Poli(laktik asit) esaslı filmlerin ısı ve basınç yardımıyla kendine ve etilen vinil alkol kopolimerine yapışma davranışının incelenmesi
Investigation of seal behaviour and adhesion to ethylene vinyl alcohol copolymer of poly(lactic acid) based films by the help of heat and pressure
Yazar: ZEYNEP DİZDAR
Danışman: DOÇ. DR. GÜRALP ÖZKOÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Günümüzde ambalajlamada kullanılacak polimerlerin biyobozunur olması petrol türevli olan ve kullanımları sonrasında büyük bir atık problemi oluşturan polimerlere göre tercih edilmektedir. Biyobozunur polimerlerden poli(laktik asit) (PLA), sürdürülebilir kaynaklardan elde edilebilmesi, performans özelliklerinin nispeten üstün oluşu ve ekonomik olarak üretilmesi gibi nedenlerle endüstriyel öneme sahiptir. Bu çalışmanın amacı, PLA esaslı filmlerin ısı yardımıyla kendilerine ve yapıştırıcı yardımıyla bariyer film poli(etilen-ko-vinil alkol) (EVOH)' a yapışabilme özelliklerinin soyulma testleri ve yapışma enerjisi kavramlarıyla incelenmesidir. Çalışmada saf PLA, poli(etilen glikol) (PEG) ile plastikleştirilmiş PLA (PLA/PEG), PLA/Kil ve PLA/PEG/Kil nanokompozit filmleri ve PLA/poli(etilen-ko-etilakrilat-g-maleik anhidrit) (EEA-MAH) ve PLA/poli(etilen-ko-metil akrilat-graft-glisidil metakrilat) (EMA-GMA) elastomer takviyeli karışımlarının hazırlanmasında eriyik harmanlama ve eriyikten film çekme yöntemleri kullanılmıştır. Öncelikle filmlerin mekanik, termal ve yüzey özellikleri incelenmiştir. Hazırlanan filmlerin kendine yapışma özelliklerinin belirlenmesi için sabit basınçta farklı sıcaklık ve sürelerde yapıştırma işlemi yapılmış, elde edilen filmlere uygulanan soyulma testleri uygulanarak sıcaklık-yapışma eğrileri elde edilmiştir. Bu filmlerin bariyer film olarak kullanılan EVOH' a yapıştırılması amacıyla ise poliüretan (PU) ve poli(vinil asetat) (PVAc) esaslı iki endüstriyel yapıştırıcı sabit oranlarda kullanılmış, yapışma dayanımları ölçülmüş, yüzey özellikleriyle ilişkilendirilmeye çalışılmıştır. Saf PLA' ya kil ilavesinin modülünü, PEG ilavesinin kopmadaki uzama miktarını ve elastomerlerin çekme dayanımını arttırdığını göstermiştir. PLA/PEG, PLA/PEG/Kil ve PLA/elastomer karışımları saf PLA ile karşılaştırıldığında termal özelliklerinin iyileştiği görülmüştür. Saf PLA' ya kıyasla diğer filmlerin ısıl yapışma başlangıç sıcaklık değerlerinin yüksek olduğu görülmüştür. Bunun yanında bu filmlerin ısıl yapışma dayanımları saf PLA' ya kıyasla gelişmiştir. Çalışmanın ikinci kısmını oluşturan PLA esaslı film/yapıştırıcı/EVOH çok katmanlı filmlerinde yapıştırıcı türünün istenilen yapışma değerinin eldesi bakımından çok önemli olduğu görülmüştür.

Abstract:
Nowadays, the use of biodegradable polymers in packaging is preferred instead of petrochemical polymers, which cause a solid-waste problem as their bench life ends. Poly(lactic acid) (PLA), a biodegradable polymer, attracts industrial interest because of its performance and efficient production. The aim of this study is to investigate the properties of heat sealing and adhesion behavior of PLA based packaging films (neat-PLA, poly(ethylene glycol) (PEG) plasticized PLA, their organoclay based nanocomposites and epoxide or maleic anhydride modified ethylene acrylate copolymer blends of PLA) to poly(ethylene-co-vinyl alcohol) (EVOH) barrier film by performing mechanical tests and thermodynamic adhesion theory concept. All the samples were prepared by melt compounding and molten film casting process. First of all, the mechanical, thermal and surface properties of PLA based films were examined. In order to determine the heat seal behavior, the sealing was carried out at constant pressure and dwell-time at varying temperatures. The seal curves of films were obtained via peel tests. The adhesion behavior of PLA based films to EVOH were examined by peel tests and work of adhesion approach as a function of polyurethane or poly(vinyl acetate) adhesives. The results showed that the addition of clay to the PLA increased, the addition of PEG decreased the modulus of the films. In comparison to neat-PLA, the seal initiation temperature of all other films was higher. On the other hand, the seal strength of these films were higher that that of neat-PLA. It was obtained from the second part of the study that the adhesive type is the most important factor in achieving desired adhesion.