PL234693B1 - Zastosowanie pestek malin jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych - Google Patents
Zastosowanie pestek malin jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych Download PDFInfo
- Publication number
- PL234693B1 PL234693B1 PL421231A PL42123117A PL234693B1 PL 234693 B1 PL234693 B1 PL 234693B1 PL 421231 A PL421231 A PL 421231A PL 42123117 A PL42123117 A PL 42123117A PL 234693 B1 PL234693 B1 PL 234693B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- raspberry
- filler
- biocomposites
- production
- seeds
- Prior art date
Links
- 235000011034 Rubus glaucus Nutrition 0.000 title claims description 52
- 235000009122 Rubus idaeus Nutrition 0.000 title claims description 52
- 239000000945 filler Substances 0.000 title claims description 32
- 239000011173 biocomposite Substances 0.000 title claims description 20
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 title claims description 18
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 title claims description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 15
- 240000007651 Rubus glaucus Species 0.000 title claims 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims description 9
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims description 9
- 244000235659 Rubus idaeus Species 0.000 description 47
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 20
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 12
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 235000001543 Corylus americana Nutrition 0.000 description 11
- 235000007466 Corylus avellana Nutrition 0.000 description 11
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 11
- 241000758789 Juglans Species 0.000 description 10
- 235000009496 Juglans regia Nutrition 0.000 description 10
- 235000020234 walnut Nutrition 0.000 description 10
- 241000723382 Corylus Species 0.000 description 9
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 5
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 5
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 5
- -1 phthalic acids Chemical class 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 210000003278 egg shell Anatomy 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000007582 Corylus avellana Species 0.000 description 2
- 102000002322 Egg Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010000912 Egg Proteins Proteins 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 235000012000 cholesterol Nutrition 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000014571 nuts Nutrition 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 2
- NCUPDIHWMQEDPR-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-(dimethylamino)ethoxy]ethyl-methylamino]ethanol Chemical compound CN(C)CCOCCN(C)CCO NCUPDIHWMQEDPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000017060 Arachis glabrata Nutrition 0.000 description 1
- 244000105624 Arachis hypogaea Species 0.000 description 1
- 235000010777 Arachis hypogaea Nutrition 0.000 description 1
- 235000018262 Arachis monticola Nutrition 0.000 description 1
- 240000002791 Brassica napus Species 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- 244000000626 Daucus carota Species 0.000 description 1
- 235000002767 Daucus carota Nutrition 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000016623 Fragaria vesca Nutrition 0.000 description 1
- 240000009088 Fragaria x ananassa Species 0.000 description 1
- 235000011363 Fragaria x ananassa Nutrition 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 244000020551 Helianthus annuus Species 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N Phthalic anhydride Natural products C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C2=C1 LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000000474 Poliomyelitis Diseases 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019484 Rapeseed oil Nutrition 0.000 description 1
- 235000001537 Ribes X gardonianum Nutrition 0.000 description 1
- 235000001535 Ribes X utile Nutrition 0.000 description 1
- 235000016919 Ribes petraeum Nutrition 0.000 description 1
- 244000281247 Ribes rubrum Species 0.000 description 1
- 235000002355 Ribes spicatum Nutrition 0.000 description 1
- 235000019486 Sunflower oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000011157 advanced composite material Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N butyl 2,2-difluorocyclopropane-1-carboxylate Chemical compound CCCCOC(=O)C1CC1(F)F JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Chemical class 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Chemical class 0.000 description 1
- 239000007809 chemical reaction catalyst Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007859 condensation product Chemical class 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 210000002249 digestive system Anatomy 0.000 description 1
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000036542 oxidative stress Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 235000020232 peanut Nutrition 0.000 description 1
- 150000003022 phthalic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 238000012667 polymer degradation Methods 0.000 description 1
- 235000020777 polyunsaturated fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000010817 post-consumer waste Substances 0.000 description 1
- 235000021013 raspberries Nutrition 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000004432 silane-modified polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 239000002600 sunflower oil Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 208000001072 type 2 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 150000003672 ureas Chemical class 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Description
Opis wynalazku
Wynalazek dotyczy zastosowania pestek malin wysuszonych do stałej masy i wstępnie rozdrobnionych do rozmiaru ziarna mniejszego niż 500 gm jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych.
Poliuretany (PUR) są szeroko stosowane w wielu gałęziach gospodarki. Jako materiały konstrukcyjne i funkcjonalne znajdują zastosowanie w przemyśle samochodowym, budowlanym, kosmetycznym a także w medycynie. Ich charakterystyczna budowa, osiągana dzięki możliwości modyfikacji receptur oraz warunków syntezy, pozwala na uzyskanie materiałów o szerokim spektrum właściwości mechanicznych, fizycznych i biologicznych. Istotny wpływ na właściwości fizyko-mechaniczne pianek poliuretanowych PPUR ma stężenie i rodzaj katalizatorów, funkcyjność użytych substratów, stosunek molowy reagentów, a także wprowadzone modyfikatory struktury i napełniacze. Efekty wpływu wymienionych czynników uwidaczniają się w przebiegu procesu spieniania, co decyduje o uzyskanej gęstości pozornej produktu końcowego i pozostaje w ścisłym związku z parametrami struktury komórkowej pianki PUR oraz jej właściwościami mechanicznymi, stabilnością wymiarową i termoizolacyjnością.
Każdy etap procesu spieniania poliuretanu wiąże się z charakterystycznymi reakcjami chemicznymi. Proces syntezy pianki poliuretanowej zaczyna się z chwilą wymieszania substratów. Grupy izocyjanianowe reagują z grupami hydroksylowymi, w wyniku czego powstają wiązania uretanowe, i z grupami aminowymi, w wyniku czego powstają wiązania mocznikowe. Procesy te prowadzą do wzrostu lepkości mieszanki. Równocześnie zachodzi reakcja wody z grupami izocyjanianowymi, podczas której powstają pochodne mocznikowe i wydzielany jest ditlenek węgla, co prowadzi do wzrostu objętości mieszaniny.
Kształt, rozmiar, rozkład wielkości komórek a także stopień ich otwarcia znacząco wpływają na właściwości użytkowe pianek poliuretanowych. Parametry te zależą od składu pianek oraz metod ich wytwarzania. W początkowym etapie procesu spieniania układu poliu retanowego zachodzi szereg zjawisk prowadzących do tworzenia się mikrozarodków pęcherzyków. Następnie, wraz ze wzrostem temperatury mieszaniny reakcyjnej następuje odparowywanie poroforów, co prowadzi do wzrostu komórek. Warstwa ciekłej mieszaniny polimerowej otaczającej pęcherzyki staje się coraz cieńsza tworząc ścianki mające postać cienkich błonek. Na styku ścianek co najmniej trzech komórek powstają żeberka - wzmocnienia komórek. Na końcowym etapie procesu spieniania znaczna część polimeru - około 80% masowych tworzy żeberka, pozostałe 20% to błony otaczające pęcherzyki. Im mniejsza gęstość pozorna pianki tym ścianki mają mniejszą grubość. Pory pianki są zwykle wydłużone w kierunku wzrostu systemu poliuretanowego. Jeżeli wzrost objętości pęcherzyków, odpowiadający za grubość ścianek, nie jest zsynchronizowany ze zwiększaniem lepkości mieszaniny, dochodzi do pękania ścianek i uwalniania się poroforu, co skutkuje opadaniem pianki i wprowadzaniem znacznych zaburzeń w strukturze. Wprowadzenie cząstek stałych może prowadzić do zakłócenia procesu zarodkowania, powodując zmianę liczby komórek, ich rozmiaru oraz grubości ich ścianek [Prociak A., Rokicki G., Ryszkowska J., Materiały poliuretanowe, Wydawnictwo Naukowe PWN 2014, Warszawa].
Obecne trendy ukierunkowują produkcję pianek poliuretanowych na stosowanie substancji przyjaznych dla środowiska, wprowadzanie surowców ze źródeł odnawialnych oraz rozwiązywanie problemu odpadów poprodukcyjnych i poużytkowych na etapie projektowania procesów produkcyjnych. Surowce pochodzenia naturalnego mogą być zastosowane do otrzymywania biopoliolu - jednego z głównych składników do wytwarzania pianek, ale mogą też być wykorzystywane jako napełniacze.
Rosnąca konieczność zastępowania materiałów pochodzenia petrochemicznego surowcami odnawialnymi, a także chęć obniżania kosztów produkcji i poprawy właściwości gotowego produktu prowadzi do rozwoju rynku materiałów kompozytowych na bazie pianek poliuretanowych i napełniaczy pochodzenia naturalnego. Połączenie tego rodzaju komponentów umożliwia otrzymanie zaawansowanych kompozytów o unikatowych właściwościach, które wykazują mniejsze obciążenie dla środowiska, a akceptowalna cena zwiększa możliwości aplikacyjne. Wykorzystanie surowców naturalnych w syntezie materiałów polimerowych jest obecnie najbardziej obiecującym kierunkiem badań, a zarazem koniecznym ze względu na różnego rodzaju ograniczenia dotyczące surowców petrochemicznych. Istotne jest także poszukiwanie nowych substratów, napełniaczy oraz metod syntezy, ze względu na liczne problemy, które pojawiają się podczas procesu syntezy biokompozytów, co wpływa bezpośrednio na właściwości gotowego produktu.
Znaczący wpływ na cechy pianek z udziałem napełniaczy roślinnych (NR) ma jakość stosowanego dodatku, ponieważ wpływ na właściwości kompozytów ma wiele czynników takich jak rozmiar,
PL 234 693 B1 struktura, skład chemiczny, a także adhezja wprowadzonego dodatku do materiału osnowy [Praca zbiorowa pod red. S. Kuciela, Kompozyty polimerowe na osnowie recyklatów z włóknami naturalnymi, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2011]. Z tych przyczyn istotny jest właściwy dobór i przygotowanie surowców do reakcji, pełne ich scharakteryzowanie, właściwy dobór receptur oraz parametrów procesu przetwarzania.
Jednym z rozwiązań według znanego stanu techniki jest stosowanie nanowłókien pozyskanych z odpadów marchwi do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych w celu uzyskania poprawy właściwości mechanicznych materiałów [Zhou X., Sethi J., Geng S., Berglund L, Frisk N., Aitomaki Y., Sain M., Oksman K, Materials and Design 2016, 110, 526-531].
Znane są wyroby z kompozytów polimerowych z napełniaczami pochodzącymi z odpadów przemysłu rolno - spożywczego takimi jak łupina orzecha włoskiego, łupina orzecha laskowego, łupina orzecha ziemnego, wytłoki porzeczki, nasiona truskawki. Kompozyty te zgodnie z obecnym stanem techniki osiągają kruchość na poziomie 0,3%-2,4% [Kurańska M., Zieleniewska M., Auguścik M., Radwańska
J., Ryszkowska J. Szczepkowski L, Prociak A., Przemysł Chemiczny 2016, 95, 250-255]. Chłonność wody dla kompozytów z łupiną orzecha laskowego zgodnie z obecnym stanem techniki wynosi 3%-3,5% [Zieleniewska M., Szczepkowski L, Krzyżowska M., Leszczyński M.K., Ryszkowska J., Polimery 2016, nr 11-12, 807-814]. Znany jest także napełniacz naturalny w postaci skorupy jaj stosowany do wytwarzania biokompozytów (US Patent nr 7459492). Znane są biokompozyty pianek poliuretanowych z rozdrobnioną skorupą jaj. Kruchość kompozytów pianek poliuretanowych z rozdrobnioną skorupą jaj, zgodnie z obecnym stanem techniki, zawarta jest w przedziale 2,81-3,39%, chłonność wody 1,15%-1,53% [Zieleniewska M., Leszczyński M.K., Szczepkowski L., Bryśkiewicz A., Krzyżowska M., Bień K., Ryszkowska J., Polymer Degradation and Stability 2016, 132, 78-86].
Wytłoki z malin nie są zbyt atrakcyjnym surowcem w znanych dziedzinach techniki ze względu na dużą ilość nasion, które stanowią ponad 70 procent składu. Nasiona mają twarde łupiny, są małe. Po podaniu ludziom przechodzą przez układ pokarmowy w postaci nietkniętej. Potencjał prozdrowotny zawarty w nasionach malinowych znajdujących się w wytłokach jest już po części potwierdzony na zwierzętach laboratoryjnych. Chodzi np. o olej z nasion malin. Istnieją prace nad zwiększeniem dostępności potencjału prozdrowotnego w wytłokach z malin - uszkodzenie łupin nasion, a tym samym wydobycie wartościowych związków, które mogłyby być dostępne w badaniach dla zwierząt, a w przyszłości może dla ludzi.
Nasiona malin zawierają wielonienasycone kwasy tłuszczowe, których jest w oleju z nasion malin ponad 70 proc., czyli więcej niż w olejach rzepakowym, słonecznikowym czy sojowym. Poza tym w wytłokach z malin występuje błonnik, który korzystnie wpływa na profil lipidowy krwi, np. obniża cholesterol. Błonnik oraz związane z nim polifenole wpływają na regulację poziomu glukozy w krwi, co jest istotne w przypadku chorych na cukrzycę typu 2.
W wytłokach malinowych oraz nasionach z malin występują polifenole, które również wpływają na obniżenie cholesterolu, ale także na obniżenie markerów stresu oksydacyjnego oraz stanu zapalnego w organizmie. Wolne rodniki mogą wywołać w organizmie szereg niekorzystnych oddziaływań, zmniejszając odporność, a przez to powodować większą zapadalność na choroby sezonowe.
Polska jest jednym z wiodących producentów malin na świecie. Wytłoki obecnie są wykorzystywane w minimalnym stopniu do otrzymywania oleju kosmetycznego, są kompostowane, suszone, palone lub dodawane w niewielkich ilościach do paszy.
Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie pestek malin wysuszonych do stałej masy i wstępnie rozdrobnionych do rozmiaru ziarna mniejszego niż 500 μm jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych.
Kompozyty tego typu charakteryzują się niższą kruchością i chłonnością wody w stosunku do opisanych powyżej zbliżonych materiałów znanych w literaturze.
Korzystnie, jeśli pestki malin pochodzą z przemysłu rolno-spożywczego. Korzystnie, jeśli pestki malin w stanie surowym zostaną wysuszone do stałej masy w celu usunięcia wody zaadsorbowanej na powierzchni napełniacza w temperaturze zawierającej się w przedziale 40°C-160°C, najkorzystniej, jeśli temperatura suszenia będzie zawarta w przedziale 70°C-100°C.
Korzystnie, jeśli pestki malin zostaną wstępnie rozdrobnione do rozmiaru ziarna napełniacza mniejszego niż 30 μm -500 μm.
Korzystnie, jeśli udział napełniacza zawarty w biokompozycie względem masy stosowanych polioli będzie w zakresie od 3% do 30% masowych, korzystniej od 10% do 15%.
PL 234 693 B1
Pestki malin należy wprowadzić do komponentów wykorzystywanych do syntezy pianki poliuretanowej, a w szczególności polioli, surfaktantów, poroforów, katalizatorów oraz izocyjanianów. Korzystnie, jeśli pestki malin zostaną wprowadzone do wcześniej przygotowanej mieszaniny polioli, surfaktantów, poroforów oraz katalizatorów. Proces spieniania dopuszcza również wprowadzanie pestek malin oddzielnym strumieniem przy zastosowaniu głowic wielostrumieniowych w przypadku wytwarzania produktów formowanych jak i blokowych przy swobodnym wzroście.
Sposób wytwarzania pianek poliuretanowych z wykorzystaniem pestek malin może być zastosowany zarówno w metodzie jednoetapowej, jak i prepolimerowej.
Korzystnie, jeśli jako substraty w syntezie materiałów stosowane są alkohole wielowodorotlenowe (polieterole i poliestrole) w tym głównie oksyalkilenowany sorbitol z grupy polieteroli oraz poliestrowe otrzymywane z kwasów karboksylowych w tym głównie ftalowych oraz glikoli.
Korzystnie, jeśli zostaną zastosowane katalizatory modyfikujące szybkość reakcji wzrostu i sieciowania pianki. Korzystniej, jeśli katalizatory pochodzą z grupy alifatycznych amin trzeciorzędowych lub są to sole metali kwasów organicznych. Korzystnie, jeśli katalizatory dodawane są w ilości 0,1-2% wagowych.
Korzystnie, jeśli jako surfaktanty zostaną zastosowane preparaty silikonowe, sole sodowe lub amoniowe sulfonowanych kwasów tłuszczowych, produkty kondensacji długołańcuchowych alkoholi z tlenkiem etylenu, polioksyetylenowane alkilofenole, pochodne celulozy, woski, parafiny.
Korzystnie, jeśli zostaną zastosowane chemiczne lub fizyczne środki spieniające. Korzystnie, jeśli zostaną zastosowane diizocyjaniany w postaci czystej lub w mieszaninie z pozostałością podestylacyjną. Korzystniej, jeśli zostanie zastosowany 4,4'-diizocyjanian difenylometanu (MDI) lub jego mieszaniny z izomerami 2,2' lub 2.4' w dowolnych ilościach oraz z poli(fenylometyleno)izocyjanianami pozwalającymi na uzyskanie ostatecznej funkcyjności produktu od 2,0 do 2,7.
Zgodnie z wynalazkiem napełniacz należy rozdyspergować w mieszaninie komponentów. Korzystnie, jeśli do mieszania zostanie zastosowane mieszadło obrotowe działające w zakresie 20-3000 obr/min.
Korzystnie, jeśli uzyskany kompozyt zostanie wygrzany z zastosowaniem komory temperaturowej. Korzystniej jeśli temperatura wygrzewania wyniesie 40°C-100°C w czasie 15 min-120 min. Najkorzystniej, jeśli będzie to temperatura 70°C w czasie 30 min.
Korzystnie, jeśli biokompozyt zostanie poddany procesowi kondycjonowania po wytworzeniu i wygrzaniu w komorze temperaturowej. Korzystniej, jeśli będzie to okres od 24 godzin do 30 dni. Najkorzystniej, jeśli będzie to okres 14 dni.
Istotną cechą wynalazku jest uzyskanie korzystnych właściwości fizykomechanicznych pianki poprzez wprowadzenie do kompozycji poliuretanowej rozdrobnionych mechanicznie i wstępnie wysuszonych pestek malin. Materiały otrzymane zgodnie z przedstawionym wynalazkiem, w stosunku do rozwiązań stosowanych obecnie, charakteryzują się regularną strukturą komórkową, która skutkuje bardziej korzystnymi własnościami takimi jak kruchość, chłonność wody, wytrzymałość na ściskanie, co jest istotne z punktu widzenia wykorzystania omawianych materiałów do zastosowań masowych. Wytworzone biokompozyty z pestkami malin są odpowiednie do zastosowań m.in. w przemyśle budowlanym, motoryzacyjnym, meblarstwie oraz przemyśle kosmetycznym.
P r z y k ł a d 1. Opis substratów i procedur wykorzystywanych w syntezie biokompozytów poliuretanowych z pestkami malin.
Surowce:
Pol. 1. Polios 420 PTA, aromatyczny poliester otrzymany na bazie bezwodnika ftalowego i glikolu dietylenowego, LOH 420 mg KOH/g, m.cz. 330 g/mol, firma Purinova, Polska
Pol. 2. Rokopol G500, polioksyalkilentriol na bazie gliceryny i tlenku propylenu, LOH 300 mg KOH/g, m.cz. 560 g/mol, firma PCC Rokita, Polska
Sil. 1. Tegostab B 4900, silikonowy związek powierzchniowo czynny, firma Evonik Industries, Niemcy
Kat. 1. Jeffcat DPA, reaktywny silny aminowy katalizator żelowania, firma Huntsman Corporation
Kat. 2. Jeffcat ZF-10, reaktywny silny katalizator reakcji wody z izocyjanianem, firma Huntsman Corporation lso. 1. Ongronat 4040, izomery i oligomery diizocyjanianu difenylometanu (MDI), zawiera 32,6% NCO, firma BorsodChem
Por. 1. Woda destylowana
Pestki maliny - napełniacz został pozyskany od firmy Tymbark S.A. oddział w Olsztynku, producenta napojów „Kubuś”.
PL 234 693 Β1
Sposób przygotowania napełniacza roślinnego:
Pestki malin rozdrobniono z zastosowaniem młyna elektrycznego a następnie przesiano z zastosowaniem sit o rozmiarze oczka 500 μητ Napełniacz wysuszono w temperaturze 70±2°C do stałej masy przy użyciu komory temperaturowej w celu usunięcia wody zaabsorbowanej na powierzchni napełniacza. Napełniacz poddano analizie rozkładu wielkości ziarna z zastosowaniem przesiewania w strumieniu powietrza zgodnie z normą PN-EN 933-10.
Procedura syntezy biokompozytów poliuretanowych:
Sztywne pianki poliuretanowe (SPUR) syntezowano metodą jednoetapową. Poliole (Pol. 1. 75 cz.w. oraz Pol.2. 25 cz.w. i dodatki modyfikujące (Kat.1.1 cz.w.; Kat.2. 0,25 cz.w., Sil. 1. 1 cz.w.) a także porofory - udział środków porotwórczych w biokompozytach wynosił 0,75 cz.w. - wymieszano z zastosowaniem mieszadła szybkoobrotowego przy prędkości 3000 obr/min przez 20 s. Następnie wprowadzono napełniacz o rozmiarze w ilościach 5% (Malina 5%), 10% (Malina 10%), 15% (Malina 15%), 20% (Malina 20%) wagowych względem masy stosowanych polioli. Układy mieszano wstępnie bagietką szklaną a następnie z zastosowaniem mieszadła mechanicznego z prędkością 800 obr/min przez 30 s.
Po wymieszaniu mieszanek z napełniaczem wprowadzono izocyjanian i mieszanie prowadzono z prędkością 3000 obr/min przez 10 s. Kompozyty wytwarzano przy indeksie izocyjanianowym 110. Po procesie syntezy kompozyty wygrzewano w komorze temperaturowej przez 30 min w temperaturze 70°C, następnie wyjmowano z formy, po czym kondycjonowano w temperaturze pokojowej przez okres 2 tygodni, a następnie cięto na kształtki odpowiednie do badań.
Przykład 2. Opis substratów i procedur wykorzystywanych w syntezie biokompozytów poliuretanowych z łupiną orzecha włoskiego oraz łupiną orzecha laskowego
W celu porównania struktury biopianek otrzymanych z zastosowaniem pestek malin ze strukturą uzyskaną dla kompozytów wykonanych z zastosowaniem znanych, zgodnie z obecnym stanem techniki, napełniaczy takich jak łupina orzecha laskowego oraz łupina orzecha włoskiego, wytworzono biokompozyty zgodnie z przykładem 1 z tym, że pestki malin zastąpiono kolejno rozdrobnioną łupiną orzecha włoskiego oraz rozdrobnioną łupiną orzecha laskowego.
Łupina orzecha włoskiego - odpad z przemysłu rolno-spożywczego, pozyskany od przedsiębiorstwa zajmującego się przetwórstwem orzechów. Napełniacz rozdrobniono oraz wysuszono zgodnie ze sposobem opisanym w przykładzie 1. Rozmiar napełniacza: 100% frakcji w zakresie 30 μπι - 500 μητ
Łupina orzecha laskowego - odpad z przemysłu rolno-spożywczego, pozyskany od przedsiębiorstwa zajmującego się przetwórstwem orzechów. Napełniacz rozdrobniono oraz wysuszono zgodnie ze sposobem opisanym w przykładzie 1. Rozmiar napełniacza: 100% frakcji w zakresie 30 μπι - 500 μητ
Przykład 3
Analiza struktury pianek poliuretanowych z pestkami malin, łupiną orzecha włoskiego oraz łupiną orzecha laskowego.
W celu wykonania analizy struktury pianek poliuretanowych zastosowano skaningowy mikroskop elektronowy Hitachi TM3000. Próbki o grubości 2 mm napylono złotem z wykorzystaniem napylarki Polaron SC7640. Napylanie prowadzono przez 80 sekund przy natężeniu 8 mA. Próbki obserwowano przy napięciu przyspieszającym 5 keV. W celu zapewnienia reprezentatywności statystycznej obserwowano przypadkowo wybrane fragmenty przekrojów poprzecznych pianek, wycięte zgodnie z kierunkiem wzrostu pianki. Dla każdego materiału wykonano analizę rozmiaru i współczynnika anizotropii 200 porów z wykorzystaniem programu ImageJ. Wyniki przedstawiono jako średnią arytmetyczną uzyskanych pomiarów.
| Napełniacz w kompozycie | Rozmiar porów, pm | Współczynnik anizotropii |
| Malina 5% | 3641112 | 1,1810,06 |
| Malina 10% | 348198 | 1,1610,04 |
| Malina 15% | 3541102 | 1,1510,03 |
| Malina 20% | 3421121 | 1,1810,04 |
| Orzech laskowy 15% | 3901261 | 1,2410,12 |
| Orzech włoski 15% | 3721192 | 1,2210,10 |
PL 234 693 Β1
Wprowadzenie pestek malin w ilościach 5%-20% masowych względem zastosowanych polioli do kompozycji poliuretanowej prowadzi do uzyskania równomiernego rozkładu wielkości komórek. Średnia wielkość porów zawarta jest w przedziale 342 pm (Malina 20%) - 364 pm (Malina 5%). Istotny jest wynik odchylenia standardowego wskazujący na większe różnice w wielkości porów dla pianek Malina 5% oraz Malina 20% w porównaniu z wynikami uzyskanymi dla pianek Malina 10% oraz Malina 15%.
Materiały wytworzone z zastosowaniem znanych - zgodnie z obecnym stanem techniki - łupin orzecha laskowego i włoskiego charakteryzują się znacznie wyższym stopniem zaburzenia struktury w porównaniu z piankami będącymi istotą patentu, na co wskazuje wysoka wartość odchylenia standardowego - 261 dla pianki Orzech laskowy 15% oraz 192 dla pianki Orzech włoski 15%.
Wyniki te znajdują również odzwierciedlenie w wyznaczonym współczynniku anizotropii. Wyższy współczynnik anizotropii uzyskany dla pianek wytworzonych z zastosowaniem łupiny orzecha laskowego i włoskiego oraz wyższa wartość odchylenia standardowego od tej wartości wskazuje na mniej regularną strukturę pianek a co za tym idzie gorsze właściwości fizyko-mechaniczne uzyskanych wyrobów.
Przykład 4. Wybrane właściwości fizyko-mechaniczne biokompozytów pianek poliuretanowych z pestkami malin
| Nazwa materiału | Gęstość pozorna, kg/m3 | Kruchość, % | Chłonność wody,% |
| Malina 5% | 82 | 0,12 | 1,02 |
| Malina 10% | 85 | 0,10 | 0,9 |
| Malina 15% | 85 | 0,09 | 0,9 |
| Malina 20% | 91 | 0,23 | 1,17 |
Kompozyty z pestkami malin będące istotą wynalazku charakteryzują się znacznie niższą kruchością w porównaniu do znanych kompozytów z napełniaczami naturalnymi o zbliżonej gęstości pozornej. Najkorzystniejsze wartości kruchości uzyskano dla kompozytów wytworzonych z pestkami malin w udziale 10% oraz 15% masowych w stosunku do zastosowanych polioli. Pianki będące istotą wynalazku charakteryzują się także znacznie niższą chłonnością wody w porównaniu do znanych biokompozytów poliuretanowych. Najkorzystniejszą wartość chłonności wody uzyskano dla kompozytów Malina 10% oraz Malina 15%. Niska kruchość pianek oraz niska chłonność wynika z regularnej struktury wytworzonych kompozytów oraz zapewnia większą trwałość materiałów w aplikacjach masowych, m.in. w przemyśle budowlanym czy motoryzacyjnym.
Claims (7)
- Zastrzeżenia patentowe1. Zastosowanie pestek malin wysuszonych do stałej masy i wstępnie rozdrobnionych do rozmiaru ziarna mniejszego niż 500 pm jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych.
- 2. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że stosuje się pestki malin pochodzące z przemysłu rolno-spożywczego.
- 3. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że pestki malin suszy się do stałej masy w temperaturze 40°C-160°C.
- 4. Zastosowanie według zastrz. 3, znamienne tym, że pestki malin suszy się do stałej masy w temperaturze 70°C-100°C.
- 5. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że pestki malin wstępnie rozdrobnione są do rozmiaru ziarna napełniacza w przedziale 30 pm-500 pm.
- 6. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że udział napełniacza zawarty w biokompozycie względem masy stosowanych polioli znajduje się w zakresie od 3% do 30% masowych.
- 7. Zastosowanie według zastrz. 6, znamienne tym, że udział napełniacza zawarty w biokompozycie względem masy stosowanych polioli znajduje się w zakresie od 10% do 15%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL421231A PL234693B1 (pl) | 2017-04-06 | 2017-04-06 | Zastosowanie pestek malin jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL421231A PL234693B1 (pl) | 2017-04-06 | 2017-04-06 | Zastosowanie pestek malin jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL421231A1 PL421231A1 (pl) | 2018-10-08 |
| PL234693B1 true PL234693B1 (pl) | 2020-03-31 |
Family
ID=63688029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL421231A PL234693B1 (pl) | 2017-04-06 | 2017-04-06 | Zastosowanie pestek malin jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL234693B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL451078A1 (pl) * | 2025-01-28 | 2026-02-02 | Politechnika Poznańska | Biokompozyt polimerowy o osnowie z iniekcyjnej żywicy poliuretanowej z dodatkiem napełniacza lignocelulozowego |
-
2017
- 2017-04-06 PL PL421231A patent/PL234693B1/pl unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL451078A1 (pl) * | 2025-01-28 | 2026-02-02 | Politechnika Poznańska | Biokompozyt polimerowy o osnowie z iniekcyjnej żywicy poliuretanowej z dodatkiem napełniacza lignocelulozowego |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL421231A1 (pl) | 2018-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zieleniewska et al. | Preparation and characterisation of rigid polyurethane foams using a rapeseed oil-based polyol | |
| EP2099841B1 (de) | Hochelastische polyurethanweichschaumstoffe | |
| EP2088166B1 (de) | Kompatibilisierungsmittel zur Verbesserung der Lagerstabilität von Polyolmischungen | |
| EP1888666B1 (en) | Polyurethane foams comprising oligomeric polyols | |
| EP2242790B1 (de) | Die erfindung betrifft die verwendung von schaumstabilisatoren, die auf basis nachwachsender rohstoffe hergestellt werden, zur herstellung von polyurethanschäumen | |
| Li et al. | Fabrication of nano-crystalline cellulose with phosphoric acid and its full application in a modified polyurethane foam | |
| EP2247654A1 (de) | Siloxanzusammensetzungen | |
| Huang et al. | Effects of preparation conditions on properties of rigid polyurethane foam composites based on liquefied bagasse and jute fibre | |
| JP2021517191A (ja) | 回復時間が長い軟質ポリウレタンフォーム | |
| Zieleniewska et al. | Rigid polyurethane foam composites with vegetable filler for application in the cosmetics industry | |
| Shaik et al. | One-step synthesis and characteristics of LiOH-castor oil based stable polyurethane foam | |
| Flôres et al. | Effect of Kraft lignin and palm kernel oil as substitutes of petroleum-based polyols on the properties of viscoelastic polyurethane foams | |
| Ozgur Seydibeyoglu et al. | Natural fiber reinforced polyurethane rigid foam | |
| Nia et al. | Novel bio-polyol synthesis based on date seed oil for low-density rigid polyurethane-polyisocyanurate foams | |
| EA027560B1 (ru) | Пенообразующая композиция, композитный пеноматериал, способ его изготовления и изделие | |
| PL234693B1 (pl) | Zastosowanie pestek malin jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych | |
| KR20190057038A (ko) | 통기성 및 산화방지 특성이 향상된 친환경 폴리우레탄 폼 형성용 조성물 및 폴리우레탄 폼의 제조 방법 | |
| CN102604027B (zh) | 一种聚氨酯泡沫阻尼材料及其制备方法 | |
| Stirna et al. | Structure and properties of polyurethane foams obtained from rapeseed oil polyols | |
| JP2011094003A (ja) | ポリウレタン樹脂製造用活性水素成分 | |
| Li et al. | Branched polyols based on oleic acid for production of polyurethane foams reinforced with bamboo fiber | |
| CN112646112B (zh) | 生物基聚氨酯泡沫及其制备方法 | |
| Ismail et al. | Investigating the potential of dihydroxystearic acid as feedstock for rigid polyurethane foam | |
| Ali et al. | The mechanical properties of medium density rigid polyurethane biofoam | |
| JP2013151664A (ja) | ポリウレタン樹脂製造用ポリオール成分、ポリウレタン樹脂およびその成形品 |