ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ЗВАРЮВАННЯ ВИРОБІВ З БІОРОЗКЛАДНИХ ПЛАСТИКІВ НА ОСНОВІ ПОЛІЛАКТИДУ (ПЛА)

  • В. В. Таланюк Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, Київ
  • А. О. Шадрін Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, Київ
  • М. В. Юрженко Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, Київ
  • О. П. Масючок Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, Київ
Ключові слова: біорозкладні полімери, полілактид, пластичні маси, стикове зварювання, видовжений грат

Анотація

Поновлювані ресурси можуть замінити нафтові полімери на біополімери за допомогою інноваційних технологій. Зростає актуальність розробки нових продуктів на основі біо- та інших інноваційних технологій, які можуть зменшити широко поширену залежність від викопного палива і водночас сприяти посиленню національної безпеки, охорони навколишнього середовища та економіки. Біорозкладні полімери виготовлені з біо-джерела для поліпшення механічних властивостей шляхом додавання частинок арматури або волокон в полімерних матрицях, оптимізуючи їх для інженерних додатків. Вони відрізняються від інших пластиків можливістю розкладання мікроорганізмами шляхом хімічного або фізичного впливу. Саме ця властивість нових матеріалів дозволяє вирішувати проблему відходів. Сьогодні розробка біополімерів ведеться за двома основними напрямками:

– виробництво біорозкладних поліефірів на основі гідроксикарбінових кислот, біорозкладних промислових полімерів;

– виробництво пластичних мас на основі відтворюваних природних компонентів.

Проектування і вибір матеріалів мають бути реалізовані з урахуванням кінцевого етапу їх циклу життя. Тобто шляхом зазначення способу розпаду, рециклювання або утилізації. Частина біопохідних пластмас можуть підлягати біодеградації, тобто розпаду протягом короткого часу. Застосування біодеградованих матеріалів ― це вирішення проблем утилізації відходів швидко й екологічно. Збільшення асортименту пластмасових виробів та винахідження нових композицій для виготовлення пластмас зумовлює нагромадження великої кількості відходів як у формі вжитих виробів, так і у вигляді технологічних відходів чи упаковок. Велика кількість відходів з пластмас, а також їх різноманітність, утруднюють їх повторне використання у вигляді сировини чи матеріалів. Тому виробники пластмас, які створюють або можуть створювати відходи, повинні забезпечувати:

– запобігання утворення відходів або обмеження їх кількості та негативної дії на середовище в процесі виробництва виробів, під час та після завершення їх використання;

– відновлення згідно з принципами охорони середовища, якщо не вдалося запобігти утворенню відходів;

– знешкодження відходів згідно з принципами охорони середовища, утворенню яких не вдалося запобігти або не вдалося їх переробити.

Полілактид (ПЛА) ― прозорий безбарвний термопластичний полімер. Його основна перевага ― можливість переробки всіма способами, застосовуваними для переробки термопластів.

З листівв полілактиду можна формувати тарілки, підноси, отримувати плівку, волокно, упаковку для харчових продуктів тощо. Але широке його застосування стримується низькою продуктивністю технологічних ліній і високою вартістю продукту. ПЛА також має значні переваги, такі як: екологічно чистий характер, перспективні термомеханічні властивості, досконала біосумісність і здатність до розпаду. Ці переваги дають можливість широкого застосування, особливо в галузі біомедицини,в упакуванні продуктів харчування та напоїв. Випробування на розтягування показали найбільшу відносну міцність стикових зварних швів зразків з ПЛА на рівні 75…80 % від основного матеріалу. Дослідження поверхонь руйнування свідчить, що матеріал досить пружний, в результаті розриву утворює видовжені пластинчасті структури. Загалом, ПЛА можна вважати полімерним матеріалом, що добре зварюється нагрітим інструментом.

Біографії авторів

В. В. Таланюк, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, Київ

аспірант 80 відділу

А. О. Шадрін, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, Київ

канд. техн. наук, старший науковий співробітник 80 відділу

М. В. Юрженко, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, Київ

д-р техн. наук, завідувач 80 відділу

О. П. Масючок, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, Київ

молодший науковий співробітник 80 відділу

Посилання

D. Fernandez, E. Rodriguez, M. Bassas, and M. Vinas, “Agro-industrial oily wastes as substrates for PHA production by the new strain Pseudomonas aeruginosa NCIB 40045: Effect of culture conditions,” Biochem, 159-167, 2005.

C. Gao, Y. Zhai, Y. Ding, and Q. Wu, Application of sweet sorghum for biodiesel production by heterotrophic microalga Chlorella protothecoides, 2010, рр. 756-761.

М. Brosda, P. Nguyen, A. Olowinsky, and A. Gillner, “Laserwelding of biopolymers,” Procedia CIRP, vol. 74, pp. 48-552, 2018. https://doi.org/10.1016/j.procir.2018.08.116 .

H. Tiyyagura, l. Tamilse, P. Snehashis, and K. Mantravadi, 9-Surface modification of Magnesium and its alloy as orthopedic biomaterials with biopolymers,. Fundamental Biomaterials: Metals Woodhead Publishing Series in Biomaterials, 2018, pp. 197-210. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102205-4.00009-X .

W. Guiga, S. Galland, E. Peyrol, P. Degraeve, A. Carnet-Pantiez, and Sebti I. Inno, Food Sci. and Emerg. Technol. 10, 2009, pp. 48-56.

N. Amanat, N. L. James, and D. R. McKenzie, “Welding methods for joining thermoplastic polymers for the hermetic enclosure of medical devices,” Medical Enjineering and physics, pp. 600- 699, 2010. https://doi.org/10.1021/ie9707432 .

Karla Enid Lebron, Interfacial healing and transport phenomena modeling of biopolymers, Iowa State University, 2017. 284.

WSW Harun, MSIN Kamariah, N. Muhamad, SAC Ghani, F. Ahmad, and Z. Mohamed, A review of powder additive manufacturing processes for metallic biomaterials. Powder Technol, 2018, pp. 51.

R. Melnikova, A. Ehrmann, and K. Finsterbusch, “3D printing of textile-based structures by Fused Deposition Modelling (FDM) with different polymer materials,” in IOP Conf Ser Mater Sci Eng, Aug., 2014, pp. 184-197.

Переглядів анотації: 68 Завантажень PDF: 25
Опубліковано
2020-02-27
Як цитувати
[1]
В. Таланюк, А. Шадрін, М. Юрженко, і О. Масючок, ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ЗВАРЮВАННЯ ВИРОБІВ З БІОРОЗКЛАДНИХ ПЛАСТИКІВ НА ОСНОВІ ПОЛІЛАКТИДУ (ПЛА), Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 1, с. 97-103, Лют 2020.
Номер
Розділ
Машинобудування і транспорт

Завантаження

Данные скачивания пока не доступны.