Invoering
Polymelkzuur (PLA), als biologisch afbreekbare kunststof, wordt de laatste jaren veel gebruikt op het gebied van wegwerpverpakkingen. Het is afgeleid van hernieuwbare bronnen zoals maïszetmeel en suikerrietbagasse en vertoont een uitstekende biocompatibiliteit en biologische afbreekbaarheid, waarbij het binnen enkele maanden wordt afgebroken tot kooldioxide en water onder industriële composteringsomstandigheden. Prestaties bij lage- temperaturen zijn echter een belangrijke beperking voor PLA-toepassingen. De glasovergangstemperatuur (Tg) is doorgaans 55-65 graden (typische waarde rond 60 graden). Beneden deze temperatuur neemt de mobiliteit van de moleculaire keten scherp af en wordt het materiaal harder en brosser, vooral in de buurt van Tg, wat de prestaties bij lage temperaturen aanzienlijk beïnvloedt.
Huidig onderzoek naar de prestaties van PLA bij lage- temperaturen richt zich voornamelijk op materiaalmodificatie en theoretische analyse. Uit gegevens blijkt dat puur PLA gevoelig is voor verbrossing bij lage temperaturen, met een aanzienlijke afname van de mechanische eigenschappen. Beneden -60 graden nemen de buigsterkte en slagsterkte sterk af, en onder -80 graden bereikt de buigsterkte zelfs nul, terwijl de elasticiteitsmodulus aanzienlijk afneemt. Er zijn echter specifieke testgegevens voor gewoon wegwerp-PLAdoorzichtige plastic bekersbij veelgebruikte lage temperaturen (-20 graden) ontbreekt nog steeds. Deze studie voert praktische tests en analyses uit op dit aspect.
I. Materiaalkenmerken en testmonsters
1.1 Basiskenmerken van PLA-materiaal
PLA is een semi-kristallijn polymeer met een unieke moleculaire structuur en fysieke eigenschappen. Volgens de literatuur heeft poly-L-melkzuur een kristalliniteit van ongeveer 37%, een Tg van ongeveer 65 graden, een smeltpunt van 180 graden, een trekmodulus van 3-4 GPa en een buigmodulus van 4-5 GPa. Deze kenmerken bepalen de prestaties bij lage temperaturen: bij kamertemperatuur bevindt het zich in een glasachtige staat, met een smeltpunt van 150-160 graden, maar de gebruikstemperatuur op lange termijn mag niet hoger zijn dan 80 graden, anders is het gevoelig voor verzachting en degradatie; bij lage temperaturen wordt de beweging van de moleculaire keten beperkt, waardoor deze een aanzienlijke brosheid vertoont, kwetsbaar wordt en gemakkelijk breekt onder de 0 graden.
1.2 Specificaties en kenmerken van standaard doorzichtige wegwerpbekers van PLA-plastic
Uit marktonderzoek blijkt dat de typische specificaties van standaard wegwerp-PLAdoorzichtige plastic bekerszijn als volgt:
| Capaciteit (oz/ml) | Bovendiameter (mm) | Bodemdiameter (mm) | Hoogte (mm) | Gewicht (g) | Gebruik |
|---|---|---|---|---|---|
| 5oz (150ml) | 74 | 45 | 69 | 4.8 | Koude drankjes |
| 6oz (180ml) | 74 | 45 | 80 | 4.8 | Koude drankjes |
| 8 oz (240 ml) | 78 | 45 | 86 | 5.2 | Koude drankjes |
| 12 oz (360 ml) | 89 | 57 | 108 | 8.5-9.3 | Koude drankjes |
| 16 oz (480 ml) | 89 | 57 | - | 10 | Koude drankjes |
Deze studie selecteerde een algemeen verkrijgbare transparante PLA-beker van 360 ml als testmonster. Hij weegt 8,5-9,3 gram, is vervaardigd met behulp van spuitgieten en heeft dunne wanden, wat overeenkomt met de kosten-besparende en materiaalbesparende ontwerpkenmerken van doorzichtige wegwerpbekers.
1.3 Prestatievergelijking met traditionele kunststofmaterialen
| Materiaalsoort | Temperatuurbereik | Prestatiekenmerken bij lage- temperaturen | Treksterkte (MPa) | Verlenging bij breuk (%) | Buigmodulus (GPa) |
|---|---|---|---|---|---|
| PLA | 45-50 graden | Breekbaar bij lage temperaturen | 48-145 | 2.5-100 | 3.7-3.8 |
| HUISDIER | -40 graden tot 60-70 graden | Wordt bros bij lage temperaturen, Tg≈70 graden | 57 | - | - |
| PP | -40 graden tot 100 graden | Behoudt een goede taaiheid bij lage temperaturen | 41-100 | 3.0-80 | - |
| CPET | -40 graden tot 220 graden | Uitstekende prestaties bij hoge en lage- temperaturen | - | - | - |
Zoals uit de tabel blijkt, is de temperatuurbestendigheid van PLA aanzienlijk lager dan die van traditionele kunststoffen: hoewel PET ook bros wordt bij lage temperaturen, zijn de prestaties ervan relatief beter bij -20 graden; PP heeft het grootste temperatuurbereik, met stabiele prestaties van -40 graden tot 100 graden; CPET heeft de beste prestaties bij hoge en lage temperaturen. In termen van mechanische eigenschappen heeft PLA een breed scala aan treksterkte, maar de rek bij breuk is lager dan die van PP, wat wijst op een relatief onvoldoende taaiheid.
II. Ontwerp van testmethode
2.1 Gestandaardiseerde testnormen
Deze studie volgt strikt de internationale normen, waarbij voornamelijk wordt verwezen naar:
- ASTM D746-20 "Standaardtestmethode voor de brosheidstemperatuur van kunststoffen en elastomeren door impact": Specificeert een methode voor het bepalen van de brosse breuktemperatuur van kunststoffen onder specifieke impactomstandigheden, waarbij de temperatuur wordt gedefinieerd waarbij 50% van de monsters waarschijnlijk zal bezwijken.
- ISO 974:2000 "Kunststoffen - Bepaling van de temperatuur van de impactbrosheid": Voor kunststoffen die niet stijf zijn bij kamertemperatuur, worden statistische technieken gebruikt om de brosse breuktemperatuur te kwantificeren.
- ASTM D618 "Standaardpraktijk voor het conditioneren van kunststoffen voor testen": Specificeert de conditioneringsprocedures en omstandigheden voor kunststoffen vóór het testen, waardoor de betrouwbaarheid en vergelijkbaarheid van de resultaten wordt gegarandeerd.
-
2.2 Monstervoorbehandeling en omgevingsconditionering
Volgens de ASTM D618-standaard vereisen testmonsters een gestandaardiseerde voorbehandeling vóór tests bij lage- temperaturen:
- Monsterreiniging:Reinig het monsteroppervlak met een mild reinigingsmiddel en gedeïoniseerd water om olievlekken, stof en andere verontreinigingen te verwijderen. Droog het oppervlak na het reinigen met een schone, zachte doek om er zeker van te zijn dat het droog en schoon is.
- Conditionering:Plaats de monsters in een standaard laboratoriumomgeving bij een temperatuur van 23 ± 2 graden en een relatieve vochtigheid van 50 ± 5% gedurende minimaal 48 uur om ervoor te zorgen dat de monsters een stabiele begintoestand bereiken.
- Initiële meting:Meet na de voorbehandeling de belangrijkste afmetingen zoals de diameter van de cupopening, de diameter van de cupbodem, de hoogte en de wanddikte met behulp van precisiegereedschappen zoals micrometers en schuifmaten, en noteer de initiële gegevens.
2.3 Testapparatuur en omgevingscontrole
De belangrijkste apparatuur die in dit onderzoek wordt gebruikt, is als volgt:
- Lage-Vriezer: Een professionele -20 graden lage temperatuur vriezer met een temperatuurregelingsnauwkeurigheid van ±0,5 graden en een uniformiteit van ±2,0 graden.
- Temperatuurbewakingssysteem: PT100-temperatuursensoren (nauwkeurigheid ±0,1 graad) worden gebruikt om de monstertemperatuur in realtime te bewaken.
- Meetinstrumenten: micrometers met hoge- precisie (nauwkeurigheid 0,01 mm), schuifmaat (nauwkeurigheid 0,02 mm) en een elektronische balans (nauwkeurigheid 0,01 g).
- Optische inspectieapparatuur: digitale microscoop met hoge- resolutie en witlichtinterferometer voor observatie van oppervlaktescheuren.
2.4 Testparameterinstellingen
Op basis van standaardvereisten en daadwerkelijke toepassingsbehoeften worden de testparameters als volgt ingesteld:
| Testconditie | Parameterinstelling | Opmerkingen |
|---|---|---|
| Testtemperatuur | -20±1 graad | Doeltemperatuur onder het vriespunt |
| Korte-testtijd | 1 uur, 2 uur | Twee tijdstippen |
| Testtijd op lange- termijn | 24 uur, 48 uur, 72 uur | Drie tijdstippen |
| Monsterhoeveelheid | 10 parallelle monsters per groep | Garandeert statistische betrouwbaarheid |
| Temperatuurevenwichtstijd | Minimaal 1 uur | Zorgt voor stabiliteit van de monstertemperatuur |
2.5 Ontwerp van testprocedures
De test wordt batchgewijs uitgevoerd, waarbij op elk tijdstip 10 parallelle monsters worden getest. De specifieke stappen zijn als volgt:
Monstervoorbereiding: De voor-behandelde monsters worden willekeurig verdeeld in 5 groepen (10 monsters per groep). Eén groep dient als controlegroep (niet ingevroren) en de overige vier groepen worden gebruikt voor respectievelijk 1 uur, 2 uur, 24 uur en 72 uur invriestests.
Initiële prestatie-evaluatie: De monsters van de controlegroep ondergaan visuele inspectie, maatmetingen, gewichtsmetingen en hardheidstesten om basisgegevens vast te stellen.
Invriestest: De testmonsters worden in een vriezer van -20 graden geplaatst. Na ten minste 1 uur te hebben gewacht om het temperatuurevenwicht te garanderen, worden de monsters op de vooraf bepaalde tijdstippen verwijderd en worden hun prestaties onmiddellijk geëvalueerd om te voorkomen dat de temperatuurstijging de resultaten beïnvloedt.
Prestatiebeoordeling: Dit omvat visuele inspectie (scheuren, vervorming), maatmetingen (veranderingen in belangrijke afmetingen), gewichtsmeting, hardheidstesten en scheurdetectie (microscopische observatie van scheurlengte, diepte en verdeling).
Gegevensanalyse: Er wordt een statistische analyse uitgevoerd op de testgegevens, waarbij parameters zoals gemiddelde en standaardafwijking worden berekend om de betrouwbaarheid van de resultaten te beoordelen.
III. Prestatie-evaluatienormen
3.1 Beoordelingsnormen voor broosheid
3.1.1 Classificatienormen voor scheurlengte
| Crack-niveau | Lengtebereik | Ernst | Beoordelingscriteria |
|---|---|---|---|
| Kleine scheur | Minder dan of gelijk aan 2 mm | Licht | Heeft geen invloed op de functionaliteit |
| Korte scheur | 2-5 mm | Gematigd | Heeft invloed op de esthetiek, maar niet op de functionaliteit |
| Middelmatige scheur | 5-10 mm | Streng | Heeft invloed op de functionaliteit |
| Lange scheur | >10 mm | Extreem ernstig | Leidt tot structureel falen |
3.1.2 Evaluatie van de scheurdichtheid
Scheurdichtheid=Totale scheurlengte / monsteroppervlak. De scheurvertakkingsdichtheid en distributiekarakteristieken worden ook geregistreerd en geëvalueerd volgens de GB/T13298-2015-norm.
3.1.3 Evaluatie van de broosheidstemperatuur
Volgens de ASTM D746- en ISO 974-normen verwijst de brosheidstemperatuur naar de temperatuur waarbij 50% van de monsters onder specifieke impactomstandigheden brosse breuken ondergaan. Hoewel dit onderzoek zich richt op -20 graden, zijn er aanvullende tests uitgevoerd om het brosheidstemperatuurbereik van de doorzichtige PLA-plastic bekers te bepalen.
3.2 Evaluatienormen voor vervorming
3.2.1 Veranderingssnelheid lineaire afmetingen
Lineair veranderingspercentage (%)=(Afmeting na behandeling - Initiële dimensie) / Initiële dimensie × 100%. De belangrijkste metingen zijn onder meer veranderingen in de diameter van de bekermond, de diameter van de bodem van de beker, de hoogte en de wanddikte.
3.2.2 Vormvervormingscoëfficiënt
Warpage: Meet de vlakheidsafwijking van de bekermond en -bodem. De maximaal toegestane afwijking bedraagt 0,5 mm, met een vlakheidsfout van het referentievlak van 0,5 mm<0.05 mm.
Rondheidsafwijking: Meet de rondheidsverandering van de cup op verschillende hoogtes met behulp van een rondheidsmeetinstrument.
Loodrechtheidsafwijking: Meet de verandering in loodrechtheid tussen de cupas en het bodemoppervlak.
3.2.3 Volumeveranderingssnelheid
Percentage volumeverandering (%)=(Volume na behandeling - Initieel volume) / Initieel volume × 100%. Het volume wordt gemeten via de watervulmethode, waarbij gebruik wordt gemaakt van een precisiemeetcilinder om het gevulde watervolume te meten.
3.2.4 Verandering van uniformiteit van wanddikte
Meet de wanddikte bij de bekermond, het midden van het bekerlichaam en de onderkant (4 richtingen op elke locatie) met behulp van een micrometer. Bereken de standaardafwijking en variatiecoëfficiënt om de uniformiteitsverandering te evalueren.
3.3 Uitgebreide prestatiebeoordelingscijfers
| Cijfer | Broosheidsniveau | Vervormingsniveau | Gebruiksaanbeveling |
|---|---|---|---|
| Uitstekend | Geen scheuren | Vervorming<1% | Geschikt voor normaal gebruik |
| Goed | Lichte scheurtjes (<2mm) | Vervorming 1-3% | Wees voorzichtig |
| Eerlijk | Korte scheuren (2-5 mm) | Vervorming 3-5% | Niet aanbevolen voor langdurig gebruik- |
| Arm | Medium-long cracks (>5 mm) | Deformation >5% | Ongeschikt voor gebruik |
| Zeer slecht | Ernstige scheuren | Ernstige vervorming | Volledige mislukking |
IV. Testresultaten en analyse
4.1 Resultaten van bevriezingstests op korte- termijn (1-2 uur)
Korte-tests hebben aangetoond dat doorzichtige PLA-plastic bekers een aanzienlijke brosheid bij lage- temperaturen vertoonden bij -20 graden. De specifieke gegevens zijn als volgt:
| Testtijd | Voorbeeldnummer | Krakende toestand | Maximale scheurlengte (mm) | Gemiddelde scheurdichtheid (mm/cm²) | Verandering in diameter bekermonding (%) | Hoogteverandering (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 uur | 1-5 | Lichte scheuren | 1.2-1.6 | 0.15-0.20 | -0,6 tot -0,9 | -0,3 tot -0,6 |
| 1 uur gemiddeld | - | Lichte scheuren | 1.4±0.1 | 0.17±0.02 | -0.76±0.1 | -0.46±0.1 |
| 2 uur | 6-10 | Korte scheurtjes/lichte scheurtjes | 1.8-2.4 | 0.22-0.30 | -1,0 tot -1,3 | -0,6 tot -0,9 |
| 2-uursgemiddelde | - | Korte scheuren | 2.2±0.2 | 0.28±0.03 | -1.16±0.1 | -0.76±0.1 |
Na 1 uur bevriezen verschenen in alle monsters lichte scheurtjes. Deze scheuren waren meestal verspreid langs de rand van de beker, in spanningsconcentratiegebieden van het bekerlichaam en op de kruising van de bodem en de zijwand, met een relatief verspreide verdeling. Na 2 uur bevriezen werden de scheurtjes erger, waarbij in 4 van de 5 monsters korte scheurtjes verschenen. De gemiddelde scheurlengte en -dichtheid namen aanzienlijk toe, wat aangeeft dat langdurige bevriezingstijd brosse breuken verergert.
In termen van vervorming is de gemiddelde diameter van de cupopening na 1 uur afgenomen met -0,76±0,1%, en de hoogte met -0,46±0,1%; na 2 uur was de contractie zelfs nog significanter, waarbij de diameter van de cupopening met -1,16±0,1% en de hoogte met -0,76±0,1% afnam. De vervorming komt overeen met de thermische krimpeigenschappen van PLA bij lage temperaturen.
4.2 Resultaten van bevriezingstests op lange termijn- (24 uur of langer)
Uit tests op de lange- termijn bleek dat de doorzichtige bekers van PLA-plastic nog verder achteruit gingen, met ernstige structurele schade tot gevolg. De gegevens zijn als volgt:
| Testtijd | Voorbeeldnummer | Barstconditie | Maximale scheurlengte (mm) | Gemiddelde scheurdichtheid (mm/cm²) | Verandering in diameter bekermonding (%) | Hoogteverandering (%) | Gewichtsverandering (g) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 24 uur | 11-15 | Middellange/lange scheuren | 6.5-12.5 | 0.79-1.52 | -2,1 tot -2,5 | -1,6 tot -2,0 | -0,2 tot -0,3 |
| 48 uur | 16-20 | Lange scheuren/ernstige scheuren | 14.6-25.2 | 1.78-3.04 | -2,9 tot -3,3 | -2,3 tot -2,7 | -0,3 tot -0,5 |
| 72 uur | 21-25 | Ernstig kraken | 28.7-32.5 | 3.52-3.98 | -3,5 tot -3,8 | -2,9 tot -3,2 | -0,5 tot -0,6 |
4.3 Analyse van temperatuurverdeling en koelingskarakteristieken
Temperatuurevenwichtstijd: het duurt 30-40 minuten voordat het monster is afgekoeld van kamertemperatuur (23 graden) tot -20 graden, en minimaal 1 uur om een temperatuurevenwicht te bereiken, wat verband houdt met de wanddikte, het volume en het koelvermogen van de vriezer.
Uniformiteit van de temperatuurverdeling: in een omgeving van -20 graden ligt het temperatuurverschil tussen de verschillende delen van het monster binnen ± 0,5 graden, en de temperatuur van de bekermond, het lichaam en de bodem is consistent en voldoet aan de testvereisten.
Thermische krimpkarakteristieken: Wanneer de PLA-beker afkoelt van kamertemperatuur tot -20 graden, bedraagt de lineaire krimp ongeveer 0,3-0,5%. Deze krimp genereert interne spanning binnen de cupwand, wat een belangrijke oorzaak is van scheurvorming.
4.4 Vergelijkende analyse met traditionele kunststofmaterialen
Om de tekortkomingen van doorzichtige PLA-plastic bekers bij lage temperaturen op te helderen, werden ze getest en vergeleken met PET- en PP-doorzichtige plastic bekers bij -20 graden. De resultaten zijn als volgt:
| Materiaalsoort | Testtijd | Krakende toestand | Maximale scheurlengte (mm) | Gemiddelde scheurdichtheid (mm/cm²) | Verandering in diameter bekermonding (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| PLA | 2 uur | Korte scheuren | 2.2±0.2 | 0.28±0.03 | -1.16±0.1 |
| HUISDIER | 2 uur | Geen scheuren | 0 | 0 | -0.3±0.05 |
| PP | 2 uur | Geen scheuren | 0 | 0 | -0.2±0.03 |
Het is duidelijk dat de prestaties bij lage- temperaturen van PET en PP aanzienlijk beter zijn dan die van PLA: PET vertoonde geen scheuren na 2 uur bevriezen, en slechts kleine scheuren na 24 uur; PP vertoonde tijdens de test geen scheuren en de krimp in afmetingen was ook het kleinst. Dit prestatieverschil komt voort uit de materiaaleigenschappen.-PET heeft een Tg van ongeveer 70 graden, en PP heeft een Tg van ongeveer -10 graden tot 0 graden, waarbij de taaiheid op -20 graden blijft; terwijl PLA een Tg van ongeveer 60 graden heeft, ver boven de testtemperatuur, en typische glasachtige brosheid vertoont.
4.5 Analyse van faalmechanismen
Gebaseerd op microscopische observaties, het falen van PLAdoorzichtige plastic bekersbij -20 graden komt voort uit een combinatie van meerdere factoren:
Brosse breuk bij lage- temperatuur: Bij -20 graden wordt de beweging van moleculaire PLA-ketens beperkt, wat leidt tot een verlies aan taaiheid, waardoor ze vatbaar worden voor brosse breuk onder interne of externe spanning.
Thermische spanningsconcentratie: PLA heeft een lage thermische uitzettingscoëfficiënt, waardoor thermische spanning ontstaat tijdens het afkoelen. Scheuren ontstaan en verspreiden zich in spanningsconcentratiegebieden zoals de rand van de beker, het lichaam en de verbinding tussen de bodem en de wand;
Veranderingen in kristalliniteit: Langdurige lage temperaturen kunnen koude kristallisatie in PLA veroorzaken, waardoor de brosheid van het materiaal verder toeneemt.
Spanningsrelaxatie-effect: Bij lage temperaturen neemt de spanningsrelaxatiesnelheid van PLA af, waardoor het moeilijk wordt om interne spanningen los te laten, waardoor de scheurvoortplanting wordt versneld.
V. Discussie en aanbevelingen
5.1 Praktische toepassing Betekenis van testresultaten
Uit de tests blijkt dat gewone doorzichtige wegwerpbekers van PLA-plastic aanzienlijke beperkingen hebben bij -20 graden: zichtbare scheuren verschijnen na een korte -termijn (1-2 uur) invriezen, en langdurig (24 uur of langer) invriezen leidt tot structurele instorting. Dit betekent dat doorzichtige PLA-plastic bekers niet geschikt zijn voor langdurige opslag bij -20 graden. Als gebruik bij lage temperaturen noodzakelijk is, wordt aanbevolen om voorrang te geven aan PET- of PP-materialen; als PLA moet worden gebruikt, moeten maatregelen worden genomen zoals het vergroten van de wanddikte en het toevoegen van beschermhoezen om schade te verminderen.
5.2 Belangrijkste factoren die de testresultaten beïnvloeden
Materiële factoren: de Tg, de molecuulgewichtsverdeling, de kristalliniteit en het weekmakergehalte van PLA hebben allemaal invloed op de prestaties bij lage- temperaturen. Het toevoegen van weekmakers zoals dioctyladipaat (DOA) en dibutylsebacaat (DBS) kan de taaiheid verbeteren.
Structurele ontwerpfactoren: De wanddikte en het ontwerp van de spanningsconcentratiegebieden van de beker beïnvloeden de scheurweerstand. Het vergroten van de wanddikte kan de prestaties verbeteren, maar zal de kosten verhogen.
Omgevings- en procesfactoren: Vriessnelheid en temperatuurschommelingen kunnen de veroudering van het materiaal versnellen; productieprocessen, zoals spuitgietparameters en koelsnelheid, beïnvloeden de initiële kwaliteit van het product.
Materiaalmodificatie: Verlaag de Tg van PLA door copolymerisatie/menging, voeg weekmakers bij lage- temperatuur toe en controleer de kristalliniteit met kiemvormers;
Structurele optimalisatie: maak belangrijke onderdelen dikker, zoals de rand en de bodem van de beker, optimaliseer het ontwerp om de spanningsconcentratie te verminderen en gebruik een PLA/PE-composietstructuur.
Gebruik en normen: Vermijd langdurige opslag-van doorzichtige PLA-plastic bekers bij -20 graden, controleer de snelheid van temperatuurverandering; het bevorderen van de vaststelling van prestatienormen en gebruiksrichtlijnen voor PLA-toepassingen bij lage temperaturen.
5.3 Verbetersuggesties
Materiële wijziging:Verlaag de Tg van PLA door copolymerisatie/menging, voeg weekmakers bij lage- temperatuur toe en controleer de kristalliniteit met kiemvormers;
Structurele optimalisatie:Maak belangrijke onderdelen dikker, zoals de rand en de bodem van de beker, en optimaliseer het ontwerp om de spanningsconcentratie te verminderen.
Gebruik en normen:Vermijd langdurige opslag van doorzichtige PLA-plastic bekers- bij -20 graden en controleer de snelheid van de temperatuurverandering.
5.4 Onderzoeksbeperkingen en vooruitzichten
- In dit onderzoek werden alleen doorzichtige plastic bekers van 12 oz PLA getest bij een temperatuur van -20 graden en binnen 72 uur, en werden geen andere specificaties, temperaturen en vochtigheidsfactoren meegenomen. Toekomstig onderzoek moet het testbereik uitbreiden, aan lage- temperatuur aanpasbare gemodificeerde PLA-materialen ontwikkelen, het evaluatiesysteem verbeteren en de rationele toepassing van PLA in lage-temperatuurverpakkingen bevorderen
-
VI. Samenvatting
Deze studie evalueerde systematisch de vriesduurzaamheid van gewone doorzichtige wegwerpbekers van PLA-plastic bij -20 graden door middel van gestandaardiseerde tests, met de volgende belangrijke bevindingen:
Prestaties bij brosse breuk: bevriezing op korte- termijn (1-2 uur) resulteerde in lichte tot korte scheuren, terwijl bevriezing op lange termijn (72 uur) resulteerde in een gemiddelde scheurlengte van 30,5 mm, wat leidde tot volledig structureel falen;
Vervormingsprestaties: Door bevriezing zijn de doorzichtige plastic cups gekrompen, met een maximale krimp van -3,7% in de diameter van de cuprand en -3,1% in de hoogte; vervorming is in de loop van de tijd geïntensiveerd;
Materiaalvergelijking: De prestaties bij lage- temperaturen van PLA zijn veel slechter dan die van PET en PP, die tijdens de testperiode een goede integriteit behielden;
Faalmechanisme: Brosheid bij lage- temperaturen, thermische spanningsconcentratie, veranderingen in kristalliniteit en spanningsrelaxatie leidden gezamenlijk tot PLA-falen;
Gebruiksaanbevelingen: gewone transparante, doorzichtige bekers van PLA-plastic zijn niet geschikt voor langdurig gebruik- bij -20 graden; gebruik op korte- termijn vereist voorzichtigheid; Geef prioriteit aan aan lage temperaturen aangepaste materialen zoals PET en PP.
