HUN-REN-BME Kutatócsoport





Megnövelt hőállóságú PET csomagolóanyag fejlesztése hulladékhasznosítással

Pályázati azonosító:
GINOP_PLUSZ-2.1.1-21-2022-00041
Támogató:
Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (NKFIH)
Futamidő:
2022. március 1. - 2025. február 28.
Szerződött támogatás összege:
224 568 270 HUF
Témavezető (BME):
Prof. Dr. Toldy Andrea

Résztvevő kutatók (BME):
Dr. Gere Dániel
Dr. Pomázi Ákos
Prof. Dr. Toldy Andrea
Konzorciumi partnerek (BME):
PRO-FORM Ipari és Kereskedelmi Kft.

SAJTÓKÖZLEMÉNY (PROJEKTKEZDÉS)

Pályázat összefoglalója

A jelenleg forgalomban levő PET csomagolóanyagok döntő többsége amorf szerkezetű (APET), ezért korlátozott hőállóságú. A koronavírus járvány felerősítette az egyébként is jelentős igényt a nagy hőállóságú kristályos PET (CPET) csomagolóanyagra, amely megnövelt gasztronómiai és élelmiszerbiztonsági értékű élelmiszerek sütéssel történő elkészítését is lehetővé teszi. Ilyen alapanyagokat azonban csak originális formában magas áron lehet beszerezni. A projekt célja, hogy - a magasabb elvárásoknak megfelelő tulajdonságokat biztosító szerkezeti jellemzők ismeretében - olyan receptúrák kifejlesztése valósuljon meg, amely értéknövelő hulladékhasznosítással alacsonyabb áron teszi lehetővé a megnövelt alkalmazási követelményeknek megfelelő PET csomagolóanyagok gyártását. Így elkészülhet új termékünk, a magas hőállóságú, és jelentős másodlagos (újrafelhasznált) alapanyagot tartalmazó, készétel sütőben való melegítésére alkalmas CPET tálca. Erre a konzorciumunk tagjai által közös szabadalmi bejelentésében is leírt új felismerés nyújt lehetőséget, amely gyenge minőségű műanyag hulladékok reaktív módszerrel történő jelentős mértékű tulajdonságjavulását eredményezi egy jól szabályozható eljárással. A technológia kifejlesztése valós idejű szenzor-információk (pl. gépi látás) módszertani adaptációját is magában foglalja, ami az iparág szélesebb körű, digitalizációs fejlesztését is szolgálja. További célunk annak vizsgálata, hogy az eljárással készült magas hőállóágú CPET tálcák újrahasznosíthatósága miképpen oldható meg hagyományos hőállóságú és növelt hőállóságú termékek esetében az újrafeldolgozás során alkalmazott adalékanyagok és technológiai sajátosságok függvényében, így biztosítva azt, hogy a kifejlesztett termékek a körforgásos gazdasági modellbe is maradéktalanul beilleszthetőek legyenek. A megnövekedett érdeklődés az igényesebb fogyasztást szolgáló hőálló csomagolás iránt megindította a nemzetközi versenyt a kibővült piacért, azonban ennek gátat szab a CPET magas ára. Üzletileg akkor lehet jelentős előnyt elérni, ha innovatív eljárással alacsonyabb áron sikerül a minőségi követelményeknek megfelelni. Ilyen eljárás azonban a pályázók számára prioritási oltalmat biztosító találmányi bejelentésen kívül nem ismert, így az alkalmazásával készülő termékek nyereségessége biztosított. Az üzleti terv közvetett célcsoportja az igényes, fiatal nyugat-európai fogyasztó, de jól látható tendencia a közép-európai elvárások növekedése is elsősorban az élelmiszerbiztonság vonatkozásában, amit a kifejlesztésre kerülő termékek kiemelkedő színvonalon tudnak biztosítani. Fő versenytársainknak az a néhány nyugat-európai, illetve zömében távol-keleti és egyesült államokbeli műanyagfeldolgozó cég tekinthető (pl. Dániában a Faerch A/S és Írországban a Versatile Packaging), amelyek már jelenleg is állítanak elő magas hőállóságú, félkész-ételek melegítésére és sütésére alkalmas tálcákat, ám ezen termékeket még jelenleg drága gyári anyagból, és nem költséghatékony (ám megfelelő kezelést és technológiai sajátosságokat megkívánó) másodlagos alapanyagokból állítják elő. Átlagosan 132 m Ft bevétellel lehet a projekt eredményéből éves szinten kalkulálni, így a projekt megtérülése 4 éven belül biztosított. Mind a magas hőállóságú termékek elkészítése során felhasznált másodlagos alapanyaghányad, mind pedig a magas újrahasznosíthatósági faktor biztosítja a projekteredmény hosszabb távú fenntarthatóságát, hiszen a projekt ötlete maga egy olyan szabadalmi védettségre számot tartó felismerésből származik, amelynek oltalma hosszú távon biztosítja számunkra a technológiai és árelőnyt. A potenciális vevőink köre jelenlegi partnereinkből, más, új élelmiszergyártó és csomagoló cégekből, mint közvetlen felhasználókból fog állni terveink szerint, továbbá igen jelentős potenciált látunk a komplex csomagolóanyag rendszereket szolgáltató – akár hazánkban is jelen lévő - globális disztribúciós vállalatokban is (pl.: KREIS Pack, a Bunzl). A projekt főbb céljai: Kristályos PET (CPET) receptúrák kifejlesztése: olyan CPET csomagolóanyagok receptúráinak kidolgozása, amelyek megfelelnek a magas hőállósági és élelmiszerbiztonsági követelményeknek. CPET tálcák kifejlesztése: az új receptúrák alapján olyan CPET tálcák kifejlesztése, amelyek magas hőállóságúak és tartalmaznak másodlagos (újrafelhasznált) alapanyagot, és alkalmasak készétel sütőben való melegítésére. Újrahasznosítás vizsgálata: magas hőállóságú CPET tálcák újrahasznosítási lehetőségeinek vizsgálata hagyományos hőállóságú és növelt hőállóságú termékek esetében az újrafeldolgozás során alkalmazott adalékanyagok és technológiai sajátosságok függvényében, hogy biztosítsa a termékek körforgásos gazdasági modellbe való beilleszthetőségét.

Pályázat eredményei

1. munkaszakasz
2022. március 1. - 2025. február 28.
Összegyűjtöttük és elemeztük a megnövelt hőalaktartású PET lemeztermékek molekula- és anyagszerkezetét, alapanyagait, adalékanyagait (pl. gócképzők, lánchossznövelők, szívósítók) és gyártástechnológiáit. Az irodalomkutatás alapján kiválasztottuk tulajdonságjavító adalékokat (gócképzők, lánchossznövelők, szívósítók), különböző PET típusokat (köztük reciklált anyagokat), és széleskörűen jellemeztük őket analitikai módszerekkel (pl. DSC, TGA, Raman spektroszkópia stb.). Párhuzamosan a kereskedelmi CPET termékek rétegszerkezetét, adalékanyagait és tulajdonságait is részletesen elemeztük. Létrehoztunk egy temperálható szerszámot a vákuumformázó géphez, amellyel különböző PET lemezeket formáztunk, különböző beállítások mellett. Az eredményeket a versenytársak adataival összevetettük, majd új receptúrákat és gyártástechnológiai beállításokat javasoltunk. A nagymértékben kristályos CPET termékek ridegségét többféle megközelítéssel vizsgáltuk, például a kristályos részarány precíz szabályozásával és új gócképzők alkalmazásával. A receptúrafejlesztések során monitoroztuk a reaktív elasztomerrel szívósított PET lemezek morfológiai és kristályszerkezeti változásait, és létrehoztunk egy új modellt a hőállóság és ütőszilárdság javítására. Szuperkritikus szén-dioxiddal segített gyártástechnológiákkal habosított PET lemezeket is előállítottunk, melyek magas kristályos részaránnyal rendelkeznek, és alkalmasak újrahasznosítható csomagolási termékek előállítására. A projekt során 5 angol nyelvű tudományos közlemény jelent meg, és eredményeinket nemzetközi konferenciákon is bemutattuk.
A tárolási modulus (hőalaktartás) változása a hőkezelési idő függvényében



Pályázat támogatásával megjelent közlemények


  1. Tóth L., Slezák E., Bordácsné Bocz K., Ronkay F. Gy.: Progress in 3D printing of recycled PET. MATERIALS TODAY SUSTAINABILITY, 26, 100757/1-100757/12 (2024) 10.1016/j.mtsust.2024.100757
  2. Lukács N., Decsov K. E., Molnár B., Ronkay F., Bocz K.: Increased processing temperature assisted reactive toughening of poly(lactic acid). Express Polymer Letters, 17, 169-180 (2023) 10.3144/expresspolymlett.2023.12 IF=3.3 Q2
  3. Lukács N., Ronkay F., Molnár B., Marosfői B., Bocz K.: Characterisation of flame retarded recycled PET foams produced by batch foaming. Polymer Testing, 124, 108104/1-108104/9 (2023) 10.1016/j.polymertesting.2023.108104 IF=5.1 D1
  4. Bocz K., Ronkay F. Gy., Vadas D., Molnár B., Gere D., Czigány T., Marosi Gy.: Flame retardancy of PET foams manufactured from bottle waste. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 148, 217-228 (2023) 10.1007/s10973-022-11423-3 IF=4.4 Q1
  5. Slezák E., Ronkay F., Bocz K.: Development of an engineering material with increased impact strength and heat resistance from recycled PET. Journal of Polymers and the Environment, 31, 5296-5308 (2023) 10.1007/s10924-023-02945-4 IF=5.3 Q1
  6. Ronkay F., Molnár B., Szabó E., Marosi Gy., Bocz K.: Water boosts reactive toughening of PET. Polymer Degradation and Stability, 203, 110052/1-110052/9 (2022) 10.1016/j.polymdegradstab.2022.110052 IF=5.9 D1
  7. Slezák E., Ronkay F., Bocz K.: Improvement of mechanical properties of recycled PET by reactive toughening and post-crystallization. Acta Technica Jaurinensis, 15, 193-198 (2022) 10.14513/actatechjaur.00680

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