Was ist PLA Kunststoff? Mr Beam erklärt's

PLA ist ein vielseitig einsetzbarer Kunststoff, der immer mehr an Bedeutung gewinnt. Der Werkstoff basiert auf nachwachsenden Rohstoffen und hat sich als umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Kunststoffen etabliert. Insbesondere im Bereich des 3D-Drucks spielt das Material eine wichtige Rolle. In diesem Artikel erfährst Du alles über die Eigenschaften, Anwendungsgebiete und Vor- und Nachteile des Kunststoffs und die Gründe, warum das Material sowohl für Hobbytüftler als auch für professionelle Anwender eine erstklassige Wahl darstellen kann.

Chemische Struktur und Zusammensetzung von PLA

PLA-Kunststoff steht für Polylactid und beschreibt einen biologisch abbaubaren Kunststoff. Er wird aus erneuerbaren Ressourcen wie Maisstärke oder Zuckerrohr hergestellt und weist eine einfache chemische Struktur auf. Mikroorganismen aus der Milchsäure wandeln die Stärke zu einem Polymer um. Dieses baut sich aus wiederholenden Einheiten des Monomers Lactid auf. Lactid ist ein chirales Molekül, das hauptsächlich aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff besteht und in zwei stereoisomeren Formen vorkommen kann: L-Lactid und D-Lactid. Polylactid lässt sich entweder aus reinem L-Lactid oder einer Mischung aus L- und D-Lactid erzeugen.

Unterscheidung des Materials von anderen Kunststoffen

Polylactid wird mehrheitlich aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, insbesondere aus Maisstärke und Zuckerrohr. Im Gegensatz dazu werden viele andere Kunststoffe aus fossilen Brennstoffen wie Erdöl produziert. Neben der Herstellungsweise grenzt die biologische Abbaubarkeit den Werkstoff von den meisten anderen Kunststoffen ab. Mikroorganismen können den Werkstoff unter bestimmten Bedingungen in natürliche Substanzen zersetzen, während dieser Prozess bei normalem Plaste nicht zur Verfügung steht. Eine Eigenschaft des Materials ist, dass es eine begrenzte Temperaturbeständigkeit besitzt. Der Werkstoff beginnt bei Temperaturen ab 150 Grad Celsius zu schmelzen, was ihn weniger geeignet für Anwendungen macht, bei denen verstärkt Hitze einwirkt. Aufgrund der relativ einfachen Verarbeitung und der niedrigen Schmelztemperatur ist Polylactid allerdings ein beliebtes Material für den 3D-Druck.

Physische und mechanische Eigenschaften von PLA

Der Schmelzpunkt von Polylactid liegt typischerweise zwischen 150 und 160 Grad Celsius. Bei diesen Temperaturen geht der Kunststoff von einem festen in einen flüssigen Zustand über. Ab etwa 65 Grad Celsius lässt sich der Kunststoff bereits verformen. Das macht das Material geeignet für den 3D-Druck. Der Werkstoff verfügt über eine gute Festigkeit im Gegensatz zu Druckmaterialien wie ABS. Die Härte variiert je nach Hersteller und Zusammensetzung in der Regel in einem Bereich von 65 bis 80 auf der Rockwell-Härteskala. Polylactid ist schwer entflammbar, UV-beständig und kann Feuchtigkeit nur in geringem Maße aufnehmen. Damit ist der Biokunststoff zum Lagern ideal. Im Vergleich zu gängigen 3D-Druckmaterialien wie ABS oder TPU gilt der Werkstoff als weniger flexibel. Polylactide neigen dazu, spröder zu sein und eignen sich daher besser für Anwendungen, bei denen Steifigkeit und Härte erforderlich sind. Wenn Du flexible Teile benötigst, ist das Material nicht unbedingt die beste Wahl.

Verwendungszwecke von PLA

PLA wird vorwiegend für Verpackungen, medizinische Implantate und 3D-gedruckte Modelle verwendet. Das Material ist in einer breiten Palette von Farben erhältlich, da es leicht eingefärbt werden kann. Durch diese Eigenschaft ist der Kunststoff prädestiniert für ästhetische Anwendungen. Das vielseitige Biokunststoffmaterial ist mittlerweile eines der am häufigsten verwendeten Rohstoffe im 3D-Druck. Aufgrund seiner umweltfreundlichen Eigenschaften und der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten hat sich Polylactid neben dem 3D-Druck in verschiedenen Branchen einen festen Platz erobert:

• Die Barriereeigenschaften gegenüber Feuchtigkeit und Fett, die Biokompatibilität und Abbaubarkeit machen Polylactid zu einem gefragten Material für Lebensmittelverpackungen.
• Auch Tragetaschen und Geschirr wie Teller und Tassen aus Kunststoff können mit Polylactid hergestellt werden.
• In der Medizin findet PLA Verwendung bei der Herstellung von biologisch abbaubaren Implantaten. Ob Schrauben, Platten oder Stents - der Biokunststoff ermöglicht es, dass Implantate nach der Erfüllung ihrer Funktion im Körper langsam abgebaut werden.
• Polylactid kann auch zur Herstellung von Fasern und Stoffen verwendet werden und damit als Rohstoff für Textilien und Bekleidung dienen. Vor allem für Outdoor-Sachen, T-Shirts und Sportbekleidung wird das Material eingesetzt.
• Durch die biologische Abbaubarkeit findet der Werkstoff im Gartenbau und in der Landwirtschaft Anwendung. Eine aus Polyactid hergestellte Mulchfolie kann das Wachstum von Pflanzen fördern und Unkraut unterdrücken. Nach der Saison zersetzt sich die Mulchfolie und hinterlässt keinen Abfall.

 

3D-Druck mit Polylactid

PLA ist aufgrund seiner relativ einfachen Verarbeitung und niedrigen Schmelztemperatur ein beliebtes Material für den 3D-Druck:

• Polylactid kann in jede erdenkliche Farbe eingefärbt werden.
• Der Werkstoff ist einfach zu handhaben, umweltfreundlich und bietet die Möglichkeit, präzise und detaillierte Modelle in 3D zu erstellen.
• 3D-Druck mit PLA erfordert keine beheizte Druckplatte und erzeugt in der Regel weniger unangenehme Gerüche als andere Kunststoffe.
• Beim Druckvorgang sorgt die enthaltene Maisstärke für einen süßlichen Duft, der nicht an geschmolzenes Plastik erinnert.
• Andere Kunststoffe erfordern oft spezielle Druckbedingungen und Ausrüstungen.

Mr Beam Lasercutter mit 3D-Drucker kombinieren - PLA gravieren

PLA kann vom Mr Beam graviert werden. Auf diese Weise lässt sich der 3D-Druck mit der Lasermaschine wunderbar kombinieren. Willst Du Dein Modell aus Polylactid mit einem Schriftzug, Zahlenkombinationen oder Symbolen versehen, hilft Dir Mr Beam gern weiter. Die Gestaltungsmöglichkeiten sind vielfältig und werden nach Deinen Vorgaben professionell umgesetzt.

Umweltaspekte von Polylactid

PLA weist eine Reihe von umweltfreundlichen Eigenschaften auf. Der Werkstoff ist:

• biologisch abbaubar
• wird aus pflanzlichen Rohstoffen hergestellt
• erzeugt im Vergleich geringere Treibhausgasemissionen
• enthält normalerweise keine schädlichen Chemikalien
• lässt sich durch Kompostierbarkeit leichter entsorgen als viele andere Kunststoffe

PLA ist biologisch abbaubar und zersetzt sich unter geeigneten Bedingungen, was das Material zu einer umweltfreundlicheren Alternative zu herkömmlichen Kunststoffen macht. Durch die Herstellung aus pflanzlichen Rohstoffen, die sich nachhaltig anbauen lassen, wird der Verbrauch von nicht erneuerbaren Rohstoffen reduziert. Im Vergleich zu Kunststoffen wie Polyethylen und Polypropylen bietet Polylactid niedrigere Treibhausgasemissionen. Mit dem Werkstoff gibt es auch weniger Toxizität, denn PLA enthält keine fragwürdigen Stoffe wie die in vielen Kunststoffen vorkommenden Weichmacher. Zudem ist die Entsorgung einfach, denn das Material kann in industriellen Kompostieranlagen schnell abgebaut werden.

Alternativen zu PLA

Es gibt verschiedene biobasierte Kunststoffe, die aus nachwachsenden Rohstoffen wie Stärke, Zellulose oder Algen hergestellt werden. Beispiele sind Polyhydroxyalkanoate (PHA) und Polybutylensuccinat (PBS). Auch die Verwendung von recycelten Kunststoffen, insbesondere aus Post-Consumer-Recycling, reduziert den Bedarf an neuen Kunststoffen und trägt zur Verringerung von Abfällen bei. Um Umweltauswirkungen zu reduzieren, entwickeln einige Unternehmen Mischungen aus herkömmlichen Kunststoffen und biobasierten Materialien. Die Wahl eines umweltfreundlichen Kunststoffs hängt von den spezifischen Anforderungen des Verwendungszwecks. Für bestimmte Anwendungen kann eine Alternative zu Polylactid sinnvoller sein.