WYZNACZANIE MODUŁU SPRĘŻYSTOŚCI BIODEGRADOWALNYCH FOLII ZE SKROBI TERMOPLASTYCZNEJ
Adam Prószyński
Katedra Fizyki Stosowanej, Politechnika Lubelska, ul. Nadbystrzycka 38, 20-618 LublinBożena Gładyszewska
Katedra Fizyki, Wydział Inżynierii Produkcji, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ul. Akademicka 13, 20-950 LublinLeszek Mościcki
Katedra Inżynierii Procesowej, Wydział Inżynierii Produkcji, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ul. Doświadczalna 44, 20-236 LublinAbstrakt
W artykule zaprezentowano metodę wyznaczania odkształceń cienkich warstw opartą na losowym rozkładzie punktów odniesienia na powierzchni badanego materiału. Zaletą metody jest brak konieczności osadzania próżniowego znaczników i stosowania skomplikowanych metod przygotowania próbki. Znaczniki nanoszone są na materiał w temperaturze pokojowej. Metoda może być stosowana dla materiałów o różnej wilgotności. Metodę zastosowano do wyznaczenia modułu Younga i siły zerwania biodegradowalnych folii ze skrobi termoplastycznej podczas przechowywania ich w powietrzu oraz w glebie. Folie ze skrobi termoplastycznej uzyskano z mieszaniny skrobi ziemniaczanej, gliceryny z dodatkiem alkoholu poliwinylowego (PVA) i keratyny. Zaobserwowano, że wartość modułu Younga po przygotowaniu próbki jest większa dla próbek o większej zawartości PVA i keratyny. Stwierdzono również, że po dwóch tygodniach przechowywania badanego materiału wartość modułu Younga uległa znacznemu zmniejszeniu w przypadku wszystkich próbek przechowywanych w powietrzu. Dla próbek przechowywanych w glebie moduł Younga wzrastał. Współczynnik krystalizacji nie zależy od prędkości obrotowej ślimaka ekstrudera podczas wytwarzania próbek.
Słowa kluczowe:
skrobia termoplastyczna, moduł Younga, folie biodegradowalne, ekstruzjaBibliografia
Belgacem, M.N., Gandini, A. (2009). Polymers and composites from renewable resources. Elsevier, Amsterdam.
Chikwendu, S.C., Anazodo, U.G.N. (1984). Poisson’s ratio and elastic modulus of radially compressed biomaterials − II: Large deformation approximation. Trans. ASAE, 27, 1563–1572.
Cyras, V.P., Manfredi, L.B., Ton-That, M.-T., Vázquez, A. (2008). Physical and mechanical properties of thermoplastic starch/ montmorillonite nanocomposite films. Carbohydr. Polym., 73, 55–63.
Dobrzański, B., jr. (1998). Mechanizmy powstawania uszkodzeń nasion roślin strączkowych. Acta Agrophys., 13, 1–96.
Du, Y.-L., Cao, Y., Lu, F., Li, F., Cao, Y., Wang, X.-L., Wang, Y.-Z. (2008). Biodegradation behaviors of thermoplastic starch (TPS) and thermoplastic dialdehyde starch (TPDAS) under controlled composting conditions. Polym. Test., 27, 924–930.
Forssel, P., Hulleman, S.H.D., Myllärinen, P., Moatss, G., Parker, R. (1999). Aging of rubbery thermoplastic barley and oat starches. Carbohydr. Polym. 39, 43–51.
Girones, J., Lopez, J.P., Mutje, P., Carvalho, A.J.F., Curvelo, A.A.S., Vilaseca, F. (2012). Natural fibre-reinforced thermoplastic starch composites obtained by melt processing. Compos. Sci. Technol., 72, 858–863.
Gładyszewska, B. (2006). Testing machine for assessing the mechanical properties of biological materials. Tech. Sci., 9, 21–31.
Gładyszewska, B. (2007). Metoda badania wybranych mechanicznych właściwości cienkowarstwowych materiałów biologicznych. Rozprawy naukowe AR w Lublinie 325, Wydział Inżynierii Produkcji, Lublin.
Gładyszewska, B., Chocyk, D. (2004). Applying Fourier numerical analysis to determination of tensor elements of the deformations of seed covers. Opt. Appl., 34, 133–143.
Hulleman, S.H.D., Kalisvaart, M.G., Janssen, F.H.P., Feil, H., Vliegenthart, J.F.G. (1999). Origins of B-type crystallinity in glycerol-plasticised, compression-moulded potato starches. Carbohydr. Polym., 39, 351–360.
Janssen, L.P.B.M., Mościcki, L. (2009). Thermoplastic starch. A green material for various industries. WeinheimWiley-VCH, Weinheim.
Kishimoto, S., Xie, H., Shinya, N. (2000). Electron moiré method and its application to micro-deformation measurement. Opt. Laser Eng., 34, 1–14.
Mai, X., Yu, J., Kennedy, J.F. (2005). Studies on properties of natural fibers-reinforced thermoplastic starch composites. Carbohydr. Polym., 62, 19–24.
Mościcki, L., Mitrus, M., Wójtowicz, A., Oniszczuk, T., Rejak, A., Janssen, L. (2012). Application of extrusion-cooking for processing of thermoplastic starch (TPS). Food Res. Int., 47, 291–29.
Moulart, R., Rotinat, R., Pierron, F., Lerondel, G. (2007). On the realization of microscopic grids for local strain measurement by direct interferometric photolithography. Opt. Laser Eng., 45, 1131–1147.
Rejak, A., Mościcki, L. (2006). Biodegradable foil extruded from thermoplastic starch. Teka Kom. Mot. Energ. Rol., 6, 123–130.
Schlemmer, D., Oliveira, R.A., Sales, M.J.A. (2007). Polystyrene/thermoplastic starch blends with different plasticizers. J. Therm. Anal. Calorim., 87, 635–658.
Schlemmer, D., Sales, M.J.A. (2010). Thermoplastic starch films with vegetable oils of Brazilian Cerrado. J. Therm. Anal. Calorim., 99, 675–679.
Sciammarella, C.A., Sciammarella, F.M., Kim, T. (2003). Strain measurements in the nanometer range in a particulate composite using computer aided moiré. Exp Mech., 43, 341–347.
Sherif, S.M., Segerlind, I.J., Frame, J.S. (1994). An equation for the modulus elasticity of the radially compressed cylinder. Trans. ASAE, 76, 782–785.
Shi, R., Liu, Q., Ding, T., Han, Y., Zhang, L., Chen, D., Tian, D. (2007). Ageing of Soft Thermoplastic Starch with High Glycerol Content. J. Appl. Polym. Sci., 103, 574–586.
Soest, J.J.G., Hulleman, S.H.D., de Wit, D., Vliegenthart, J.F.G. (1996). Changes in the mechanical properties of thermoplastic potato starch in relation with changes in B-type crystallinity. Carbohydr. Polym., 29, 225–232.
Xiaofei, M., Jiugao, Y. (2004). Formamide as the plasticizer for thermoplastic starch. J. Appl. Polym. Sci., 93, 1769–1773.
Xiaofei, M., Jiugao, Y., Jin, F. (2004). Urea and formamide as a mixed plasticizer for thermoplastic starch. Polym. Int., 53, 1780–1785.
Xie, H., Li, B., Geer, R., Xu, B., Castracane, J. (2003). Focused ion beam moiré method. Opt. Lasers Eng. 40, 163–177.
Zhang, Q.-X., Yu, Z.-Z., Xie, Z.-L., Naito, K., Kagawa, Y. (2007). Preparation and crystalline morphology of biodegradable starch/clay nanocomposites. Polymer, 48, 7193–7200.
Katedra Fizyki Stosowanej, Politechnika Lubelska, ul. Nadbystrzycka 38, 20-618 Lublin
Katedra Fizyki, Wydział Inżynierii Produkcji, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ul. Akademicka 13, 20-950 Lublin
Katedra Inżynierii Procesowej, Wydział Inżynierii Produkcji, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ul. Doświadczalna 44, 20-236 Lublin
Licencja
Artykuły są udostępniane na zasadach CC BY-NC-ND 4.0 – uznanie autorstwa, użycie niekomercyjne, bez utworów zależnych.
Przysłanie artykułu do redakcji oznacza, że nie był on opublikowany wcześniej, nie jest rozpatrywany do publikacji w innych wydawnictwach.
Autor podpisuje oświadczenie o oryginalności dzieła i wkładzie poszczególnych osób.
