UV-Shielding films of bacterial cellulose with glycerol and chitosan. Part 1: equilibrium moisture content and mechanical properties

Figures & data

Table 1. Experimental results for equilibrium moisture content and tensile properties (TS, tensile strength; %E, percentage of elongation; YM, Young’s modulus; T, toughness).

Tabla 1. Resultados experimentales para el contenido de humedad en equilibrio y propiedades de tracción (TS, resistencia a la tracción; % E, porcentaje de alargamiento; YM, módulo de Young; T, tenacidad)

Exp.	Glycerol	Chitosan	Moisture content	TS	%E	YM	T
	% (w/w)	% (w/w)	%	MPa	%	MPa	MJ/m^3
1	0	0	1.82	20.76	2.28	1043.88	0.26
2	0	0.5	6.94	34.70	4.66	1333.57	0.99
3	0	1	12.55	39.28	7.08	1579.59	1.92
4	2.5	0	87.72	2.50	25.34	13.43	0.31
5	2.5	0.5	97.35	4.34	10.22	39.58	0.24
6	2.5	1	66.65	9.54	17.61	56.07	0.71
7	5	0	91.10	1.23	19.21	11.72	0.22
8	5	0.5	240.53	4.95	25.21	29.33	0.34
9	5	1	154.44	6.34	20.58	38.03	0.48

Figure 1. Overall process of the elaboration of bacterial cellulose films combined with glycerol and chitosan. RT = room temperature.

Figura 1. Proceso general de elaboración de películas de celulosa bacteriana combinadas con glicerol y quitosano. RT = temperatura ambiente

Table 2. Analysis of variance (ANOVA) for moisture content and tensile properties (TS, tensile strength; %E, percentage of elongation; YM, Young’s modulus; T, toughness). A and B refer to glycerol (% w/w) and chitosan (% w/w), respectively.

Tabla 2. Análisis de varianza (ANOVA) para contenido de humedad y propiedades de tracción (TS, resistencia a la tracción; % E, porcentaje de alargamiento; YM, módulo de Young; T, tenacidad). A y B se refieren a glicerol (% p/p) y quitosano (% p/p), respectivamente

Source	Moisture content		TS		%E		YM		T
	F-value	p-value	F-value	p-value	F-value	p-value	F-value	p-value	F-value	p-value
Model	19.12	0.0036	76.87	0.0023	30.67	0.0016	2108.1	< 0.0001	24.71	0.0048
A	48.37	0.0009	270.82	0.0005	58.34	0.0006	7948.08	< 0.0001	22.52	0.009
B	2.32	0.1879	49.15	0.006	3	0.1436	177.99	0.0009	44.06	0.0027
AB			0.3134	0.6147			29.98	0.012	7.55	0.0515
A^2	6.65	0.0495	62.83	0.0042			2380.4	< 0.0001
B^2			1.25	0.3456			4.04	0.138

Table 3. Fit statistics of the obtained model for moisture content and tensile properties (TS, tensile strength; %E, percentage of elongation at break; YM, Young’s Modulus; T, toughness).

Tabla 3. Ajuste estadístico del modelo obtenido para contenido de humedad y propiedades de tracción (TS, resistencia a la tracción; % E, porcentaje de elongación a la rotura; YM, módulo de Young; T, tenacidad)

	Moisture content	TS	%E	YM	T
r^2	0.9198	0.9923	0.9246	0.9997	0.9488
Adjusted r^2	0.8717	0.9793	0.8945	0.9992	0.9104
Predicted r^2	0.7046	0.9420	0.8344	0.9966	0.7639
Adequate precision	10.3849	23.4672	12.7478	103.5227	13.1437

Figure 2. Response surface graph of the predicted effect of glycerol and chitosan concentration on the equilibrium moisture content of bacterial cellulose films.

Figura 2. Gráfico de superficie de respuesta del efecto previsto de la concentración de glicerol y quitosano en el contenido de humedad de equilibrio de las películas de celulosa bacteriana

Figure 3. Response surface graph of the predicted effect of glycerol and chitosan concentration on tensile properties of bacterial cellulose films. A) Tensile strength (TS), B) Percentage of elongation at break (%E), C) Young’s Modulus (YM) and D) Toughness (T).

Figura 3. Gráfico de superficie de respuesta del efecto previsto de la concentración de glicerol y quitosano sobre las propiedades de tracción de las películas de celulosa bacteriana. A) Resistencia a la tracción (TS), B) Porcentaje de elongación a la rotura (% E), C) Módulo de Young (YM) y D) Tenacidad (T)

Table 4. Experimental results for puncture properties (burst strength, BS; distance to burst, DB).

Tabla 4. Resultados experimentales para las propiedades de perforación (resistencia al estallido, BS; distancia al estallido, DB)

Exp.	Glycerol	Chitosan	BS	DB
	% (w/w)	% (w/w)	g	mm
1	0	0	58.88	0.39
2	0	0.5	514.59	1.39
3	0	1	1067.35	1.71
4	2.5	0	115.37	2.60
5	2.5	0.5	639.11	3.12
6	2.5	1	614.58	2.60
7	5	0	43.74	1.99
8	5	0.5	397.30	2.47
9	5	1	524.58	2.54

Table 5. Analysis of variance (ANOVA) for puncture properties (BS, burst strength; DB, distance to burst). A and B refer to glycerol (% w/w) and chitosan (% w/w), respectively.

Tabla 5. Análisis de varianza (ANOVA) para propiedades de perforación (BS, resistencia al estallido; DB, distancia al estallido). A y B se refieren a glicerol (% p/p) y quitosano (% p/p), respectivamente

Source	BS		DB
	F-value	p-value	F-value	p-value
Model	16.5	0.005	9.69	0.0453
A	4.68	0.0829	19.35	0.0218
B	40.56	0.0014	5.46	0.1016
AB	4.28	0.0933	1.39	0.3241
A^2			19.84	0.0211
B^2			2.41	0.2184

Table 6. Fit statistics of the obtained model for puncture properties (BS, burst strength; DB, distance to burst).

Tabla 6. Estadísticas de ajuste del modelo obtenido para las propiedades de perforación (BS, resistencia al estallido; DB, distancia al estallido)

	BS	DB
r^2	0.9083	0.9417
Adjusted r^2	0.8532	0.8445
Predicted r^2	0.7446	0.3121
Adequate precision	10.9039	9.2894

Figure 4. Response surface graph of the predicted effect of glycerol and chitosan concentration on puncture properties of bacterial cellulose films. A) Burst strength (BS) and B) Distance to burst (DB).

Figura 4. Gráfico de superficie de respuesta del efecto previsto de la concentración de glicerol y quitosano sobre las propiedades de punción de las películas de celulosa bacteriana. A) Resistencia al estallido (BS) y B) Distancia al estallido (DB)