Bevezetés
A politejsav (PLA), mint biológiailag lebomló műanyag, az elmúlt években széles körben használatos az eldobható csomagolások területén. Megújuló erőforrásokból, például kukoricakeményítőből és cukornádbagaszból származik, kiváló biológiai kompatibilitást és biológiai lebonthatóságot mutat, ipari komposztálási körülmények között néhány hónapon belül szén-dioxiddá és vízzé bomlik. Az alacsony hőmérsékletű{2}}teljesítmény azonban a PLA-alkalmazások egyik fő korlátja. Üvegesedési hőmérséklete (Tg) jellemzően 55-65 fok (tipikus érték 60 fok körül). Ez alatt a hőmérséklet alatt a molekulalánc mobilitása meredeken csökken, és az anyag keményebbé és ridegebbé válik, különösen a Tg közelében, ami jelentősen befolyásolja alacsony hőmérsékletű teljesítményét.
A PLA alacsony hőmérsékletű{0}}teljesítményével kapcsolatos jelenlegi kutatások elsősorban az anyagmódosításra és az elméleti elemzésre összpontosítanak. Az adatok azt mutatják, hogy a tiszta PLA alacsony hőmérsékleten hajlamos a ridegedésre, ami jelentősen csökkenti a mechanikai tulajdonságokat. -60 fok alatt a hajlítószilárdság és az ütőszilárdság meredeken csökken, -80 fok alatt pedig a hajlítószilárdság eléri a nullát is, miközben a rugalmassági modulus jelentősen csökken. Azonban a közönséges eldobható PLA-ra vonatkozó speciális tesztadatokátlátszó műanyag poharakáltalánosan használt alacsony hőmérsékleten (-20 fok) még mindig hiányzik. Ez a tanulmány gyakorlati tesztelést és elemzést végez ebből a szempontból.
I. Anyagjellemzők és vizsgálati minták
1.1 A PLA anyag alapvető jellemzői
A PLA egy félig{0}}kristályos polimer, egyedülálló molekulaszerkezettel és fizikai tulajdonságokkal. A szakirodalom szerint a poli-L-tejsav kristályossága körülbelül 37%, Tg-je körülbelül 65 fok, olvadáspontja 180 fok, húzómodulusa 3-4 GPa, hajlítási modulusa pedig 4-5 GPa. Ezek a jellemzők határozzák meg alacsony hőmérsékletű teljesítményét: szobahőmérsékleten üveges állapotban van, olvadáspontja 150-160 fok, de a hosszú távú használati hőmérséklet nem haladhatja meg a 80 fokot, különben hajlamos a lágyulásra és lebomlásra; alacsony hőmérsékleten a molekulalánc mozgása korlátozott, jelentős ridegséget mutat, törékennyé válik és 0 fok alatt könnyen megszakad.
1.2 A szabványos eldobható PLA műanyag átlátszó poharak specifikációi és jellemzői
A piackutatások azt mutatják, hogy a szabványos eldobható PLA tipikus specifikációiátlátszó műanyag poharaka következők:
| Kapacitás (oz/ml) | Felső átmérő (mm) | Alsó átmérő (mm) | Magasság (mm) | Súly (g) | Használat |
|---|---|---|---|---|---|
| 5 uncia (150 ml) | 74 | 45 | 69 | 4.8 | Hideg italok |
| 180 ml | 74 | 45 | 80 | 4.8 | Hideg italok |
| 240 ml | 78 | 45 | 86 | 5.2 | Hideg italok |
| 12 uncia (360 ml) | 89 | 57 | 108 | 8.5-9.3 | Hideg italok |
| 16 uncia (480 ml) | 89 | 57 | - | 10 | Hideg italok |
Ez a vizsgálat egy általánosan elérhető 12 uncia (360 ml) PLA átlátszó poharat választott vizsgálati mintának. Súlya 8,5-9,3 g, fröccsöntéssel készült, vékony falai pedig összhangban vannak az eldobható műanyag átlátszó poharak költség- és anyagtakarékos tervezési jellemzőivel.
1.3 A teljesítmény összehasonlítása hagyományos műanyagokkal
| Anyag típusa | Hőmérséklet tartomány | Alacsony-hőmérsékletű teljesítményjellemzők | Szakítószilárdság (MPa) | Szakadási nyúlás (%) | Hajlítási modulus (GPa) |
|---|---|---|---|---|---|
| PLA | 45-50 fok | Alacsony hőmérsékleten törékeny | 48-145 | 2.5-100 | 3.7-3.8 |
| KEDVENC | -40 foktól 60-70 fokig | Alacsony hőmérsékleten törékennyé válik, Tg≈70 fok | 57 | - | - |
| PP | -40 foktól 100 fokig | Megőrzi jó szívósságát alacsony hőmérsékleten | 41-100 | 3.0-80 | - |
| CPET | -40 foktól 220 fokig | Kiváló teljesítmény magas és alacsony hőmérsékleten{0}} | - | - | - |
A táblázatból látható, hogy a PLA hőmérsékletállósága lényegesen alacsonyabb, mint a hagyományos műanyagoké: bár a PET alacsony hőmérsékleten is törékennyé válik, -20 fokon relatíve jobb a teljesítménye; A PP-nek van a legszélesebb hőmérsékleti tartománya, stabil teljesítménye -40 foktól 100 fokig; A CPET a legjobb magas és alacsony hőmérsékleti teljesítményt nyújt. A mechanikai tulajdonságait tekintve a PLA szakítószilárdsága széles skálával rendelkezik, de szakadási nyúlása kisebb, mint a PP-é, ami viszonylag elégtelen szívósságot jelez.
II. Vizsgálati módszer tervezése
2.1 Szabványosított tesztelési szabványok
Ez a tanulmány szigorúan követi a nemzetközi szabványokat, elsősorban a következőkre hivatkozva:
- ASTM D746-20 "Szabványos vizsgálati módszer műanyagok és elasztomerek ridegségi hőmérsékletére ütés alapján": Meghatározza a műanyagok ridegtörési hőmérsékletének meghatározására szolgáló módszert meghatározott ütési körülmények között, meghatározva azt a hőmérsékletet, amelynél a minták 50%-a valószínűleg meghibásodik.
- ISO 974:2000 "Műanyagok - Az ütési ridegség hőmérsékletének meghatározása": Azon műanyagok esetében, amelyek szobahőmérsékleten nem merevek, statisztikai technikákat alkalmaznak a rideg törési hőmérséklet számszerűsítésére.
- ASTM D618 "Standard Practice for Conditioning Plastics for Testing": Meghatározza a műanyagok kondicionálási eljárásait és feltételeit a tesztelés előtt, biztosítva az eredmények megbízhatóságát és összehasonlíthatóságát.
-
2.2 Minta előkezelés és környezeti kondicionálás
Az ASTM D618 szabvány szerint a vizsgálati minták szabványos előkezelést igényelnek az alacsony hőmérsékleten végzett vizsgálat előtt:
- Mintatisztítás:Tisztítsa meg a minta felületét enyhe tisztítószerrel és ionmentesített vízzel, hogy eltávolítsa az olajfoltokat, port és egyéb szennyeződéseket. Tisztítás után törölje szárazra a felületet egy tiszta, puha ruhával, hogy az száraz és tiszta legyen.
- Kondicionálás:Helyezze a mintákat standard laboratóriumi környezetbe 23±2 fokos hőmérsékleten és 50±5%-os relatív páratartalom mellett legalább 48 órára, hogy a minták stabil kiindulási állapotát elérjék.
- Kezdeti mérés:Az előkezelés után mérje meg a kulcsfontosságú méreteket, például a csészenyílás átmérőjét, a csésze aljának átmérőjét, magasságát és falvastagságát precíziós eszközökkel, például mikrométerekkel és tolómérőkkel, és rögzítse a kezdeti adatokat.
2.3 Vizsgálóberendezések és környezetvédelmi ellenőrzés
A tanulmányban használt fő berendezések a következők:
- Alacsony hőmérsékletű-fagyasztó: Professzionális -20 fokos alacsony hőmérsékletű fagyasztószekrény ±0,5 fokos hőmérsékletszabályozási pontossággal és ±2,0 fokos egyenletességgel.
- Hőmérsékletfigyelő rendszer: A PT100 hőmérséklet-érzékelők (pontossága ±0,1 fok) a minta hőmérsékletének valós idejű monitorozására szolgálnak.
- Mérőeszközök: Nagy{0}}pontosságú mikrométerek (0,01 mm-es pontosság), nóniuszos tolómérők (0,02 mm-es pontosság) és elektronikus mérleg (0,01 g pontosság).
- Optikai ellenőrző berendezés: Nagy{0}}felbontású digitális mikroszkóp és fehér fényű interferométer a felületi repedések megfigyeléséhez.
2.4 Tesztparaméter-beállítások
A szabványos követelmények és a tényleges alkalmazási igények alapján a vizsgálati paraméterek a következők szerint vannak beállítva:
| Tesztállapot | Paraméterek beállítása | Megjegyzések |
|---|---|---|
| Teszt hőmérséklet | -20±1 fok | Cél fagyási hőmérséklet |
| Rövid távú tesztidő- | 1 óra, 2 óra | Két időpont |
| Hosszú távú-tesztidő | 24 óra, 48 óra, 72 óra | Három időpont |
| Minta mennyiség | Csoportonként 10 párhuzamos minta | Statisztikai megbízhatóságot biztosít |
| Hőmérséklet egyensúlyi idő | Legalább 1 óra | Biztosítja a minta hőmérsékleti stabilitását |
2.5 Vizsgálati eljárás tervezése
A vizsgálatot tételesen hajtják végre, minden időpontban 10 párhuzamos mintával. A konkrét lépések a következők:
Minta-előkészítés: Az előkezelt mintákat{0}} véletlenszerűen 5 csoportra osztjuk (csoportonként 10 mintát). Az egyik csoport a kontrollcsoport (nem fagyasztott), a maradék négy csoport pedig 1 órás, 2 órás, 24 órás és 72 órás fagyasztási teszteket végez.
Kezdeti teljesítményértékelés: A kontrollcsoport mintáit szemrevételezéssel, méretméréssel, súlyméréssel és keménységi vizsgálattal kell meghatározni az alapadatok megállapításához.
Fagyasztási teszt: A vizsgálati mintákat -20 fokos fagyasztóba helyezzük. Legalább 1 óra várakozás után, hogy biztosítsák a hőmérsékleti egyensúlyt, a mintákat az előre meghatározott időpontokban eltávolítják, és teljesítményüket azonnal értékelik, hogy elkerüljék a hőmérséklet-visszapattanást, ami befolyásolja az eredményeket.
Teljesítményértékelés: Ez magában foglalja a szemrevételezést (repedések, alakváltozások), a méretméréseket (a kulcsfontosságú méretek változásait), a tömegmérést, a keménységvizsgálatot és a repedésészlelést (a repedés hosszának, mélységének és eloszlásának mikroszkópos megfigyelése).
Adatelemzés: Statisztikai elemzést végeznek a vizsgálati adatokon, olyan paraméterek kiszámításával, mint az átlag és a szórás az eredmények megbízhatóságának értékelése érdekében.
III. Teljesítményértékelési szabványok
3.1 A ridegség értékelési szabványai
3.1.1. Repedési hossz osztályozási szabványok
| Repedési szint | Hossztartomány | Súlyosság | Ítéleti kritériumok |
|---|---|---|---|
| Kisebb repedés | 2 mm-nél kisebb vagy azzal egyenlő | Enyhe | Nem befolyásolja a funkcionalitást |
| Rövid repedés | 2-5 mm | Mérsékelt | Befolyásolja az esztétikát, de nem a funkcionalitást |
| Közepes repedés | 5-10 mm | Szigorú | Befolyásolja a funkcionalitást |
| Long Crack | >10 mm | Rendkívül súlyos | Szerkezeti meghibásodáshoz vezet |
3.1.2 Repedéssűrűség értékelése
Repedéssűrűség=Repedés teljes hossza / minta felülete. A repedések elágazási sűrűségét és eloszlási jellemzőit szintén rögzítjük és értékeljük a GB/T13298-2015 szabvány szerint.
3.1.3 A ridegség hőmérsékletének értékelése
Az ASTM D746 és az ISO 974 szabványok szerint a ridegségi hőmérséklet azt a hőmérsékletet jelenti, amelyen a minták 50%-a rideg törésen megy keresztül meghatározott ütési körülmények között. Bár ez a tanulmány -20 fokra összpontosít, további teszteket végeztek a PLA műanyag átlátszó poharak ridegségi hőmérséklet-tartományának meghatározására..
3.2 Deformációértékelési szabványok
3.2.1 Lineáris méretváltozási sebesség
Lineáris változási arány (%)=(Kezelés utáni méret - Kezdeti méret) / Kezdeti méret × 100%. A legfontosabb mérések közé tartozik a csésze szájátmérőjének, a csésze fenekének átmérőjének, magasságának és falvastagságának változása.
3.2.2 Alakdeformációs együttható
Elhajlás: Mérje meg a csésze szájának és aljának síksági eltérését. A legnagyobb megengedett eltérés 0,5 mm, a referenciasík síkossági hibája<0.05 mm.
Kerekség-eltérés: Mérje meg a csésze kerekség-változását különböző magasságokban kerekségmérő műszerrel.
Merőlegességi eltérés: Mérje meg a merőlegesség változását a csésze tengelye és az alsó felület között.
3.2.3 Hangerő változási sebesség
Térfogatváltozási arány (%)=(Térfogat a kezelés után - Kezdeti térfogat) / Kezdeti térfogat × 100%. A térfogat mérése vízfeltöltési módszerrel történik, precíziós mérőhengerrel a feltöltött víz térfogatának mérésére.
3.2.4 A falvastagság egyenletességének változása
Mérje meg a falvastagságot a csésze szájánál, a csészetest közepén és az alján (mindegyik helyen 4 irányban) mikrométerrel. Számítsa ki a szórást és a variációs együtthatót az egyenletességváltozás értékeléséhez.
3.3 Átfogó teljesítményértékelési osztályzatok
| Fokozat | Törékenységi szint | Deformációs szint | Használati javaslat |
|---|---|---|---|
| Kiváló | Nincs repedés | Deformáció<1% | Normál használatra alkalmas |
| Jó | enyhe repedések (<2mm) | deformáció 1-3% | Óvatosan használja |
| Igazságos | Rövid repedések (2-5 mm) | deformáció 3-5% | Nem ajánlott hosszú távú{0}}használatra |
| Szegény | Medium-long cracks (>5 mm) | Deformation >5% | Használatra alkalmatlan |
| Nagyon szegény | Súlyos repedés | Súlyos deformáció | Teljes kudarc |
IV. Vizsgálati eredmények és elemzés
4.1. Rövid távú fagyasztási teszt eredménye- (1-2 óra)
A rövid távú{0}}tesztek kimutatták, hogy a PLA műanyag átlátszó poharak alacsony hőmérsékleten -20 fokon jelentős mértékben töredeztek. A konkrét adatok a következők:
| Tesztidő | Mintaszám | Repedési állapot | Maximális repedéshossz (mm) | Átlagos repedéssűrűség (mm/cm²) | Csésze szájátmérő változás (%) | Magasságváltozás (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 óra | 1-5 | Enyhe repedések | 1.2-1.6 | 0.15-0.20 | -0,6 és -0,9 között | -0,3 és -0,6 között |
| 1 óra Átlag | - | Enyhe repedések | 1.4±0.1 | 0.17±0.02 | -0.76±0.1 | -0.46±0.1 |
| 2 óra | 6-10 | Rövid repedések/enyhe repedések | 1.8-2.4 | 0.22-0.30 | -1,0 és -1,3 között | -0,6 és -0,9 között |
| 2 órás átlag | - | Rövid repedések | 2.2±0.2 | 0.28±0.03 | -1.16±0.1 | -0.76±0.1 |
1 órás fagyasztás után minden mintán enyhe repedések jelentek meg. Ezek a repedések többnyire a csésze peremén, a csészetest feszültségkoncentrációs területein, valamint az alsó és az oldalfal találkozásánál oszlottak el, viszonylag szórt eloszlással. 2 órás fagyasztás után a repedések súlyosbodtak, 5 mintából 4-ben rövid repedések jelentkeztek. A repedés átlagos hossza és sűrűsége jelentősen megnőtt, ami azt jelzi, hogy a hosszabb fagyási idő súlyosbítja a törékeny törést.
A deformációt tekintve 1 óra elteltével a csészenyílás átlagos átmérője -0,76±0,1%-kal, a magassága pedig -0,46±0,1%-kal csökkent; 2 óra elteltével az összehúzódás még jelentősebb volt, a csészenyílás átmérője -1,16±0,1%-kal, a magassága pedig -0,76±0,1%-kal csökkent. Az alakváltozás összhangban van a PLA alacsony hőmérsékletű hőzsugorodási jellemzőivel.
4.2 Hosszú távú fagyasztási teszt eredményei (24 óra vagy több)
A hosszú távú{0}}tesztek a PLA műanyag átlátszó poharak további romlását mutatták, súlyos szerkezeti sérülésekkel. Az adatok a következők:
| Tesztidő | Mintaszám | Repedés állapota | Maximális repedéshossz (mm) | Átlagos repedéssűrűség (mm/cm²) | Csésze szájátmérő változás (%) | Magasságváltozás (%) | Súlyváltozás (g) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 24 óra | 11-15 | Közepes/hosszú repedések | 6.5-12.5 | 0.79-1.52 | -2,1-től -2,5-ig | -1,6 - -2,0 | -0,2 és -0,3 között |
| 48 óra | 16-20 | Hosszú repedések/Súlyos repedések | 14.6-25.2 | 1.78-3.04 | -2,9 - -3,3 | -2,3 - -2,7 | -0,3 és -0,5 között |
| 72 óra | 21-25 | Súlyos repedés | 28.7-32.5 | 3.52-3.98 | -3,5-től -3,8-ig | -2,9 - -3,2 | -0,5 és -0,6 között |
4.3 A hőmérséklet-eloszlás és a hűtési jellemzők elemzése
Hőmérséklet egyensúlyi idő: 30-40 percet vesz igénybe, amíg a minta szobahőmérsékletről (23 fok) -20 fokra hűl, és legalább 1 óra alatt eléri a hőmérsékleti egyensúlyt, ami a minta falvastagságától, térfogatától és a fagyasztó hűtőkapacitásától függ.
Hőmérséklet-eloszlás egyenletessége: -20 fokos környezetben a minta különböző részei közötti hőmérséklet-különbség ±0,5 fokon belül van, és a csésze szájának, testének és aljának hőmérséklete egyenletes, megfelel a vizsgálati követelményeknek.
Hőzsugorodási jellemzők: Amikor a PLA csésze szobahőmérsékletről -20 fokra hűl, a lineáris zsugorodási sebesség körülbelül 0,3-0,5%. Ez a zsugorodás belső feszültséget generál a csésze falán belül, ami jelentős oka a repedések kialakulásának.
4.4 Összehasonlító elemzés hagyományos műanyagokkal
A PLA műanyag átlátszó poharak hiányosságainak tisztázására alacsony hőmérsékleten teszteltük és -20 fokon összehasonlítottuk a PET és PP műanyag átlátszó csészékkel. Az eredmények a következők:
| Anyag típusa | Tesztidő | Repedési állapot | Maximális repedéshossz (mm) | Átlagos repedéssűrűség (mm/cm²) | Csésze szájátmérő változás (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| PLA | 2 óra | Rövid repedések | 2.2±0.2 | 0.28±0.03 | -1.16±0.1 |
| KEDVENC | 2 óra | Nincs repedés | 0 | 0 | -0.3±0.05 |
| PP | 2 óra | Nincs repedés | 0 | 0 | -0.2±0.03 |
Látható, hogy a PET és a PP alacsony hőmérsékletű -hőmérsékleti teljesítménye lényegesen jobb, mint a PLA-é: a PET nem mutatott repedéseket 2 órás fagyasztás után, és csak kisebb repedéseket 24 óra elteltével; A PP nem mutatott repedést a vizsgálat során, és méretbeli zsugorodása is a legkisebb volt. Ez a teljesítménykülönbség az anyagjellemzőkből adódik. -A PET Tg-je körülbelül 70 fok, a PP Tg-je pedig körülbelül -10 fok és 0 fok között van, szívósságát -20 fokon tartja meg; míg a PLA Tg-értéke körülbelül 60 fok, ami jóval meghaladja a vizsgálati hőmérsékletet, tipikus üveges ridegséget mutat.
4.5 Meghibásodási mechanizmus elemzése
Mikroszkópos megfigyelések alapján a PLA kudarcaátlátszó műanyag poharak-20 fokon több tényező kombinációjából fakad:
Alacsony-hőmérsékletű rideg törés: -20 fokon a PLA molekulaláncok mozgása korlátozott, ami a szívósság elvesztéséhez vezet, így hajlamossá válik a belső vagy külső terhelés hatására törékeny törésre.
Hőfeszültség-koncentráció: A PLA alacsony hőtágulási együtthatóval rendelkezik, hűtés közben termikus feszültséget generál. Repedések keletkeznek és továbbterjednek a feszültségkoncentrációs területeken, például a csésze peremén, a testen, valamint a fenék és a fal közötti csatlakozásban;
Kristályossági változások: A hosszan tartó alacsony hőmérséklet hidegkristályosodást válthat ki a PLA-ban, tovább növelve az anyag ridegségét.
Stresszlazító hatás: Alacsony hőmérsékleten a PLA feszültség-relaxációs sebessége csökken, ami megnehezíti a belső feszültség felszabadulását, felgyorsítja a repedés terjedését.
V. Megbeszélés és ajánlások
5.1. A teszteredmények gyakorlati alkalmazása
A tesztek azt mutatják, hogy a közönséges eldobható átlátszó PLA műanyag átlátszó poharak -20 fokon jelentős korlátokkal rendelkeznek: rövid-idő (1-2 óra) fagyasztás után látható repedések jelennek meg, a hosszan tartó (24 óra vagy több) fagyasztás pedig szerkezeti összeomláshoz vezet. Ez azt jelenti, hogy a PLA műanyag átlátszó poharak nem alkalmasak hosszú távú tárolásra -20 fokon. Ha alacsony hőmérsékletű felhasználásra van szükség, javasolt a PET vagy PP anyagok előnyben részesítése; ha PLA-t kell használni, a károsodás csökkentése érdekében intézkedéseket kell tenni, például növelni kell a falvastagságot és védőhüvelyeket kell felhelyezni.
5.2 A vizsgálati eredményeket befolyásoló kulcstényezők
Anyagi tényezők: A PLA Tg-ja, molekulatömeg-eloszlása, kristályossága és lágyítószer-tartalma egyaránt befolyásolja az alacsony hőmérsékletű{0}}teljesítményt. Lágyítószerek, például dioktil-adipát (DOA) és dibutil-szebacát (DBS) hozzáadása javíthatja a szívósságot.
Szerkezeti tervezési tényezők: A csésze falvastagsága és feszültségkoncentrációs területeinek kialakítása befolyásolja a repedésállóságot. A falvastagság növelése javíthatja a teljesítményt, de növeli a költségeket.
Környezeti és folyamattényezők: A fagyási sebesség és a hőmérséklet-ingadozások felgyorsíthatják az anyag öregedését; A gyártási folyamatok, például a fröccsöntési paraméterek és a hűtési sebesség befolyásolják a termék kezdeti minőségét.
Anyagmódosítás: Csökkentse a PLA Tg-jét kopolimerizációval/keveréssel, adjon hozzá alacsony hőmérsékletű lágyítókat-, és szabályozza a kristályosságot gócképző szerekkel;
Szerkezeti optimalizálás: Vastagítsa meg a kulcsfontosságú részeket, például a csésze peremét és az alját, optimalizálja a kialakítást a feszültségkoncentráció csökkentése érdekében, és alkalmazzon PLA/PE kompozit szerkezetet.
Használat és szabványok: Kerülje a PLA műanyag átlátszó poharak hosszú távú tárolását -20 fokon, szabályozza a hőmérséklet-változás sebességét; elősegítik a PLA alacsony hőmérsékletű alkalmazások teljesítményére vonatkozó szabványok és használati útmutatók létrehozását.
5.3 Fejlesztési javaslatok
Anyagmódosítás:Csökkentse a PLA Tg-jét kopolimerizációval/keveréssel, alacsony hőmérsékletű lágyítók hozzáadásával és a kristályosodás szabályozásával gócképző szerekkel;
Strukturális optimalizálás:Vastagítsa meg a kulcsfontosságú részeket, például a csésze peremét és az alját, és optimalizálja a kialakítást a feszültségkoncentráció csökkentése érdekében.
Használat és szabványok:Kerülje a PLA műanyag átlátszó poharak hosszú távú tárolását- -20 fokon, és szabályozza a hőmérsékletváltozás sebességét.
5.4 Kutatási korlátok és kilátások
- Ez a tanulmány csak 12 unciás PLA műanyag átlátszó poharakat tesztelt egyetlen -20 fokos hőmérsékleten és 72 órán belül, és nem terjedt ki más specifikációkra, hőmérsékletekre és páratartalomra. A jövőbeli kutatásoknak ki kell terjeszteni a tesztelési hatókört, ki kell fejleszteni az alacsony hőmérsékleten alkalmazkodó, módosított PLA anyagokat, javítani kell az értékelési rendszert, és elő kell segíteni a PLA ésszerű alkalmazását alacsony hőmérsékletű csomagolásban.
-
VI. Összegzés
Ez a tanulmány módszeresen értékelte a közönséges eldobható átlátszó PLA műanyag átlátszó poharak fagyállóságát -20 fokon szabványosított teszteléssel, a következő fő megállapításokkal:
Törékeny törési teljesítmény: A rövid távú fagyás (1-2 óra) enyhe vagy rövid repedéseket eredményezett, míg a hosszú távú fagyás (72 óra) átlagosan 30,5 mm-es repedéshosszt eredményezett, ami teljes szerkezeti tönkremenetelhez vezetett;
Deformációs teljesítmény: A fagyás hatására a műanyag átlátszó poharak összezsugorodtak, a maximális zsugorodás -3,7% volt a csésze pereme átmérőjében és -3,1% magasságban; az idő múlásával felerősödött deformáció;
Anyag-összehasonlítás: A PLA alacsony hőmérsékletű{0}}teljesítménye jóval gyengébb, mint a PET-é és a PP-é, amelyek jó integritást tartottak fenn a tesztidőszak alatt;
Meghibásodási mechanizmus: Az alacsony-hőmérsékletű ridegség, a termikus feszültségkoncentráció, a kristályosság változásai és a feszültség relaxációja együttesen a PLA meghibásodásához vezettek;
Használati javaslatok: A közönséges átlátszó PLA műanyag átlátszó poharak nem alkalmasak -hosszú távú használatra -20 fokon; a rövid távú-használat körültekintést igényel; előnyben részesítik az alacsony hőmérsékleten alkalmazkodó anyagokat, mint például a PET és a PP.
