Megnövelt teherbírású polipropilén és környezetbarát alapanyagú bálakötöző zsinegek kifejlesztése
Pályázati azonosító:
2019-1.1.1-PIACI-KFI-2019-00335
Támogató:
Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (NKFIH)
Futamidő:
2020. január 1. - 2023. december 31.
Témavezető (BME):
Dr. Tábi Tamás
Résztvevő kutatók (BME):
Dr. Tábi Tamás
Dr. Bárány Tamás
Dr. Molnár Kolos
Dr. Bakonyi Péter
Prof. Dr. Vas László Mihály
Dr. Kmetty Ákos
Virág Ábris Dávid
Csézi Gergely
Varga László József
Konzorciumi partnerek (BME):
Tama Hungary Kft. (konzorciumvezető)
SAJTÓKÖZLEMÉNY (PROJEKTKEZDÉS)
Pályázat összefoglalója
A gabonafélék betakarításakor a szalmát megfelelő gépesítéssel hengeres vagy téglatest alakú bálákba tömörítik és tárolják. Hogy a kész bála megtartsa az alakját, különböző kötözőanyagokat használnak, leggyakrabban különleges eljárással gyártott, nagymértékben orientált polipropilén (PP) zsineget, hálót alkalmaznak. Általánosan jellemző, hogy gépesített kötözéskor a viszonylag merev zsinegek a csomózás során gyakran elszakadnak, így a bálázás ideje jelentősen növekszik. Másrészt pedig a kész bálák tárolása során fellépő időjárási körülmények (csapadék, napfény, hőmérséklet) is okozhatják a bálakötöző zsinegek csomókötéseinek elszakadását, ami pedig a későbbi begyűjtést nehezíti. A bálakötöző zsinegek tulajdonságainak fejlesztésével a bálázás, valamint a bálák begyűjtése stabilabbá és egyszerűbbé, rövidebb idő alatt elvégezhetővé és biztonságosabbá válnak, így a bála képzés és kezelés hatásfokának növekedése várható.
Manapság számos gyártó folyamatosan fejleszti bálázó gépeit, hogy a széles körű vásárlói igényeket a lehető legjobban kielégítse. A vevőkörnek ma már többre van szükségük, mint egy robosztus munkagépre. Igény fogalmazódik meg bennük a minőségi műszaki megoldások sokaságára, amelyekkel a mindennapi munka számottevően megkönnyíthető és meggyorsítható. Hogy a kényelmes fülkéből történő irányításra egy csúcsteljesítményű bálázó megfelelően tömör, biztosan rögzített báláival válaszoljon. E projekt erre a fontos piaci igényre, problémára szeretne megoldást kidolgozni, ami a jelenlegi gépgyártók és farmerek részéről jelentkezik. A megnövekedett szállítási költségek miatt a bálák szállíthatósága miatt az az igény merült fel, hogy adott térfogatban minél több takarmányt, szalmát tudjanak szállítani, ez a gépgyártók oldaláról egyre nagyobb nyomáson dolgozó bálázót jelent. Az eddigi szemlélet szerint egyre vastagabb zsinórokat alkalmaztak, ami napjainkra már elérte a határait, a 100 m/kg alatt a termék már túl vastag és kezelhetetlen mind a termelés, mind a felhasználás oldaláról. Észszerű és egyetlen járhatónak tűnő megoldás a nagyobb szakító-, és csomószilárdsággal rendelkező zsineg előállítása lehetőleg a legkönnyebb (m/kg) formában. Ez az irányvonal a mostanában jelentkező műanyaghulladékkal szemben támasztott társadalmi elvárásnak is megfelel, mert a felhasznált műanyag tömege csökken a nagyobb bálázott mennyiség mellett.
A tervezett kutatási projekt során a TAMA a BME-PT-vel konzorciumban elvégezné a bálakötöző zsinegek fejlesztését, amelynek két fő kutatási irányvonalat jelöltünk ki. Az egyik, a meglévő PP bálakötöző zsinór anyagának és gyártási technológiájának fejlesztése a nagyobb szakítószilárdság, nagyobb rugalmasság (nagyobb nyúlás), kisebb tömeg és a hő hatására kisebb visszaalakulási (relaxációs) hajlam elérése érdekében és ennek eredményeképpen a követelményeknek jobban megfelelő zsinór fejlesztése. Ebben az esetben várhatóan a bálakötöző zsinórok és az azzal létrehozott csomókötés nagyobb erőértéknél szakad el, növelve így a bálázási folyamat hatékonyságát és csökkenti az ahhoz szükséges időt. A másik fő irányvonal pedig az, hogy az eredetileg PP-ből készített zsinór mellé egy környezetbarát, megújuló erőforrásból előállítható, egyben biológiai úton lebontható polimerből (ún. biopolimerből) is kidolgozzuk az előállítási technológiát. Ebben az esetben még nagyobb környezettudatosság érhető el, hiszen a PP bálakötöző zsinegek biopolimerre történő lecserélésével már nem kerül közvetlenül a termőföldekre hagyományos, kőolaj alapú, biológiailag nem lebontható műanyag. Mindkét fejlesztési irány esetén a célunk kész, a gyakorlatban alkalmazható bálakötöző zsinór kifejlesztése. A versenytársak fejlesztése az egyirányú, vastagabb termékek irányába mutat, ami arra enged következtetni, hogy még nagyobb mennyiségű polimerrel kívánják megoldani a problémát. Ezért hisszük, hogy a téma eredményes kidolgozása jelentős versenyelőnyt biztosítana a vállalatnak.
Pályázat eredményei
1. munkaszakasz
2020. január 1. - 2020. december 31.
A 2019-1.1.1-PIACI-KFI-2019-00335 számú piaci K+F projekt során a TAMA Hungary Kft.-vel közösen kutatás-fejlesztést végeztünk, aminek a keretein belül az alábbi munkafolyamatokat valósítottuk meg:
- Széleskörű irodalomkutatást végeztünk a zsineggyártáshoz alkalmazott polipropilén anyagszerkezetét illetően, valamint zsineggyártási technológia során bekövetkező anyagszerkezeti változásokat tekintve. Feltártuk továbbá a biopolimerek alkalmazhatóságának szakirodalmát orientált szerkezetek esetében („Szakirodalmi összefoglaló” című jelentés).
- A TAMA Hungary Kft. munkatársaival közösen elvégeztük a zsineget előállító gyártósor állapotfelmérését, továbbá a vállalat munkatársainak közreműködésével gyártásközi félkész (fólia) és késztermékeket (zsinegeket) vettünk le mintának, amelyeket a BME Polimertechnika Tanszékének laboratóriumában széleskörűen elemeztünk.
- A TAMA Hungary Kft. munkatársai a BME Polimertechnika Tanszék útmutatása alapján nagyszámú kísérleti zsinegmintákat hoztak létre különböző anyag-összetételi, gépbeállítási, és környezeti paraméterek mellett. Ezeket a zsinegmintákat a BME Polimertechnika Tanszékének laboratóriumában széleskörűen elemeztünk többek között a projekt keretein belül megtervezett és létrehozott zsinegszakító feltét segítségével.
- A kutatás során létrejött eredmények alapján elemeztük a polipropilén térfogat-hőmérséklet összefüggését és matematikai modellezéssel leírtuk a DSC (differenciális pásztázó kaloriméter) méréssel való kapcsolatát.
- Javaslatot tettünk az eredmények alapján a gyártósor konfigurációjának módosítására, valamint feltártuk a gyártósorban rejlő becsült tartalékokat a további fejlesztésekhez.
Minden egyes munkafolyamathoz egy-egy jelentést írtunk, azaz összesen öt darab jelentés készült el 277 oldal terjedelemben.

Kísérleti zsinegek szakítóvizsgálata a BME Polimertechnika Tanszéken. A zsinegvizsgáló feltétet a projekt keretein belül terveztük meg és gyártattuk le
2. munkaszakasz
2021. január 1. - 2021. december 31.
3. munkaszakasz
2022. január 1. - 2022. december 1.
4. munkaszakasz
2023. január 1. - 2023. december 31.
Pályázat támogatásával megjelent közlemények
Petrovics N., Kirchkeszner Cs., Patkó A.,
Tábi T., Magyar N., Kovácsné Székely I., Szabó B. S., Nyiri Z., Eke Zs.: Effect of crystallinity on the migration of plastic additives from polylactic acid-based food contact plastics. Food Packaging and Shelf Life,
36, 101054/1-101054/ (2023)
10.1016/j.fpsl.2023.101054 IF=8.749 D1
Varga L. J., Görbe Á., Bárány T.: Amorf poli-alfa-olefinnel adalékolt polipropilén mátrixú nyújtott nanokompozitok fejlesztése. Polimerek, 9, 27-32 (2023)
Tábi T.: Háromfázisú bioműanyag keverékek vizsgálata. in 'XXXI. Nemzetközi Gépészeti Konferencia Temesvár, Románia. 2023.04.27-2023.04.30.,460-465 (2023)
Csézi G., Tábi T.: Hőkezelési hőmérséklet hatása a nyújtott politejsav tulajdonságaira. in 'XXXI. Nemzetközi Gépészeti Konferencia Temesvár, Románia. 2023.04.27-2023.04.30.,75-80 (2023)
Tábi T.,
Ageyeva T.,
Kovács J. G.: The influence of nucleating agents, plasticizers, and molding conditions on the properties of injection molded PLA products. Materials Today Communications,
32, 103936/1-103936/8 (2022)
10.1016/j.mtcomm.2022.103936 IF=3.662 Q3
Ageyeva T.,
Kovács J. G.,
Tábi T.: Comparison of the efficiency of the most effective heterogeneous nucleating agents for Poly(lactic acid). Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,
147, 8199-8211 (2022)
10.1007/s10973-021-11145-y IF=4.755 Q1
Petrovics N., Kirchkeszner Cs.,
Tábi T., Magyar N., Kovácsné Székely I., Szabó B. S., Nyiri Z., Eke Zs.: Effect of temperature and plasticizer content of polypropylene and polylactic acid on migration kinetics into isooctane and 95 v/v% ethanol as alternative fatty food simulants. Food Packaging and Shelf Life,
33, 100916/1-100916/10 (2022)
10.1016/j.fpsl.2022.100916 IF=8.749 D1
Varga L. J.,
Bárány T.: Development of drawn polypropylene-based blends and composites. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering,
1246, 012023/1-012023/8 (2022)
10.1088/1757-899X/1246/1/012023 Tábi T.,
Pölöskei K.: The effect of processing parameters and Calcium-stearate on the ejection process of injection molded Poly(Lactic Acid) products. Periodica Polytechnica-Mechanical Engineering,
66, 17-25 (2022)
10.3311/PPme.18246 Tábi T.: Talkum hatása a politejsav biopolimer tulajdonságaira. in 'XXX. Nemzetközi Gépészeti Konferencia (OGÉT 2022) Székelyudvarhely, Románia. 2022.04.21-2022.04.24.,5 (2022)
Tábi T.: Fröccsöntött politejsav biopolimer sorozatgyárthatóságának elemzése. in 'XXIX. Nemzetközi Gépészeti Konferencia (OGÉT 2021) Románia. 2021.04.23.,200-203 (2021)
Csézi G., Tábi T.: Orientált biopolimer szerkezetek vizsgálata. in 'XXIX. Nemzetközi Gépészeti Konferencia (OGÉT 2021) Románia. 2021.04.23.,101-105 (2021)
Tábi T.,
Ageyeva T.,
Kovács J. G.: Improving the ductility and heat deflection temperature of injection molded Poly(lactic acid) products: A comprehensive review. Polymer Testing,
101, 107282/1-107282/36 (2021)
10.1016/j.polymertesting.2021.107282 IF=4.931 D1
Tábi T.: Tények és tévhitek a biopolimerekkel kapcsolatban - I. rész (másodközlés). Polimerek, 7, 298-301 (2021)
Tábi T.: Tények és tévhitek a biopolimerekkel kapcsolatban - II. rész (másodközlés). Polimerek, 7, 337-340 (2021)
© 2014 BME Polimertechnika Tanszék - Készítette: Dr. Romhány Gábor