Zespół badawczy z College of Natural Resources and Environment na Virginia Tech University w Stanach Zjednoczonych twierdzi, że w swoich badaniach dowiódł ochronnego i wzmacniającego potencjału powłok z biodegradowalnych plastików, nakładanych na papier przy użyciu techniki powlekania natryskowego.
Naukowcy z Virginia Tech University pracują nad metodami powlekania natryskowego papieru z użyciem biotworzyw
Badanie koncepcyjne, prowadzone pod kierownictwem Young-Tecka Kima, profesora nadzwyczajnego ds. zrównoważonych biomateriałów i członka wydziału Macromolecules Innovation Institute, ma dowodzić, że natryskiwane powłoki z biotworzyw poprawiają wytrzymałość i właściwości barierowe opakowań papierowych, zachowując jednocześnie ich kompostowalność.
Wyniki badań, w których uczestniczyli również Zhiwu Wang i Haibo Huang z Wydziału Rolnictwa i Nauk Przyrodniczych, Su Jung Hong z Uniwersytetu Kyung Hee oraz inni partnerzy, zostały opublikowane w czasopiśmie „Progress in Organic Coatings” i wsparte przez Narodowy Instytut Żywności i Rolnictwa Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych.
Zespół Kima zastosował metodę powlekania natryskowego, która zastępuje proces wytłaczania stosowany zazwyczaj do nakładania biotworzyw – w tym przypadku kwasu polimlekowego (PLA) i polihydroksyalkanianu (PHA). Dzięki włączeniu etapu natryskiwania do procesu produkcji papieru metoda ta pozwala zmniejszyć ilość odpadów materiałowych i zużycie energii, jednocześnie poprawiając spójność powłoki.
„Nasz proces natryskiwania zapewnia równomierne pokrycie o grubości do pięciu mikronów i może zostać włączony do procesu produkcji papieru przy pomocy tylko jednego dodatkowego etapu” – powiedział Kim.
Zespół badawczy odkrył, że połączenie tych dwóch biotworzyw zapewnia dodatkowe korzyści. PLA tworzy gęstą warstwę powierzchniową, która uszczelnia pory papieru, natomiast PHA wnika w strukturę włóknistą, zwiększając wytrzymałość wewnętrzną. Mieszanka w proporcji 50/50 zapewniła najbardziej zrównoważone wyniki, poprawiając wytrzymałość na rozciąganie i odporność na przenikanie tlenu.
Powstałe w ten sposób papiery powlekane wykazały lepsze właściwości mechaniczne, zwiększoną odporność na wodę i poprawioną stabilność termiczną, pozostając jednocześnie biodegradowalnymi. W porównaniu z papierem niepowlekanym próbki powlekane natryskowo były „aż dwukrotnie mocniejsze” i charakteryzowały się „znacznie niższym” współczynnikiem przepuszczalności tlenu.
Chociaż w początkowych badaniach wykorzystano rozpuszczalniki organiczne do sprawdzenia wykonalności procesu natryskiwania, Kim powiedział, że następnym krokiem dla zespołu badawczego jest opracowanie wersji na bazie wody, bez rozpuszczalników, która jeszcze bardziej zwiększy bezpieczeństwo środowiskowe i opłacalność przemysłową.
Opracowano na podstawie informacji serwisu Packaging Europe
