Biopohjaisten täyteaineiden yhteensopivuus polylaktidin kanssa

Abstract

Maanviljelyssä syntyville sivutuotteille pyritään kehittämään uusia entistä parempia käyttötapoja. Perinteisesti niitä poltetaan tai käytetään eläinten rehuna, mutta joitakin niistä pidetään jopa ongelmajätteinä. Opinnäytetyössä tutkittiin, voidaanko näistä jätevirroista peräisin olevaa sokerijuurikaspulppia ja vehnälesettä hyödyntää polylaktidin, biohajoavan muovin täyteaineena. Kiinnostuksen kohteina olivat niiden mahdolliset vaikutukset polylaktidin ominaisuuksiin, erityisesti lämmönkestoon ja lujuuteen. Tutkimus tehtiin yritykselle Hycail Oy ja se oli osa Tekesin rahoittamaa Åbo Akademin ja VTT:n tutkimusprojektia.

Työssä käsitellään ensin yleisesti muoveja, niiden testausmenetelmiä sekä täyteaineita. Sitten siirrytään kokeelliseen osuuteen, missä lähtöaineista määritettiin kosteuspitoisuudet ja täyteaineet sekoitettiin polylaktidin kanssa. Seokset prässättiin ja niistä tutkittiin pehmenemispiste, sulaindeksiluvut sekä taivutuksen kesto. Lopuksi tuloksia verrattiin keskenään.

Tuloksena saatiin, että noin 10 m-% sekä 20 m-% sokerijuurikaspulppi 1 (partikkelikoko 20,7 μm) polylaktidiin sekoitettuna olivat lämmönkestävämpiä 55 °C:ssa kuin pelkkä polylaktidi. 20 m-% sokerijuurikaspulppiseoksen sulaindeksiluku oli myös lähellä polylaktidin sulaindeksilukua. Taivutuslujuudessa polylaktidi oli odotetusti polylaktidiseoksia vahvempi, lähinnä polylaktidin kestävyyttä oli noin 10 m-% sokerijuurikaspulppi 1 –polylaktidi –seos.

In agriculture, there are by-products which are traditionally incinerated or used as cattle feed. Some of them are even considered problem waste. New ways of utilizing these raw materials are, however, continuously being developed. In the thesis it was studied whether some of these by-products, sugar beet pulp and wheat bran, could be used as fillers in a polylactide, a biodegradable plastic. A special focus was on whether these ingredients could improve the properties of polylactide, especially as regards strength and thermal resistance. The study was commissioned by Hycail Oy and it was a part of a research project led by Åbo Akademi and VTT and financed by Tekes.

The study begins by introducing plastics, their testing methods and fillers in general, followed by the experimental part where the moisture contents of the raw materials were determined and the fillers were mixed with the polylactide. After that the compounds were pressed and their softening points, melt flow rates and their flexural resistances were determined. Finally the results were compared.

In conclusion, the approximately 10 w-% and the 20 w-% sugar beet pulp 1 (particle size 20.7 μm) mixed with the polylactide were more heat-resistant in 55 °C than the plain polylactide. The melt flow rate of the 20 w-% sugar beet pulp 1 compound was also close to the melt flow rate of the polylactide. In the flexural resistance determination, the polylactide was, as expected, stronger than any of the compounds. Closest to the result of polylactide was the polylactide with approximately 10 w-% sugar beet pulp 1.