Effect of sago starch and plasticizer content on the properties of thermoplastic films: mechanical testing and cyclic soaking-drying

• Autorzy: Halimatul M. J. , Sapuan S. M. , Jawaid M. , Ishak M. R. , Ilyas R. A.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2019.6.5

Warianty tytułu

PL

Wpływ zawartości skrobi sago i plastyfikatora na właściwości termoplastycznych folii: testy mechaniczne oraz cyklicznego przemywania i suszenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Studies on the effect of sago starch and plasticizer concentrations on the tensile and tearing properties of the produced starch films were carried out using universal testing machine. The results showed that both sago starch and plasticizer contents significantly affected the mechanical properties of starch films. With increasing the starch concentration, an increase in tensile strength was observed. This was accompanied by radically reduced tensile strain and increased tearing strength. On the contrary, when increasing the plasticizer concentration, a reduction in tensile and tearing strength was observed, as well as an increment in tensile strain. The results of repeated soaking and drying tests made on sago starch films showed that the films with high plasticizer and low starch content exhibited lower mass loss compared to those containing lower plasticizer and higher starch concentration. Increasing the number of soaking and drying cycles reduced starch dissolution and it was probably related to retrogradation process inside the film. In a nutshell, the study provided preliminary information to assess the possible application fields of sago starch films.

PL

Z zastosowaniem uniwersalnej maszyny testującej zbadano zależność wytrzymałości na rozciąganie i rozdarcie wytworzonych błon skrobiowych od zawartości w nich skrobi sago i plastyfikatora. Stwierdzono, że udział zarówno skrobi, jak i plastyfikatora (mieszanina sorbitolu i glicerolu 1 : 1) wpływają wyraźnie na właściwości mechaniczne otrzymanych błon. Zwiększenie zawartości skrobi powodowało wzrost wytrzymałości na rozciąganie połączone z drastycznym zmniejszeniem wartości naprężenia. Ponadto zwiększyła się wytrzymałość na rozerwanie. Większa zawartość plastyfikatora w błonie skrobiowej, w przeciwieństwie do udziału skrobi sago, prowadziła do zmniejszenia wytrzymałości na rozciąganie przy zwiększeniu wartości naprężenia, a także do zmniejszenia wytrzymałości na rozerwanie. Wyniki testu cyklicznego moczenia i suszenia błon skrobiowych sago wykazały, że błony z dużą zawartością plastyfikatora i małym udziałem skrobi charakteryzowały się małym ubytkiem masy, w przeciwieństwie do błon z dużą zawartością skrobi i małym udziałem plastyfikatora. Zwiększanie liczby cykli moczenia i suszenia wpływało na ograniczenie procesu rozpuszczania skrobi wwodzie, co można tłumaczyć przebiegającą retrogradacją cząsteczek skrobiowych sago. Przeprowadzone badania mogą być przydatne do określenia obszarów potencjalnych zastosowań błon wytworzonych ze skrobi sago.

Słowa kluczowe

EN

sago; starch; tensile; tearing; water absorption; crystallinity; film

PL

sago; skrobia; rozciąganie; rozrywanie; absorpcja wody; krystaliczność; błona

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 64, nr 6
• Strony: 422--431
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz., rys.

Twórcy

autor

Halimatul M. J.

• Universiti Putra Malaysia, Institute of Tropical Forestry and Forest Products (INTROP), Laboratory of Biocomposite Technology, 43400 UPM, Serdang, Selangor, Malaysia

autor

Sapuan S. M.

• Universiti Putra Malaysia, Institute of Tropical Forestry and Forest Products (INTROP), Laboratory of Biocomposite Technology, 43400 UPM, Serdang, Selangor, Malaysia
• Universiti Putra Malaysia, Department of Mechanical and Manufacturing Engineering, Advanced Engineering Materials and Composites Research Centre (AEMC), 43400 UPM, Serdang, Selangor, Malaysia

autor

Jawaid M.

• Universiti Putra Malaysia, Institute of Tropical Forestry and Forest Products (INTROP), Laboratory of Biocomposite Technology, 43400 UPM, Serdang, Selangor, Malaysia

autor

Ishak M. R.

• Universiti Putra Malaysia, Institute of Tropical Forestry and Forest Products (INTROP), Laboratory of Biocomposite Technology, 43400 UPM, Serdang, Selangor, Malaysia
• Universiti Putra Malaysia, Faculty of Engineering, Department of Aerospace Engineering, 43400 UPM, Serdang, Selangor, Malaysia

autor

Ilyas R. A.

• Universiti Putra Malaysia, Institute of Tropical Forestry and Forest Products (INTROP), Laboratory of Biocomposite Technology, 43400 UPM, Serdang, Selangor, Malaysia
• Universiti Putra Malaysia, Department of Mechanical and Manufacturing Engineering, Advanced Engineering Materials and Composites Research Centre (AEMC), 43400 UPM, Serdang, Selangor, Malaysia

Bibliografia

• [1] Husaini S.: “An Economic Valuation of Sago Forest Harvesting Regimes”, Universiti Putra Malaysia, Master of Science Thesis, 2006.
• [2] Karim A.A., Tie A.P.-L., Manan D.M.A., Zaidul I.S.M.: Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 2008, 7, 215. http://dx.doi.org/10.1111/j.1541-4337.2008.00042.x
• [3] Edhirej A., Sapuan S.M., Jawaid M., Zahari N.I.: Starch 2017, 69, 1. http://dx.doi.org/10.1002/star.201500366
• [4] Flores S., Famá L., Rojas A.M. et al.: Food Research International 2007, 40, 257. http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2006.02.004
• [5] Sanyang M.L., Ilyas R.A., Sapuan S.M., Jumaidin R.: “Bionanocomposites for Packaging Applications”, Springer International Publishing: Cham, 2018, pp. 125–147, ISBN 9783319673196.
• [6] Ilyas R.A., Sapuan S.M., Ishak M.R., Zainudin E.S.: Carbohydrate Polymers 2018, 202, 186. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.09.002
• [7] Ilyas R.A., Sapuan S.M., Ishak M.R.: Carbohydrate Polymers 2018, 181, 1038. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.11.045
• [8] Ilyas R.A., Sapuan S.M., Ishak M.R. et al.: “ Sugar Palm Biofibers, Biopolymers, and Biocomposites” First edition, (Eds. Sapuan S.M., Sahari J., Ishak M.R., Sanyang M.L.), CRC Press, Taylor & Francis Group, 2018, pp. 189–220, ISBN 9780429443923.
• [9] Sapuan S.M., Ilyas R.A., Ishak M.R. et al.: “Sugar Palm Biofibers, Biopolymers, and Biocomposites” First edition, (Eds. Sapuan S.M., Sahari J., Ishak M.R., Sanyang M.L.), CRC Press, Taylor & Francis Group, 2018, pp. 245–266, ISBN 9780429443923.
• [10] Ilyas R.A., Sapuan S.M., Ishak M.R., Zainudin E.S.: Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences Journal 2018, 51, 234.
• [11] Ilyas R.A., Sapuan S.M., Ishak M.R., Zainudin E.S.: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 2018, 368, 012006. http://dx.doi.org/10.1088/1757-899X/368/1/012006
• [12] Ilyas R.A., Sapuan S.M., Sanyang M.L. et al.: Current Analytical Chemistry 2018, 14, 203. http://dx.doi.org/10.2174/1573411013666171003155624
• [13] Ilyas R.A., Sapuan S.M., Ishak M.R., Zainudin E.S.: International Journal of Biological Macromolecules 2019, 123, 379. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.11.124
• [14] Romero-Bastida C.A., Bello-Pérez L.A., García M.A. et al.: Carbohydrate Polymers 2005, 60, 235. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2005.01.004
• [15] Ilyas R.A., Sapuan S.M., Ishak M.R., Zainudin E.S.: BioResources 2017, 12, 8734. http://dx.doi.org/10.15376/biores.12.4.8734-8754
• [16] Ilyas R.A., Sapuan S.M., Sanyang M.L., Ishak M.R.: “5th Postgraduate Seminar on Natural Fiber Composites, Universiti Putra Malaysia”, Serdang, Selangor, 2016, pp. 82–87.
• [17] ASTM D 882 : 2009 Test method for tensile properties of thin plastic sheeting.
• [18] ASTM D1004 - 94a Standard test method for initial tear resistance of plastic film and sheeting.
• [19] Fu Z., Wang L., Li D. et al.: Carbohydrate Polymers 2011, 86, 202. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.04.032
• [20] Gaudin S., Lourdin D., Le Botlan D. et al.: Journal of Cereal Science 1999, 29, 273. http://dx.doi.org/10.1006/jcrs.1999.0236
• [21] Gaudin S., Lourdin D., Forssell P., Colonna P.: Carbohydrate Polymers 2000, 43, 33. http://dx.doi.org/10.1016/S0144-8617(99)00206-4
• [22] Muscat D., Adhikari B., Adhikari R., Chaudhary D.S.: Journal of Food Engineering 2012, 109, 189. http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.10.019
• [23] Lourdin D., Valle G., Colonna P.: Carbohydrate Polymers 1995, 27, 261. http://dx.doi.org/10.1016/0144-8617(95)00071-2
• [24] Alves V.D., Mali S., Beléia A., Grossmann M.V.E.: Journal of Food Engineering 2007, 78, 941. http://dx.doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2005.12.007
• [25] William D., Callister J.: “Materials Science and Engineering An Introduction”, 6th Ed., John Wiley and Sons Inc, New York 2003.
• [26] Mohammadi N.A., Moradpour M., Saeidi M., Alias A.K.: Starch 2013, 65, 61. http://dx.doi.org/10.1002/star.201200201
• [27] Ahmad F.B., Williams P.A., Doublier J.-L. et al.: Carbohydrate Polymers 1999, 38, 361. http://dx.doi.org/10.1016/S0144-8617(98)00123-4
• [28] Karimi G.K.: “Failure Analysis of Brazed Joints Using the CZM Approach”, UWSpace, Ontario 2011.
• [29] Sanyang M.L., Sapuan S.M., Jawaid M. et al.: International Journal of Polymer Analysis and Characterization 2015, 5341, 150622104055002. http://dx.doi.org/10.1080/1023666X.2015.1054107
• [30] Veiga-Santos P., Oliveira L.M., Cereda M.P., Scamparini A.R.P.: Food Chemistry 2007, 103, 255. http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2006.07.048
• [31] Henrique C.M., Teófilo R.F., Sabino L. et al.: Journal of Food Science 2007, 72, E184. http://dx.doi.org/10.1111/j.1750-3841.2007.00342.x
• [32] Chaudhary D.S.: Journal of Applied Polymer Science 2010, 118, 486. http://dx.doi.org/10.1002/app.32349
• [33] Godbillot L., Dole P., Joly C. et al.: Food Chemistry 2006, 96, 380. http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.02.054
• [34] Thirathumthavorn D., Charoenrein S.: Starch – Stärke 2007, 59, 493. http://dx.doi.org/10.1002/star.200700626
• [35] Montario-Leyva B., Torres-Chiavez P., Ramirez--Wong B. et al.: Starch - Stärke 2008, 60, 559. http://dx.doi.org/10.1002/star.200800227
• [36] Carvalho R.A., Maria T.M.C., Moraes I.C.F. et al.: Materials Science and Engineering: C 2009, 29, 485. http://dx.doi.org/10.1016/j.msec.2008.08.030
• [37] Donhowe I.G., Fennema O.: Journal of Food Processing and Preservation 1993, 17, 247. http://dx.doi.org/10.1111/j.1745-4549.1993.tb00729.x
• [38] Garcia M.A., Martino M.N., Zaritzky N.E.: Starch - Stärke 2000, 52, 118. h t t p : / / d x . d o i . o r g / 1 0 . 1 0 0 2 / 1 5 2 1 --379X(200006)52:4<118::AID-STAR118>3.0.CO;2-0
• [39] Martins I.M.G., Magina S.P., Oliveira L. et al.: Composites Science and Technology 2009, 69, 2163. http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2009.05.012
• [40] Van Soest J., Essers P.: Journal of Macromolecular Science, Part A 1997, 34, 1665. https://doi.org/10.1080/10601329708010034
• [41] Abral H., Basri A., Muhammad F. et al.: Food Hydrocolloids 2019, 93, 276, https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.02.012

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).