Обновливи суровини за секторот пластика - хемија; повеќе
Преродбата на биополимерите
Одржливост, ефикасност на ресурсите, емисии на СО2 - ова се клучни прашања во глобализираниот социјален развој, кои исто така ги решава индустријата за производство и преработка на полимери. Мајчините полимери, како што се целулоза, лигнин или скроб, но исто така (делумно) био-базирани полиамиди или полиластид (PLA) стануваат фокус на интерес. Подобрените карактеристики на материјалот и обработката на оваа класа на полимери се предмет на истражувачката работа презентирана овде во рамките на заедничкиот проект финансиран од FNR „Биополимер Вербунд“.
Целулозата, најзастапната обновлива суровина и главната компонента на дрвото, отсекогаш играла важна улога во градежништвото, мебелот, хартијата и текстилната индустрија. Но, целулозните влакна се повеќе се користат како засилувачки компоненти во пластичниот сектор и производи како што се WPC (дрвени пластични композити) се произведуваат во профилно истиснување или душеци од природни влакна се користат во процеси на притискање. Скок на нивото на својството се постигнува со употреба на целулозни главни влакна. Овие влакна се произведуваат со растворање на деривати на целулоза или целулоза, а потоа се вртат и во моментов се користат во текстил (вискоза) или како засилување во гуми со високи перформанси (вискоза). Пристапот што се спроведува во проектот за зајакнување на био-базирана термопластика, како што се PLA или био-полиамид со вискоза, доведе до одлични својства на ниво на композити од стаклени влакна [1] [2]. Во соработка со производителот на влакна Cordenka GmbH, беа развиени и повеќе термички стабилни влакна што овозможуваат употреба во термопластика со повисоко топење [3].
Друга главна компонента на дрвото е лигнинот, полиароматска макромолекула која се состои од променливи пропорции на кумарил, конферил и синапил алкохол, што во моментов главно се користи за генерирање енергија во мелниците за пулпа. Беа испитани можностите за употреба на материјалот за био-базирани системи за епоксидна смола и се мешаат со полиолефини. Во соработка со Pracht Lichttechnik GmbH, куќиштата на ЛЕД светилки беа развиени прототипно, кои се состојат од ткаенини поврзани со лигнинска смола, природни влакна. Заедно со Tecnaro GmbH, беа развиени морфолошки оптимизирани мешавини на лигнин и полиолефин [4] со најмногу 70% лигнин, кои имаат одлични механички својства, вклучувајќи висока јачина на удар и нудат предности во цената во споредба со чистите полиолефини.
Друга важна суровина за обновување е скроб, кој е широко користен надвор од прехранбениот сектор во индустријата за хартија. Мешавините со полиолефини (вклучително и био-базирани) и PLA претставуваат друга опција за техничка примена што не е проучена многу добро. Овде, заедно со Biotec, беа испитани можностите за обликување со вбризгување на пена во Engel Austria GmbH и преработка во разнесени филмови и длабоко нацртани написи. Во споредба со конвенционалните партнери за мешавина, како што се алифатични полиестери, има предности во однос на намалување на тежината, подобрена цврстина и јачина, намалена апсорпција на вода [5] и трошоци.
Биопластиката е пластика базирана на обновливи суровини кои, во зависност од нивната хемиска структура, исто така можат да бидат биоразградливи. Најпознатите комерцијално достапни биопластики вклучуваат полилактид (PLA), био-полиетилен (био-PE) и, долго време, разни био-полиамиди (био-PA). Суровините што се користат за синтеза на овие пластика се главно јаглехидрати од пченка или шеќерна трска, но и растителни масла како рицинусово масло.
Како дел од проектот, беа разгледани можностите за подобрување на однесувањето на обработката на PLA преку употреба на продолжувачи на ланци заедно со компанијата Clariant Masterbatches GmbH. Вискозитетот, виткањето на ударот и својствата на истегнување може значително да се подобрат. Овој резултат беше постигнат со додавање на избрани катализатори со цел да се намали температурата и брзината на реакцијата. Ова резултира во преработка и економски предности за компаниите за обработка на пластика, што ја прават употребата на биопластика попривлечна. Заедно со производителот на медицинска технологија Б. Браун Мелсунген АГ, може да се утврди и позитивен ефект на продолжувачот на ланецот врз јачината на ударот на стерилизираните примероци за тестирање PLA.
Модификаторите на влијанието врз основа на етиленски кополимери беа испитани како дополнителен додаток за релативно кршливата биопластична PLA. Овие покажаа значително зголемување на издолжувањето при пауза и апсорпција на енергија во случај на ненадеен стрес, така што е овозможена поголема област на примена [6].
Во однос на технологијата на обработка, беа испитани оптимизираните поставки на процесот на екструдер со двојни завртки и нивното влијание врз материјалните својства заедно со производителот на машини Zeppelin Systems GmbH и компанијата Albis Plastic GmbH. Во споредба со испитаните ПП соединенија, беше пронајдено значително влијание на конфигурацијата на екструдерот врз обработливоста на соединенијата PLA, од кои може да се изведат оптимизирани услови на процесот.
Како и конвенционалната пластика, биопластиката може да се зајакне со влакна со цел да се прошири опсегот на својства. Покрај широко распространетите влакна за зајакнување направени од стакло или јаглерод, влакната направени од обновливи суровини беа испитани и за биопластика. Во комбинација со биопластиката PLA и Bio-PA, овие овозможуваат производство на комплетно био-базирани композитни материјали. Поради малата густина на целулоза, компонентите зајакнати со целулозни влакна имаат помала тежина од компонентите зајакнати со стаклени влакна со иста содржина на влакна. Фокусот на истрагите беше на веќе споменатите целулозни главни влакна.
Во однос на технолошката обработка, бара вградување на целулозни влакна во полиамиди, кои имаат температура на обработка над 200 ° C. Користејќи процес на прелевање и прилагодени параметри на процесот, тука беа постигнати одлични механички својства [2]. Засилена термопластика со кратки влакна со влакна од вискоза имаат значително поголема јачина на удар отколку оние со конвенционално засилување на стаклени влакна. Покрај тоа, новоразвиените вискозни влакна со поголема термичка отпорност [3] нудат понатамошен потенцијал во областа на механичките својства на техничките био-композитни материјали.
Индустриски применлив, енергетски ефикасен и заштеда на влакна процес на соединение за био-ПА со употреба на специјални елементи за месење во екструдер со двојни завртки е развиен под раководство на Zeppelin Systems GmbH. Исто така, може да се покаже дека композитите PLA од дисконтинуираниот мешалка за греење и ладење постигнуваат својства споредливи со оние од екструдерот со двојна завртка.
Како дел од тестовите за обработка во серија во обликување на инекција и истиснување на профилот кај партнерите во проектот Денк Кунстостоф Техник ГмбХ, Техноформ Кунстстофпрофил ГмбХ и Хетич ГмбХ, компонентите беа произведени од композити од био-влакна кои не само што покажуваат значителна тежина предност во споредба со композитите на влакна користени во серии.
Биополимерите направени од обновливи суровини во моментов доживуваат преродба. Аспектите на одржливост и намалувањето на емисиите на CO 2 играат централна улога овде. За да се постигне зголемена пенетрација на пазарот, треба да се развијат економични процеси на производство, да се најдат оптимизирани методи на обработка и да се подобрат својствата на материјалот во однос на специфичните апликации. Целта тука е да се израмни 60-годишното водство на пластика базирана на нафта, на која применетите истражувања даваат свој придонес.