In-Compost Biodegradation of PLA Nonwovens

• Autorzy: Gutowska A , Jóźwicka J. , Sobczak S. , Tomaszewski W. , Sulak K. , Miros P. , Owczarek M. , Szalczyńska M. , Ciechańska D. , Krucińska I.

Warianty tytułu

PL

Badania biorozkładu materiałów włókninowych wytworzonych z PLA w warunkach kompostowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Presented in this work are the results of an investigation into the biodegradation of selected nonwoven materials made of commercial poly[(DL)-lactide] – PLA 6252D supplied by Nature Works® LLC, USA. The biodegradation was examined under laboratory conditions, simulating composting by the mass-loss method at constant process parameters: temperature t = 58 ± 2 °C, pH 7 and inoculum humidity W = 52.6%. The nonwovens examined, with a surface density of about 60 g/m2, revealed a varied crystallinity degree in the range of 10.4 - 35.6% and fibre diameter of 8.2 - 10.9 μm. The nonwovens were formed by the spun-bond method from a melt at 211 - 213 °C on a laboratory stand. The commercial PLA 6252D was also examined. The polymer PLA 6252D and nonwoven materials made thereof are entirely biodegradable in the research environment applied, and after 16 weeks of biodegradation weight loss in the materials reaches 100%.

PL

Rozwój wiedzy w obszarze ochrony środowiska oraz rozporządzenia unijne stały się impulsem do ciągłego poszukiwania nowych materiałów, które będą degradowalne w środowisku naturalnym, a tym samym wzrastającą potrzebę wykorzystywania innowacyjnych metod badań ich biorozkładu. W artykule przedstawiono wyniki badań biorozkładu wybranych materiałów włókninowych wytworzonych z komercyjnie dostępnego poli[(DL)-laktydu)] – PLA o symbolu 6251D (Nature Works® LLC, USA). Badania prowadzono w symulowanych warunkach kompostowania laboratoryjnego, metodą wyznaczania ubytku masy w temperaturze 58 ± 2 °C, wilgotności podłoża badawczego 52.6% i przy odczynie środowiska pH 7. Włókniny poddane ocenie biodegradowalności o masie powierzchniowej ok. 60g/m2 charakteryzowały się różnymi stopniami krystaliczności w zakresie 10.4 - 36.5% i średnicami włókien w przedziale 8.2 - 10.9 μm. Formowano je ze stopu techniką spun-bonded w zakresie temperatur 211 - 213 °C. Badaniom biodegradacyjnym poddano również handlowy polimer PLA 6251D.

Słowa kluczowe

EN

PLA; nonwovens; biodegradation; composting

PL

PLA; biodegradacja; warunki kompostowe; materiały degradowalne w środowisku naturalnym

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 22, no. 5 (107)
• Strony: 99--106
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gutowska A

• Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Jóźwicka J.

• Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Sobczak S.

• Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Tomaszewski W.

• Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Sulak K.

• Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Miros P.

• Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Owczarek M.

• Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Szalczyńska M.

• Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Ciechańska D.

• Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Krucińska I.

• Poland, Łódź, Technical University of Lodz, Faculty of Material Technologies and Textile Design, Department of Material and Commodity Sciencs and Textile Metrology

Bibliografia

• 1. Bajer K, Kaczmarek H. Polimery 2007; 52, 1: 13-17.
• 2. Scott G. Polymer Degradation and Stability 2000; 68: 1-7.
• 3. Kaczmarek H, Bajer K. Polimery 2008; 53, 9: 631-638.
• 4. Domb AJ, Kost J, Wiseman DM. Handbook of Biodegradable Polymers. Harwood Academic Publisher, Singapore, 1997.
• 5. Chandra R, Rustgi R. Prog. Polym. Sci. 1998; 23: 1273.
• 6. Mucha M. Polymers and Ecology (in Polish). Politechnika Łódzka, Łódź, 2002.
• 7. Berlando de Morais E, Tank-Tornisielo SM. Biodegradation of oil refinery residens using mixed-culture of microorganism isolated from a landfarming. Brazilian Archives of Biology and Technology 2009; 52, 6.
• 8. Jeziórska R, Żakowska H, Stolbińska H, Ratajska M, Zielonka M. Polimery 2003; 48: 211.
• 9. Bikarias DS, Papageorgiou GZ, Achlilas DS. Polym. Degrad. Stab. 2006; 91: 31.
• 10. Garcia-Martin JL, Perez RR, Hermandez EB, Espartero JL, Munoz-Gurra S, Galbis JA. Macromolecules 2005; 38: 8220.
• 11. Hamilton JD, Sutcliffe R. Ecological Assessment of Polymers. Van Nostrand Reinhold, USA, 1997.
• 12. Halim Hamid S. Handbook of Polymer Degradation. 2nd Edition, Marcel Dekker Inc., New York, 2000.
• 13. Adamus G, Dacko P, et. al. Degradation of selected synthetic polyesters in natural conditions. Polimery 2009; 51, 7-8: 539-546.
• 14. Faruk O, Bledzki AK, Fink HP, Sain M. Biocomposites reinforced with natural fibres: 2000-2010. Progress in Polymer Science 2012; 37, 11: 1552–1596.
• 15. Tudorachi N, Chiriac AP, Lipsa R. Biodegradable copolymers with succinimide and lactic acid units. Polimery 2011; 56, 3: 204-210.
• 16. PN-EN 14045: 2005: Packaging – Evaluation of the disintegration of packaging materials in practical oriented testes under defined composting conditions.
• 17. PN-EN 14806: 2010: Packaging – Preliminary evaluation of the disintergration of packaging materials under simulated composting conditions in a laboratory scale test.
• 18. PN-EN: 2005: Plastics – Determination of the degree of disintegration of plastics materials under simulated composting conditions in a laboratory – scale test Received 08.11.2013 Reviewed 12.06.2014 (ISO 20200:2004). Henton DE, Gruber P, Lunt J, Randall J. Polylactic acid technology, in.: Mohanty AK, Mistra M. (Eds). Natural fibres, biopolymers and biocomposities, Boca Taton: CPC Press, 2005, pp. 527-577.
• 19. Testing procedure No 15: Determination of the total microorganisms in the compost and soil. Based on the standards: PN-EN ISO 4833:2004 and PN-ISO 7218:2008.
• 20. Puchalski M, Krucińska I, Sulak K, Chrzanowski M, Wrzosek H. The investigation of the crystallization of PLA spun-bonded non-woven fabrics in the technological regime. Influence of the calender temperature. Textile Research Journal, manuscript ID: TRJ-12-0388.
• 21. Kurata M, Tsunashima Y. Polymer Handbook, Viscosity-Molecular Weight Relationships and Unperturbed Dimensions of Linear Chain Molecules.
• 22. Dorgan J, Janzen J, Knauss D, Hait SB, Limoges BR, Hutchinson MH. Fundamental Solution and Single-Chain Properties of Polylactides. J. Polym. Sci.: Part B: Polymer Physics 2005; 43: 3100-3111.