In-line alkalmazható módszerek fejlesztése folyamatos üzemű PLA habosítás minőségbiztosítására
A műanyagipar, azon belül is a biopolimerek területén megfigyelhető rohamos technológiai innovációk fő mozgatórugója a fenntarthatóság és a fenntartható fejlődés alapelve. Ezen célok elérése érdekében hosszútávú megoldást jelentő alternatívák szükségesek. Egyik lehetőség a felhasznált alapanyag mennyiségének csökkentése, mely célszerűen habosítással valósítható meg, míg másik opció a biológiai forrásból származó és lebomló kiindulási anyagok, azaz biopolimerek alkalmazása.
Az egyik legígéretesebb ilyen biodegradálható polimer a politejsav (PLA), amelyből készült hab környezetbarát alternatívaként szolgálhat olyan hatalmas mennyiségben előállított műanyag habtermékeknek, mint például az expandált polisztirol (EPS). Azonban ehhez javítani kell a PLA néhány, eredendően kevésbé előnyös tulajdonságát. A jellemzően kis ömledékszilárdságú polimer molekulaláncainak elágazottsága lánchossznövelőkkel hatékonyan növelhető, gócképző adalékokkal pedig jelentősen fokozható a kristályosodási sebessége, ezáltal megkönnyítve az iparilag releváns extrúziós technikával végzett habosítását.
A szuperkritikus szén-dioxiddal végzett extrúziós habosítás módszere ma már egy jól ismert folyamat, ennek ellenére a folyamatos gyártás, és az állandó minőségű habtermék előállítása továbbra is kihívást jelent. Olyan nem invazív, in-line alkalmazható termékminőség követési módszerek megalkotására van szükség, amelyek segítségével a technológia jól szabályozhatóvá válhat. Ennek megvalósítására TDK munkám során többféle potenciálisan alkalmazható analitikai módszer összevetése után off-line felvett, közeli infravörös spektroszkópiai (NIR) spektrumok felhasználásával olyan modellt építettem, amely a gyártási folyamat során valós időben rögzített NIR spektrumokból kinyert információk alapján képes megbecsülni a habosított termék pillanatnyi sűrűségét. A becslés jóságát a folyamatos gyártás különböző időpillanataiban vett habminták utólag megmért sűrűség értékei alapján validáltam. Ezt az összehasonlítást szemlélteti az 1. ábra. Az eltérés minden esetben 0,025 g/cm3-nél kisebb volt, amely alapján arra következtettem, hogy az eljárás alkalmas a habtermék minőségének in-line követésére, egyúttal lehetőség nyílik a NIR jel alapú folyamatszabályozás kidolgozására.
szerző
-
Tóth Bence
Vegyészmérnöki mesterképzési szak, nappali MSc
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Bordácsné Bocz Katalin
tudományos munkatárs, Szerves Kémia és Technológia Tanszék -
Vadas Dániel
doktoráns, Szerves Kémia és Technológia Tanszék -
Dr. Farkas Attila
tudományos munkatárs, Szerves Kémia és Technológia Tanszék
