پی ایل اے پلاسٹک کلیئر کپ کم - درجہ حرارت استحکام ٹیسٹ: کیا یہ -20 ڈگری پر ٹوٹنے والا یا خراب ہوجاتا ہے؟

تعارف

بائیوڈیگریڈ ایبل پلاسٹک کی حیثیت سے پولی لیکٹک ایسڈ (پی ایل اے) ، حالیہ برسوں میں ڈسپوز ایبل پیکیجنگ کے میدان میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا رہا ہے۔ قابل تجدید وسائل جیسے کارن نشاستے اور گنے کی باگاسی سے ماخوذ ، یہ صنعتی کھاد کی حالتوں میں چند مہینوں میں کاربن ڈائی آکسائیڈ اور پانی میں سڑنے ، بہترین بائیوکمپیٹیبلٹی اور بائیوڈیگریڈیبلٹی کو ظاہر کرتا ہے۔ تاہم ، کم - درجہ حرارت کی کارکردگی PLA ایپلی کیشنز کے لئے ایک اہم حد ہے۔ اس کا شیشے کی منتقلی کا درجہ حرارت (TG) عام طور پر 55 - 65 ڈگری (60 ڈگری کے ارد گرد عام قیمت) ہے۔ اس درجہ حرارت کے نیچے ، سالماتی چین کی نقل و حرکت میں تیزی سے کمی واقع ہوتی ہے ، اور ماد .ہ سخت اور زیادہ آسانی سے ٹوٹ جاتا ہے ، خاص طور پر ٹی جی کے قریب ، اس کی کم درجہ حرارت کی کارکردگی کو نمایاں طور پر متاثر کرتا ہے۔

پی ایل اے کم - درجہ حرارت کی کارکردگی پر موجودہ تحقیق بنیادی طور پر مادی ترمیم اور نظریاتی تجزیہ پر مرکوز ہے۔ اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ خالص پی ایل اے کم درجہ حرارت پر قبول کرنے کا خطرہ ہے ، جس میں مکینیکل خصوصیات میں نمایاں کمی واقع ہوتی ہے۔ -60 ڈگری سے نیچے ، موڑنے والی طاقت اور اثر کی طاقت میں تیزی سے کمی واقع ہوتی ہے ، اور -80 ڈگری سے نیچے ، موڑنے والی طاقت بھی صفر تک پہنچ جاتی ہے ، جبکہ لچکدار ماڈیولس میں نمایاں کمی واقع ہوتی ہے۔ تاہم ، عام ڈسپوز ایبل پی ایل اے کے لئے مخصوص ٹیسٹ ڈیٹاپلاسٹک صاف کپعام طور پر استعمال شدہ کم درجہ حرارت (-20 ڈگری) میں ابھی بھی کمی ہے۔ یہ مطالعہ اس پہلو پر عملی جانچ اور تجزیہ کرتا ہے۔

I. مادی خصوصیات اور ٹیسٹ کے نمونے

1.1 پی ایل اے مواد کی بنیادی خصوصیات

پی ایل اے ایک نیم - کرسٹل لائن پولیمر ہے جس میں ایک انوکھا سالماتی ڈھانچہ اور جسمانی خصوصیات ہے۔ ادب کے مطابق ، پولی -} l - لییکٹک ایسڈ میں تقریبا 37 37 ٪ ، تقریبا 65 ڈگری کا ایک ٹی جی ، 180 ڈگری کا ایک ٹی جی ، 3 - 4 جی پی اے ، اور 4 {{5 جی پی اے کا ایک ٹینسائل ماڈیولس اور 4 {12} کا ایک موڑنے والا موڈولس ہے۔ یہ خصوصیات اس کی کم درجہ حرارت کی کارکردگی کا تعین کرتی ہیں: کمرے کے درجہ حرارت پر ، یہ شیشے کی حالت میں ہے ، جس کا پگھلنے کا نقطہ 150-160 ڈگری ہے ، لیکن طویل مدتی استعمال کا درجہ حرارت 80 ڈگری سے زیادہ نہیں ہونا چاہئے ، بصورت دیگر یہ نرمی اور انحطاط کا شکار ہے۔ کم درجہ حرارت پر ، مالیکیولر چین کی نقل و حرکت پر پابندی ہے ، جس میں نمایاں برٹیلینس کی نمائش ہوتی ہے ، نازک اور آسانی سے 0 ڈگری سے نیچے ٹوٹ جاتی ہے۔

1.2 معیاری ڈسپوز ایبل پی ایل اے پلاسٹک کلیئر کپ کی وضاحتیں اور خصوصیات

مارکیٹ ریسرچ سے پتہ چلتا ہے کہ معیاری ڈسپوز ایبل پی ایل اے کی مخصوص وضاحتیںپلاسٹک صاف کپمندرجہ ذیل ہیں:

اس مطالعے میں عام طور پر دستیاب 12 اوز (360 ملی لٹر) پی ایل اے شفاف کپ کو ٹیسٹ کے نمونے کے طور پر منتخب کیا گیا ہے۔ اس کا وزن 8.5 - 9.3g ہے ، انجکشن مولڈنگ کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا جاتا ہے ، اور اس کی پتلی دیواریں ہوتی ہیں ، جو لاگت - کے مطابق ہوتی ہیں اور ڈسپوز ایبل پلاسٹک کے صاف کپوں کی مادے کی بچت کے ڈیزائن کی خصوصیات۔

1.3 روایتی پلاسٹک مواد کے ساتھ کارکردگی کا موازنہ

ii. ٹیسٹ کے طریقہ کار کا ڈیزائن

2.1 معیاری جانچ کے معیارات

یہ مطالعہ بین الاقوامی معیارات پر سختی سے عمل کرتا ہے ، بنیادی طور پر حوالہ دیتے ہوئے:

• ASTM D746-20 "پلاسٹک اور elastomers کے برٹیلینس درجہ حرارت کے لئے معیاری ٹیسٹ کا طریقہ": امپیکٹ کے ذریعہ ": مخصوص اثرات کے حالات کے تحت پلاسٹک کے ٹوٹنے والے فریکچر درجہ حرارت کا تعین کرنے کے لئے ایک طریقہ کی وضاحت کرتا ہے ، جس میں درجہ حرارت کی وضاحت ہوتی ہے جس میں 50 ٪ نمونے ناکام ہونے کا امکان رکھتے ہیں۔
• آئی ایس او 974: 2000 "پلاسٹک - اثر برٹیلینس درجہ حرارت کا تعین": پلاسٹک کے لئے جو کمرے کے درجہ حرارت پر سخت نہیں ہیں ، اعدادوشمار کی تکنیکوں کو آسانی سے ٹوٹنے والے فریکچر درجہ حرارت کی مقدار درست کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔
• ASTM D618 "جانچ کے لئے کنڈیشنگ پلاسٹک کے لئے معیاری پریکٹس": نتائج کی وشوسنییتا اور موازنہ کو یقینی بناتے ہوئے ، جانچ سے پہلے پلاسٹک کے لئے کنڈیشنگ کے طریقہ کار اور شرائط کی وضاحت کرتی ہے۔

• 

2.2 نمونہ پریٹریٹمنٹ اور ماحولیاتی کنڈیشنگ

ASTM D618 معیار کے مطابق ، ٹیسٹ کے نمونوں میں کم - درجہ حرارت کی جانچ سے پہلے معیاری پریٹریٹریٹمنٹ کی ضرورت ہوتی ہے:

• نمونہ کی صفائی:تیل کے داغ ، دھول اور دیگر آلودگیوں کو دور کرنے کے لئے ہلکے ڈٹرجنٹ اور ڈیونائزڈ پانی سے نمونے کی سطح کو صاف کریں۔ صفائی کے بعد ، سطح کو صاف ، نرم کپڑے سے خشک کریں تاکہ یہ یقینی بنایا جاسکے کہ یہ خشک اور صاف ہے۔
• کنڈیشنگ:نمونے مستحکم ابتدائی حالت تک پہنچنے کو یقینی بنانے کے ل samples نمونے کم از کم 48 گھنٹوں کے لئے 23 ± 2 ڈگری کے درجہ حرارت اور 50 ± 5 of کے درجہ حرارت پر ایک معیاری لیبارٹری ماحول میں رکھیں۔
• ابتدائی پیمائش:پریٹریٹمنٹ کے بعد ، کلیدی طول و عرض کی پیمائش کریں جیسے کپ کے کھلنے کا قطر ، کپ کے نیچے کا قطر ، اونچائی ، اور دیوار کی موٹائی جیسے صحت سے متعلق ٹولز جیسے مائکرو میٹر اور کیلیپرز کا استعمال کرتے ہوئے ، اور ابتدائی ڈیٹا کو ریکارڈ کریں۔

2.3 ٹیسٹ کے سازوسامان اور ماحولیاتی کنٹرول

اس مطالعے میں استعمال ہونے والے اہم سامان مندرجہ ذیل ہیں:

• کم - درجہ حرارت فریزر: ایک پیشہ ور - 20 ڈگری کم درجہ حرارت اسٹوریج فریزر جس میں درجہ حرارت کنٹرول ± 0.5 ڈگری اور ± 2.0 ڈگری کی یکسانیت ہے۔
• درجہ حرارت کی نگرانی کا نظام: PT100 درجہ حرارت سینسر (درستگی ± 0.1 ڈگری) کو حقیقی وقت میں نمونے کے درجہ حرارت کی نگرانی کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔
• پیمائش کے ٹولز: اعلی - صحت سے متعلق مائکرو میٹر (درستگی 0.01 ملی میٹر) ، ورنیئر کیلیپرز (درستگی 0.02 ملی میٹر) ، اور ایک الیکٹرانک توازن (درستگی 0.01G)۔
• آپٹیکل معائنہ کا سامان: اعلی - ریزولوشن ڈیجیٹل مائکروسکوپ اور سطح کے شگاف کے مشاہدے کے لئے سفید روشنی انٹرفیومیٹر۔

2.4 ٹیسٹ پیرامیٹر کی ترتیبات

2.5 ٹیسٹ کے طریقہ کار کا ڈیزائن

یہ ٹیسٹ بیچوں میں کیا جاتا ہے ، جس میں ہر وقت نقطہ پر 10 متوازی نمونے ٹیسٹ کیے جاتے ہیں۔ مخصوص اقدامات مندرجہ ذیل ہیں:

نمونہ کی تیاری: پری - علاج شدہ نمونے تصادفی طور پر 5 گروپوں (ہر گروپ میں 10 نمونے) میں تقسیم کردیئے جاتے ہیں۔ ایک گروپ کنٹرول گروپ (منجمد نہیں) کے طور پر کام کرتا ہے ، اور بقیہ چار گروپس بالترتیب 1 گھنٹے ، 2 گھنٹے ، 24 گھنٹے ، اور 72 گھنٹے منجمد ٹیسٹ کے لئے استعمال ہوتے ہیں۔
ابتدائی کارکردگی کی تشخیص: کنٹرول گروپ کے نمونے بصری معائنہ ، جہتی پیمائش ، وزن کی پیمائش ، اور بیس لائن ڈیٹا کو قائم کرنے کے لئے سختی کی جانچ سے گزرتے ہیں۔

منجمد ٹیسٹ: ٹیسٹ کے نمونے -20 ڈگری فریزر میں رکھے جاتے ہیں۔ درجہ حرارت کے توازن کو یقینی بنانے کے لئے کم از کم 1 گھنٹہ انتظار کرنے کے بعد ، نمونے پہلے سے طے شدہ اوقات میں ہٹا دیئے جاتے ہیں ، اور نتائج کو متاثر کرنے والے درجہ حرارت کی صحت سے بچنے کے لئے ان کی کارکردگی کا فوری طور پر اندازہ کیا جاتا ہے۔

کارکردگی کی تشخیص: اس میں بصری معائنہ (دراڑیں ، اخترتی) ، جہتی پیمائش (کلیدی طول و عرض میں تبدیلیاں) ، وزن کی پیمائش ، سختی کی جانچ ، اور کریک کا پتہ لگانے (شگاف کی لمبائی ، گہرائی اور تقسیم کا مائکروسکوپک مشاہدہ) شامل ہیں۔

اعداد و شمار کا تجزیہ: اعداد و شمار کا تجزیہ ٹیسٹ کے اعداد و شمار پر کیا جاتا ہے ، جس میں نتائج کی وشوسنییتا کا اندازہ کرنے کے لئے مطلب اور معیاری انحراف جیسے پیرامیٹرز کا حساب لگایا جاتا ہے۔

iii. کارکردگی کی تشخیص کے معیارات

3.1 برٹیلینس کی تشخیص کے معیارات

3.2 اخترتی تشخیص کے معیارات

3.2.1 لکیری طول و عرض میں تبدیلی کی شرح

لکیری تبدیلی کی شرح (٪)=(علاج کے بعد طول و عرض - ابتدائی طول و عرض) / ابتدائی طول و عرض × 100 ٪۔ کلیدی پیمائش میں کپ کے منہ کے قطر ، کپ کے نیچے قطر ، اونچائی اور دیوار کی موٹائی میں تبدیلیاں شامل ہیں۔

3.2.2 شکل اخترتی کے گتانک

وار پیج: کپ کے منہ اور نیچے کی چپٹی انحراف کی پیمائش کریں۔ زیادہ سے زیادہ قابل اجازت انحراف 0.5 ملی میٹر ہے ، جس میں ایک ریفرنس طیارے کے فلیٹ پن کی غلطی ہے<0.05 mm.
راؤنڈنس انحراف: گول کی پیمائش کرنے والے آلے کا استعمال کرتے ہوئے مختلف اونچائیوں پر کپ کی گول کی تبدیلی کی پیمائش کریں۔
کھڑے انحراف: کپ کے محور اور نیچے کی سطح کے مابین کھڑے میں تبدیلی کی پیمائش کریں۔

3.2.3 حجم میں تبدیلی کی شرح

حجم کی تبدیلی کی شرح (٪)=(علاج کے بعد حجم - ابتدائی حجم) / ابتدائی حجم × 100 ٪۔ حجم پانی کو بھرنے کے طریقہ کار سے ماپا جاتا ہے ، پانی سے بھرے ہوئے پانی کی مقدار کی پیمائش کرنے کے لئے صحت سے متعلق پیمائش کرنے والے سلنڈر کا استعمال کرتے ہوئے.

3.2.4 دیوار کی موٹائی یکسانیت میں تبدیلی

مائکومیٹر کا استعمال کرتے ہوئے کپ کے منہ ، کپ کے جسم کے وسط ، اور نیچے (ہر مقام پر 4 سمت) پر دیوار کی موٹائی کی پیمائش کریں۔ یکسانیت کی تبدیلی کا اندازہ کرنے کے لئے معیاری انحراف اور تغیر کے قابلیت کا حساب لگائیں.

3.3 جامع کارکردگی کی تشخیص گریڈ

iv. ٹیسٹ کے نتائج اور تجزیہ

4.1 مختصر - اصطلاح منجمد ٹیسٹ کے نتائج (1-2 گھنٹے)

4.2 لمبی - اصطلاح منجمد ٹیسٹ کے نتائج (24 گھنٹے یا اس سے زیادہ)

4.3 درجہ حرارت کی تقسیم اور ٹھنڈک خصوصیات کا تجزیہ

درجہ حرارت توازن کا وقت: نمونے کو کمرے کے درجہ حرارت (23 ڈگری) سے -20 ڈگری سے ٹھنڈا ہونے میں 30-40 منٹ کا وقت لگتا ہے ، اور درجہ حرارت کے توازن تک پہنچنے میں کم از کم 1 گھنٹہ ، جو نمونے کی دیوار کی موٹائی ، حجم ، اور فریزر کی ٹھنڈک صلاحیت سے متعلق ہے۔
درجہ حرارت کی تقسیم یکسانیت: -20 ڈگری ماحول میں ، نمونے کے مختلف حصوں کے درمیان درجہ حرارت کا فرق ± 0.5 ڈگری کے اندر ہوتا ہے ، اور کپ کے منہ ، جسم اور نیچے کا درجہ حرارت مستقل ہوتا ہے ، ٹیسٹ کی ضروریات کو پورا کرتا ہے۔
تھرمل سکڑنے کی خصوصیات: جب پی ایل اے کپ کمرے کے درجہ حرارت سے -20 ڈگری تک ٹھنڈا ہوتا ہے تو ، لکیری سکڑنے کی شرح تقریبا 0.3-0.5 ٪ ہوتی ہے۔ یہ سکڑنے سے کپ کی دیوار کے اندر اندرونی تناؤ پیدا ہوتا ہے ، جو شگاف کی تشکیل کی ایک اہم وجہ ہے۔

4.4 روایتی پلاسٹک مواد کے ساتھ تقابلی تجزیہ

4.5 ناکامی کے طریقہ کار کا تجزیہ

خوردبین مشاہدات کی بنیاد پر ، پی ایل اے کی ناکامیپلاسٹک صاف کپ-20 ڈگری میں متعدد عوامل کے امتزاج سے پیدا ہوتا ہے:
کم - درجہ حرارت بریٹل فریکچر: -20 ڈگری پر ، پی ایل اے سالماتی زنجیروں کی نقل و حرکت پر پابندی ہے ، جس کی وجہ سے سختی کا نقصان ہوتا ہے ، جس کی وجہ سے وہ اندرونی یا بیرونی تناؤ کے تحت ٹوٹنے والے فریکچر کا شکار ہوجاتے ہیں۔
تھرمل تناؤ کی حراستی: پی ایل اے میں تھرمل توسیع کا کم گتانک ہوتا ہے ، جو ٹھنڈک کے دوران تھرمل تناؤ پیدا کرتا ہے۔ دراڑیں تناؤ کے حراستی والے علاقوں جیسے کپ رم ، جسم ، اور نیچے اور دیوار کے درمیان مشترکہ جیسے تناؤ کے حراستی والے علاقوں میں شروع اور پھیلتی ہیں۔
کرسٹالینٹی تبدیلیاں: طویل کم درجہ حرارت پی ایل اے میں سرد کرسٹاللائزیشن کو راغب کرسکتا ہے ، جس سے مادے کی کٹائی میں مزید اضافہ ہوتا ہے۔
تناؤ میں نرمی کا اثر: کم درجہ حرارت پر ، پی ایل اے کی تناؤ میں نرمی کی شرح کم ہوتی ہے ، جس سے اندرونی تناؤ کو جاری کرنا مشکل ہوجاتا ہے ، جس سے شگاف کی تشہیر کو تیز کرنا ہوتا ہے۔

V. بحث اور سفارشات

5.1 ٹیسٹ کے نتائج کی عملی اطلاق کی اہمیت

ٹیسٹ سے پتہ چلتا ہے کہ عام ڈسپوز ایبل شفاف پی ایل اے پلاسٹک کے صاف کپ - 20 ڈگری پر نمایاں حدود رکھتے ہیں: مختصر - اصطلاح (1 - 2 گھنٹے) منجمد ہونے کے بعد مرئی دراڑیں ظاہر ہوتی ہیں ، اور ساختی خاتمے کی وجہ سے طویل عرصے تک (24 گھنٹے یا اس سے زیادہ) منجمد لیڈز۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ پی ایل اے پلاسٹک کے صاف کپ -20 ڈگری پر طویل مدتی اسٹوریج کے لئے موزوں نہیں ہیں۔ اگر کم درجہ حرارت کا استعمال ضروری ہے تو ، پیئٹی یا پی پی مواد کو ترجیح دینے کی سفارش کی جاتی ہے۔ اگر پی ایل اے کو استعمال کرنا ضروری ہے تو ، دیوار کی موٹائی میں اضافہ اور حفاظتی آستینوں کو شامل کرنے جیسے اقدامات کو نقصان کو کم کرنے کے ل taken لیا جانا چاہئے۔

5.2 ٹیسٹ کے نتائج کو متاثر کرنے والے کلیدی عوامل

مادی عوامل: ٹی جی ، سالماتی وزن کی تقسیم ، کرسٹاللٹی ، اور پی ایل اے کا پلاسٹائزر مواد سب اس کی کم - درجہ حرارت کی کارکردگی کو متاثر کرتا ہے۔ پلاسٹائزرز جیسے ڈیوکٹیل ایڈپیٹ (ڈی او اے) اور ڈیبوٹیل سیباکیٹ (ڈی بی ایس) شامل کرنا سختی کو بہتر بنا سکتا ہے۔
ساختی ڈیزائن کے عوامل: کپ کے تناؤ کے حراستی علاقوں کی دیوار کی موٹائی اور ڈیزائن شگاف مزاحمت کو متاثر کرتا ہے۔ دیوار کی موٹائی میں اضافہ کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے ، لیکن اس سے اخراجات میں اضافہ ہوگا۔
ماحولیاتی اور عمل کے عوامل: منجمد شرح اور درجہ حرارت میں اتار چڑھاو مادی عمر کو تیز کرسکتا ہے۔ مینوفیکچرنگ کے عمل ، جیسے انجیکشن مولڈنگ پیرامیٹرز اور کولنگ ریٹ ، مصنوعات کے ابتدائی معیار کو متاثر کرتے ہیں۔
مادی ترمیم: کوپولیمرائزیشن/ملاوٹ کے ذریعہ پی ایل اے کے ٹی جی کو کم کریں ، کم - درجہ حرارت پلاسٹائزر شامل کریں ، اور نیوکلیٹنگ ایجنٹوں کے ساتھ کرسٹاللٹی کو کنٹرول کریں۔
ساختی اصلاح: گاڑھے کلیدی حصوں جیسے کپ رم اور نیچے ، تناؤ کی حراستی کو کم کرنے کے لئے ڈیزائن کو بہتر بنائیں ، اور PLA/PE جامع ڈھانچے کو اپنائیں۔
استعمال اور معیارات: pla - PLA پلاسٹک کے صاف کپوں کی اصطلاحی اسٹوریج سے پرہیز کریں - 20 ڈگری پر ، درجہ حرارت میں تبدیلی کی شرح کو کنٹرول کریں۔ پی ایل اے کم درجہ حرارت کی ایپلی کیشن پرفارمنس معیارات اور استعمال کے رہنما خطوط کے قیام کو فروغ دیں.

5.3 بہتری کی تجاویز

مادی ترمیم:کوپولیمرائزیشن/ملاوٹ کے ذریعہ پی ایل اے کے ٹی جی کو کم کریں ، کم - درجہ حرارت پلاسٹائزر شامل کریں ، اور نیوکلیٹنگ ایجنٹوں کے ساتھ کرسٹاللٹی کو کنٹرول کریں۔

ساختی اصلاح:کلیدی حصوں کو گاڑھا کریں جیسے کپ رم اور نیچے ، اور تناؤ کی حراستی کو کم کرنے کے لئے ڈیزائن کو بہتر بنائیں۔

استعمال اور معیارات:-20 ڈگری پر پی ایل اے پلاسٹک کے صاف کپ کے لمبے - ٹرم اسٹوریج سے پرہیز کریں ، اور درجہ حرارت میں تبدیلی کی شرح کو کنٹرول کریں۔

5.4 تحقیق کی حدود اور آؤٹ لک

• اس مطالعے میں صرف - 20 ڈگری کے ایک درجہ حرارت پر اور 72 گھنٹوں کے اندر اندر 12 اوز پی ایل اے پلاسٹک کے صاف کپ کا تجربہ کیا گیا ، اور اس میں دیگر وضاحتیں ، درجہ حرارت اور نمی کے عوامل کا احاطہ نہیں کیا گیا۔ مستقبل کی تحقیق کو جانچ کے دائرہ کار کو وسعت دینے ، کم - درجہ حرارت موافقت پذیر ترمیم شدہ پی ایل اے مواد تیار کرنے ، تشخیص کے نظام کو بہتر بنانے ، اور کم درجہ حرارت کی پیکیجنگ میں پی ایل اے کے عقلی اطلاق کو فروغ دینے کی ضرورت ہے۔