Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Wet Welding of Wheat Gluten Biofoams
KTH, School of Chemical Science and Engineering (CHE).
2016 (English)Independent thesis Basic level (professional degree), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Våt svetsning av vetegluten-cellplastmaterial (Swedish)
Abstract [en]

The current widespread usage of synthetic plastic materials is unsustainable due to fossil fuel resources being finite and plastic waste building up in our environment. An alternative is substituting some synthetic plastic products with bio-based materials that can be annually renewed and are biodegradable in nature. Wheat gluten (WG) is a bio-based feedstock that can be used for producing foam materials through freeze drying. Freeze drying is unsuitable for making large objects, because larger fill depths increasingly hinder diffusion of sublimating ice. Herein, a method is shown where smaller freeze dried WG foams can be assembled by fusing them together using only water. Different method settings were tested with varying amounts of water uptake and applied load during welding, as well as comparing wetting of one surface to wetting both surfaces before welding. The welded foams’ mechanical properties were tested using three point bending. The foam material and the weld interface were studied under SEM. A mechanism for wet welding of WG is suggested. It was found that welding improved the mechanical strength of the foam material, by comparing it to bending of non-welded pieces of similar dimensions. When using very high water uptakes, above 30 wt%, the material collapsed and densified. The lowest amount of water that could be used had to cover the whole WG surface with a film of water, or the weld would be incomplete and leave gaps. The weld is a densification of the foam, running through the material. The suggested mechanism is explained by water plasticizing and surrounding protein strands, making their polar groups accessible for bonding with polar groups on other protein strands.

Abstract [sv]

Det idag omfattande användandet av syntetiska cellplastmaterial är ohållbart på grund av begränsade resurser av fossilt bränsle och en ackumulation av plastavfall i vår miljö. Ett möjligt alternativ är att ersätta en del produkter gjorda av syntetiska plaster med biobaserade material som är förnybara och bryts ned i naturen. Vetegluten är en biobaserad råvara som kan användas för att tillverka cellplastmaterial genom frystorkning. Frystorkning är ineffektivt för att tillverka stora föremål då större tjocklek medför ökande diffusionshinder för is att sublimera inifrån. I denna rapport beskrivs en metod där mindre vetegluten-cellplastbitar monterats ihop genom att endast använda vatten. Olika metodvarianter testades med olika mängd vattenupptag och applicerad last, samt testades att väta endast en yta jämfört med att väta båda ytorna innan svetsning. De svetsade cellplastbitarnas mekaniska egenskaper undersöktes med trepunktsböjning. Skumplastmaterialet och svetsarna undersöktes under SEM. En mekanism för hur våt svetsning sker föreslås. Att svetsarna förbättrade skumplastmaterialets mekaniska styrka visas genom en jämförelse med böjning av icke-svetsade bitar av liknande dimensioner. För väldigt höga vattenupptag, över 30 vikts-%, kollapsade och förtätades materialet. De lägsta vattenmängder som kunde användas behövde täcka svetsbitens yta med en vattenfilm, annars blev svetsen inkomplett och lämnade glipor. Svetsen är en förtätning av tidigare celler som löper genom skumplastmaterialet. Den föreslagna mekanismen förklaras genom att vatten mjukgör och omger proteinsträngarna, vilket gör deras polära grupper tillgängliga för att binda till polära grupper på andra proteinsträngar.

Place, publisher, year, edition, pages
2016.
Keyword [en]
wheat gluten, biofoam, assembly, method, mechanism
National Category
Chemical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-190056OAI: oai:DiVA.org:kth-190056DiVA: diva2:950795
Educational program
Bachelor of Science in Engineering - Chemical Engineering
Available from: 2016-08-02 Created: 2016-08-02 Last updated: 2016-09-05Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text

By organisation
School of Chemical Science and Engineering (CHE)
Chemical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 4 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link