HUN-REN-BME Kutatócsoport





Értéknövelt, multifunkcionális biopolimer csomagolási rendszer kifejlesztése és gyártástechnológiájának megtervezése

Pályázati azonosító:
NVKP_16-1-2016-0012
Támogató:
Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (NKFIH)
Futamidő:
2017. január 1. - 2019. december 31.
Témavezető (BME):
Dr. Bárány Tamás
Dr. Kmetty Ákos
Résztvevő kutatók (BME):
Dr. Mészáros László
Dr. Pölöskei Kornél
Dr. Morlin Bálint
Dr. Gere Dániel
Dr. Tomin Márton
Dr. Litauszki Katalin
Dr. Kovács Norbert Krisztián
Dr. Petrény Roland
Dr. Hajba Sándor
Dr. Szebényi Gábor
Dr. Bodzay Brigitta
Bordácsné Dr. Bocz Katalin
Igricz Tamás
Dr. Marosi György
Dr. Szolnoki Beáta
Vadas Dániel
Konzorciumi partnerek (BME):
DS Smith Packaging Hungary Kft. (Konzorciumvezető)
Polifoam Műanyagfeldolgozó Kft.

SAJTÓKÖZLEMÉNY (PROJEKTZÁRÁS)

Pályázat összefoglalója

A projekt célja új, multifunkcionális biopolimer alapú csomagolási rendszerek kifejlesztése és szabályozott gyártástechnológiájának megtervezése. A megvalósítás során széleskörű alapkutatási tevékenységet (pl. lágyítás, hőállóság növelés, erősítés) végzünk a politejsav (PLA) tulajdonságainak módosítására annak érdekében, hogy azok az innovatív csomagolástechnikai alkalmazások igényeinek (pl. molekulatömeg-eloszlás, kristályosság, feldolgozási ablak, szilárdság, merevség stb.) megfelelően rugalmasan és kontrolláltan alakíthatók legyenek. Az előállított biopolimer típusokból lemezgyártást követő hőformázással, illetve habosítási eljárással tervezünk multifunkcionális csomagolástechnikai alapanyagokat előállítani.

Pályázat eredményei

1. munkaszakasz
2017. január 1. - 2018. június 30.
A széleskörű laboratóriumi és fél-üzemi kísérleteinkből megállapítottuk, hogy a tejsav oligomer adalékolásának hatására a vizsgált politejsav (PLA) minták üvegesedési átmeneti hőmérsékletei, hidegkristályosodáshoz és a kristályolvadáshoz tartozó hőmérsékletmaximumai csökkentek (1.ábra). Sikeres melegalakítási kísérleteket hajtottunk végre, amely során rámutattunk arra, hogy az tejsav oligomer hatására, a feldolgozási ablak kis mértékben leszűkül, viszont az alakítási hőmérséklet alacsonyabb lesz, az anyag duktilitása nő, amely megkönnyíti a melegalakítást. A ciklikus fárasztóvizsgálatok alapján kiderült, hogy az oligomer tartalom a melegalakított termék szívósságát is jelentősen javítja. Rámutattunk arra, hogy a PLA-hoz adagolt gócképző szerek az utólagosan hőkezelt próbatestek hőalaktartását szignifikáns növelik, ~55 °C-ról 140 °C-ra. Rámutattunk arra, hogy a golyós repesztő vizsgálat sikerrel alkalmazható a lemez/fólia alapú előgyártmányok minősítésére és kapcsolat teremthető az így kapott eredmények és a melegalakítási technológiai paraméterek között. A kísérleti formázások segítségével filmzsanér, bepattanó szem kialakításokat és gyártástechnológia paramétereket jellemeztünk, prototípus szerszámok alkalmazása mellett. Fél-üzemi lemezgyártási kísérleteinkkel gyártástechnológia sajátosságokra mutattunk rá. A különböző D-laktid tartalmú referencia PLA-kal kémiai és fizikai habosítást valósítottunk meg, amellyel kissűrűségű, mikro-cellás PLA habokat állítottunk elő. Kimutattuk, hogy a habosítás során az extrudátum összetétele és a hab sűrűsége in-line Raman spektrometriával sikerrel nyomon követhető és minősíthető. Kimutattuk, hogy funkcionált adalékanyagok felhasználásával A PLA habok égésgátolt változatai is előállíthatóak, az UL-94-es teszt esetén a legjobb, V-0 (önkioltó) minősítés érhető el, valamint a gyártott égésgátolt PLA habok nyomószilárdsága összevethető az építőiparban kapható EPS-100 típusú lépésálló habokéval.
1. ábra Tejsav oligomer hatása a politejsav morfológiai tulajdonságaira

2. munkaszakasz
2018. július 1. - 2019. december 31.



Pályázat támogatásával megjelent közlemények


  1. Litauszki K., Petrény R., Haramia Zs., Mészáros L.: Combined effects of plasticizers and D-lactide content on the mechanical and morphological behavior of polylactic acid. Heliyon, 9, e14674/1-e14674/9 (2023) 10.1016/j.heliyon.2023.e14674 IF=4 Q2
  2. Litauszki K.: Buborékos biopolimer-szerkezetek. Élet és Tudomány, 76, 240-242 (2021)
  3. Horváth A., Petrény R., Mészáros L.: Elektromosan vezetőképes politejsav mátrixú hibridkompozit fejlesztése. in 'XXIX. Nemzetközi Gépészeti Konferencia (OGÉT 2021) Románia. 2021.04.23.,114-117 (2021)
  4. Morlin B., Litauszki K., Petrény R., Kmetty Á., Mészáros L.: Characterization of polylactic acid-based nanocomposite foams with supercritical CO2. Measurement, 178, 109385/1-109385/6 (2021) 10.1016/j.measurement.2021.109385 IF=5.131 Q1
  5. Peter T., Litauszki K., Kmetty Á.: Improving the heat deflection temperature of poly(lactic acid) foams by annealing. Polymer Degradation and Stability, 190, 109646 (2021) 10.1016/j.polymdegradstab.2021.109646 IF=5.204 Q1
  6. Litauszki K., Kmetty Á.: Tejsav oligomerrel lágyított, politejsav-alapú biopolimer habok előállítása. Acta Materialia Transylvanica, 4, 32-37. (2021) 10.33923/amt-2021-01-06
  7. Litauszki K., Kmetty Á.: Investigation of the damping properties of polylactic acid-based syntactic foam structures. Polymer Testing, 103, 107347 (2021) 10.1016/j.polymertesting.2021.107347 IF=4.931 D1
  8. Gere D., Czigány T.: Future trends of plastic bottle recycling: Compatibilization of PET and PLA. Polymer Testing, 81, 106160/1-106160/10 (2020) 10.1016/j.polymertesting.2019.106160 IF=4.282 Q1
  9. Tábi T., Csézi G., Kovács N. K.: 3D nyomtatott biokompozit vázszerkezetű fröccsöntött termékek vizsgálata. Polimerek, 6, 1042-1046 (2020)
  10. Kmetty Á., Litauszki K.: Development of poly(lactide acid) foams with thermally expandable microspheres. Polymers, 12, 16 (2020) 10.3390/polym12020463 IF=4.329 Q1
  11. Litauszki K., Kmetty Á.: Politejsav kémiai habképzésének lehetőségei exoterm és endoterm típusú habképzőszerek alkalmazásával. Polimerek, 6, 1138-1142 (2020)
  12. Petrovszki D., Litauszki K., Mészáros L.: A szilárd fázisú polikondenzáció hatása a politejsav kristályos tulajdonságaira. Polimerek, 6, 829-833 (2020)
  13. Vadas D., Nagy Zs. K., Csontos I., Marosi Gy., Bocz K.: Effects of thermal annealing and solvent-induced crystallization on the structure and properties of poly(lactic acid) microfibres produced by high-speed electrospinning. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 142, 581–594 (2020) 10.1007/s10973-019-09191-8 IF=4.626 Q1
  14. Pölöskei K., Csézi G., Hajba S., Tábi T.: Investigation of the thermoformability of various D-Lactide content Poly(Lactic Acid) films by ball burst test. Polymer Engineering and Science, 60, 1266-1277 (2020) 10.1002/pen.25378 IF=2.428 Q3
  15. Bocz K., Szolnoki B., Farkas A., Verret E., Vadas D., Decsov K., Marosi Gy.: Optimal distribution of phosphorus compounds in multi-layered natural fabric reinforced biocomposit. Express Polymer Letters, 14, 606-618 (2020) 10.3144/expresspolymlett.2020.50 IF=4.161 Q1
  16. Litauszki K., Kmetty Á.: Characterization of chemically foamed poly(lactic acid). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 903, 012018/1-012018/1-7 (2020) 10.1088/1757-899X/903/1/012018
  17. Tábi T.: The application of the synergistic effect between the crystal structure of Poly(Lactic Acid) (PLA) and the presence of Ethylene Vinyl Acetate copolymer (EVA) to produce highly ductile PLA/EVA blends. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 138, 1287-1297 (2019) 10.1007/s10973-019-08184-x IF=2.731 Q2
  18. Litauszki K., Kmetty Á.: Extrusion Foaming of Poly(Lactic Acid) with Thermally Expandable Microspheres. in 'SPE Foams 2019 Valladolid, Spanyolország. 2019.10.02.-10.03.,1-5 (2019)
  19. Gere D., Czigány T.: Recycling of Mixed Poly(Ethylene-terephthalate) and Poly(Lactic Acid). in '2018 International Conference on Materials Science and Manufacturing Engineering (MSME 2018) Párizs, Franciaország. 2018.11.08-10.,6 (2019)
  20. Bocz K., Molnár B., Marosi Gy., Ronkay F.: Preparation of Low-Density Microcellular Foams from Recycled PET Modified by Solid State Polymerization and Chain Extension. Journal of Polymers and the Environment, 27, 343-351 (2019) 10.1007/s10924-018-1351-z IF=2.572 Q2
  21. Litauszki K., Kovács Zs., Mészáros L., Kmetty Á.: Accelerated photodegradation of poly(lactic acid) with weathering test chamber and laser exposure – A comparative study. Polymer Testing, 76, 411-419 (2019) 10.1016/j.polymertesting.2019.03.038 IF=3.275 Q1
  22. Decsov K., Bocz K., Szolnoki B., Bourbigot S., Fontaine G., Vadas D., Marosi Gy.: Development of Bioepoxy Resin Microencapsulated Ammonium-Polyphosphate for Flame Retardancy of Polylactic Acid. Molecules, 24, 4123/1-4123/23 (2019) 10.3390/molecules24224123 IF=3.267 Q2
  23. Hajba S., Tábi T.: Cross effect of natural rubber and annealing on the properties of poly(lactic acid). Periodica Polytechnica-Mechanical Engineering, 63, 270-277 (2019) 10.3311/PPme.12825
  24. Tábi T., Wacha A. F., Hajba S.: Effect of D-Lactide content of annealed Poly(lactic acid) on its thermal, mechanical, heat deflection temperature, and creep properties. Journal of Applied Polymer Science, 135, 47103/1-47103/10 (2018) 10.1002/app.47103 IF=2.188 Q2
  25. Bocz K., Decsov K. E., Farkas A., Vadas D., Bárány T., Wacha A. F., Bóta A., Marosi Gy.: Non-destructive characterisation of all-polypropylene composites using small angle X-ray scattering and polarized Raman spectroscopy. Composites Part A (Applied Science and Manufacturing), 114, 250-257 (2018) 10.1016/j.compositesa.2018.08.020 IF=6.282 D1
  26. Gonda B., Mészáros L.: A bazaltszál és a montmorillonit jelenlétének hatása a politejsav termomechanikai tulajdonságaira. Polimerek, 4, 285-289 (2018)
  27. Hajba S., Tábi T.: Gócképzők hatása a politejsav tulajdonságaira. Polimerek, 4, 387-390 (2018)
  28. Kmetty Á., Litauszki K., Réti D.: Characterization of different chemical blowing agents and their applicability to produce poly(lactic acid) foams by extrusion. Applied Sciences, 8, 1-17 (2018) 10.3390/app8101960 IF=2.217 Q2
  29. Kiss Z., Temesi T., Czigány T.: Adherability and weldability of poly(lactic acid) and basalt fibre-reinforced poly(lactic acid). Journal of Adhesion Science and Technology, 32, 173-184 (2018) 10.1080/01694243.2017.1349716 IF=1.21 Q3
  30. Vadas D., Igricz T., Sarazin J., Bourbigot S., Marosi Gy., Bocz K.: Flame retardancy of microcellular poly(lactic acid) foams prepared by supercritical CO2-assisted extrusion. Polymer Degradation and Stability, 153, 100-108 (2018) 10.1016/j.polymdegradstab.2018.04.021 IF=3.78 Q1
  31. Mészáros L., Gonda B.: Development of basalt fibre and montmorillonite nanoparticle co-reinforced poly(lactic-acid) matrix hybrid composites. in '9th International Conference on Nanomaterials - Research and Application, NANOCON 2017 Brno, Csehország. 2017.10.18-2017.10.20.,212-217 (2018)
  32. Litauszki K., Kmetty Á.: Development and characterization of innovative biopolymer foams. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 426, 1-8 (2018) 10.1088/1757-899X/426/1/012031
  33. Vadas D., Kmetty Á., Bárány T., Marosi G., Bocz K.: Flame retarded self-reinforced polypropylene composites prepared by injection moulding. Polymers for Advanced Technologies, 29, 433-441 (2018) 10.1002/pat.4132 IF=2.162 Q2
  34. Vadas D., Kmetykó D., Szabó B., Marosi Gy., Bocz K.: Ömledékfúvással gyártott mikroszálak felhasználása önerősített politejsav kompozitok előállítására. Polimerek, 4, 245-250 (2018)
  35. Gonda B., Mészáros L.: A hőkezelés tulajdonságmódosító hatása bazaltszál erősítésű politejsav kompozit esetében. in 'OGÉT 2018: XXVI. Nemzetközi Gépészeti Konferencia: 26th International Conference on Mechanical Engin Marosvásárhely, Románia. 2018.04.26-2018.04.29.,147-150 (2018)
  36. Litauszki K., Kmetty Á., Bárány T.: Politejsav alapú bio-habok fejlesztése expandálható mikrokapszula felhasználásával. Polimerek, 4, 316-321 (2018)
  37. Kmetty Á., Litauszki K.: Characterisation of Poly(lactic Acid) Foams produced by extrusion with different chemical blowing agents. in '4th Edition of International Conference on Polymer Science and Technology London, Egyesült Királyság. 2018.06.04-2018.06.05, (2018)
  38. Marosi Gy., Hirsch E., Bocz K., Toldy A., Szolnoki B., Bodzay B., Csontos I., Farkas A., Balogh A., Démuth B., Nagy Z., Pataki H.: Pharmaceutical and macromolecular technologies in the spirit of industry 4.0. Periodica Polytechnica-Chemical Engineering, 64, 4 (2018) 10.3311/PPch.12870 IF=1.382 Q3
  39. Hajba S., Tábi T.: Investigation of long cellulose fibre reinforced and injection moulded Poly(lactic acid) biocomposites. Acta Technica Jaurinensis, 11, 150-164 (2018) 10.14513/actatechjaur.v11.n3.469
  40. Vadas D., Kmetykó D., Marosi Gy., Bocz K.: Application of melt-blown poly(lactic acid) fibres in self-reinforced composites. Polymers, 10, 1-12 (2018) 10.3390/polym10070766 IF=3.164 Q1
  41. Gere D., Czigány T.: Rheological and mechanical properties of recycled polyethylene films contaminated by biopolymer. Waste Management, 76, 190-198 (2018) 10.1016/j.wasman.2018.02.045 IF=5.431 Q1
  42. Vadas D., Bocz K., Igricz T., Tábi T., Szabó B., Marosi Gy.: Égésgátolt politejsav habok előállítása szuperkritikus szén-dioxiddal segített extruzióval. Polimerek, 3, 156-160 (2017)

© 2014 BME Polimertechnika Tanszék - Készítette: Dr. Romhány Gábor