PL233444B1 - Zastosowanie wytłoków z aronii jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych - Google Patents
Zastosowanie wytłoków z aronii jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowychInfo
- Publication number
- PL233444B1 PL233444B1 PL42123317A PL42123317A PL233444B1 PL 233444 B1 PL233444 B1 PL 233444B1 PL 42123317 A PL42123317 A PL 42123317A PL 42123317 A PL42123317 A PL 42123317A PL 233444 B1 PL233444 B1 PL 233444B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- filler
- biocomposites
- chokeberry
- production
- pomace
- Prior art date
Links
- 239000000945 filler Substances 0.000 title claims description 40
- 239000011173 biocomposite Substances 0.000 title claims description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 22
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 title claims description 15
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 title claims description 15
- 241001444063 Aronia Species 0.000 claims description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims description 14
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims description 13
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 21
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 19
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 18
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 12
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 12
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 11
- 241000723382 Corylus Species 0.000 description 9
- 235000001543 Corylus americana Nutrition 0.000 description 9
- 235000007466 Corylus avellana Nutrition 0.000 description 9
- 241000758789 Juglans Species 0.000 description 8
- 235000009496 Juglans regia Nutrition 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 235000020234 walnut Nutrition 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 6
- 235000001537 Ribes X gardonianum Nutrition 0.000 description 6
- 235000001535 Ribes X utile Nutrition 0.000 description 6
- 235000016919 Ribes petraeum Nutrition 0.000 description 6
- 244000281247 Ribes rubrum Species 0.000 description 6
- 235000002355 Ribes spicatum Nutrition 0.000 description 6
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 6
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 6
- -1 phthalic acids Chemical class 0.000 description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 6
- 230000002349 favourable effect Effects 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
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 235000013339 cereals Nutrition 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
- 210000003278 egg shell Anatomy 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 235000010208 anthocyanin Nutrition 0.000 description 2
- 229930002877 anthocyanin Natural products 0.000 description 2
- 239000004410 anthocyanin Substances 0.000 description 2
- 150000004636 anthocyanins Chemical class 0.000 description 2
- 235000008429 bread Nutrition 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 2
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 2
- 235000014571 nuts Nutrition 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 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
- 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
- 102000002322 Egg Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010000912 Egg Proteins Proteins 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
- 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
- 229910017621 MgSO4-7H2O Inorganic materials 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
- 240000001890 Ribes hudsonianum Species 0.000 description 1
- 235000016954 Ribes hudsonianum Nutrition 0.000 description 1
- 235000001466 Ribes nigrum Nutrition 0.000 description 1
- 239000011157 advanced composite material Substances 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
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052925 anhydrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 235000015173 baked goods and baking mixes Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 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
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 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
- 238000007675 cardiac surgery Methods 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
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 235000008504 concentrate Nutrition 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
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 235000011869 dried fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 1
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000004620 low density foam 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
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 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
- 238000012667 polymer degradation Methods 0.000 description 1
- 229920005903 polyol mixture Polymers 0.000 description 1
- 239000010817 post-consumer waste Substances 0.000 description 1
- 235000020991 processed meat Nutrition 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 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
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 description 1
- 239000006188 syrup Substances 0.000 description 1
- 235000013616 tea Nutrition 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 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
Dziedzina wynalazku
Wynalazek dotyczy zastosowania wytłoków z aronii jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych.
Stan techniki
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 uwidoczniają się w przebiegu procesu spieniania, co decyduje o uzyskanej gęstości pozornej produktu końcowego i pozostaje w ścisłym związku z parametrami struktury komórkowej piank i 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. Reakcja izocyjanianu z wodą jest reakcją silnie egzotermiczną, co powoduje, że temperatura wewnątrz bloku osiąga nawet 175°C. Przekroczenie tej wartości może prowadzić do termicznej destrukcji wyrobu, a nawet jego samozapłonu.
Poszukiwane są nowe rozwiązania umożliwiające otrzymywanie pianek o niskiej gęstości poprzez wprowadzanie dodatków pozwalających na kontrolowane uwalnianie środków porotwórczych oraz obniżenie temperatury wewnątrz bloku pianki. Jednym z rozwiązań według znanego stanu techniki jest stosowanie wody zawartej w hydratach soli nieorganicznych, która uwalniana jest stopniowo w podwyższonej temperaturze. Endotermiczny proces dehydratacji zużywa ciepło z mieszaniny reakcyjnej, powodując obniżenie temperatury spienianej mieszaniny. Najczęściej stosowane są sole o zróżnicowanej temperaturze dehydratacji (100-160°C), zapewniając w ten sposób powolny przebieg reakcji. Przykładem takich związków są hydraty: CaSO4'2 H2O(temperatura rozkładu 128°C), MgSO4-7H2O (temperatura rozkładu 150°C). Pianki otrzymywane w ten sposób mogą osiągnąć niskie wartości gęstości pozornej przy zachowaniu bezpiecznej temperatury wewnątrz bloku na poziomie 130-148°C [Prociak A., Rokicki G., Ryszkowska J., Materiały poliuretanowe, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2014].
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 pia nek 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, struktura, skład chemiczny, a także adhezja wprowadzonego dodatku do materiału osnowy
PL 233 444 B1 [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., Leszczyńsk i M.K., Ryszkowska J., Polimery 2016, 11-12, 807-814]. Znany jest także napełniacz naturalny w postaci skorupy jaj stosowany do wytwarzania biokompozytów LIS 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].
Owoce aronii są powszechnie używane do produkcji soków i syropów, herbatek, suszy, galaretek, dżemów, nalewek oraz wina. Pozostające po procesach przetwórczych odpady do niedawna były głównie kierowane na wysypiska, kompostowane oraz przetwarzane na cele paszowe. Obecnie dąży się do ich zagospodarowania w przemyśle macierzystym bądź w jego innych gałęziach. Jednym z najpopularniejszych trendów w przemyśle spożywczym jest traktowanie produktów ubocznych jako surowców wtórnych lub jako składników nowych, innowacyjnych produktów. Wytłoki z owoców aronii, pozostające po procesie wyciskania soków, mogą stanowić cenny surowiec do uzyskiwania barwników antocyjanowych, ponieważ pozostaje w nich 60-66% całkowitej ilości antocyjanów znajdujących się w owocach aronii. Innym kierunkiem wykorzystania owoców aronii może być produkcja przetworów mięsnych z dodatkiem wysuszonych i sproszkowanych wytłoków pozostałych po produkcji soku z aronii. Dodatek wytłoków aroniowych nie tylko poprawiał trwałość mikrobiologiczną przetworów mięsnych, ale także korzystnie wpływał na ich smak, zapach oraz barwę. Wyniki tych modelowych badań mogą stać się wystarczającą zachętą do szerszego wykorzystania aronii w przemyśle mięsnym. Suszone wytłoki z aronii są dodawane także do chleba, który wzbogacony w ten sposób staje się produktem funkcjonalnym. Technologia wytwarzania pieczywa wzbogaconego w wytłoki aroniowe opracowana została wg wytycznych Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii. Błonnik aroniowy, uzyskany w wyniku zmikronizowania wysuszonych skórek tych owoców zawiera ponad 66% nierozpuszczalnych frakcji błonnika (zwłaszcza lignin), które wykazują wiele korzystnych dla zdrowia właściwości i dlatego może stać się cennym składnikiem wzbogacającym produkty piekarnicze. Ponadto błonnik uzyskany z owoców aronii może być dobrym nośnikiem substancji przeciwutleniających, aromatów i barwników.
Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie wytłoków z aronii wysuszonych do stałej masy i wstępnie rozdrobnionych do rozmiaru ziarna mniejszego niż 500 gm jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych.
Korzystnie stosuje się wytłoki aronii pochodzące z przemysłu rolno-spożywczego.
Korzystnie stosuje się wytłoki z aronii suszy się do stałej masy w temperaturze 40°C-160°C. Najkorzystniej wytłoki z aronii suszy się do stałej masy w temperaturze 70°C-100°C.
Korzystnie wytłoki z aronii wstępnie rozdrobnione są do rozmiaru ziarna napełniacza w przedziale 30 gm-180 gm.
Korzystnie udział napełniacza zawarty w biokompozycie względem masy stosowanych polioli znajduje się w zakresie od 3% do 30% masowych.
Najkorzystniej udział napełniacza zawarty w biokompozycie względem masy stosowanych polioli znajduje się w zakresie od 10% do 15%.
Wytłoki z aronii należy wprowadzić do komponentów wykorzystywanych do syntezy pianki poliuretanowej, a w szczególności polioli, surfaktantów, poroforów, katalizatorów oraz izocyjanianów. Korzystnie, jeśli wytłoki z aronii zostaną wprowadzone do wcześniej przygotowanej mieszaniny polioli,
PL 233 444 B1 surfaktantów, poroforów oraz katalizatorów. Proces spieniania dopuszcza również wprowadzanie wytłoków z aronii oddzielnym strumieniem przy zastosowaniu głowic wielostrumieniowych w przypadku wytwarzania produktów formowanych jak i blokowych przy swobodnym wzroście.
Dozwolone jest wytwarzanie pianek metodą zarówno jednoetapową, jak i prepolimerową.
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%.
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 zostanie zastosowany diizocyjanian toluilenu (TDI) 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- 20 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 wytłoków aronii. Materiały otrzymane zgodnie z przedstawionym wynalazkiem, w stosunku do rozwiązań stosowanych obecnie, charakteryzują się 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 wytłokami z aronii są odpowiednie do zastosowań m.in. w przemyśle budowlanym, motoryzacyjnym, meblarstwie oraz przemyśle kosmetycznym.
Wprowadzenie wytłoków aronii prowadzi do obniżenia temperatury procesu spieniania kompozycji poliuretanowej o 6 do 30°C, w stosunku do znanych procedur syntetycznych i naturalnych napełniaczy roślinnych, co wpływa korzystnie na bezpieczeństwo procesów wytwórczych, ponieważ znacznie obniża ryzyko powstania miejscowych przegrzać w materiale oraz samozapłonu pianki a także wpływa korzystnie na właściwości pianek. Istotne jest także wprowadzenie surowców odnawialnych do kompozycji poliuretanowej, co pozwala na zastąpienie surowców pochodzenia syntetycznego. W porównaniu do wyników wpływu wytłoków z czarnej porzeczki na temperaturę spieniania, co znane jest z publikacji M. Kurańska i inni „Bio-poliole z oleju rzepakowego jako surowce do kompozytów naturalnych z napełniaczami naturalnymi dla kosmetyki”, Przemysł Chemiczny 2016, 95, 2, 256-262, zastosowanie wytłoków z aronii jest korzystniejsze ze względu na znacznie większe możliwości obniżenia maksymalnej temperatury w bloku podczas spieniania. W publikacji zostały przedstawione wykresy pokazujące wpływ wytłoków porzeczki na temperaturę spieniania. Wyniki wskazują, że w przypadku układów z poliolem PR219 maksymalna temperatura procesu spieniania ulega tylko nieznacznemu zmniejszeniu ze 175°C (PU/PR219) do 169°C (PU/PR219/PO/9) w przypadku zastosowania wytłoków w ilości 9% mas/poliol. Dla napełniacza w ilości 6% mas/poliol temperatura nie zmienia się a dla napełniacza w ilości 3% mas/poliol wzrasta w porównaniu do materiału wyjściowego (PU/PR219). W przypadku układów z poliolem PR278 maksymalna temperatura układu podczas spieniania wzrasta po wprowadzeniu porzeczki w ilości 3-9%, co wskazuje, że znacznie zwiększa się ryzyko samozapłonu pianki. Największy wzrost zanotowano po wprowadzeniu wytłoków porzeczki w ilości 9% - o 25°C w porównaniu z materiałem
PL 233 444 B1 wyjściowym PU/PR278. Tak więc zwiększenie ilości wytłoków z porzeczki wpływa na niepożądany wzrost maksymalnej temperatury spieniania.
Zastosowanie wytłoków z aronii obniża maksymalną temperaturę w bloku pianki nawet o 22°C, co prowadzi do wzrostu bezpieczeństwa podczas procesu spieniania materiału.
Tak więc w stosunku do wytłoków z porzeczki uzyskano istotne zmniejszenie maksymalnej temperatury w bloku pianki, co w istotny sposób poprawia warunki prowadzenia procesu.
P r z y k ł a d 1. Opis substratów i procedur wykorzystywanych w syntezie biokompozytów poliuretanowych z wytłokami aronii:
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
Wytłoki aronii - odpady poprodukcyjne powstające podczas wytwarzania koncentratów owocowych w Zakładzie Przetwórstwa Owocowo-Warzywnego AGROPOL Sp. z o.o. z Potyczy.
Sposób przygotowania napełniacza roślinnego:
Wytłoki aronii rozdrobniono z zastosowaniem młyna ultra odśrodkowego RETSCH ZM 200 firmy Retsch, zastosowano sita o rozmiarze oczka 200 gm, 500 gm. 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 materiału referencyjnego oraz 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, w przypadku biokompozytów, wprowadzono napełniacz o rozmiarze 100% frakcji poniżej 500 gm (Aronia 500) oraz 100% frakcji o rozmiarze 30-180 gm (Aronia 180) w ilości 15% wagowych względem masy stosowanych polioli. Układ mieszano wstępnie bagietką szklaną a następnie z zastosowaniem mieszadła mechanicznego z prędkością 800 obr/min przez 30 s.
Po wymieszaniu mieszanki z napełniaczem wprowadzono izocyjanian i mieszanie prowadzono z prędkością 3000 obr/min przez 10 s. Kompozyty wytwarzano przy indeksie izocyjanianowym 110. Tak przygotowane mieszaniny substratów przelewano do otwartych form z zainstalowaną termoparą. 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.
P r z y k ł a d 2. Opis substratów i procedur wykorzystywanych w syntezie biokompozytów poliuretanowych z łupiną orzecha włoskiego oraz łupiną orzecha laskowego
W celu porównania temperatury wewnątrz bloku biopianki wytworzonej z zastosowaniem wytłoków aronii według wynalazku, z temperaturami osiąganymi podczas syntezy biokompozytów ze znanymi - zgodnie z obecnym stanem techniki - napełniaczami, takimi jak łupina orzecha laskowego oraz łupina orzecha włoskiego wytworzono biokompozyty zgodnie z przykładem 1 z tym, że wytłoki aronii zastąpiono kolejno rozdrobnioną łupiną orzecha włoskiego oraz rozdrobnioną łupiną orzecha laskowego.
Łupina orzecha włoskiego (Orzech włoski 180) - odpad z przemysłu rolno-spożywczego, pozyskany od przedsiębiorstwa zajmującego się przetwórstwem orzechów. Napełniacz rozdrobniono oraz
PL 233 444 Β1 wysuszono zgodnie ze sposobem opisanym w przykładzie 1. Rozmiar napełniacza: 100% frakcji w zakresie 30 μίτι—180 μΐΎΙ.
Łupina orzecha laskowego (Orzech laskowy 180) - 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 μΐΎΙ-180 μΐΎΙ.
Przykład 3. Pomiar temperatury reakcji spieniania biokompozytów poliuretanowych z wytłokami aronii, łupiną orzecha włoskiego oraz łupiną orzecha laskowego.
| Napełniacz w kompozycie | Maksymalna temperatura w bloku pianki, °C |
| brak - materiał referencyjny | 172 |
| Aronia 180 | 150 |
| Aronia 500 | 155 |
| Orzech laskowy 180 | 158 |
| Orzech włoski 180 | 156 |
Wprowadzenie napełniaczy roślinnych w ilościach 15% masowych względem zastosowanych polioli do kompozycji poliuretanowej spowodowało obniżenie temperatury wewnątrz bloku pianki poliuretanowej. Najskuteczniejszy efekt obniżenia temperatury w bloku pianki uzyskano po zastosowaniu wytłoków aronii - kompozyty Aronia 500 oraz Aronia 180. Wyniki analizy wskazują, że rozmiar napełniacza istotnie wpływa na efekt obniżenia temperatury w bloku pianki, napełniacz o rozmiarze 30 μΐτι-180 μίτι doprowadził do obniżenia maksymalnej temperatury w bloku pianki o 22°C. Obniżenie temperatury wewnątrz bloku pianki wpływa korzystnie na bezpieczeństwo procesów wytwórczych, ponieważ znacznie obniża ryzyko powstania miejscowych przegrzań w materiale oraz samozapłonu pianki.
Wprowadzenie wytłoków aronii prowadzi do obniżenia temperatury procesu spieniania kompozycji poliuretanowej co wpływa na uzyskanie korzystnych właściwości kompozytów takich jak gęstość pozorna, chłonność wody, kruchość, wytrzymałość na ściskanie, stabilność wymiarowa.
Przykład 4. Wybrane właściwości fizyko-mechaniczne biokompozytów pianek poliuretanowych z wytłokami aronii
| Nazwa materiału | Gęstość pozorna, kg/m3 | Kruchość, % | Chłonność wody, % |
| Aronia 180 | 82 | 0,17 | 0,507 |
| Aronia 500 | 87 | 0,22 | 1,109 |
Kompozyty z wytłokami aronii będące istotą wynalazku charakteryzują się znacznie niższą kruchością w porównaniu do znanych kompozytów z napełniaczami naturalnymi o zbliżonej gęstości pozornej. Najkorzystniejszą wartość kruchości uzyskano dla kompozytu z napełniaczem o rozmiarze 30 μΐτι-180 μίτι. Pianki zgodne z istotą wynalazku charakteryzują się także znacznie niższą chłonnością wody w porównaniu do znanych biokompozytów poliuretanowych. Najkorzystniejszą wartość chłonności wody uzyskano dla kompozytu z napełniaczem o rozmiarze 30 μΐτι-180 μίτι. Niska kruchość pianek oraz niska chłonność zapewnia większą trwałość materiałów w aplikacjach masowych, m.in. w przemyśle budowlanym czy motoryzacyjnym.
Claims (4)
- Zastrzeżenia patentowe1. Zastosowanie wytłoków z aronii wysuszonych do stałej masy i wstępnie rozdrobnionych do rozmiaru ziarna mniejszego niż 500 gm jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych.
- 2. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że stosuje się wytłoki z aronii wstępnie rozdrobnione do rozmiaru ziarna napełniacza w przedziale 30 gm-180 gm.
- 3. 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.
- 4. Zastosowanie według zastrz. 3, 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 |
|---|---|---|---|
| PL42123317A PL233444B1 (pl) | 2017-04-06 | 2017-04-06 | Zastosowanie wytłoków z aronii jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL42123317A PL233444B1 (pl) | 2017-04-06 | 2017-04-06 | Zastosowanie wytłoków z aronii jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL421233A1 PL421233A1 (pl) | 2018-10-08 |
| PL233444B1 true PL233444B1 (pl) | 2019-10-31 |
Family
ID=63688211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL42123317A PL233444B1 (pl) | 2017-04-06 | 2017-04-06 | Zastosowanie wytłoków z aronii jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL233444B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL452790A1 (pl) * | 2025-07-28 | 2026-04-13 | Politechnika Poznańska | Kompozyt polimerowy o osnowie z elastycznej pianki poliuretanowej i napełniaczem odpadowym pochodzenia roślinnego oraz sposób jego wytwarzania |
-
2017
- 2017-04-06 PL PL42123317A patent/PL233444B1/pl unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL452790A1 (pl) * | 2025-07-28 | 2026-04-13 | Politechnika Poznańska | Kompozyt polimerowy o osnowie z elastycznej pianki poliuretanowej i napełniaczem odpadowym pochodzenia roślinnego oraz sposób jego wytwarzania |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL421233A1 (pl) | 2018-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pizzi | Tannin-based biofoams-A review | |
| Coman et al. | Synthesis and characterization of renewable polyurethane foams using different biobased polyols from olive oil | |
| Luo et al. | Lignin as a reactive reinforcing filler for water-blown rigid biofoam composites from soy oil-based polyurethane | |
| EP1888666B1 (en) | Polyurethane foams comprising oligomeric polyols | |
| EP2247654A1 (de) | Siloxanzusammensetzungen | |
| Huang et al. | Effects of preparation conditions on properties of rigid polyurethane foam composites based on liquefied bagasse and jute fibre | |
| Domingos et al. | Polyurethane foams from liquefied orange peel wastes | |
| Leszczyńska et al. | Rigid polyurethane foam composites with nut shells | |
| Zieleniewska et al. | Rigid polyurethane foam composites with vegetable filler for application in the cosmetics industry | |
| GB2589524A (en) | Composition for forming biodegradable horticultural growing foam | |
| CN103626948A (zh) | 一种利用植物多元醇合成的聚氨酯泡沫材料 | |
| PL233444B1 (pl) | Zastosowanie wytłoków z aronii jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych | |
| Bartczak et al. | Camelina sativa (L.) Crantz straw and pomace as a green filler for integral skin polyurethane foam | |
| Nia et al. | Novel bio-polyol synthesis based on date seed oil for low-density rigid polyurethane-polyisocyanurate foams | |
| CN103601866B (zh) | 一种利用植物多元醇合成聚氨酯泡沫材料的方法 | |
| CN102604027B (zh) | 一种聚氨酯泡沫阻尼材料及其制备方法 | |
| PL234693B1 (pl) | Zastosowanie pestek malin jako napełniacza do wytwarzania biokompozytów pianek poliuretanowych | |
| Li et al. | Branched polyols based on oleic acid for production of polyurethane foams reinforced with bamboo fiber | |
| Stirna et al. | Structure and properties of polyurethane foams obtained from rapeseed oil polyols | |
| EP0829519A1 (de) | Verfahren zum Herstellen von kompostierbaren Formkörpern und Pellets hierfür | |
| Malewska et al. | Brassica carinata and Camelina sativa oils as renewable raw materials for producing viscoelastic polyurethane foams | |
| Vega Baudrit et al. | Biodegradable polyurethanes from sugar cane biowastes | |
| Li et al. | Wheat straw‐derived bio‐based hydroponic polyurethane foams for plant growth | |
| Malewska et al. | Fruit seed oils as a starting resource in the synthesis of new viscoelastic biofoams | |
| James et al. | Effects of bleaching treatment on the properties of bio-polyurethane films from liquefied bamboo |