Katrai no tām ir īpašs pielietojums, priekšrocības un būtiski trūkumi.

1. variants: PLA atgriezumu pārveidošana ar tiešu karstumu un vienkāršām veidnēm

Šī vienkāršā PLA atkārtotas izmantošanas metode prasa minimālu specializētu aprīkojumu.

Process: PLA atgriezumus karsē tosterkrāsnī (nav ieteicams lietot pārtikā piesārņojuma riska dēļ), karstā gaisa pistolē vai karstā plītī, līdz tie kļūst mīksti. Ir obligāti jāizmanto karstumizturīgi cimdi. Pēc tam mīkstināto PLA var veidot ar rokām, presēt vienkāršās veidnēs (e.g., silikona cepšanas veidnes) vai sablīvē blīvākos blokos.

Lietojumi: Galvenokārt izmanto maziem dekoratīviem priekšmetiem, pamata veidnēm rokdarbiem vai PLA atkritumu blīvēšanai.

Priekšrocības: Zemas izmaksas un vienkārša procedūra.

Trūkumi: Sarežģīta temperatūras kontrole var viegli izraisīt PLA pārkaršanu vai piedegšanu, radot ievērojamu daudzumu izgarojumu un nevienmērīgus rezultātus. Laba ventilācija ir ļoti svarīga izgarojumu dēļ. Nav piemērots jaunu materiālu radīšanai. 3D drukāšanas kvēldiegs.

2. variants: no iztīrītiem un sasmalcinātiem PLA atgriezumiem izspiest jaunu pavedienu

Šīs pieejas mērķis ir PLA atkritumus tieši pārvērst atpakaļ izmantojamā 3D drukāšanas kvēldiegā.

Process: Šis daudzpakāpju process ietver:

• Rūpīgi notīriet atgriezumus, lai noņemtu putekļus un eļļas.
• Atkritumu sasmalcināšana vai malšana mazos, vienādos gabaliņos.
• Gabalu plaša žāvēšana (bieži vien stundām ilgi kvēldiega žāvētājā vai kontrolētā krāsnī).
• Žāvēta PLA padeve galda kvēldiega ekstrūderī, kas to izkausē, sajauc un ekstrudē kā jaunu kvēldiegu uz spoles.

Galvenais mērķis/pielietojums: Lai no PLA atgriezumiem ražotu jaunu, lietojamu 3D printera kvēldiegu.

Priekšrocības: Pievilcība slēpjas "slēgtas cilpas" sistēmā, kas atkritumus pārvērš atpakaļ izmantojamā materiālā, tādējādi laika gaitā potenciāli samazinot atkritumu un kvēldiega izmaksas.

Trūkumi: Būtiskākie izaicinājumi ir šādi:

• Augstas sākotnējās izmaksas smalcinātājam un kvēldiega ekstrūderim.
• Laikietilpīgs un darbietilpīgs process (tīrīšana, smalcināšana, žāvēšana, ekstrudēšana).
• Grūtības panākt vienmērīgu kvēldiega diametru un apaļumu, kas ir ļoti svarīgi drukas kvalitātei, bieži vien izraisot printera iestrēgšanu vai sliktas kvalitātes izdrukas.
• Neizbēgama termiskā degradācija, kā rezultātā kvēldiegs kļūst vājāks.
• Augsts piesārņojuma (netīrumi, cita plastmasa) un neskaidru krāsu risks (sajaucot parasti kļūst duļķaini brūna/pelēka).

3. variants: izveidojiet mazus cietus objektus, izmantojot darbvirsmas PLA iesmidzināšanas formēšanu

Apstrādātu PLA var izmantot arī mazās galda iesmidzināšanas formēšanas mašīnās.

Process: Sasmalcināta, rūpīgi žāvēta PLA tiek padota nelielā iesmidzināšanas formēšanas mašīnā, kas uzkarsē un zem spiediena iesmidzina izkausēto plastmasu veidnē.

Lietojumi: Piemērots mazu, cietu detaļu vairāku kopiju izgatavošanai (e.gkronšteini, pogas, korpusi), kur maksimālā izturība nav kritiska.

Priekšrocības: Var ražot diezgan vienādas detaļas ar labām veidnēm un pareiziem iestatījumiem.

Trūkumi: Galda iesmidzināšanas formēšanas iekārtas ir dārgas, tāpat kā kvalitatīvu veidņu izveide, kam arī nepieciešamas prasmes. Formas sarežģītība bieži vien ir ierobežotāka salīdzinājumā ar 3D drukāšanu.

PLA atkritumu pārstrāde rūpnieciskā mērogā

Neskatoties uz bioloģiskas izcelsmes produktiem, liela mēroga, mērķtiecīga PLA pārstrāde no 3D izdrukām ir neparasta. Lai gan daži PLA veidi ir sertificēti rūpnieciskai kompostēšanai, tam ir nepieciešamas specializētas iekārtas, un ne visi PLA atbilst prasībām. Standarta pārstrādes centri parasti uzskata, ka jauktu, bieži vien piesārņotu PLA 3D izdruku savākšana, šķirošana un tīrīšana ir pārāk sarežģīta un dārga, lai būtu dzīvotspējīga.

Galvenās problēmas, atkārtoti izmantojot PLA

PLA kausēšana un atkārtota izmantošana parasti rada ievērojamas un bieži vien nomācošas problēmas. Šīs problēmas gandrīz vienmēr pasliktina gala produkta kvalitāti.

1.Samazināta izturība un palielināta trauslums (termiskā degradācija)

Kā jau iepriekš minēts, termiskā degradācija ir galvenais šķērslis. Katrs kausēšanas cikls vājina PLA iekšējo struktūru. Līdz ar to atkārtoti izmantotais PLA gandrīz vienmēr ir trauslāks un mazāk izturīgs nekā neapstrādāts materiāls, padarot to nepiemērotu izturīgu detaļu ražošanai neatkarīgi no tā, cik rūpīgi tas tiek izmantots mājas apstākļos.

2. Augsts piesārņojuma risks (netīrumi, krāsas, cita plastmasa)

Pārstrādāts PLA ir ļoti uzņēmīgs pret dažādiem piesārņojuma veidiem:

• Netīrumi un eļļas: Putekļi, netīrumi no apstrādes vai ādas tauki var sajaukties ar izkusušo PLA, radot defektus, sprauslu aizsērējumus vai vājās vietas gala produktā.
• Jauktas krāsas: Dažādu PLA krāsu kombinēšana parasti rada duļķainu, neparedzamu nokrāsu (e.g(brūns, tumši pelēks). No jauktiem atgriezumiem iegūt spilgtas, tīras krāsas ir gandrīz neiespējami.
• Šķērsplastmasas piesārņojums: Nejauša sajaukšana ar citām plastmasām (e.g., ABS, PETG) rada nopietnas problēmas atšķirīgo kušanas temperatūru un nesaderības dēļ. Rezultātā veidojas kunkuļi, slikta saķere, pārmērīgs izgarojums un iespējami iekārtu bojājumi.

3. Neparedzama pārstrādātā materiāla kvalitāte un veiktspēja

Materiāla degradācija un piesārņojums kopā rada ļoti nekonsekventu pārstrādātu PLA.

• Pārstrādāta kvēldiega trūkumi: Pārstrādāts PLA kvēldiegs bieži vien ir nevienmērīgs diametrs, neapaļīgums, pārmērīgs trauslums vai slikta kausējuma plūsma. Šie trūkumi tieši izraisa drukas problēmas, piemēram, sprauslu iestrēgšanu, nepietiekamu vai pārmērīgu ekstruziju un sliktu slāņu saķeri.
• Palielināts drukas kļūmju skaits: Pārstrādātā PLA neuzticamība bieži vien noved pie lielāka neveiksmīgu druku skaita. Tas var neitralizēt jebkādus potenciālos materiālu ietaupījumus un radīt lielāku neapmierinātību un atkritumus.

4. Paaugstināta dūmu emisija un ar to saistītie drošības riski

Visa PLA karsēšana izdala dažus gaistošos organiskos savienojumus (GOS). Degradētas vai piesārņotas PLA atkārtota karsēšana var palielināt izdalīto izgarojumu daudzumu un veidu.

• Ventilācijas trūkumi: Nepietiekama ventilācija kušanas laikā ļauj GOS koncentrēties, radot potenciālus veselības riskus ieelpojot.
• Iedarbības apdraudējumi: Ilgstoša vai regulāra saskare ar šiem paaugstinātajiem izgarojumu līmeņiem, īpaši bez atbilstošas ​​elpceļu aizsardzības, var izraisīt kairinājumu vai citas veselības problēmas.

5. Būtiskas investīcijas: laiks, pūles un finansiālās izmaksas

PLA pārstrādei nepieciešamais laiks, pūles un finansiālie izdevumi lielākajai daļai hobiju entuziastu bieži vien atsver ieguvumus.

• Būtisks laika ieguldījums: Viss daudzpakāpju process — tīrīšana, šķirošana, sasmalcināšana, žāvēšana un pēc tam rūpīga ekstrudēšana vai formēšana — ir ārkārtīgi laikietilpīgs.
• Ieguldījumi iekārtās: Kvalitatīvi smalcinātāji, uzticami pavedienu ekstrūderi un atbilstoši pavedienu žāvētāji rada ievērojamus izdevumus, kas bieži vien pārsniedz daudzu jaunu, kvalitatīvu PLA spoļu izmaksas. Ņemot vērā pārstrādāta PLA zemāko kvalitāti un lielāku neveiksmīgu izdruku iespējamību, faktiskie izmaksu ietaupījumi bieži vien ir minimāli vai to nav vispār.

6. Obligāta un laikietilpīga PLA žāvēšana

PLA higroskopiskā daba nozīmē, ka tā viegli absorbē mitrumu, tāpēc pirms jebkāda mēģinājuma to kausēt ir nepieciešama rūpīga un uzmanīga žāvēšana. Žāvēšana ir vēl viens ilgs posms atkārtotas izmantošanas procesā. PLA šķembām parasti nepieciešamas vairākas stundas žāvēšanas kontrolētā zemā temperatūrā (aptuveni 40–50 ℃).Ja PLA netiek pareizi izžāvēts, kausēšanas laikā rodas ievērojamas problēmas, piemēram, burbuļi un tvaiks, un paātrina materiāla degradāciju, kas viss būtiski ietekmē atkārtoti izmantotā materiāla kvalitāti.

Alternatīvas PLA atkritumu kausēšanai

Tā vietā, lai mēģinātu pārkausēt PLA, bieži vien ir praktiskākas un radošākas lietas, ko varat darīt ar PLA atgriezumiem un neveiksmīgām izdrukām.

Radoša pārstrāde:

Neveiksmīgas izdrukas, plostus un balstus var izmantot mākslas projektos, piemēram, mozaīkās, vai kā skulptūru daļas. Nelielus atgriezumus var izmantot kā interesantu pildvielu sveķu lējumos vai unikālu tekstūru radīšanai citos rokdarbos.

PLA gabalu savienošana:

Varat izmantot 3D drukāšanas pildspalvu ar PLA pavedienu, lai "sametinātu" PLA gabalus kopā, labotu plaisas izdrukās vai apvienotu mazākas detaļas lielākās. Dažas plastmasai paredzētas līmes, piemēram, superlīme (cianoakrilāts), ko lieto kopā ar plastmasas grunti, vai īpašas plastmasas epoksīdsveķu masas, var labi darboties arī PLA gabalu salīmēšanai.

Specializēti pārstrādes pakalpojumi (ja pieejami):

Šie nav izplatīti piedāvājumi, taču dažas kopienas darbnīcas, radošās telpas vai specializēti uzņēmumi var piedāvāt PLA atkritumu savākšanu un pārstrādi. Varat apskatīt, kas ir pieejams jūsu reģionā, taču neaizturiet elpu.

Rūpnieciskā kompostēšana (sertificētai PLA):

Ja jūsu PLA ir īpašs marķējums kā piemērots rūpnieciskai kompostēšanai (tas atbilst tādiem standartiem kā EN 13432 vai ASTM D6400) UN jums ir pieejama rūpnieciska vai pašvaldības kompostēšanas iekārta jūsu reģionā, kas tos pieņem, tad šis ir videi draudzīgāks veids, kā no tā atbrīvoties. Taču lielākā daļa PLA nekompostēsies parastā mājsaimniecības komposta tvertnē.

Esiet gudri attiecībā uz saviem PLA atkritumiem!

Lai gan PLA ir iespējams izkausēt, patiesība ir tāda, ka tas ir saistīts ar lieliem šķēršļiem. Materiāla bojāšanās, kvalitātes problēmas un laika un aprīkojuma ieguldījums parasti atsver ieguvumus tipiskam hobija entuziastam. Tā vietā, lai iedziļinātos sarežģītā pārstrādē, dariet visu iespējamo, lai samazinātu atkritumu daudzumu, racionalizējot izdrukas, radoši pārstrādājot atgriezumus vai atrodot vietējo kompostēšanas vietu sertificētai PLA. Izvēlieties savām iespējām piemērotus risinājumus, nevis tos, kas sola neapmierinošus rezultātus.