Henryk Rydarowski - kierownik zespołu, Katarzyna Merkel, Jerzy Wieczorek, Tomasz Czech
Istota wynalazku
Materiały polimerowe są powszechnie znane i używane we wszystkich dziedzinach życia, ale wciąż trwają prace nad syntezą nowych monomerów, które można by następnie wykorzystać w produkcji nowych materiałów polimerowych. Nagromadzenie się wielkich ilości odpadów z tworzyw sztucznych stanowi w dzisiejszych czasach poważny problem ekologiczny i gospodarczy w krajach uprzemysłowionych. Około 80% odpadów z tworzyw syntetycznych stanowią odpady komunalne, głównie zużyte opakowania. Rozwiązaniem tego problemu jest wytwarzanie tworzyw z udziałem komponentów ulegających biodegradacji, miedzy innymi z udziałem cukrów lub napełniacza celulozowego.
Przedmiotem wynalazku jest opracowanie technologii wytwarzania materiału polimerowego łatwo degradowalnego w naturze o cechach użytkowych do zastosowań agrotechnicznych. Wytworzone kompozycje polimerowe umożliwiają zużytkowanie surowców naturalnych dostępnych w danym regionie, a także zagospodarowanie powstających na jego terenie odpadów z tworzyw sztucznych. Kompozycje można stosować bezpośrednio w postaci granulatu rozsypując ją na glebę, gdzie do gleby uwalniają się składniki odżywcze. Z kompozycji można również wytwarzać wyroby krótkotrwałego użytku metodą wtrysku na doniczki do sadzonek lub innego typu pojemników w ogrodnictwie i rolnictwie. Wytworzone wyroby charakteryzują się korzystnym zespołem własności wytrzymałościowych oraz dobrą stabilnością kształtu w warunkach aplikacji, czyli w środowisku o znacznej wilgotności, a także dużą podatnością na degradację.
Poprzez dobór optymalnych parametrów technologicznych otrzymywania termoplastycznych kompozytów z nawozem mineralnym oraz włóknami lignocelulozy, uzyskano materiał charakteryzujący się wysokimi właściwościami mechanicznymi przy kontrolowanej biodegradowalności, który dodatkowo spełnia rolę stymulatora wzrostu roślin.
W uzupełnieniu zgłoszenia patentowego pt. „Biorozpadalna kompozycja polimerowa, przeznaczona do zastosowań agrotechnicznych” jako matryca zastosowana została, oprócz polietylenu, również mieszanina polietylenu z termoplastyczną skrobią kukurydzianą woskową (PE/TPSKW) oraz mieszanina biodegradowalnych poliestrów z termoplastyczną skrobią kukurydzianą woskową (np. polikaprolakton i skrobia kukurydziana woskowa PCL/TPSKW).
Modyfikacja polimerów polega na wprowadzeniu dodatków podwyższających wskaźnik szybkości płynięcia, wprowadzeniu substancji ułatwiających dyspergowalność i adhezję międzyfazową napełniacza. Poprawie uległa stabilność termiczna, biorąc pod uwagę temperatury rozkładu zastosowanych nawozów mineralnych.
Do wytworzenia granulatu zastosowana została wytłaczarka dwuślimakowa z nowatorskim układem uplastyczniania o oryginalnej geometrii ślimaków i o co najmniej dwóch strefach dozowania i dwóch miejscach odgazowania na długości cylindra. Badania technologiczne polegały na ustaleniu temperatur na różnych strefach, ciśnienia przy wytłaczaniu w funkcji wydajności, jakości uzyskanego granulatu i gotowego produktu.
Potencjał komercjalizacji
Tematyka pracy jest ukierunkowana na podnoszenie konkurencyjności wyrobów oferowanych przez zakłady przemysłowe i wprowadzanie nowych technologii, oraz na budowanie trwałego partnerstwa pomiędzy jednostkami naukowymi i przemysłowymi. Część praktyczna pracy dotyczy opracowania i wdrożenia technologii otrzymywania biorozpadalnej kompozycji polimerowej z łatwo dostępnych materiałów wyjściowych. Tworzywa mogą być dostarczane jako materiał nowy, nieprzerabiany lub uzyskiwane jako materiały odpadowe. Korzystnie w sposobie otrzymywania kompozycji tworzywa będą dostarczane w postaci tworzyw odpadowych, ponieważ materiały te są tańsze. Mogą one zawierać przykładowo wyrzucone pojemniki z tworzyw termoplastycznych i odpadowe włókno lignocelulozowe lub celulozowe. Tworzywa otrzymane sposobem według wynalazku będą mocne, lekkie i niedrogie. Kompozycje w postaci granulatu mogą być rozsypane na wiosnę na glebę, do której powoli przenikają zawarte w kompozycji składniki odżywcze, a dzięki temu, iż związki mineralne ukryte są w granulkach mieszaniny polimerowej, roślinom nie grozi przenawożenie. Kompozycja może być również wykorzystana do produkcji pojemników do uprawy roślin.
