Gommalacca

7 febbraio 2023

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dalla Società dell'Industria Chimica

I ricercatori della School of Science, dell'Università Mae Fah Luang, in Tailandia, e della School of Engineering and Materials Science, della Queen Mary University di Londra, nel Regno Unito, hanno sviluppato un rivestimento a base di gommalacca per migliorare le proprietà di barriera ai gas di un materiale riciclabile, compostabile e sostenibile. materiale di imballaggio acquistato per renderlo adatto ad alimenti istantanei, disidratati, congelati e refrigerati.

La pasta modellata, realizzata con materiali rinnovabili come il legno di eucalipto o la bagassa di canna da zucchero, è ampiamente utilizzata come materiale di imballaggio sostenibile per proteggere i prodotti durante le spedizioni, per vassoi di portata alimentare, contenitori e contenitori per bevande. Il suo volume di produzione rappresenta oltre il 30% di tutti i materiali di imballaggio a base di carta e, oltre alle materie prime rinnovabili, è adatto anche per il riciclaggio e il compostaggio.

Tuttavia, le scarse proprietà di barriera ai gas dei materiali e la limitata resistenza all'acqua e all'olio rendono le paste stampate inadatte a mantenere la durata di conservazione e la qualità di molti prodotti. Questo viene generalmente risolto laminando o rivestendo i materiali con polimeri a base di petrolio come il polietilene e un sottile strato di metalli, solitamente alluminio, rendendo il riciclaggio o il compostaggio impegnativo e poco pratico.

Lo scopo di questo studio, pubblicato il 7 febbraio sulla rivista Polymer International, era quello di migliorare le proprietà barriera e la resistenza superficiale della pasta stampata preservandone al tempo stesso il profilo ecologico e la sostenibilità ambientale, sviluppando un nuovo rivestimento basato su materiali ecocompatibili, rinnovabili e biodegradabili. materiali.

La gommalacca è derivata da una resina secreta dagli insetti lac ed è stata prodotta per secoli per essere utilizzata in prodotti che vanno dagli smalti per unghie alle lacche per mobili e vari coloranti. I maggiori produttori di gommalacca sono India, Tailandia e Cina, ma viene prodotta anche in Bangladesh, Myanmar, Laos, Vietnam e Messico.

È un biopolimero del gruppo dei poliesteri ed è ampiamente utilizzato nell'industria medica e alimentare grazie alla sua natura non tossica, al comportamento termoplastico, alla resistenza all'olio e alle buone proprietà di barriera all'umidità. Presenta inoltre una buona finitura adesiva e può essere sciolto in solventi a bassa tossicità. Tuttavia, uno strato di rivestimento di gommalacca pura non è comunemente utilizzato a causa della sua natura fragile e dell'elevata permeabilità all'ossigeno.

In questo lavoro, una pasta modellata è stata rivestita con uno strato nanocomposito costituito da cellulosa nanofibrillata (NFC) e gommalacca per migliorare le sue prestazioni di barriera e resistenza superficiale. Per migliorare la compatibilità con la fase gommalacca e aumentare la resistenza all'acqua dell'NFC, è stata preparata cellulosa nanofibrillata modificata (mNFC) tramite una reazione di esterificazione. I ricercatori hanno anche preparato campioni non rivestiti e campioni rivestiti con gommalacca pura per il confronto.

Gli effetti della formulazione del rivestimento nanocomposito (ovvero, contenuto e modifica di nanocellulosa), nonché diversi spessori dello strato di rivestimento sulla pasta stampata, sulla morfologia, proprietà barriera (velocità di trasmissione del vapore acqueo [WVTR], OTR), acqua e la resistenza all'olio, la stabilità termica e le proprietà meccaniche dei campioni fabbricati sono state esaminate sistematicamente.

I ricercatori hanno riportato tassi di trasmissione del vapore acqueo e dell’ossigeno nello stesso intervallo di quelli dei materiali di imballaggio alimentare convenzionali come polietilene a bassa densità, polipropilene orientato e polietilene tereftalato.

I test sull'angolo di contatto con l'acqua, sull'angolo di contatto con l'olio e sul tasso di assorbimento dell'olio hanno inoltre indicato che lo strato di rivestimento nanocomposito forniva una resistenza all'acqua superiore e una promettente superficie antigrasso al foglio di pasta di legno stampato. Lo strato di rivestimento ha inoltre migliorato le proprietà di trazione dei campioni in fogli, in particolare per il campione rivestito con gommalacca e mNFC. I campioni hanno raggiunto una buona stabilità termica (circa 250 °C) dopo l'introduzione dello strato di gommalacca con una temperatura di degradazione termica inferiore, confermandone l'uso pratico per le applicazioni di imballaggio.