L ¨
osningsalternativ f ¨
or v ˚atblock
Solution options for floral foam
Projektbeskrivning
Eamensarbete, 15 hp, Maskin- och materialteknik HT 2020
Hussein Alhussein Mostafa Muradi
F¨
orord
Vi vill f¨orst b¨orja med att tacka v˚ar handledare H˚akan Wernersson som har v¨aglett oss genom hela arbetet. H˚akans tips och v¨agledning har varit till stor hj¨alp att avsluta detta projekt. Ett stort tack g˚ar till v˚ar examinator Andreas Krause. Vi vill ¨aven tacka Milj¨obron som initierade ett samar-betsprojekt mellan oss och Svenska kyrkan. Ett stort tack till Hanna fr˚an blomsteraff¨aren, Bara Blommor, som ber¨attade f¨or oss om alla olika krav som l¨osningslaternativen m˚aste uppfylla.
Sammanfattning
Under den senaste tiden har m¨anniskor b¨orjat minska anv¨andningen av milj¨ofarliga material, d˚a de negativa effekterna har blivit mer och mer kla-ra. Denna l¨ardom har lett till ett nytt milj¨ot¨ankande d¨ar individer och f¨oretag har minskat anv¨andningen av milj¨ofarliga material samt b¨orjat in-vestera p˚a milj¨ov¨anligare alternativ. Ett s˚adant material som har minskats i anv¨andning ¨ar plast. Plast anv¨ands i stora m¨angder d˚a materialet ¨ar billigt och enkelt att massproducera. Men de negativa effekterna av plast syns tydligt vilket har lett till ett uppst˚andelse, speciellt hos floristmark-naden. Florister anv¨ander sig av ett v˚atblock f¨or sina blomsterarrange-mang som skapar mikroplaster. Dessv¨arre best˚ar v˚atblocket f¨or det mesta av fenolformaldehyd, ett icke-komposterbar material. Dessa mikroplaster har enkel ˚atkomst till havsorganismers cellmembran. Intag av mikroplas-ter kan leda till minskad somatisk och reproduktiv tillv¨axt i djur genom att p˚averka djurens antioxidantsystem. Detta kan leda till olika skador d¨ar vissa av dem ¨ar d¨odliga. Ett drabbat ekosystem leder till flera problem som p˚averkar m˚anga fler organismer. Detta problem har ¨aven svenska kyr-kan uppm¨arksammat och beslutat sig f¨or att ˚atg¨arda genom att hitta ett komposterbart l¨osningsalternativ f¨or v˚atblocken som florister kan ers¨atta v˚atblocket med, vilket detta arbete behandlar. Syftet med arbetet ¨ar att minska milj¨op˚averkan som orsakas av florister, f¨oretag och f¨orsamlingar som anv¨ander sig av blommor i st¨orre kvantiteter. M˚alet ¨ar att hitta en l¨osning som ska kunna ers¨atta v˚atblocket i marknaden som uppfyller syftet. L¨osningen som s¨oks b¨or uppfylla ett antal krav som att materialet har en bra absorptionsf¨orm˚aga och med hj¨alp av den f¨orm˚agan bevara och f¨orse v¨axter med n¨aring i minst 24 timmar. Materialet b¨or vara genomtr¨angligt f¨or att det ska vara m¨ojligt att sticka in v¨axten. En materialvalsprocess gjordes m.h.a. EduPack f¨or att veta vilket material som uppn˚ar kraven. Dessa material blev bomullfiber och ullfiber. En extern s¨okning gjordes p˚a cellulosa material och cellulosasvamp hittades. Flera experiment gjordes p˚a dessa tre material f¨or att veta hur l¨ange rosorna lever efter vatten har tillsatts i materialet. Materialkandidaterna j¨amf¨ordes ¨aven med Oasis, ett varum¨arkes namn f¨or v˚atblocket. Resultatet var att rosorna levde l¨angst i cellulosasvampen och svampen var tillr¨ackligt genomtr¨anglig f¨or rosorna.
Abstract
In recent times, people have begun to reduce the use of environmentally hazardous materials, as the negative effects have become more and more clear. This knowledge has led to a new environmental thinking where indi-viduals and companies have reduced the use of environmentally hazardous materials and started investing in more environmentally friendly alterna-tives. One such material that has been reduced in use is plastic. Plastic is used in large quantities as the material is cheap and easy to massproduce. But the negative effects of plastics are clearly visible, which has led to an uproar, especially in the florist market. Florists use floral foam for their flower arrangements that create microplastics. Unfortunately, the floral fo-am mostly consists of phenol formaldehyde, a non-compostable material. These microplastics have easy access to the cell membranes of marine orga-nisms. Intake of microplastics can lead to reduced somatic and reproductive growth in animals by affecting the animals’ antioxidant systems. This can lead to various injuries where some of them are fatal. An affected ecosystem leads to several problems that affects many more organisms. The Church of Sweden has also drawn attention to this problem and decided to remedy it by finding a compostable solution alternative for the floral foam that florists can use instead, which this project deals with. The purpose of this project is to reduce the environmental impact caused by florists, companies and congregations that use flowers in larger quantities. The goal is to find a solution that will be able to replace the floral foam in the market that fulfills the purpose. The solution sought should meet a number of requirements, such as that the material has a good absorbency and with the help of that ability preserve and provide plants with nutritions for at least 24 hours. The material should be permeable so it is possible to insert the flower. A material selection process was done using EduPack to know which materi-al meets the requirements. These materimateri-als became cotton fiber and wool fiber. An external search was made on cellulosic materials and cellulosic fungi was found. Several experiments were done on these three materials to know how long the roses will live after water has been added to the material. The material candidates were also compared with Oasis, a brand name for floral foam. The result was that the roses lived the longest in the cellulose fungus and the fungus was sufficiently permeable to the roses.
Inneh˚
all
1 Inledning 1
2 Oasis 3
3 Andra val av produkter 5
3.1 Sphagnum . . . 5 3.2 Krans . . . 6 3.3 Floristtr˚ad . . . 6 3.4 Cellulosa . . . 7 4 Produktutvecklingsmetodik 8 4.1 Krav . . . 8 4.1.1 Konceptutveckling . . . 8
4.1.2 Behov- och egenskapsspecifiering . . . 9
4.1.3 M˚alspecifikationer . . . 9 4.2 Analys: . . . 10 4.2.1 Materialvalsprocess . . . 10 4.3 Implementation: . . . 13 4.4 Testning . . . 13 4.5 Extern s¨okning . . . 14 5 Resultat 15 5.1 Sammanst¨allning av behov och egenskapsmatriser . . . 17
5.2 Materialkandidater . . . 18 5.2.1 Ullfiber . . . 18 5.2.2 Bomullsfiber . . . 19 5.2.3 Cellulosasvamp . . . 21 5.3 Testningsfasen . . . 24 5.3.1 Bomullsfiber . . . 24 5.3.2 Ullfiber . . . 24 5.3.3 V˚atblock . . . 24 5.3.4 Cellulosasvampen . . . 24 6 Diskussion 26 7 Slutsats 28
A Fas 1, bomullsfiber A.1
B Fas 2, cellulosasvamp A.3
D Fas 2, ullfiber A.7
1
Inledning
Under de senaste ˚aren har m¨anskligheten b¨orjat inse vilken fara
klimatf¨or¨andringen utg¨or f¨or allt levande idag och f¨or de n¨astkommande ge-nerationerna. Denna l¨ardom har lett till att allt fler m¨anniskor har b¨orjat t¨anka ur ett milj¨ov¨anligt perspektiv och har p˚ab¨orjat anpassa sina lev-nadsvanor efter det perspektivet. Denna utveckling medf¨or en minskad anv¨andning av milj¨ofarliga ¨amnen och material. Ett s˚adant material ¨ar plast. Det ¨ar allm¨ant idag att plast inte kan brytas ner naturligt utan stan-nar kvar i marken och s¨onderdelas i flera hundra ˚ar medan den sl¨apper ut giftiga gaser [1]. Plastavfall orsakar ¨aven markf¨ororening.
Stort fokus har lagts p˚a plastf¨ororeningar i v¨arldens hav, sj¨oar och ¨aven jorden som ¨ar essentiell f¨or ¨overlevnaden av m˚anga organismer, inklusive m¨anniskor. Markf¨ororening p˚averkar livsmedelss¨akerheten f¨or m¨anniskor medan vattenf¨ororeningar p˚averkar vattenlivet [2]. Detta har lett till fr˚agan om vilka produkter som g˚ar att ers¨atta med mer milj¨ov¨anliga alternativ och om det finns komposterbara material som kan anv¨andas ist¨allet un-der tillverkning av en produkt. En s˚adan produkt ¨ar v˚atblock, ett skum som anv¨ands av florister ¨over hela v¨arlden. V˚atblock ¨ar gjord av ett icke komposterbart material som florister k¨anner ett behov av att ers¨atta med ett annat material eller en annan produkt som ¨ar komposterbar eller mer milj¨ov¨anlig.
Ett problem som Svenska kyrkan (ett trossamfund som framtr¨ader som f¨orsamlingar och stift [3]) har m¨arkt och beslutat sig f¨or att ta tag i ¨ar blombuketterna som anv¨ands till dekoration p˚a en begravningsceremoni el-ler under ett giftem˚al. Problemet ¨ar inte blommorna i sig utan i v˚atblocket som florister anv¨ander sig av f¨or att f¨asta blommorna p˚a plats, v˚atblock ¨ar en vattenreservoar som g¨or det l¨att att skapa arrangemang i ¨onskad form. Nackdelen med v˚atblock ¨ar att den ¨ar gjord av ett icke-komposterbart ma-terial vid namnet fenolformaldehyd vilket orsakar en del problem f¨or b˚ade florister och Svenska kyrkan som inte kan st˚a f¨or avfallssorteringen. Det icke-komposterbara v˚atblocket som hamnar i matavfall eller restavfall, le-der till en del milj¨ofaror och negativ milj¨op˚averkan. Kvalit´en av materialet kommer att v¨arderas mer ¨an priset, allts˚a kommer det material som upp-fyller v˚ara krav b¨ast att v¨aljas.
Tillf¨oljd av den milj¨op˚averkan som n¨amndes ovan har Svenska kyrkan beslu-tat att ers¨atta v˚atblocket med en mer milj¨ov¨anlig produkt som f¨oredraget har liknande egenskaper, allts˚a kunna absorbera vatten och beh˚alla det i cirka 24-72 timmar, vara formbar och komposterbar.
Syftet med arbetet ¨ar att minska milj¨op˚averkan som orsakas av florister, f¨oretag och f¨orsamlingar som anv¨ander sig av blommor i st¨orre kvantiteter. M˚alet ¨ar att hitta ett mer milj¨ov¨anligt alternativ som ska kunna ers¨atta v˚atblocket i marknaden. Materialkandidaterna som visas vara mest opti-mala kommer inte att formas eller designas utan bara testas f¨or att se om materialet passar som en h˚allare f¨or blommor.
Materialet m˚aste uppfylla vissa krav f¨or att anses vara en l¨osningskandidat. Dessa krav ¨ar f¨oljande:
• Materialkandidaten ska kunna absorbera vatten och h˚alla kvar vatt-net mellan 24-72 timmar s˚a att blommornas stammar f¨orblir i kontakt med vattnet och h˚aller den kontakten s˚a l˚angt som m¨ojligt f¨or att ¨oka blommornas livsl¨angd n¨ar de s¨atts fast i materialet.
• Materialet ska vara flexibel och mjuk som v˚atblocket, fast tillr¨ackligt styv f¨or att h˚alla blommorna.
• Materialkandidaterna ska antigen vara komposterbara eller mer milj¨ov¨anliga ¨an v˚atblock.
• Materialkandidaterna ska inte vara farliga under produktionen eller under
anv¨andningen.
• Energif¨orbrukningen och koldioxidavtrycket (koldioxidavtryck ¨ar en ber¨akning av den totala upps¨attningen av utsl¨app av v¨axthusgaser som orsakas av en organisation, h¨andelse eller produkt) ska inte vara s˚a h¨oga s˚a att de bidrar till en tydlig milj¨op˚averkan.
• Materialen ska kunna produceras i stora m¨angder.
Experimentet kommer att genomf¨oras i en typisk hemmilj¨o med andra f¨oruts¨attningar ¨an dem florister har tillg˚ang till. Detta beror p˚a begr¨ansade resurser och saknad tillg˚ang b¨attre utrustad milj¨o som klimatrum/labb. Under testningsfasen kommer l¨osningsalternativen att endast testas med rosor och inga andra v¨axter. Anledningen till detta ¨ar att minimera risken f¨or felk¨allor och varierande resultat.
2
Oasis
Oasis ¨ar ett varum¨arkesnamn f¨or v˚atblock som ¨ar gjord av ett polymer vid namnet fenolformaldehyd. Fenolformaldehyd ¨ar en h¨ardplast som framst¨alls genom att fenol reagerar med formaldehyd. Som kan ses p˚a figur 1. Figuren visar inte den slutgiltiga polymeriseringen utan bara att den forts¨atter.
Figur 1: Reaktionsmekanismen f¨or fenol och formaldehyd
Fenol ¨ar en organisk f¨orening som inneh˚aller en hydroxygrupp (molekyler som inneh˚aller en syre atom och en v¨ateatom) och en bensenring (aro-matisk kolv¨ate). Oftast anv¨ands fenol inom produktionen av hartser el-ler nylon och kan hittas i bland annat desinfektionsmedel elel-ler salvor. Fenol anv¨ands ocks˚a inom produktionen av isoleringsmaterial, lim, f¨arg, l¨osningsmedel, gummi, bl¨ack, parfymer, tv˚alar och leksaker [4]. Formal-dehyd i andra hand ¨ar en gasformig f¨ororening av utsl¨app fr˚an kraft-verk, tillverkningsanl¨aggningar, bilar och ¨aven cigarettr¨ok. Formaldehyd ¨
ar en normal metabolisk mellanprodukt som finns i alla celler. Fromal-dehyd anv¨ands inom produktionen av desinfektionsmedel, deodorant och v¨avnadsfixerande. Den anv¨ands ¨aven inom produktionen av f¨argpigment och sk¨onhetsmedel [5]. V˚atblock ¨ar por¨os, formbar och fungerar som en svamp. V˚atblocket, som kan ses p˚a figur 2, kan absorbera vatten och h˚alla kvar det under en period vilket ¨ar viktigt f¨or blomindustrin d˚a det leder till en f¨orl¨angd livstid f¨or blommorna. V˚atblockets por¨osa egenskap h˚aller ¨
Skummet, likt v¨axter, till˚ater fenomenet kapill¨arkraft, vilket inneb¨ar att v¨atskan antingen stiger upp eller pressas ner i kapill¨arer, som ¨ar smala r¨or [6].
Detta leder till att vattnet kan komma upp till ytan p˚a skummet och n˚a stammen till blommorna vilket d˚a f¨orl¨anger deras livsl¨angd.
Nackdelen med v˚atblocket ¨ar att den skapar mikroplaster som
p˚averkar milj¨on [7]. Dessa giftiga mikroplaster har enkel ˚atkomst till havs-organismers cellmembran. En studie fr˚an Bundoora universitet, visar att in-tag av mikroplaster, orsakad av fenolformaldehyd fr˚an v˚atblock, fr˚an rygg-radsl¨osa djur leder till minskad somatisk och reproduktiv tillv¨axt genom att p˚averka djurens antioxidantsystem [7]. Detta kan leda till olika skador d¨ar vissa av dem ¨ar d¨odliga. Ett hot mot en grupp organismer kan ha stora p˚averkan p˚a ekosystemet som d˚a leder till att andra djur ocks˚a p˚averkas av detta [8].
En ¨okad anv¨andning av v˚atblock leder till en f¨ors¨amring av problemet med mikroplaster. Eftersom v˚atblock ¨ar s˚a spr¨ott, s˚a leder det till att mikroplas-ter sprids l¨att och p˚a m˚anga olika s¨att som t.ex. avlopp som d˚a leder till att det kommer i kontakt med floder och hav genom avloppsanl¨aggningar. Mikroplaster kan ¨aven f¨ororena markbundna ekosystem [9].
Kunskapen om den biologiska responsen av v˚atblock ¨ar fortfarande be-gr¨ansad ¨aven om det ¨ar k¨ant att fenolformaldehyd syntetiseras fr˚an giftiga, petroleumbaserade fenol-och formaldehydmonomerer som d˚a kan l¨acka ut till milj¨on [10]. Det ¨ar d¨arf¨or m˚anga florister vill ers¨atta Oasis till n˚agot annat som ¨ar mer milj¨ov¨anligt.
3
Andra val av produkter
Florister anv¨ander sig inte bara av Oasis utan har andra material att v¨alja mellan f¨or att binda ihop blomdekorationer. En del florister har valt att vara mer milj¨ov¨anliga och avst˚a fr˚an att anv¨anda Oasis och att ist¨allet binda ihop blombuketter med hj¨alp av sphagnum (vitmossa), kransar, bindtr˚ad och n¨at. Det finns ¨aven andra material som har en absorptionsf¨orm˚aga men anv¨ands inte inom floristmarknaden. Ett exempel p˚a ett s˚adant material ¨
ar cellulosa som anv¨ands inom tillverkningen av flera andra produkter som t.ex. papper, bioplast, cellofan m.m. [11]
3.1
Sphagnum
Sphagnum, figur 3, ¨ar det vetenskapliga namnet f¨or vitmossa som d˚a ¨ar en naturlig och organisk v¨axt. Vitmossans efters¨okta egenskap finns hos mossans hyalina celler, d¨oda och f¨argl¨osa celler. I hyalina cellernas v¨aggar finns fibriller och porer som vatten kan passera igenom. Detta betyder att vitmossan fungerar som en vattenbeh˚allare och kan h˚alla fuktigheten inne [12].
Figur 3: Vitmossa som blommorna s¨atts fast i
Nackdelen med vitmossa ¨ar att den ¨ar begr¨ansad g¨allande antalet blommor som kan f¨astas i den vilket g¨or att den inte ¨ar lika anv¨andbar som v˚atblock.
3.2
Krans
Krans ¨ar en sammanbunden ring som tillverkas av olika material som t.ex. blommor, blad, kvistar etc. Kransar g¨ors vanligtvis av naturliga material men det tillkommer andra material som inte ¨ar komposterbara som plast och metall.
Kransar ¨ar formbara men nackdelen med kransar ¨ar att blommorna har ingen tillg˚ang till vatten vilket leder till en f¨orminskad livsl¨angd. D¨arf¨or anv¨ands plastblommor ist¨allet som ¨ar gjorda av polyester eller papper. Polyester ¨ar inte komposterbar och ¨ar ¨aven ett icke-f¨ornybart material som bidrar till mikroplast f¨ororening vid anv¨andning [13].
3.3
Floristtr˚
ad
Floristtr˚ad, som kan ses p˚a figur 4, ¨ar en sorts tr˚ad som anv¨ands vid bind-ning av buketter eller andra blomsterarrangemang d¨ar man vill forma el-ler f¨asta blommorna efter ett visst m¨onster. Floristtr˚aden upplevs som en smidig metod f¨or att binda buketter d˚a blomsterarrangemangen ¨ar mer flexibel.
Tr˚aden som f¨orbrukas i butiker ¨ar oftast gjorda av st˚al eller polyester, som inte ¨ar komposterbara material och ¨ar d¨arf¨or inte en b¨attre l¨osning ¨
an v˚atblocket. Men den st¨orsta nackdelen med bindetr˚ad ¨ar att det ¨ar ingen vattenreservoar vilket leder till att rosorna som binds ihop kan bara ¨
overleva i n˚agra timmar.
3.4
Cellulosa
Cellulosa ¨ar ett material som anv¨ands inom olika omr˚aden som sjukhus och hush˚all p˚a grund av sin hydrofila egenskap, f¨ornybarhet och att den ¨
ar biologisk nedbrytbar. Cellulosan kan anv¨andas till att tillverka svam-par som kan anv¨andas inom hush˚allet f¨or reng¨orning eller anv¨andas till v¨avnadsodlingar och s˚ar l¨akning som en medicinsk till¨ampning [14] [15]. Cellulosa ¨ar en naturlig linj¨ar homopolymer (En polymer som ¨ar uppbyggd av endast en monomer. En repeterande enhet i en polymer [16] [17]) som best˚ar av glukankedjor som ¨ar sammanl¨ankade av β-1,4-glykosidbindningar med cellobiosrester. Dessa kedjor packas i mikrofibriller som h˚alls samman av b˚ade intramolekyl¨ara v¨atebindningar och intermolekyl¨ara van der Waals bindningar [18]. Cellulosa ¨ar komposterbart och ol¨oslig i vatten och kan brytas ner i naturen av mikrobiella och svampenzymer [14].
Cellulosan f¨or cellulosasvampen kommer fr˚an tr¨afibrer, som kan ses p˚a figur 5, efter att cellulosan har omvandlats till flytande form. Oftast kombineras cellulosan med annan biomassa f¨or att skapa olika sorters svampar.
4
Produktutvecklingsmetodik
Under framtagning av ett nytt material anv¨ands olika utarbetade metoder f¨or att bilda ett arbets¨att d¨ar kreativa och viktiga l¨osningar uppkommer. I slutet genereras en optimall¨osning som ¨ar v¨al anpassad efter uppdragets avgr¨ansningar och krav. Vattenfallsmodellen (figur 6) ¨ar projektlednings-metoden som kommer att till¨ampas i detta arbete. Vattenfallsmodellen ¨ar en utvecklingsprocess som fokuserar p˚a att genomf¨ora arbetsfaser under en sekvensiell ordning [20].
Figur 6: Illustration ¨over vattenfallsmodellen
4.1
Krav
F¨orsta fasen i vattenfallsmodellen ¨ar kravspecifikationen. D¨ar finns all in-formation om materialet samt dess begr¨ansningar och m˚al.
4.1.1 Konceptutveckling
Vid detta steg ska behoven hos produkten identifieras. Det finns ett an-tal olika metoder f¨or konceptutveckling d¨ar man p˚a olika s¨att samlar in kundbehov, identifierar m˚algrupp och konkurrerade produkter. En matris kommer g¨oras f¨or kundbehoven, sedan g¨ors en egenskapsmatris utifr˚an be-hoven f¨or att skapa en behov- och egenskapsmatris. Dessa matriser anv¨ands som grund f¨or framtagningen av den slutliga produkten [21].
Kundbehoven kommer fr˚an florister som ber¨attar om de essentiella egen-skaperna som materialkandidaten m˚aste ha. Fr˚an dessa egenskaper g¨ors d˚a en egenskapsmatris som det n¨amndes ovan.
4.1.2 Behov- och egenskapsspecifiering
Produktspecifikationerna tas fram och fastst¨alls med hj¨alp av ett antal ta-beller som beskriver produktens behov samt egenskaper som anv¨ands f¨or att ta fram och fastst¨alla produktspecifikationer. Tabellerna kommer att visa krav p˚a produkten som materialkandidaterna b¨or uppn˚a f¨or att till-fredsst¨alla kundens behov, vilket ¨ar huvuduppgiften. Efter identifiering av behoven g¨ors en tabell d¨ar m˚alspecifikationer framh¨avs. M˚alspecifiaktioner genereras genom att ¨overs¨atta kundens behov till m¨atbara specifikationer. Dessa m˚alspecifikationer ¨andras och f¨orb¨attras baserat p˚a begr¨ansningarna efter vald produktkoncept. Utav dessa v¨arden ska ett visst antal priorite-ras och utvecklas medan andra f¨orsummas d˚a de inte ¨ar lika essentiella till produktens funktionalitet. Som en slutlig specifikation ska en kompromiss g¨oras bland de olika ¨onskv¨arda egenskaperna hos produkten.
Behovs-egenskapsmatris f˚as genom att sl˚a ihop behovsmatrisen med egen-skapsmatrisen och visar f¨orh˚allandet mellan kundens behov och egenska-per. Raderna i behovs-egenskapsmatrisen representerar kundens behov me-dan kolumnerna i matrisen representerar egenskaperna. Om det finns ett f¨orh˚allande mellan ett behov och en egenskap d˚a markeras det i matrisen med en bock. En egenskap kan vara relaterad till flera behov samtidigt och egenskaperna inneh˚aller enheter och betydelsefaktor f¨or varje m¨atv¨arde. N¨ar en egenskap relateras till flera behov s˚a blir egenskapen best¨amd ge-nom att l¨agga fokus p˚a betydelsen av behovet. Om det ¨ar en egenskap som relateras till ett behov s˚a leder det till att de har samma betydelse [21].
4.1.3 M˚alspecifikationer
En l¨osning har olika behov att uppfylla som ¨ar bundna till floristens ¨
onskem˚al. F¨or att skilja p˚a krav och behov som ¨ar ¨onskv¨arda eller absolut n¨odv¨andiga anv¨ands en graderingsskala som visar vikten f¨or varje behov. N¨ar en begriplig sammanst¨allning av behoven och dess vikt ¨ar genomf¨ord g¨ors dessa om till egenskaper eller tekniska specifikationer. Detta g¨ors f¨or att f˚a en mer praktisk ¨overblick av problemet. Egenskaperna skall vara fullst¨andigt kopplade till varje kundbehov. I detta skede ¨ar det essentiellt att man fokuserar p˚a vad materialkandidaten skall g¨ora och inte hur. F¨or att kunna avg¨ora vilka behov och krav som korresponderar med vilka egenskaper hos l¨osningen skapas en behov-egenskapsmatris.
I en s˚adan matris kombineras kundbehoven med egenskaper som ¨ar
n¨odv¨andiga vid framtagning av l¨osningar. De m¨atbara egenskaperna sam-manfattas till m˚alspecifikationer som materialet ska uppn˚a [21].
4.2
Analys:
Materialet analyseras i den andra fasen under vattenfallsmodellen. Ana-lysen kommer att best˚a av flera etablerade modeller som kommer avg¨ora materialkandidaternas potential. En unders¨okning sker f¨or att ta reda p˚a hur kundens eftertraktade resultat skall uppn˚as.
4.2.1 Materialvalsprocess
Materialbytet sker genom en materialvalsprocess som Ashley M. F. har beskrivit i sin bok Material selection in mechanical design.
F¨orsta steget g˚ar ut p˚a att ¨overs¨atta och f¨ordela uppdraget i kategorier utifr˚an funktion, behov, m˚al och fria variabler.
Funktion: Handlar om syftet som produkten ¨ar avsedd f¨or, vad skall pro-dukten anv¨andas till.
Behov/Krav: Vissa krav m˚aste vara uppfyllda f¨or att en produkt skall kunna anv¨andas till det syftet som den tillverkades f¨or. Det finns be-gr¨ansningar som v¨ager mer ¨an andra, dessa krav som v¨ager mer m˚aste vara uppfyllda och ¨ar inte f¨orhandlingsbara medan krav som v¨ager mindre anses som ¨onskv¨arda krav. Dessa krav b¨or h¨ansynas och uppfyllas om det ¨
ar m¨ojligt.
M˚al: Produkten ska uppfylla m˚al som s¨atts upp f¨or den. Dessa m˚al kan an-tigen maximeras eller minimeras. Ett maximerat m˚al m˚aste uppn˚as medan ett minimerat m˚al b¨or uppn˚as.
Fria variabler: Parametrar som anses vara f¨orsumbara f¨or produktens funktionalitet och anv¨andarens upplevelse kallas f¨or fria variabler [22]. N¨asta steg i materialvalsprocessen en elimineringsfas d¨ar ol¨ampliga materi-alkandidater (materimateri-alkandidater som inte uppfyller kraven) utesluts. Eli-mineringen sker med hj¨alp av programvaran GRANTA EduPack. GRAN-TA EduPack ¨ar en programvara som ¨ar utrustad med en del undervisnings-material och en st¨andigt uppdaterad materialdatabas. Materialbasen in-neh˚aller information om materialval och den industriella aspekten som klas-sificeras som essentiellt objekt att ha tillg˚ang till [23]. Begr¨ansningssidan anv¨ands genom att best¨amma specifika egenskaper som det s¨okta materia-let ska ha. F¨orsta begr¨ansningen ¨ar att materialet ska vara komposterbart och begr¨ansningen s¨atts enligt figur 7.
Efter att begr¨ansningen s¨atts s¨oks det genom EduPack om antalet material som var komposterbara. Fler begr¨ansningar ska s¨attas till f¨or att passa kraven p˚a materialkandidaterna. De nya begr¨ansningarna som sattes (Fas 2) kan ses p˚a figur 8, d¨ar sattes det att materialet ska kunna hantera vatten p˚a och klara sig relativt under solljus.
Figur 8: EduPack:s begr¨ansningssida med andra begr¨ansningsfasen Formen p˚a materialet ¨ar essentiell f¨or att veta om den ¨ar genomtr¨anglig f¨or rosorna eller inte. F¨or att s¨atta det som begr¨ansning valdes formen till Fiber, Foam och Other, allts˚a till fiberform, skum och annat. Detta kan ses p˚a figur 9. Dessa former valdes ¨aven f¨or att filtrera bort obrukbara material som finns i gasform eller v¨atskeform under rumstemperatur.
Efter begr¨ansningsfaserna p˚ab¨orjas elimineringsfasen. Figur 10 visar f¨orsta begr¨ansningen som valdes f¨or att minska p˚a antalet material, vilket var att l¨agga ett minimum och ett maximum p˚a materialets str¨ackgr¨ans. Den mekaniska egenskapen (str¨ackgr¨ans) ¨ar sp¨anningen d¨ar materialet b¨orjar deformeras plastiskt. V¨ardena som valdes grundades p˚a v˚atblockets v¨arden som l˚ag mellan 27.6 och 49.7 MPa. Dessa v¨arden kan ses p˚a figur E.16 i bilaga E.
Figur 10: EduPack:s begr¨ansningssida med f¨orsta elimineringsfasen
4.3
Implementation:
Tredje fasen i vattenfallsmodellen ¨ar produktionen av det vinnande kon-ceptet. Men i detta arbete ska materialet k¨opas och inte tillverkas.
4.4
Testning
Under testningsfasen testas materialet f¨or att se om den lever upp till f¨orv¨antningarna. Materialet testas f¨or att veta hur bra den uppn˚ar kraven och ¨onskem˚alen samt om det uppst˚ar n˚agra problem.
Experimentet gick ut p˚a att l˚ata produkterna som framh¨avdes genom forsk-ning av material genomg˚a en l¨amplighetshetstestning f¨or att unders¨oka hur produkten fungerar vid anv¨andning och huruvida ett l¨osningsalternativ materialet ¨ar, om det ¨ar ett materialet som kan komma att ers¨atta den nuvarande v˚atblocket, beh¨over justering eller om det helt och h˚allet ¨ar obrukbart.
Experimentet g˚ar ut p˚a f¨oljande s¨att, rosorna f¨orbereds genom en var-sam besk¨arelse av stammen, sedan klippts taggar och grenar som befinner sig under l˚agt ner p˚a rosen av. I n¨astkommande steg bl¨otl¨aggs l¨ osnings-kandidaten genom att placera den i en b¨agare med en blandning av vatten och blomstern¨aring, efter att l¨osningskandidaten hade flutit/sjunkit i hin-ken i cirka tv˚a minuter plockas den ut. Det slutliga steget handlar om att placera rosen aktsamt i materialet med hj¨alp av l¨amplig metod vare sig det var att sticka, binda eller rulla. Sedan St¨alls kandidaten i en beh˚allare och placeras p˚a ett bord i ett rum d¨ar den inte direkt uts¨atts f¨or solljus med minimal temperaturvariation .
F¨or att minimera risken f¨or fel genomf¨ors testerna under samma f¨oruts¨ att-ningar som rostyp, temperatur och vattenm¨angd som kan inneb¨ara en p˚averkan p˚a resultatet.
Tabell 1: Tabell med experimentets f¨oruts¨attningar
Rostyp: Vita fairtrade-certifierade rosor Omgivningstemperatur: Rumstemperatur (20–22◦C)
Besk¨arelse: Tv˚a centimeters med en 45◦ vinkel
Vattentemperatur: Cirka 12 - 14◦C
pH-v¨arde p˚a kranvatten: 8.1 V¨axtn¨aring: 1-2ml/l
Lufttryck: 1009 - 1022 hPa Luftfuktighet: 30 - 40 %
Tillg˚ang till sol: Proven bevarades inomhus utan direkt kontakt med solljus Antal soltimmar/dag: Cirka 1h/dag
Starttid: Klockan 13:00 M¨atningstid: Vid klockan 13:00 varje dag
Position: Helsingborg
Vattnet som anv¨ands till experimentet ¨ar kranvatten som kommer fr˚an Sydvatten och sj¨on Bolmen i Sm˚aland. Det f¨orsedda vattnet ¨ar av god kvalit´e med ett pH-v¨arde p˚a 8.1 [24].
4.5
Extern s¨
okning
Externa s¨okningar g¨ors f¨or att hitta redan existerande produkter som ¨ar komposterbara och har en absorptionsf¨orm˚aga. Dessa produkter beh¨over inte n¨odv¨andigtvis anv¨andas av florister men ska ¨and˚a testas f¨or att se om de ¨ar kompatibla. Detta g¨ors f¨or att inte begr¨ansa arbetet till bara en metod (Materialvalsprocess) f¨or framtagning av materialkandidater. Dessutom ger den externa s¨okningen l¨osningsf¨orslag p˚a f¨ardiga produkter j¨amf¨ort med programvaran GRANTA EduPack som bara ger materiall¨osningar.
5
Resultat
Resultatet fr˚an testerna presenteras nedan.
(a) Bomullsfiber dag 1, vid start (klockan 13:00)
(b) Bomullsfiber Dag 3, 48 tim-mar efter start (klockan 13:00)
(a) Dag 1, vid start (klockan 13:00)
(b) Dag 4, 72 timmar ef-ter start (klockan 13:00)
(c) Dag 4
Figur 13: Cellulosasvamp dag 1 och 4
Nytt test gjordes med cellulosasvamp f¨or att j¨amf¨ora den med v˚atblock. Resultatet ses nedan p˚a figur 15.
5.1
Sammanst¨
allning av behov och
egenskapsmatri-ser
Behoven f¨or l¨osningsalternativet ¨ar listad efter dess relevans och anges i figur 15 d¨ar en femma ¨ar det som anses viktigast och en etta anses som minst viktigt f¨or l¨osningens behov. Behoven i matrisen ¨ar baserade p˚a kra-ven som finns skrivna p˚a kapitel 1. V¨ardena p˚a varje behov uppn˚addes efter en diskussion.
Figur 15: Behov som florister vill att materialkandidaten ska uppn˚a.
Behoven ¨ar sedan omvandlade till tekniska egenskaper i tabell 2 d¨ar vikten f¨or egenskapen samt enheten f¨or egenskapen anges.
Tabell 2: Egenskaper utifr˚an behoven
Nr Behov Nr Egenskap Relevans Enhet 1 1 Maximal absorptionsf¨orm˚aga 5
-2 2 God styvhet 4 N/m
3 3 Komposterbar 5
-4 4 Riskfri 3
-5 6 Maximal produktionskapacitet 1 Styck 6 2 Maximal flexibilitet 4 m/N
7 2 Mjukhet 4 N/m
5.2
Materialkandidater
Efter unders¨okningen och elimineringsmetoden fanns det bara tre material kvar som kan ha m¨ojligheten att ers¨atta v˚atblocket i marknaden. Fak-ta om dessa tre material; ullfiber, bomullsfiber och cellulosa kommer att presenteras i detta kapitel. Inneh˚allet kommer att handla om materialens egenskaper, produktion och anv¨andning.
5.2.1 Ullfiber
Ull ¨ar ett naturligt material som kommer fr˚an klippt f˚arp¨als (figur 16). Ull ¨
ar ett popul¨art material inom textilindustrin och produceras i flera miljo-ner ton per ˚ar ¨over hela v¨arlden. Ull har ¨aven flera v¨ardefulla egenskaper. N˚agra av dessa egenskaper ¨ar ullfiberns h˚allbarhet och dess biologiska ned-brytningsprocess [26].
F¨or att f˚a mer ull, ¨okas antal f˚ar som d˚a leder till att mer mark rensas och alltfler tr¨ad huggs ner f¨or att ge plats f¨or bete. Detta leder till ¨okad salthalt och erosion i marken som minskad biologisk m˚angfald. Dessutom sl¨apper f˚ar ut enorma m¨angder metangas i atmosf¨aren vilket f¨orv¨arrar v¨axthuseffekten [27].
Figur 16: Ullfiber i dess renaste form
Det unika med ullfiber ¨ar f¨orm˚agan att absorbera och sl¨appa fukt, vilket g¨or den till ett material som ¨ar adaptiv till klimatet. Ullfiber inneh˚aller ¨
aven stora m¨angder vatten och kv¨ave som g¨or materialet till ett naturligt brandskyddsmedel. Inga extra bearbetningar eller kemiska behandlingar beh¨over tas under transport eller anv¨andning av ullfiber [26].
tur som inneh˚aller starka v¨atebindningar. Det ¨ar just dessa v¨atebindningar som g¨or ullfibret l¨osbart i vatten [28].
N¨ar det g¨aller ytan p˚a fibrerna s˚a karakt¨ariseras den av ¨overlappande skalor som str¨acker sig i l¨angdriktningen som kan ses p˚a figur 17. Detta leder till att friktionen mellan fibrerna ¨ar mycket h¨ogre j¨amf¨ort med friktionen i fibrernas l¨angdriktning. Detta fenomen kallas f¨or differential friction effect eller kortfattat DFE. DFE sker varje g˚ang fibrerna gnuggar eller glider mot andra fibrer och det h¨ander om t.ex. ullen s¨atts i vatten. Ullfibrerna kommer d˚a att klumpa ihop sig, krympa och sedan t¨atna [26] [28] [29].
Figur 17: Skalorna p˚a ullfibern [31]
Det ¨ar inte bara ull som ¨ar h˚allbar, utan f˚aren ¨ar det ocks˚a. F˚ar producerar minimal avfall och maximal ull per enhet av betesom˚arde j¨amf¨ort med andra djur. F˚ar ¨ater ¨aven gr¨as p˚a ett speciellt s¨att, de drar inte av roten fr˚an marken vilket leder till att gr¨aset v¨axer tillbaka mycket snabbare ¨an om gr¨aset hade klivits av med roten. Detta ¨okar m¨ojligheten f¨or st¨orre f˚arg˚ardar [30].
Ullfiber ¨ar f¨ornybar och energieffektiv samt har hela processen (F˚ar-klippning-tv¨attning) en l˚ag koldioxidp˚averkan [30]. 5.2.2 Bomullsfiber
Bomullsfiber ¨ar en f¨ornybar och naturlig resurs som f˚as fr˚an fr¨oh˚aret fr˚an en planta som kallas f¨or gossypium. Bomull ¨ar den renaste formen av cellulosa som finns tillg¨angligt i naturen. Plantan v¨axer med flera kapslar som ¨oppnas n¨ar de har v¨axt klart. Figur 18 visar en bild p˚a en ¨oppen kapsel med framkomna bomullsfibrer. Varje s˚adan kapsel inneh˚aller 30 fr¨on och varje
ska v¨axa beh¨ovs det en stor m¨angd vatten. F¨or att producera ett kilogram bomull beh¨ovs det cirka 20,000 liter vatten [34].
Figur 18: ¨Oppen kapsel p˚a gossypium plantan
Bomull best˚ar mestadels av cellulosa. Resten av inneh˚allet visas i tabell 3 d¨ar den kemiska sammans¨attningen av bomull, i torr form, redovisas i procent.
Tabell 3: Kemiska sammans¨attningen av bomull, d¨ar l˚agt inneb¨ar minsta andelen inneh˚all av best˚andsdelen i bomullsfibern och h¨ogt inneb¨ar st¨orsta andelen inneh˚all av best˚andsdelen [33]
Procent i torr form
Best˚andsdelar Typiskt L˚agt H¨ogt Cellulosa 94.0 88.0 96.0 Protein 1.3 1.1 1.9 Pektiska ¨amnen 0.9 0.7 1.2 Aska 1.2 0.7 1.6 Vax 0.6 0.4 1.0 Organiska syror 0.8 1.0 Socker 0.3 ¨ Ovrigt 0.9
P˚a grund av cellulosans h¨oga kristallina struktur, cellulosa kedjan och OH-grupperna (hydroxigrupper) till˚ater omfattande intermolekyl¨ara och intra-molekyl¨ara v¨atebindningar [35]. Strukturen p˚a bomullsfibrerna ¨ar flerskik-tad vilket ¨ar anledningen till de flera fiberegenskaperna.
De gynnsamma egenskaperna hos bomull har tillskrivits till dess fibrill¨ara och kristallina struktur som blir 25% starkare vid tills¨attning av vatten. Men problemet med bomull ¨ar att den inte ¨ar dragbar vilket leder till att den skrynklas p˚a ett d˚aligt s¨att om bomullen inte behandlas. Dock kan bomull absorbera vatten och beh˚alla det i l¨angre tider. Bomull p˚averkas enkelt av m¨ogel som sker d˚a bomullen lagras i en fuktig milj¨o eller om sj¨alva bomullen ¨ar fuktig. Bomullsfibrena ¨ar k¨ansliga mot solljus d˚a en l˚angvarig exponering leder till f¨orsvagade fibrer [33].
Ett stort problem med bomullsfibrer ¨ar om fibrerna uts¨atts f¨or uttorkning. Om v¨atskorna inuti fibern uttorkas s˚a kommer det leda till att fibrerna kollapsar och t¨atnar. Dessv¨arre, om de intermolekyl¨ara v¨atskorna uttor-kas s˚a leder det till att cellulosakedjorna kommer n¨armare varandra och bildar intermolekyl¨ara v¨atebindningar. Cellv¨aggens kollaps och bildandet av v¨atebindningar leder till irreversibla f¨or¨andringar som t.ex. strukturell heterogenitet, minskad porositet samt minskad absorptionsf¨orm˚aga i fib-rerna [36] [37].
Milj¨op˚averkan av bomull beror p˚a jordbrukskemikalier, vatten anv¨andning och omvandling av livsmilj¨oer till jordbruk. Bomullsodling orsakar ¨aven vattenf¨ororeningar som p˚averkar ekosystem och f¨ors¨amrar jordkvaliteten.
¨
Okad efterfr˚agan av bomull kommer leda till expansion till nya omr˚aden och ˚atf¨oljande f¨orst¨orelse av livsmilj¨oer. F¨ororeningen sker d˚a bek¨ ampnings-medel, g¨odselmedel och mineraler som anv¨ands rinner ner till sj¨oar, floder och v˚atmarker. F¨ororeningar p˚averkar biologisk m˚angfald antigen direkt (omedelbar toxicitet) eller indirekt, l˚angvarig exponering [38].
5.2.3 Cellulosasvamp
Fr˚an den externa s¨okningen hittades cellulosasvamp. Svampar som utg¨ors av endast cellulosa tillverkas genom en metod som kallas f¨or Viscose rayon method som f˚as genom direkt uppl¨osning av cellulosan [39].
Anledningen till att cellulosan m˚aste omvandlas till en l¨osning ¨ar f¨or att den inte g˚ar att sm¨alta utan den genomg˚ar en termisk nedbrytning un-der h¨oga temperaturer [40]. (Termisk nedbrytning ¨ar en process d¨ar ¨amnet bryts ner i mindre best˚andsdelar n¨ar ¨amnet behandlas med v¨arme [41].) Som det n¨amndes i kapitel 5.2.2 om bomullsfibrer, cellulosans starka inter-molekyl¨ara och intramolekyl¨ara v¨atebindningar i dess kristallina struktur
som kan f˚a cellulosan till att bli uppl¨osningsbar men problemet ¨ar att cel-lulosal¨osningen kan, till en viss del, bli oanv¨andbar [39].
Viskos rayon metoden fungerar p˚a f¨oljande s¨att:
Pappersmassa bl¨otl¨aggs med en l¨osning av 15-20% natriumhydroxid (Na-OH) f¨or att producera alkalicellulosa. Anledningen till varf¨or alkalicellulosa anv¨ands ist¨allet f¨or ren cellulosa ¨ar f¨or att alkalicellulosa ¨ar en b¨attre re-aktant. Efter att pappersmassan bl¨otl¨aggs, pressas natriumhydroxiden ut. Pappersmassan sk¨ars s¨onder i sm˚a bitar f¨or att f˚a st¨orre kontaktyta f¨or omgivande syre. De sk¨arda bitarna l¨amnas f¨or att ”˚aldra”i typiskt 48-72 timmar beroende p˚a vilka egenskaper som ¨onskas. Under ˚aldringsprocessen oxideras cellulosan i pappersmassan vilket leder till en minskning av po-lymerisationsgraden (antalet monomerenheter i en polymer [42]). Denna minskning leder ¨aven till minskad viskositet f¨or cellulosan. Den ˚aldrade alkalicellulosan blandas med koldisulfid (l¨osningsmedel [43]) f¨or att bilda cellulosaxantat som ¨ar l¨oslig i en utsp¨add natriumhydroxidl¨osning [44]. Fi-gur 19 visar reaktionsmekanismen, fiFi-gur 20a visar en typ av den kemiska strukturen f¨or cellulosaxantatet och figur 20b visar cellulosa strukturen. Anledningen till att den kemiska strukturen kan ¨andras ¨ar f¨or att xantat-gruppen kan binda sig till vilken hydroxylgrupp som helst i den originell cellulosa strukturen [39].
Figur 19: Reaktionsmekanismen d¨ar en alkalicellulosa reagerar med koldi-sulfid f¨or att skapa cellulosaxantat [46]
(a) Cellulosaxantat (b) Kemiska strukturen f¨or
cellulosa
doppa det i svavelsyra. Det kan f¨orekomma metallsalter som till exempel natriumsulfat i svavelsyran [47]. Reaktionen kan ses p˚a figur 21. Metall-katjonerna i blandningen anv¨ands f¨or att de ska reagera med xantatgrup-perna som d˚a leder till att kedjorna dras in tillsammans och skapar koa-gulering av fibrer. Svavelsyrans jobb i blandningen ¨ar att befria koldisulfid molekylerna fr˚an cellulosan. Den ¨okade v¨armen hj¨alper till med dessa pro-cesser och hj¨alper ¨aven till med att avdunsta vattnet i l¨osningen. Detta leder till ¨okad koncentration i cellulosa uppl¨osningen [39].
Figur 21: Reaktionsmekanismen f¨or cellulosans regeneration i svavelsyra [46]
Koldisulfiden som frig¨ors under regenerationen utvinns och ˚ateranv¨ands igen i processen. Detta g¨ors genom antigen en kondensationsmetod eller en katalytisk metod d¨ar koldisulfid och v¨atesulfid omvandlas till svavelsyra [46].
Den biologiska nedbrytbarheten f¨or cellulosa tillverkat genom viskos rayon metoden har studerats av koreanska forskare fr˚an Hanyang Universitet. Dessa forskare studerade nedbrytbarheten genom en jordbegravningstest, ett aktiverat avloppsslamtest och en enzymhydrolys. Genom XRD (X-ray diffraction analysis, r¨ontgendiffraktionsanalys) observerade de kristallinite-ten, vilket ledde till att cellulosa hade snabbare biologisk nedbrytbarhet j¨amf¨ort med bomull och acetat. Anledningen till detta ¨ar f¨or att cellulosa fibrerna har l˚ag kristallinitet och en l˚ag grad av orientering [48].
Probemet med viskos rayon metoden ¨ar anv¨andningen av koldisulfid som ¨ar ett giftigt ¨amne. En kortvarig exponering av ¨amnet kan leda till bland annat andningssv˚arigheter, br¨ostsm¨artor, illam˚aende, kr¨akningar och delirium. Under en l˚angvarig exponering s˚a kan koldisulfid p˚averka individen p˚a en Neurologisk niv˚a. Detta leder till beteendem¨assiga och neurofysiologiska f¨or¨andringar. Exponeringen av koldisulfid sker dock fr¨amst p˚a arbetsplatsen [49].
Koldisulfid utsl¨app sker mest genom luften vilket ¨okar exponeringen f¨or m¨anniskorna i n¨arheten av arbetsplatsen som anv¨ander sig av ¨amnet. Ex-poneringen m¨attes upp
naturgas-Kanada) och visade att m¨anniskorna d¨ar uts¨atts f¨or betydligt mindre koldi-sulfid ¨an den acceptabla koncentration av 100 µg/m3. Men det betyder inte
att de ¨ar riskfria utan det finns en 5% risk f¨or en onormal respons. Markle-vande och vattenleMarkle-vande organismer unders¨oktes ocks˚a men inga negativa effekter hittades [50].
5.3
Testningsfasen
Resultat av testningsfasen demonstreras genom fotokollektion p˚a bilder tagna p˚a proverna vid samma tidpunkt dagligen f¨or att bevaka utvecklingen i bilaga A.
5.3.1 Bomullsfiber
Resultatet av tesningsfasen visar att bomullsfiber proven redan dagen efter starten b¨orjat vissna, se bilaga D samtidigt som bladen f¨oll av. Under den tredje dagen, cirka 48 timmar efter starten konstateras rosorna vara d¨oda och att f¨ors¨oket vara ¨over med resultatet att bomullsfibrer ¨ar opassande f¨or just denna uppgiften. Bomullsfibret fungerade inte som en vattenreservoar och misslyckades p˚a att uppn˚a ett flertal krav.
5.3.2 Ullfiber
Ullfiber testerna b¨orjan var misslyckad ullfibret var f¨or svagt f¨or att h˚alla upp rosor och dessutom f¨or elastiskt f¨or att forma efter ¨onskad form. Ett n¨astintill identiskt resultat f¨orekom f¨or ullfiber testerna som bomullsfiber testerna, rosorna vissnade ett par timmar efter start och dog kv¨allen d¨arp˚a, se bilaga D. Ullfibret var som f¨orv¨antat inte ett bra l¨osningsalternativ f¨or v˚atblocket d˚a det varken kunde f¨orse v¨axterna med rosor eller fungerade som ett f¨aste utan st¨od.
5.3.3 V˚atblock
Resultatet av den andra fasen visar att v˚atblock provet har en betydligt l˚angsammare utveckling, se bilaga C. V˚atblock f¨ors˚ag rosorna med n¨aring i cirka 72 timmar, d˚a den upplevdes bli torr p˚a utsidan och rosorna b¨orjade d¨o ut. Under den fj¨arde dagen k¨anns v˚atblocket inte l¨angre fuktigt p˚a utsidan detta noteras tillsammans med att rosorna har d¨ott.
5.3.4 Cellulosasvampen
Cellulosasvampen f¨ors˚ag rosorna med n¨aring i cirka fyra dagar, se bilaga B, 72 timmar innan det att rosorna dog ut under samma kv¨all. Med detta
uppsatta krav och bed¨oms som en funktionell milj¨ov¨anlig vattenreservoar som kan ers¨atta det nuvarande v˚atblocket.
6
Diskussion
Materialkandidaten som b¨ast kan ers¨atta v˚atblocket i marknaden blev cellulosasvamp. Resultatet fr˚an testningen visade att rosorna i cellulosa-svampen ¨overlevde l¨angre ¨an b˚ade bomullsfiber, ullfiber och ¨aven sj¨alva v˚atblocket. Figur 22 visar skillnaden p˚a rosornas tillst˚and mellan v˚atblock och cellulosasvamp. Rosorna i bomullsfibern ¨overlevde bara en till tv˚a da-gar medan rosorna i ullfiber ¨overlevde drygt tv˚a dagar.
Figur 22: Cellulosasvamp i j¨amf¨orelse med v˚atblock - Dag 6, 120 timmar efter f¨ors¨okets start.
Enligt kraven ska rosorna ¨overleva minst 24 timmar ty detta kvar r¨ackte det med just en m¨atpunkt per som togs vid samma tidspunkt var 24 tim-me. Detta krav uppfyllde alla
l¨osningslaternativ. Anledningen till att cellulosasvampen blev det vinnan-de konceptet var att vinnan-det var mycket enklare att sticka rosorna i svampen j¨amf¨ort med bomullsfiber och ullfiber. Dessutom ¨overlevde rosorna i cellu-losasvampen mycket l¨angre j¨amf¨ort med de andra tv˚a
l¨osningsalternativen. Rosorna ska ocks˚a kunna st˚a stadigt i materialet, vil-ket bara cellulosasvampen var kapabel av. F¨or ullfiber och bomullsfiber, var det mycket sv˚arare att f˚a rosorna att st˚a stadigt vilket ¨ar problematiskt f¨or florister som g¨or olika sorters blomsterarrangemang. Ullfibern k¨optes online fr˚an en ullmakare vid namnet Gunilla. Bomullsfiber k¨optes fr˚an ICA me-dan cellulosasvampen k¨optes online fr˚an en sida som hette Konstn¨arernas centralk¨op.
Det f¨orv¨antades att v˚ar centrala metod, materialvalsprocess, som utf¨ordes genom EduPack skulle ha det slutliga l¨osningalternativet. Men det visade
har ett begr¨ansat antal material i sin databas och att den bara s¨oker ige-nom material och inte redan existerande produkter. F¨or att komplettera detta utf¨ordes externa s¨okningar f¨or att hitta komposterbara produkter med absorptionsf¨orm˚agor. Denna metod utf¨ordes inte lika utf¨orligt och de-taljerat som materialvalsprocessen vilket betyder att det kan finnas andra produkter som kan fungera lika bra om inte b¨attre ¨an cellulosasvamp. Men eftersom priset ans˚ags vara mindre betydelsefullt j¨amf¨ort med de andra kraven s˚a spelade det inte s˚a stor roll om vilket material som valdes i slut¨andan s˚a l¨ange materialet eller produkten uppfyller kraven. En annan l¨osning till problemet kunde ha varit en kombination av olika material el-ler produkter ist¨allet f¨or bara enskilda material som v˚ara utvalda metoder f¨ors˚ag oss med.
Testerna som utf¨ordes p˚a materialen ¨ar ocks˚a begr¨ansade d˚a samma sorts v¨axt anv¨andes f¨or att se om l¨osningsalternativen uppn˚adde kraven. Floris-ter anv¨ander sig av olika sorters blommor och anv¨ander sig ¨aven av flera m¨angder blommor. Testet som utf¨ordes anv¨ande sig av bara tv˚a rosor i varje l¨osningsalternativ och en ¨okning av antalet rosor kommer definitivt p˚averka resultatet.
Den valda l¨osningen, cellulosasvamp, f¨orser rosorna i mer ¨an 72 timmar vilket ¨ar den maximala gr¨ansen som sattes f¨or materialkandidaterna. Dock m˚aste ett h˚al g¨oras f¨orst p˚a cellulosasvampen f¨or rosorna, annars ¨ar cellulo-sasvampen inte tillr¨ackligt genomtr¨anglig. Cellulosa ¨ar ett naturligt ¨amne vilket g¨or cellulosasvampen till en komposterbar produkt. S˚aledes bed¨oms det att cellulosasvampen har uppn˚att arbetets syfte och m˚al. L¨osningen rekommenderas till uppdragsgivaren Svenska kyrkan, florister och andra intresserade l¨asare.
7
Slutsats
M˚alet med detta arbete ¨ar att hitta en milj¨ov¨anligare l¨osning som ska kunna ers¨atta v˚atblocket p˚a marknaden. Krav som denna l¨osning b¨or upp-fylla f¨or att kunna n˚a syftet och m˚alet ¨ar att l¨osningen b¨or ha en god absorpationsf¨orm˚aga, f¨orse v¨axter med n¨aring i minst ett dygn och vara genomtr¨angligt f¨or att kunna vara ett f¨aste och h˚alla upp rosorna.
Cellulosasvamp ¨ar en redan existerande produkt som f¨or det mesta anv¨ands i vardagen till m˚alning och reng¨oring d¨ar dess absorbationsf¨orm˚aga kommer till nytta. Svampen uppfyller alla villkor och har genom l¨amplighetstest bevisats vara kapabel till att fungera som en vattenresoavar som f¨orser rosor med n¨aring i minst lika l˚ang period som v˚atblock g¨or. Cellulosasvampen anses d¨armed utg¨ora en god ers¨attare till v˚atblocken Oasis.
Detta arbete fokuserade p˚a att finna en milj¨ov¨anlig ers¨attare f¨or v˚atblock med liknande egenskaper men som ¨ar komposterbar. Med detta i ˚atanke avgr¨ansades arbetet till att endast behandla en sorts v¨axtyp, rosor. Detta beslut fattades i syftet att minimera chansen f¨or felk¨allor uppkomst f¨or att s¨akra att resultatet som framh¨avs genom testning ¨ar ett p˚alitligt resultat. P˚a grund av denna avgr¨ansning ¨ar det ingen garanti p˚a att cellulosasvamp ger samma resultat med andra v¨axttyper. Ett antal tester d¨ar produktens l¨amplighet vid anv¨andning med andra v¨axter kontrolleras m˚aste d¨arf¨or ge-nomf¨oras. En annan aspekt som detta arbete inte har behandlat ¨ar att stu-dera antalet g˚anger som svampen kan ˚ateranv¨andas innan den inte l¨angre ¨
ar till nytta. Ytterligare studier som b¨or testas ¨ar om cellulosa svampen har n˚agon gr¨ans f¨or antalet v¨axter den kan bevara per g˚ang utan att .
Referenser
[1] Verma, R., Vinoda, K. S., Papireddy, M., & Gowda, A. N. S. (2016).Toxic Pollutants from Plastic Waste- A Review. Procedia En-vironmental Sciences , 35, 701–708. [H¨amtad: 2020-04-12]
[2] Chae, Y., & An, Y.-J. (2018). Current research trends on plastic pol-lution and ecological impacts on the soil ecosystem: A review. Environ-mental Pollution, 240, 387–395. [H¨amtad: 2020-04-12]
[3] Svenska Kyrkan, Om Svenska Kyrkan [Internet], svenskakyrkan.se, [H¨amtad: 2020-04-05],
Tillg¨anglig:
https://www.svenskakyrkan.se/om-oss
[4] Md, F. F. T., M.B.A, M. J. F. F. W., & Chambers, W. A. (2008). Clinical Ocular Toxicology: Drug-Induced Ocular Side Effects (1st ed.). Saunders. [H¨amtad: 2021-01-10]
[5] Anderson, B., Peyster, D. A., Gad, S. C., Hakkinen, B. P. J., Kamrin, M., Locey, B., Mehendale, H. M., Pope, C., Shugart, L., & Wexler, P. (2005). Encyclopedia of Toxicology, Four-Volume Set: ENCYCLOPE-DIA OF TOXICOLOGY (2nd ed.) Academic Press. [H¨amtad: 2020-01-10]
[6] Nationalencyklopedin, kapill¨arkraft [Internet], ne.se. [H¨amtad: 2020-04-04]
[7] Trestrail, C., Walpitagama, M., Hedges, C., Truskewycz, A., Miranda, A., Wlodkowic, D., Shimeta, J., & Nugegoda, D. (2020). Foaming at the mouth: Ingestion of floral foam microplastics by aquatic animals. Science of The Total Environment. [H¨amtad 2020-10-15]
[8] Trestrail, C., Nugegoda, D., & Shimeta, J. (2020). Invertebrate re-sponses to microplastic ingestion: Reviewing the role of the antioxidant system. Science of The Total Environment [H¨amtad: 2020-04-16] [9] Del Saz-Orozco, B., Alonso, M. V., Oliet, M., Dom´ınguez, J. C., Rojo,
E., & Rodriguez, F. (2015). Lignin particle- and wood flour-reinforced phenolic foams: Friability, thermal stability and effect of hygrothermal aging on mechanical properties and morphology. Composites Part B: Engineering, 80, 154–161. [H¨amtad 2020-10-16]
[10] Tingley, D. D., Hathway, A., Davison, B., & Allwood, D. (2017). The environmental impact of phenolic foam insulation boards. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Construction Materials, 170(2),
[11] Cellulose (2009). Scienceclarified. [H¨amtad: 2020-04-07], Tillg¨anglig:
http://www.scienceclarified.com/Ca-Ch/Cellulose.html
[12] Lars Heden¨as. Ekonomisk bryologi - en ¨oversikt ¨over mossornas praktiska anv¨andbarhet (2014). nrm, [H¨amtad: 2020-04-07],
Tillg¨anglig:
https://www.nrm.se/faktaomnaturenochrymden/ vaxter/kryptogamer/manadenskryptogam/mossor/ vitmossorfarggrannamossorpavaramyrar.1016.html
[13] Conder, Susan; Phillips, Sue; Westland, Pamela, The complete flower craft book, Skriven 1993 [H¨amtad: 2020-04-10]
[14] M¨artson, M., Viljanto, J., Hurme, T., Laippala, P., & Saukko, P. (1999). Is cellulose sponge degradable or stable as implantation material? An in vivo subcutaneous study in the rat. Biomaterials. s.1989–1995. [H¨amtad: 2020-12-26]
[15] M¨artson, M., Viljanto, J. Laippala, P., Saukko, P. (1998). Connective Tissue Formation in Subcutaneous Cellulose Sponge Implants in the Rat. European Surgery Research. s.419-425. [H¨amtad: 2020-12-30] [16] Homopolymer - Uppslagsverk - NE.se, Nationalencyklopedin.
[H¨amtad: 2020-12-26]
[17] Monomer - Uppslagsverk - NE.se. Nationalencyklopedin. [H¨amtad: 2020-12-26]
[18] Feng-Wu Bai, Shihui Yang, Nancy W.Y.Ho, (2019) Comprehensive Biotechnology, 3rd ed. s.49-65, Kapitel 3.05.2.1 - Cellulose. [H¨amtad: 2021-04-15]
[19] Peneder, N. (2018, February 23). What is microfibrillated cellulose (MFC)? Weidmann Fiber Technology.
https://weidmannfibertechnology.com/what-is-mfc/ [H¨amtad: 2020-01-01]
[20] Projektledning, Vattenfallsmodellen [Internet], projektledning.se, [H¨amtad: 2020-04-12],
Tillg¨anglig:
https://projektledning.se/vattenfallsmodellen/
[21] K.T.Ulrich & S.D.Eppinger, Produktutveckling, konstruktion och de-sign 1st ed. kap 5 och 6, [H¨amtad: 2020-04-12]
[23] GRANTA EduPack, Granta Design [Internet], grantadesign.com, [H¨amtad: 2020-04-18],
Tillg¨anglig:
https://grantadesign.com/education/ces-edupack/.
[24] Kvalitet och provtagning. (2019, August 23). NSVA.
https://www.nsva.se/vatten-och-avlopp/dricksvatten/ kvalitet-och-provtagning/ [H¨amtad: 2021-04-16]
[25] Jaime A. (2003).The cut flowers: Postharvest Considerations. Online Journal of Biological Sciences, Faculty of Agriculture, Kagawa Univer-sity. Volume: 3, Issue: 4. S.406-442. [H¨amtad: 2020-01-04]
[26] Kozlowski, R. M., H. Kuffner, H. K., & Popescu, C. P. (2012). Hand-book of Natural Fibres: Volume 1: Types, Properties and Factors Af-fecting Breeding and Cultivation, (The Textile Institute Book Series) (1st ed.). Woodhead Publishing, s.171-195. [H¨amtad: 2020-12-21] [27] The environmental impact of wool. (2019). The Ecologist.
https://theecologist.org/2019/mar/12/ environmental-impact-wool
[28] Mogahzy, E. Y. (2009). Engineering Textiles: Integrating the Design and Manufacture of Textile Products, (Woodhead Publishing Series in Textiles) (1st ed.). Woodhead Publishing, s.208-239. [H¨amtad: 2020-12-21]
[29] Adams, M. J., Briscoe, B. J., & Wee, T. K. (1990). The differential friction effect of keratin fibres. Journal of Physics D: Applied Physics, s.406–414. [H¨amtad: 2020-12-21]
[30] R. Hoeffner (Ed.), R. (2009). Sustainable Solutions for Modern Eco-nomies, Royal Society of Chemistry, Cambridge, s.368-393. [H¨amtad: 2020-12-21]
[31] Wan, A., & Yu, W. (2011). Effect of wool fiber modified by ecologi-cally acceptable ozone-assisted treatment on the pilling of knit fabrics, Textile Research Journal. s. 27–36. [H¨amtad: 2021-01-22]
[32] Zhang, Y., & Dong, H. (2020). Yield and Fiber Quality of Cotton. Encyclopedia of Renewable and Sustainable Materials, s. 356–364. [H¨amtad: 2020-12-25]
[33] M.Dochia, C.Sirghie, R.M. Koz lowski, Z.Roskwitalski, C. P. (2014). Handbook of Natural Fibres: Volume 1: Types, Properties and Factors Affecting Breeding and Cultivation, (The Textile Institute Book Seri-es) (1st ed.). Woodhead Publishing, s.11-23, Kapitel 2 - Cotton fibres [H¨amtad: 2020-12-25]
[34] Ellis, S. (2020). How Much Water Does It Take To Grow Cotton? Farm & Animals.
https://farmandanimals.com/how-much-water-does-it-take\ -to-grow-cotton/
[35] Ingram, P., Woods, D. K., Peterlin, A., & Williams, J. L. (1974). Never-Dried Cotton Fibers. Textile Research Journal, s.96–106. [H¨amtad: 2020-12-26]
[36] Gupta, B. S. (2008). Friction in Textile Materials, (Woodhead Publishing Series in Textiles), (1st ed.). Woodhead Publishing. s.3-34. [H¨amtad: 2020-12-26]
[37] Stone, J. E. and Scallan, A. M. (1965). Consolidation of the paper web, (Technical Section of the British Paper and Board Makers Assoc.), London. s.145-174. [H¨amtad: 2020-12-26]
[38] Cotton, WWF. World Wildlife Fund. [H¨amtad: 2021-04-17]
https://www.worldwildlife.org/industries/cotton
[39] Ryan Coda, (2005). A Study of Cellulose Based Biodegradable Foams and Sponges. Georgia Institute of Technology. [H¨amtad: 2020-12-30] [40] Nishino, T., Matsuda, I., Hirao, K. (2004), All-Cellulose Composite,
Macromolecules. [H¨amtad: 2020-12-30]
[41] Wikipedia contributors. (2013). Termisk nedbrytning. Wikipedia. [H¨amtad: 2021-01-01]
[42] Wikipedia contributors. (2020). Degree of polymerization. Wikipedia. [H¨amtad: 2021-04-17]
https://en.wikipedia.org/wiki/Degree_of_polymerization
[43] Wikipedia contributors. (2020). Koldisulfid. Wikipedia. [H¨amtad: 2021-01-01]
[44] Trotman, S.R., Trotman, E.R. (1931) Artificial Silks. Charles Griffin and Company, Ltd., London. [H¨amtad: 2021-01-01]
[46] Linda ¨Ostberg, (2012). Some Aspects on Pulp Pre-treatment Prior to Viscose Preparation. Faculty of Technology and Science”, Karlstad University Studies. [H¨amtad: 2021-04-08]
[47] Woodings, C. (2001). Regenerated Cellulose Fibres. (Woodhead Publishing Series in Textiles) (1st ed.). Woodhead Publishing. [H¨amtad: 2021-04-08]
[48] Park, C. H., Kang, Y. K., & Im, S. S. (2004). Biodegradability of cel-lulose fabrics. Journal of Applied Polymer Science, 94(1), 248–253. [H¨amtad: 2021-04-17]
https://doi.org/10.1002/app.20879
[49] Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). (1996). Toxicological Profile for Carbon disulfide. Public Health Service, U.S. Department of Health and Human Services, Atlanta. [H¨amtad: 2021-04-17]
[50] Concise International Chemical Assessment Document. (2003). Che-mistry International. Newsmagazine for IUPAC, 25(1), Dokument 46. [H¨amtad: 2021-04-17]
A
Fas 1, bomullsfiber
Resultatet f¨or bomullsfiber.
Figur A.2: Dag 2, 24 timmar efter start (klockan 13:00)
B
Fas 2, cellulosasvamp
Resultatet presenteras med bilder p˚a cellulosasvamp.
Figur B.6: Dag 3, 48 timmar efter start (klockan 13:00)
C
Fas 2, Oasis
Resultatet presenteras med bilder p˚a Oasis.
Figur C.10: Dag 3, 48 timmar efter start (klockan 13:00)
D
Fas 2, ullfiber
Resultatet presenteras med bilder p˚a ullfiber.
Figur D.12: Ullfiber Dag 2, 24 timmar efter start (klockan 13:00)
Figur D.14: Rosorna som testades placerades i en vas med vatten f¨or j¨amf¨orelse
E
Materialegenskaper f¨
or fenolformaldehyd
Figur E.16: Mekaniska, termiska, slag- och sprickegenskaper f¨or fenolfor-maldehyd
Figur E.17: Elektriska, magnetiska, optiska, estetiska, akustiska och bear-betningsegenskaper f¨or fenolformaldehyd
![Figur 5: Cellulosa fr˚ an tr¨ afibrer [19]](https://thumb-eu.123doks.com/thumbv2/5dokorg/3948213.71790/13.892.161.728.597.778/figur-cellulosa-fr-an-tr-afibrer.webp)
