Vliv bio-pigmentů na vlastnosti PLA materiálů pro 3D tisk
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Diplomová práce se zabývá studiem vlivu barviv přírodního původu na vlastnosti kyseliny polymléčné (PLA) pro 3D tisk metodou FDM. V případě výroby 3D tiskových strun bylo důležité znát chování bio-barviv v materiálu. K zjištění termické stability bio-barviv byla provedena termogravimetrická analýza (TGA). Na základě výsledných termických stabilit bylo následně vybráno sedm bio-barviv, ze kterých byly připraveny koncentrační řady ve formě 3D tiskových strun. Pomocí gelové permeační chromatografie (GPC) byl definován vliv přidání bio-barviv do polymerní matrice kyseliny polymléčné. Pro stanovení vlivu bio-barviv na mechanické vlastnosti připravených materiálů byla vybrána tahová zkouška a tříbodová ohybová zkouška. Bylo zjištěno, že přidáním bio-barviv nedochází k výraznému poklesu mechanických vlastností. Dále byla zkoumána UV stabilita pomocí urychlené expozice v komoře s xenonovou výbojkou. Pomocí kolorimetrického vyhodnocení byl definován vliv UV záření na jednotlivá bio-barviva. Výsledky byly klíčové pro další vývoj a optimalizaci využití přírodních barviv ve výrobním procesu 3D tiskových strun.
This thesis deals with the influence of naturally derived dyes on the properties of polylactic acid (PLA) for 3D printing using the FDM method. In the production of 3D printing filaments, it was crucial to understand the behavior of bio-dyes within the material. Thermogravimetric analysis (TGA) was performed to determine the thermal stability of the bio-dyes. Based on the resulting thermal stabilities, seven bio-dyes were selected from which concentration series were prepared in the form of 3D printing filaments. The influence of adding bio-dyes to the PLA polymer matrix was defined using gel permeation chromatography (GPC). To assess the impact of bio-dyes on the mechanical properties of the materials, tensile testing and three-point bending tests were chosen. It was found that adding bio-dyes does not significantly reduce mechanical properties. Furthermore, UV stability was investigated through accelerated exposure in a chamber with a xenon lamp. The influence of UV radiation on individual bio-dyes was defined through colorimetric evaluation. The results were key for further development and optimization of the use of natural dyes in the manufacturing process of 3D printing filaments.
This thesis deals with the influence of naturally derived dyes on the properties of polylactic acid (PLA) for 3D printing using the FDM method. In the production of 3D printing filaments, it was crucial to understand the behavior of bio-dyes within the material. Thermogravimetric analysis (TGA) was performed to determine the thermal stability of the bio-dyes. Based on the resulting thermal stabilities, seven bio-dyes were selected from which concentration series were prepared in the form of 3D printing filaments. The influence of adding bio-dyes to the PLA polymer matrix was defined using gel permeation chromatography (GPC). To assess the impact of bio-dyes on the mechanical properties of the materials, tensile testing and three-point bending tests were chosen. It was found that adding bio-dyes does not significantly reduce mechanical properties. Furthermore, UV stability was investigated through accelerated exposure in a chamber with a xenon lamp. The influence of UV radiation on individual bio-dyes was defined through colorimetric evaluation. The results were key for further development and optimization of the use of natural dyes in the manufacturing process of 3D printing filaments.
Description
Citation
VACULA, J. Vliv bio-pigmentů na vlastnosti PLA materiálů pro 3D tisk [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (předseda)
prof. RNDr. Josef Jančář, CSc. (člen)
prof. Ing. Jaromír Havlica, DrSc. (člen)
prof. Ing. Petr Ptáček, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Lucy Vojtová, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Lerch (člen)
Ing. Jiří Pác (člen)
Date of acceptance
2024-05-27
Defence
Student v rámci obhajoby práce Vliv bio-pigmentů na vlastnosti PLA materiálů pro 3D tisk nejdříve seznámil komisi s cíli své práce a použitým postupem při jejím řešení. V rámci samotné práce vysvětlil postup výběru barviv, přípravu masterbatchů, výsledky gelové permeační chromatografie. Následně ukázal hotové natištěné výrobka a změnu jejich barvy dle přídavku biobarviv. Poté ukázal výsledky testů světlostálosti, mechanických vlastností. Při závěrečném shrnutí vyhodnotil možnosti použití zkoumaných biobarviv a odpověděl na otázky komise:
1) Jaké funkční skupiny nebo složky aditiv mohou působit na polyestery prodegradačně a proč?
2) V práci byly použity poze organické bio-pigmenty. Existují také anorganické bio-pigmenty? Za jakých podmínek může být minerální aditivum označeno jako biosložka?
Po zodpovězení otázek byly komisí položeny následující otázky:
1) Existuje biosložka anorganického původu?
2) V práci máte vyneseny vlastnosti v závislosti na hmotnosti vzorku. Jaký to má smysl?
3) Jak jste srovnávali uv stabilitu Vašich pigmentů?
4) Proč jste volil hodnotu pro tepelnou stabilitu 200 °C.
5) Jak jste vybíral vhodné vzorky.
Na veškeré dotazy student výborně odpověděl.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení