Biohajoavan liiman ominaisuuksien kehittäminen

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli parantaa patentoidun biohajoavan liiman ominaisuuksia. Päätavoitteina olivat liiman pH:n alentaminen sekä korkeamman viskositeetin saavuttaminen.

Opinnäytetyön teoriaosuudessa käsitellään erityyppisiä liimoja, niiden valmistusta ja mahdollisia käyttökohteita. Lisäksi teoriaosaan on kerätty tietoa pH:sta ja viskositeetista sekä niiden vaikutuksista liimojen ominaisuuksiin.

Kokeellisessa osuudessa tavoitteena oli alentaa liiman pH-tasoa ja nostaa viskositeettia säilyttäen kuitenkin liimalle tärkeitä ominaisuuksia kuten biohajoavuus sekä läpinäkyvyys ja hajuttomuus. Jotta biohajoavuudesta ei jouduttaisi tinkimään, kokeellinen osa aloitettiin etsimällä E-koodilistalta mahdollisia pH:ta alentavia aineita. Liiman lähtö-pH oli 11,4 ja alentamista yritettiin sitruunahapolla, askorbiinihapolla, suolahapolla, typpihapolla sekä näiden happojen seoksilla. Jokaista happoa kokeiltiin useammalla eri konsentraatiolla. pH:n alentaminen ei näillä aineilla onnistunut toivotulla tavalla; laimeimmilla liuoksilla ei juurikaan ollut vaikutusta ja vahvemmat hapot usein saostuivat liiman sekaan. Happojen lisääminen aiheutti liiman vetistymistä ja siten edelleen huononsi viskositeettia. Askorbiinihappo puolestaan muutti liiman väriä persikkaiseksi, joten sen mahdollista soveltamista ei voitu harkita. Kokeiden perusteella jouduttiin toteamaan, ettei valmiin liiman pH:ta ainakaan näillä aineilla pysty laskemaan muiden ominaisuuksien kärsimättä.

Tutkittavan liiman viskositeettia yritettiin nostaa veteen liuotetuilla perunajauhoilla, karrageenillä, gelatiinilla ja pektiinillä. Liiman lähtöviskositeettiä ei ollut aiemmin tiedossa ja se määritettiin Brookfield –viskometrillä. Perunajauho ei sekoittunut liimaan laisinkaan, vaan kasautui pinnalle. Karrageeni teki liimaan venyviä ja viskoottisia kohtia, muttei tasalaatuisuutta pystytty saavuttamaan. Gelatiini puolestaan sekoittui liimaan hyvin, mutta viskositeetin nousu oli vähäistä. Pektiinillä viskositeettia saatiin hieman nostettua.

Pektiini vaikutti lupaavalta liiman viskositeetin nostamisen kannalta. Suunnitelmissa oli kokeilla viskositeetin muutosta suuremmalla määrällä pektiiniä. Työ kuitenkin päätettiin keskeyttää työn tilaajan toimesta, kun pH:n alentamisessa ei saavutettu toivottuja tuloksia.

The aim of the Bachelor’s thesis was to improve the properties of patented, biodegradable glue. The two main focuses were to decrease the pH level and increase the viscosity of the glue.

The theoretical part of the thesis contains basic information on different types of glues, their manufacturing processes and potential uses. In addition, theory on pH and viscosity and their effects on properties have been included.

The purpose of the experimental part was to decrease the pH level and increase the viscosity without affecting the other important properties of the glue. These were defined to be biodegradability, transparency and absence of odor. The experimental part was started by searching the substances which could lower the pH level. The search focused on the substances in the E code list in order to preserve the biodegradability. The starting pH of the glue was 11.4 and adjusting was done with several different concentrations of citric acid, ascorbic acid, hydrochloric acid, nitric acid as well as with few mixtures of previously mentioned acids. However, the pH did not decrease as expected. Acids with lower concentration levels did not have any effect and acids with higher concentration levels precipitated into the glue. It was also noticed that addition of acidic solution further worsened the viscosity. Ascorbic acid changed the composition of the glue by coloring it and hence, it was not an option for pH adjusting. After several tests, it was concluded that above mentioned acids cannot be used for lowering pH in a way that original properties of the glue does not suffer.

Tests for viscosity increase were conducted with aqueous solutions of potato flour, carrageenan, gelatin and pectin. The starting viscosity of the glue was unknown and it was measured with a Brookfield –viscometer. Potato flour stuck together and hence, did not diffuse properly with the glue. Carrageenan made some elastic and viscous parts to the glue, but mixture was not homogenous enough. Gelatin did not increase viscosity even if it was blended well with the glue. With pectin the viscosity slightly increased and further tests were planned with pectin. However, the company who ordered the thesis decided to stop measurements as lowering the pH level was not succeeded.