Biodegradovatelné nosiče semen stromů pro velkoplošnou obnovu lesů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Táto diplomová práca je zameraná na nájdenie vhodného biodegradovateľného polyméru pre konštrukciu mechanicky aktivovaných nosičov semien lesných stromov. Predmetom teoretickej časti práce je popis skúmaných polymérnych materiálov a charakterizácia druhového zloženia stromov v tuzemských lesoch. Ďalej je spracovaná problematika technológie výroby týchto nosičov semien pre prípravu prototypov pomocou 3D tlače a pre veľkoobjemovú produkciu prostredníctvom vstrekovania plastov. Ako posledná je pozornosť venovaná rozdielu medzi biodegradovateľnými a kompostovateľnými plastami. Experimentálna časť sa zaoberá aplikáciou metódy stanovenia úplnej aeróbnej biodegradability skúmaných materiálov v pôde meraním množstva uvoľneného oxidu uhličitého a doplnkovej DSC, GPC a TGA analýzy. Ďalej skúma saturáciu vzoriek oxidom uhličitým, ich následné teplotou indukované dávkové vypeňovanie a SEM analýzu vzniknutej štruktúry. V závere sa zameriava na prípravu 3D tlačených prototypov nosičov semien a skúšobných teliesok, na ktorých je vykonaná skúška rázovej húževnatosti a ťahových vlastností. Pre podrobnejšiu analýzu boli k ďalšiemu postupu vybrané dva komerčne dostupné bio-plasty, NonOilen® a ecoflex®. Test úplnej aeróbnej biodegradability plastov v pôde podľa normy ISO 17556 dokázal, že biodegradácia materiálov NonOilen® a ecoflex® v pôde prebiehala. Toto sa následne podložilo výsledkami pridruženej DSC, GPC a TGA analýzy. Ďalej bolo u lisovaných vzoriek z oboch materiálov pomocou SEM pozorovania zistené, že metóda saturácie CO2 a následného dávkového, teplotou indukovaného penenia je u daných materiálov neúčinnou pre získanie pórovitej štruktúry. U skúmaných materiálov (NonOilen® a ecoflex®) sa na koniec prostredníctvom 3D tlačených skúšobných teliesok stanovila rázová húževnatosť a ťahové vlastnosti 3D tlačených prototypov.
This diploma thesis is focused on finding a suitable biodegradable polymer for the construction of mechanically activated forest seed carriers. The subject of the theoretical part of the work is a description of the investigated polymeric materials and characterization of the species composition of trees in domestic forests. Furthermore, the issue of technology to produce these seed carriers for the preparation of prototypes using 3D printing and for high-volume production through plastic injection moulding is elaborated. Finally, in this section, attention is paid to the difference between biodegradable and compostable plastics. The experimental part of the thesis deals with the application of the method of determining the complete aerobic biodegradability of the investigated materials in the soil, measuring the amount of carbon dioxide released and additional DSC, GPC and TGA analysis. It further investigates the saturation of the samples with carbon dioxide, their subsequent temperature-induced batch foaming and SEM analysis of the resulting structure. Finally, it focuses on the preparation of 3D printed prototypes of seed carriers and test specimens, on which the tests of their impact strength and tensile properties are performed. For more detailed analysis, two commercially available bioplastics, NonOilen® and ecoflex® were selected. The test of complete aerobic biodegradability of plastics in soil according to ISO 17556 proved that the biodegradation of NonOilen® and ecoflex® in the soil took place. This was subsequently substantiated by the results of the associated DSC, GPC and TGA analysis. Furthermore, in pressed samples from both materials, it was found by SEM observation that the method of CO2 saturation and subsequent batch, temperature-induced foaming is ineffective in obtaining a porous structure in the given materials. Finally, the impact strength and tensile properties of 3D printed prototypes for the investigated materials (NonOilen® and ecoflex®) were determined using 3D printed test specimens.
This diploma thesis is focused on finding a suitable biodegradable polymer for the construction of mechanically activated forest seed carriers. The subject of the theoretical part of the work is a description of the investigated polymeric materials and characterization of the species composition of trees in domestic forests. Furthermore, the issue of technology to produce these seed carriers for the preparation of prototypes using 3D printing and for high-volume production through plastic injection moulding is elaborated. Finally, in this section, attention is paid to the difference between biodegradable and compostable plastics. The experimental part of the thesis deals with the application of the method of determining the complete aerobic biodegradability of the investigated materials in the soil, measuring the amount of carbon dioxide released and additional DSC, GPC and TGA analysis. It further investigates the saturation of the samples with carbon dioxide, their subsequent temperature-induced batch foaming and SEM analysis of the resulting structure. Finally, it focuses on the preparation of 3D printed prototypes of seed carriers and test specimens, on which the tests of their impact strength and tensile properties are performed. For more detailed analysis, two commercially available bioplastics, NonOilen® and ecoflex® were selected. The test of complete aerobic biodegradability of plastics in soil according to ISO 17556 proved that the biodegradation of NonOilen® and ecoflex® in the soil took place. This was subsequently substantiated by the results of the associated DSC, GPC and TGA analysis. Furthermore, in pressed samples from both materials, it was found by SEM observation that the method of CO2 saturation and subsequent batch, temperature-induced foaming is ineffective in obtaining a porous structure in the given materials. Finally, the impact strength and tensile properties of 3D printed prototypes for the investigated materials (NonOilen® and ecoflex®) were determined using 3D printed test specimens.
Description
Keywords
biodegradovateľné plasty, nosiče semien stromov, PHB, PBAT, 3D tlač, vstrekovanie plastov, dreviny tuzemských lesov, stanovenie aeróbnej biodegradability plastov, biodegradable plastics, tree seed carriers, PHB, PBAT, 3D printing, plastic injection moulding, trees of domestic forests, determination of aerobic biodegradation of plastics
Citation
BALEJ, M. Biodegradovatelné nosiče semen stromů pro velkoplošnou obnovu lesů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2022.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
sk
Study field
Chemie, technologie a vlastnosti materiálů
Comittee
prof. RNDr. Josef Jančář, CSc. (předseda)
prof. Ing. Jaromír Havlica, DrSc. (člen)
prof. Ing. Petr Ptáček, Ph.D. (člen)
doc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Lucy Vojtová, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Pác (člen)
Ing. Jiří Lerch (člen)
Date of acceptance
2022-05-31
Defence
Při obhajobě práce Biodegradovatelné nosiče semen stromů pro velkoplošnou obnovu lesů student nejdříve představil cíle práce, zkoumané materiály, možnost použití 3D tisku a injekčního vstřikování. Následně ukázal výsledky testu biodegradace v půdě, analýzy DSC, GPC a DTA. Poté popsal dávkové pěnění a výsledky zjištěné pomocí SEM. Na závěr uvedl vyrobené prototypy a výsledky testů jejich vlastností. Po zdařilé prezentaci student odpovídal na otázky oponenta:
V zadání práce bod 1. je uvedena literární a patentová rešerše, nicméně v textu, ani v seznamu použitých zdrojů není žádný patent uveden, můžete podat vysvětlení?
Vlastnosti vzorků obou použitých polymerních materiálů byly biodegradovány z méně než 10 %, po degradaci se zvýšila molekulová hmotnost i bod tání, máte pro získané výsledky po biodegradačním experimentu vysvětlení?
Ovlivňuje biodegradaci použitých polymerů pH, bylo pH při biodegradaci známé ?
V práci zmiňujete jako produkční technologii designovaného tvaru injekční vstřikování, znáte i jiné technologie vhodné pro velkokapacitní výrobu navržených výrobků ?
Jaké hodnoty MVR jsou uvedeny v materiálových listech použitých polymerů, jsou z hlediska MVR použité materiály vhodné pro vstřikování?
Po zodpovězení všech otázek oponenta komise položila následující otázky:
1) Jak principiálně funguje nosič semínek?
2) Jaký je čas degradace veškeré náplně?
Student na veškeré otázky výborně odpověděl a prokázal výborné znalosti.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení