Thermoplastic starch blown films with improved mechanical and barrier properties



Download 5,28 Mb.
Pdf ko'rish
bet5/13
Sana24.01.2022
Hajmi5,28 Mb.
#407458
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13
Bog'liq
S014181302101686X

3. Results and discussion 

3.1. Extrusion processability and physical characteristics 

TPS was successfully prepared by mixing cassava starch with three 

different types of plasticizer, i.e. glycerol (G), a glycerol/xylitol mixture 

of equal amounts (GX), and a glycerol/sorbitol mixture of equal amounts 

(GS), at various concentrations of 38, 40, and 42 phs in a twin-screw 

extruder. 

Table 1 

shows that the induced pressure and torque during 

compounding extrusion of TPS tended to increase in the order of G, GX, 

and GS. The result suggests that G exhibited better extrusion process-

ability and might have a lower viscosity than GX and GS, respectively. 

This may be explained by the different plasticizer efficiency, which is the 

ability  of  a  plasticizer  to  make  the  polymer  softer 

[10]


.  The  size  or 

molecular weight of the plasticizer is one of the most important factors 

for determining the rate of diffusion in the polymer matrix, and even-

tually affects plasticization 

[10,11]

. Of the three types of plasticizer in 

this study, glycerol is the smallest (92.09 g/mol), while xylitol (152.15 

g/mol)  and  sorbitol  (182.17  g/mol)  possess  larger  molecular  sizes, 

having  molecular  weights  approximately  1.5  and  2  times  greater, 

respectively than that of glycerol. Therefore, xylitol and sorbitol have a 

lower diffusion rate in the starch matrix than glycerol, because of lower 

plasticizer efficiency. In general, good diffusion of plasticizer facilitates 

an increased free volume of the polymer matrices and enhances mo-

lecular mobility and velocity of polymers by disrupting the intermo-

lecular hydrogen bond interaction between polymer chains 

[4]


Table 1 


also demonstrates that induced pressure and torque during 

the compounding extrusion of TPS decreased as a function of plasticizer 

content. This indicates that the extrusion processability of TPS improves 

when more plasticizer is introduced, most likely due to the enhanced 

plasticizing  effect.  However,  if  an  excessive  amount  of  plasticizer  is 

used, the blooming of the plasticizer may cause surface stickiness and 

poorer  heat  sealability  in  the  final  TPS-based  product.  Although  the 

intensive compounding extrusion parameters (i.e. high temperature and 

fast screw speed) can be employed to acquire higher energy and greater 

shear force to destroy the starch crystalline structure and compensate 

the deficient plasticizer, the mechanical properties and color of the final 

TPS-based products might not be accepted. Therefore, the balance be-

tween processing parameters and plasticizer type and content should be 

considered  to  optimize  the  performances  of  TPS-based  materials.  In 

addition,  the  throughput  rate  of  TPS  tended  to  rise  with  increasing 

molecular  size  of  plasticizer  and  with  decreasing  plasticizer  content 

(

Table 1


), corresponding to the increased induced pressure and torque. 

Although most TPS materials were blown into films without diffi-

culty using a blown film extrusion line, GS38 could not be blown, while 

GS40 required higher temperatures for the blown film process (

Table 1

). 


This result reflects that blown film extrusion of TPS containing a small 

amount of plasticizer with a large molecular size was limited, most likely 

due to too high viscosity and rigidity resulting from lower plasticization 

efficiency. For other TPS, during blown film extrusion, a decrease in 

induced pressure and torque was observed when a higher content of 

plasticizer with a smaller molecular size was introduced. The trend re-

flects that found in compound extrusion. 

It should be noted that the surface stickiness of TPS films decreased 

when xylitol or sorbitol was used to replace glycerol, and the obtained 

films exhibited a single-layered wall because the flattened tubular wall 

obtained  after  passing  the  nip  rolls  did  not  stick  together.  This  was 

markedly  different  from  the  films  plasticized  with  glycerol  only,  in 

which a double wall, or a two-layered wall, resulted soon after passing 

the nip rolls. Several studies have also reported that TPS blown films 

plasticized with glycerol were difficult to blow, had a surface stickiness 

[2,5]


, and possessed a double wall 

[5]


. However, in the case of xylitol, 

single-wall-layered films were obtained for GX38 and GX40, while the 

highest  concentration  of  xylitol/glycerol  mixture  still  gave  the  film 

(GX42) a sticky surface, less severe than all glycerol-plasticized films. 

For TPS plasticized with glycerol/sorbitol mixture, films with a single- 

wall  layer  were  created  even  at  higher  concentration  of  this  mixed 

plasticizer. However, the blown bubble construction was unsuccessful 

for the TPS plasticized with the lowest concentration of the glycerol/ 

sorbitol mixture (38 phs). Although the molecular weight and structure 

of sorbitol and xylitol were not much different, their effects on the blown 

film extrusion processability were observed. The appearance of all TPS 

films is presented in Fig. S1. The films plasticized with glycerol showed 




Download 5,28 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©www.hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish