Instytut Inżynierii Materiałowej

Logo Inkubatora Innowacyjności 4.0. Logo Inkubatora Innowacyjności 4.0.

Granty na prace przedwdrożeniowe rozdane!

Uniwersytet Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy w ramach konsorcjum z Akademickim Inkubatorem Przedsiębiorczości UKW spółka z o.o. realizuje projekt pn. Inkubator Innowacyjności 4.0. Ma on na celu wsparcie pracowników Uniwersytetu w promowaniu i komercjalizacji wyników badań naukowych oraz prac rozwojowych. Głównym zadaniem przewidzianym do wykonania w projekcie jest realizacja grantów przedwdrożeniowych. Miło nam poinformować, iż w wyniku konkursu o przyznanie grantu na prace przedwdrożeniowe - podniesienie poziomu gotowości wdrożeniowej (TRL) Rada Inwestycyjna rekomendowała do udzielenia wsparcia finansowego 5 wniosków z udziałem Naukowców pracujących w Instytucie Inżynierii Materiałowej:

  1. Technologia otrzymywania biodegradowalnych biopolioli o zmniejszonej palności na bazie łatwopozyskiwalnych surowców roślinnych, dedykowanych dla szeroko pojętego przemysłu poliuretanowego

Skład zespołu:

dr inż. Marcin Borowicz - kierownik grantu;

dr hab. inż. Joanna Paciorek-Sadowska, prof. uczelni

mgr inż. Marek Isbrandt

mgr Paweł Sander

     Prace badawczo rozwojowe dotyczą technologii/sposobu otrzymania nowych  biodegradowalnych biopolioli o zmniejszonej palności na bazie łatwopozyskiwalnych surowców roślinnych w postaci olejów roślinnych oraz zastosowania ich do otrzymywania nowych materiałów (wytworów) poliuretanowych. Sposób syntezy biopolioli oraz materiałów poliuretanowych odbywa się z wykorzystaniem opracowanej i opatentowanej przez Zespół technologii (PL-233221B1) opartej na chemicznym przetworzeniu olejów roślinnych. Rozwiązanie wywodzi się w głównej mierze z dziedziny nauk inżynieryjno-technicznych, lecz ze względu na swój multidyscyplinarny charakter nawiązuje również do dziedziny nauk ścisłych i przyrodniczych oraz nauk społecznych (nauki o bezpieczeństwie). Aktualny poziom gotowości wdrożeniowej wynosi 4-5, natomiast planowany do osiągnięcia po zrealizowaniu grantu poziom TRL wynosi 8. Technologia syntezy biodegradowalnych biopolioli polega na chemicznym przetworzeniu surowców oleochemicznych, jakimi są oleje roślinne, do postaci alkoholi wielowodorotlenowych zawierających aktywne grupy hydroksylowe zdolne do reakcji np. z surowcami izocyjanianowymi celem wytworzenia odpowiednich materiałów poliuretanowych. Synteza biopolioli opiera się zasadniczo na dwuetapowej reakcji chemicznej. W pierwszym etapie prowadzona jest reakcja epoksydacji wiązań podwójnych nienasyconych kwasów tłuszczowych (NNKT) zawartych w oleju roślinnym. W kolejnym etapie olej epoksydowany poddaje się reakcji otwierania pierścieni epoksydowych za pomocą 2,2’-tiodietanolu (MDE). Wybór tego reagenta jest nieprzypadkowy. Wcześniejsze badania wykazały, że obecność heteroatomów siarki w MDE znacząco wpływa na właściwości zmniejszające palność tych polioli, ponadto zapobiega przedwczesnemu starzeniu się tego surowca poliolowego oraz istotnie wpływa na poprawę podatności na biodegradację materiałów na bazie tego biopoliolu.

  1. Nowy biodegradowalny kompozyt polimerowy o zwiększonych parametrach wytrzymałościowych

Skład zespołu:

dr hab. inż. Krzysztof Moraczewski, prof. uczelni – kierownik grantu

mgr inż. Daniel Łączny

dr hab. Piotr Rytlewski, prof. uczelni

dr hab. inż. Magdalena Stepczyńska, prof. uczelni

dr inż. Tomasz Karasiewicz

dr inż. Andrzej Trafarski

         Celem prowadzonych w projekcie prac badawczych będzie wprowadzenie na rynek nowego biodegradowalnego kompozytu polimerowego o zwiększonych parametrach wytrzymałościowych. Nowy kompozyt będzie się składać z biodegradowalnej osnowy z mieszaniny polilaktydu i polikaprolaktonu oraz specjalnie zmodyfikowanego naturalnego napełniacza organicznego w postaci łodygi kukurydzy, będącej odpadem procesu rolniczego. Modyfikowanie napełniacza organicznego przeprowadzone zostanie z wykorzystaniem innowacyjnej powłoki polimerowej, charakteryzującej się unikatowa zdolność do tworzenia bardzo cienkich warstw o doskonałych właściwościach adhezyjnych. Uzyskany w ten sposób kompozyt będzie się charakteryzować bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi nawet przy dużym stopniu napełnienia kompozytu.

  1. Zielone reaktywne surowce chemiczne będące alternatywą dla toksycznych komercyjnych opóźniaczy palenia stosowanych w branży poliuretanowej

Skład zespołu:

dr hab. inż. Joanna Paciorek-Sadowska, prof. uczelni – kierownik grantu

dr inż. Marcin Borowicz

mgr inż. Marek Isbrandt

mgr Paweł Sander

    Prace badawczo-rozwojowe realizowane w ramach grantu przedwdrożeniowego dotyczą zmodyfikowania oraz udoskonalenia technologii otrzymywania polioli bursztynowych do produkcji sztywnych pianek poliuretanowych (PUR). Otrzymane zostaną podatne na biodegradację, ogniobezpieczne materiały poliuretanowe, które wpisują się w nową generację materiałów na rynku tworzywowym i podobnie jak tradycyjne polimery będą mogły być stosowane w różnych aplikacjach, w zależności od wymagań rynku. Zastępowanie tworzyw sztucznych polimerami podatnymi na biodegradację jest odpowiedzią na rosnący problem związany z zanieczyszczeniem środowiska odpadami poużytkowymi, brakiem miejsca na ich składowanie oraz długim okresem ich rozkładu. Technologia przetwarzania kwasu bursztynowego i jego modyfikacja wychodzi naprzeciw kończącym się zasobom naturalnym, a jednocześnie stwarza możliwość wywiązania się z norm recyklingowych i stwarza okazję do rozwoju projektu o charakterze komercyjnym. Tym samym wdrażana jest w życie idea synergii działania misyjnego (ratowanie środowiska) oraz komercyjnego (wytwarzanie komponentów poliuretanowych): środowisko - rozwój gospodarczy – biznes.

  1. Laserowo wspomagane zdobienie wyrobów polimerowych o właściwościach ekranujących promieniowanie elektromagnetyczne

Skład zespołu:

dr hab. Piotr Rytlewski, prof. uczelni – kierownik grantu

mgr inż. Piotr Augustyn

          Projekt koncertuje się w dwóch obszarach: innowacyjnego zdobienia w technologii IML (z j. ang.: In-Mould-Labelling) oraz stworzenia nowego materiału kompozytowego o właściwościach ekranujących pole elektromagnetyczne (EM). Przeznaczony jest do wykorzystania w technologiach IML, polegających na zastosowaniu etykiet papierowych lub z tworzywa polimerowego (elementów zdobiących), które są zespalane z przedmiotem wytwarzanym podczas formowania wtryskowego, termoformowania czy metody rozdmuchowej. Rozwiązuje on problem technologiczny metody przez zastosowanie specjalnie przygotowanej etykiety oraz ablacji laserowej, przez co możliwe jest usunięcie zbędnych fragmentów etykiety umieszczonej w formie, uzyskując w ten sposób nieciągłe zdobienie. Jako surowiec do produkcji zdobionych detali polimerowych proponowany jest nowy kompozyt o właściwościach ekranujących pole elektromagnetyczne. Dzięki innowacyjnemu składowi kompozytu możliwe będzie selektywne metalizowanie części wytworu polimerowego przez zastosowanie promieniowania laserowego w bliskiej podczerwieni jak również odpowiednich kąpieli chemicznych. Połączenie innowacyjności dwóch obszarów projektu daje możliwość stworzenia technologii, dzięki której można będzie wytwarzać obudowy polimerowe o podwyższonej estetyce przy jednoczesnych właściwościach ekranujących pole EM.

  1. Biodegradowalne materiały o właściwościach biobójczych i zwiększonej wytrzymałości, przeznaczone na opakowania lub produkty jednorazowego użytku

Skład zespołu:

dr hab. inż. Magdalena Stepczyńska, prof. uczelni – kierownik grantu

 dr hab. Piotr Rytlewski, prof. uczelni

dr hab. inż. Krzysztof Moraczewski, prof. uczelni

dr inż. Tomasz Karasiewicz

mgr Alona Pawłowska

     Wyniki prac badawczo rozwojowych, dla których planowana jest komercjalizacja dotyczą opracowania całkowicie biodegradowalnych materiałów wykazujących właściwości biobójcze w stosunku do drobnoustrojów oraz zwiększoną wytrzymałość mechaniczną. Hydrofilowy charakter włókien jest głównym problemem wszystkich włókien naturalnych, jeśli są stosowane jako wzmocnienie biopolimerów. Zastosowanie włókien roślinnych powoduje słabą adhezję międzyfazową pomiędzy matrycą polimerową, co znacząco wpływa na końcowe właściwości mechaniczne biokompozytów. Celem grantu jest zmniejszenie hydrofilowości włókien naturalnych, poprawę przyczepności na granicy faz biopolimer/włókna poprzez modyfikację (pokrycie) włókien naturalnymi związkami pochodzenia roślinnego, jednocześnie biobójczymi. Pokrycie włókien roślinnych w celu zmiany ich właściwości i kształtowania nowych, stosując do tego naturalne związki roślinne o właściwościach biobójczych i jednocześnie sieciujących jest elementem innowacyjności przedmiotu. A połączenie odpowiednio zmodyfikowanych włókien z opracowanym biomateriałem na bazie skrobi i wytworzenie produktu, który łączy cechy użytkowe – praktyczne (dla społeczeństwa) z dodatkowymi, jak ochrona przed mikroorganizmami i zwiększenie wytrzymałości, jest w dzisiejszych czasach mocno poszukiwanymi rozwiązaniami. Opracowanie materiałów biodegradowalnych stanowi aktualny kierunek badań zarówno w dziedzinie polimerów, jak i ochrony środowiska. Ze względu na konieczność ciągłej i powtarzającej się sterylizacji różnego typu powierzchni (w czasie pandemii w szczególności), rośnie zainteresowanie związkami naturalnego pochodzenia i o działaniu biobójczym.