Naukowcy przekształcili trociny drzewne w materiał opakowaniowy pokryty powłoką z wosku pszczelego, który w niektórych zastosowaniach może dorównać wytrzymałości i odporności na uderzenia oferowanemu przez styropian.
Pianki na bazie trocin będą dalej badane pod kątem wielu zastosowań, m.in. w wysokiej klasy opakowaniach
Opublikowane w czasopiśmie „ACS Applied Polymer Materials” badanie – sfinansowane przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych – wykorzystało drobno przemielony proszek drzewny oraz gruboziarniste, nieprzetworzone odpady z tartaku Hadley Mill Works, a następnie połączyło je ze spoiwami celulozowymi oraz składnikami sieciującymi.
Mieszaniny wlewano do form, zamrażano, a następnie suszono sublimacyjnie (czyli z pominięciem fazy płynnej) oraz suszono ciepłym powietrzem. Uzyskany materiał został użyty do uformowania sztywnych i elastycznych materiałów, w tym „dobrze rokujących” prototypowych pianek.
„Używanie produktów odpadowych jako punktu wyjścia do wytwarzania nowych materiałów, zamiast do katalogowania chemikaliów, może być ekscytujące” – mówi Todd Emrick, jeden z autorów badania.
Stwierdzono, że różne spoiwa celulozowe odblokowują różnorodne własności materiału; karboksymetyloceluloza rzekomo tworzyła pianki sztywniejsze od polistyrenu, podczas gdy z hydroksypropylocelulozy powstawał delikatniejszy materiał. Zdaniem autorów badania przetworzone i nieprzetworzone trociny dają podobne rezultaty.
W testach stabilności użyto acetonu, aby sprawdzić, czy pianki zawierające składniki sieciujące mogą pochłaniać i uwalniać wodę, w przeciwieństwie do polistyrenu. Na niektóre próbki pianek nałożono również powłokę z wosku pszczelego, która miała poprawić odporność na wodę przy wysokiej wilgotności, nie wpływając negatywnie na własności mechaniczne pianki.
„Nie przeprowadziliśmy jeszcze badania długoterminowej stabilności” – kontynuuje Emrick. „Jednak w przedziale czasowym od kilku tygodni do kilku miesięcy stabilność cieczy wydaje się być doskonała, co jest użyteczną cechą podczas wysyłki w przypadku wycieku lub rozlania, bądź po prostu przy produkcji i przechowywaniu w różnych warunkach środowiskowych”.
Przeprowadzono również testy uderzeniowe z użyciem ciężaru o masie 4,5 kilograma. Miały one wykazać, że pianki odbijały ciężar na odległość o 21% mniejszą niż spieniony polistyren o podobnej grubości i lepiej rozpraszały energię – co wskazuje, że są one wystarczająco solidne, aby zastąpić styropian w konwencjonalnych zastosowaniach.
„Początkowym impulsem dla tych prac były pianki opakowaniowe, które są na masową skalę stosowane do ochrony materiałów w transporcie” – dodaje Emrick. „Ponieważ nasza wstępna ocena własności mechanicznych wydaje się obiecująca, takie pianki na bazie trocin mogą być badane dalej we wszelkiego rodzaju zastosowaniach — w tym w materiałach budowlanych i wysokiej klasy opakowaniach dla elektroniki użytkowej, gdzie lekkie i ochronne opakowanie jest niezbędne”.
Opracowano na podstawie informacji serwisu Packaging Europe
