IV Simposio Chileno-Argentino ele Polimero.-ARCHIPOL 2007
SP120-PF
PELÍCULAS A PARTIR DE PROTEÍNAS DE
ALGODÓN REFORZADAS CON FIBRAS
NATURALES
Patricia Eisenberg; Guido de Titto; María Cristina
Inocenti; Marianela Speraggi
INTI-Plásticos. Av Gral Paz 5445 Edificio 16, BI650KNA,
San Martín, República Argentina
e-mail: guido@inti.gov.ar
Introducción
En las últimas décadas, ha crecido el interés por el uso de
polímeros naturales para la producción de materiales
biodegradables para envases para alímentos y productos para
aplicaciones agrícolas, principalmente. Estos materiales olTecen
varias ventajas ITente a los polímeros sintéticos tradicionales
incluyendo la naturaleza renovable de las materias primas
empleadas. En la obtención de estos materiales se han empleado
tanto proteínas como lípidos y polisacáridos [IJ[2J.Las proteinas de
las plantas, particularmente, son una materia prima abundante,
económica y renovable a partir de las cuales se pueden obtener
materiales biodegradables.
El estudio del empleo de proteinas de la semílla de algodón en la
formación de películas fue publícado por primera vez en I 973[3J .
Las propiedades mecánicas y solubilidad en agua de las películas
pueden modificarse por tratamiento químico con reactivos
bifuncionales capaces de producir entrecruzarniento[4J. Se ha
publicado [5]IOJque una forma de incrementar las propiedades
mecánicas de las películas de distintas matrices consiste en
incorporar en su formulación fibras naturales. En este estudio,
empleamos proteínas de la semílla de algodón obtenidas a partir
del producto de extracción de su aceite. Se evaluaron las
propiedades mecánicas de las películas obtenidas reforzadas con
fibras nturales.
Materiales y Métodos
Materiales. El residuo de la extracción del aceite de la semílla de
algodón fue obtenido de Vicentin S.A. (Santa Fe, Argentina). La
proteina fue extraída de este residuo siguiendo el método
propuesto por Marqui¿7J adaptado a escala planta piloto,
obteniéndose un polvo concentrado en proteínas (DPCOT) con 35
mmol de amino ácidos potencialmente reactivos (AAR) cada 100
g. El glícerol (98%), el formaldehído (37%) y la trietilamina
(TEA, 99%) utilízados fueron grado analítico. Se emplearon
fibras de cáñamo, formio, seda, y velos de algodón y de
algodón/lino (75/25). Se obtuvieron películas con contenido de
refuerzo entre 3 y 45 % en masa.
Humedad/Materia Seca. Pérdida o residuo, respectivamente, en
masa porcentual luego de secar la muestra 2 horas a l 10°C.
Preparación de Películas. Se prepararon las películas disolviendo
DPCOT en agua ajustando a pH 10 con TEA. Se agitó durante 60
minutos a 40°C. Se agregaron 20 g de glicerol por cada loog de
materia seca de la solución filmogénica. Se incorporó
formaldehído (2,5 moles / mol de AAR) y se mantuvo la agitación
por 60 min a temperatura ambiente. Los velos de seda, algodón, y
algodón/lino y no-tejidos de formio y cáñamo preparados en el
laboratorio se ubicaron en placas acrilicas. Se vertió la solución,
previamente desgasificada, en las placas de tal manera de obtener
una película de b'1"3l11ajede 25-35 mg/cm2. Se dejó evaporar el
solvente a temperatura ambiente de un día al otro y luego en
estufa a 60°C por 24 hs. Se realizaron películas sin refuerzo como
control.
PIVpiedadesmecánicas. Se realizó el ensayo de tracción seb'IÍn
lineamientosde la normaASTM D882-ozlR]empleandouna
máquina de ensayos universales INSTRON modelo 1125.
Previamente, se acondicionaron las probetas por 48 horas a 23°C
y 50% HR. Las mediciones se realizaron a 500 mmlmin de
velocidad y empleando una carga de 5,0 Kgf. Se midieron como
mínimo 8 probetas de cada película.
MiCIVscopía. Se analizaron las superficies, luego de una ITactura
ITágil de cada película, empleando un microscopio de barrido
electrónico (SEM) modelo Phillíps 505.
Resultados
Se observa un aumento en la tensión de las películas reforzadas
con fibras. Para contenidos de 13 % de velo de algodón/lino se
observa el incremento máximo del 26% de la tensión. Debido a su
mejor performance mecánica, la presencia de fibras de lino en el
refuerzo promovió una mayor tensión máxima que aquellas que
contenian solamente algodón. En el caso de la película con 18%
de formio y la reforzada con 22% de cáñamo se observa un
incremento en la tensión máxima del 360% y 224%,
respectivamente. Para las películas reforzadas con estas fibras
vegetales, la tensión máxima aumenta a medida que se incrementa
el contenido de fibra. Los materiales reforzados con 13% de fibras
de seda alcanzaron valores similares a los obtenidos con 18% de
fibra de formio.
La elongación máxima disminuye con el incremento de la
cantidad de refuerzo y para todas las películas reforzadas con
contenido de fibra similar (-20%) se redujo drásticamente del
97% a aprox. 8% en promedio. Las películas con fibra de seda
presentaron mayor porcentaje de elongación que las que contenían
otras fibras, debido a la mayor elongación de dicha fibra lTente a
las demás [9J.
Micrografias de las películas evidencian buena interacción entre
las fibras empleadas y la matriz proteica.
Conclusiones
Se observa que las proteínas de la semílla de algodón poseen
buenas propiedades para formar películas. Las fibras vegetales
empleadas para formar los materiales compuestos biodegradables
cuadruplicaron la tensión máxima. Para los compuestos que
contienen fibras de seda, se obtuvo una mayor elongación
máxima comparado con las películas reforzadas con fibras
vegetales. El incremento en la tensión máxima de las películas
compuestas obtenidas indica una buena interacción entre la fibra y
la matriz de proteina de semílla del algodón. En contraste con
materialescompuestosde matricessintéticas[IOJ [I1J,no fue
necesario ningún tipo de tratamiento superficial de las fibras para
obtener mejoras en las propiedades mecánicas.
Agradecimientos. Este trabajo fue realizado como parte del proyecto
INCO Internacional Scientitic Cooperation Proyect .. Processing
Cottonseed into biodegradable materials for agriculture as an
aternative to synthetic polymers in Latin America" Número de
contrato ICA 4.CT-2001-10061
Referencias
1. JJ Kester,OR Fennema;FoodTechonolgy40(12):47-59. 1986.
2. N Gontard, S Guilbert, "Bio-packaging: Technology and
Proper/ies of Edible and/or Biodegradable Ma/erial of
Agricul/ural Origin" en Food Processing and Preserva/ion, M
Mathlouthi, Blackie Academic and Professional: Glasgow, 159-
181,1994
3. LC Wu, RP Bates; J Food Sci 38 (5), 783-787, 1973
4. C Marquié; 1. Agric. Food Chem. 49 (10), 4676-4681, 2001.
5. I Pateau, CZ Chen, J Jane; J Environmen/al Poi Degrada/ion 2
(3),211-217,1994
6. MJA Oever, HL Bos; Adv Composite Leller 7,81, 1998
7. C Marquié, "Mise au poin/ e/ é/ude defilms biodégradables
realizes avec desfarine de graines de c%nniers" Tesis
University ofMontpellier 11,1996

IV 'Impodo Chlleno-A...entlno de Políme,o.-ARCHIPOL 2007
SP120-PF
8. ASTM D882-02 "Standard Test MethodJor Tensi/e Properties oJ
Thin Plusties Sheeting"
9. KL Hateh, "Tensi/e Scienee ", West Publishing Co., 1993
10. B Llao, Y Huang, G Cong; J Appl Polym Sei. 66 (8), \561-\568,
\997
tI. R Kamani, M Krishnan, R Narayan; Polymer Eng & Sci 37 (2),
476-483, 1997