Termoplastyczny kompozyt polimerowy z napełniaczem odpadowym naturalnym pochodzącym z przemysłu rolno-spożywczego


ZESPÓŁ AUTORSKI

Politechnika Poznańska - Instytut Technologii Materiałów

Mateusz Barczewski

Olga Mysiukiewicz

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Wynalazek to przyjazny dla środowiska kompozyt na osnowie termoplastycznych tworzyw sztucznych. Jego napełniaczem są makuchy lniane, czyli wytłoki powstające przy pozyskiwaniu oleju z nasion lnu. Makuchy, które zawierają celulozę, białka oraz naturalny olej nie znajdują przemysłowego zastosowania i stanowią odpadowe źródło biomasy. Produkcja kompozytu z ich dodatkiem pozwala nie tylko na waloryzację biomasy, ale również na otrzymanie materiału o unikalnych właściwościach. Dzięki obecności naturalnego oleju makuchy korzystnie modyfikują tworzywo sztuczne, sprawiając, że staje się mniej kruche, nie tracąc jednocześnie sztywności i wytrzymałości. Produkcja kompozytów polimerowych na bazie polimerów biodegradowalnych z makuchami lnianymi to z jednej strony korzyści dla środowiska naturalnego (w tym zmniejszenie ilości odpadów), a z drugiej - możliwość wytworzenia atrakcyjnego materiału, który może zastąpić konwencjonalne petrochemiczne tworzywa sztuczne.

ISTOTA WYNALAZKU

Wynalazek stanowi kompozyt, czyli materiał wytworzony z dwóch substancji o różnych właściwościach. Jego osnową jest tworzywo termoplastyczne, które można dowolnie kształtować, a napełniaczem - makuchy lniane, czyli odpad powstający przy produkcji oleju lnianego. Makuchy, które mają formę proszku, miesza się z uplastycznionym tworzywem, otrzymując jednorodny kompozyt, który następnie można dowolnie formować przy użyciu standardowych technologii przetwórstwa tworzyw sztucznych. Zastosowanie takiego napełniacza pozwala na zmniejszenie ilości przetwarzanego tworzywa, a zarazem - obniżenie kosztów produkcji. Należy podkreślić, że makuchy lniane nie stanowią jedynie bezwartościowego wypełniacza, charakteryzują się one dużą zawartością oleju lnianego, dzięki czemu modyfikują właściwości tworzywa sztucznego. Przede wszystkim ograniczają kruchość materiału i sprawiają, że produkt nie pęka krucho, ale może się odkształcić. Nasze badania wykazały, że oddziaływanie makuchów lnianych jest najbardziej efektywne, kiedy kompozyty wytwarzane są przy użyciu przyjaznego dla środowiska polimeru biodegradowalnego, jakim jest polilaktyd (PLA). PLA jest najczęściej stosowanym "zielonym" polimerem, który cechuje się dobrą wytrzymałością, jednak jego wadą jest skłonność do kruchego pękania. Zastosowanie makuchów lnianych powoduje kompleksowe zmiany właściwości PLA, powodując jednocześnie poprawę właściwości użytkowych (zwiększenie elastyczności), jak również właściwości technologicznych PLA (korzystny efekt oleju ułatwiającego przetwórstwo). Kompozyty polilaktydowe z makuchami lnianymi mogą być przetwarzane za pomocą konwencjonalnych technologii, a pod względem właściwości mechanicznych mogą konkurować z konwencjonalnymi tworzywami wytwarzanymi z ropy naftowej, takimi jak polipropylen (PP), polietylen (PE) czy poli(tereftalan etylenu) (PET), jednakże w odróżnieniu od nich - mają o wiele mniejszy negatywny wpływ na środowisko naturalne. Surowce potrzebne do przygotowania nowego materiału kompozytowego pochodzą ze źródeł odnawialnych, a wytworzone z niego wyroby po zużyciu mogą być poddane kompostowaniu. Prezentowany wynalazek dobrze wpisuje się w ideę Gospodarki w Obiegu Zamkniętym, jednak w odróżnieniu od wielu "ekologicznych" rozwiązań, jego przyjazność dla środowiska idzie w parze z wytrzymałością mechaniczną, niską ceną i łatwością przetwarzania.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

W czasach kryzysu klimatycznego coraz więcej konsumentów kieruje się nie tylko ceną i użytecznością produktu, ale i jego wpływem na środowisko naturalne. Z tego powodu biodegradowalny kompozyt wytworzony z surowców odnawialnych może spotkać się z pozytywnym odbiorem wśród świadomych ekologicznie klientów. Ze względu na łatwość przetwarzania i dobre właściwości mechaniczne, a także niską cenę wynalazek będzie także korzystnym wyborem dla konstruktorów. Kompozyt polimerowy z makuchami lnianymi może zastąpić konwencjonalne tworzywa sztuczne w produkcji opakowań, pojemników, zabawek i niektórych elementów maszyn oraz urządzeń. Co więcej, wynalazek może być tańszą i mniej kruchą alternatywą dla polilaktydu, stosowanego w produkcji m. in. przedmiotów jednorazowego użytku. Może również znaleźć zastosowanie jako surowiec do przetwarzania metodą druku 3D, o korzystnych właściwościach mechanicznych i estetyce przypominającej elementy wytworzone z drewna.