BRPI0900027A2 - processo de preparação de composição polimérica parcialmente biodegradável e composição polimérica parcialmente biodegradável - Google Patents

Abstract

<B>PROCESSO DE PREPARAçãO DE COMPOSIçãO POLIMERICA PARCIALMENTE BIODEGRADáVEL E COMPOSIçãO POLIMéRICA PARCIALMENTE BIODEGRADáVEL.<D> A presente invenção trata de um processo de preparação de composição polimérica parcialmente biodegradável que se utiliza de um misturador de alto cisalhamento para produzir uma dispersão de um amido num polímero sintético, dispersão esta que depois de peletizada e extrudada vai gerar um filme bi-orientado capaz de produzir plásticos parcialmente biodegradáveis. A invenção diz respeito também a uma composição polimérica parcialmente biodegradável produzida a partir do dito processo.

Description

PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE COMPOSIÇÃO POLIMÉRICAPARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL E COMPOSIÇÃO POLIMÉRICAPARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção diz respeito a processo de preparação decomposição polimérica parcialmente biodegradável e composiçãopolimérica parcialmente biodegradável à base de amido e polímerossintéticos convencionais.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

O acúmulo de materiais poliméricos oriundos de embalagensdescartadas após o uso é hoje um grave problema ambiental, haja vista queuma significativa fração desses ditos materiais poliméricos requer centenasde anos para se decompor.

Uma das soluções aventadas para reduzir tal problema, além dasalternativas de reciclagem e reutilização já amplamente utilizadas, é adisponibilização de novos materiais que apresentem maiordegradabilidade.

Existem hoje, basicamente, dois tipos de materiais poliméricos quepodem ser classificados como biodegradáveis. Um primeiro tipo seria odos polímeros integralmente biodegradáveis, daqui por diante chamadosde polímeros do Tipo 1, como por exemplo os poli(3-hidroxibutiratos-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) que é um membro da família dospolihidroxialcanoatos (PHA), obtidos a partir de fontes renováveis, vegetaisou bacterianas. Apesar da reconhecida biodegradabilidade do mesmo,este polímero apresenta elevada rigidez, devido a seu alto grau decristalinidade, o que impede a obtenção de filmes flexíveis. Outro exemploseria o poli (ε-caprolactona), um poliéster de caráter hidrofóbico, muitoconhecido pela biodegradabilidade e habilidade do mesmo em formarmisturas com outros polímeros.

O outro tipo seria o dos polímeros ou copolífrieros parcialmentebiodegradáveis, daqui por diante chamados de polímeros do Tipo 2, quesão misturas de polímeros sintéticos não-biodegradáveis com polímerosbiodegradáveis, geralmente polímeros naturais, onde, a parte da misturaque não se decompõe responde preponderantemente pelas propriedadesde desempenho mecânico requeridas para uma aplicação específica,enquanto a outra parte empresta degradabilidade parcial ao produto final.

Em termos de proteção ambiental, por questões óbvias, os polímerosdo Tipo 1 levam alguma vantagem sobre os do Tipo 2, entretanto, emvirtude da oferta limitada de matérias-primas e de processos relativamentecomplexos para a produção dos mesmos, os polímeros do Tipo 1 sãoextremamente caros, pois chegam a custar até dez vezes mais que ospolímeros comuns. Além do mais, quando os polímeros do Tipo 1 sãotransformados em filmes finos, estes apresentam pouca capacidade dealongamento e são relativamente frágeis como mostrado na patenteamericana US 4,293,539. Desta forma, enquanto os polímeros do Tipolsomente são direcionados para utilizações especiais, os polímeros do Tipo2 servem às mais diversas aplicações e por isso são muito mais estudadose citados na literatura técnica pertinente.

Os produtos naturais que mais aparecem compondo as misturas dospolímeros do Tipo 2 são os amidos, a celulose e alguns polissacarídeos eseus derivativos. Destes destacam-se os amidos, por causa daabundância de fontes de obtenção dos mesmos, sua disponibilidade nomercado e seus baixos custos. Quanto aos polímeros sintéticos quecompõem a outra parte das citadas misturas são mais comuns aspoliolefinas, tais como polietilenos, polipropilenos, poliisobutilenos epoliestirenos, além dos cloretos de polivinila, dentre outros.

Um levantamento do estado da técnica relativo a formas depreparação de polímeros do Tipo 2 revela uma particular atenção dospesquisadores com o aperfeiçoamento da qualidade da aderência entre asfases do amido e do polímero sintético, indicando ser este um dosaspectos fundamentais do preparo da mistura entre esses doiscomponentes.

Dentre os trabalhos publicados que mais contribuíram parafundamentação teórica da presente invenção, no que tange aos estudosde interface, destaca-se o publicado por SHUJUM W., JIUGAO Y. eJINGLIN Y.,"Compatible Thermoplastic Starch/Polyethylene Blends ByOne-Step Reactive Extrusion", Polymer Int., v.54, p.279 - 285, 2005, queestudou a compatibilidade entre as fases olefínica e do amido utilizando osensaios de "Dynamic Mechanical Thermal Analysis" (DMTA) e de "FourierTransfom Infrared Spectroscopy" (FTIR), constatando que a pequenainteração existente entre as fases do polietileno de baixa densidade(PEBD) e o amido é potencializada quando se usa um PEBD enxertado("grafitizado") com anidrido maleico (PE-g-MA). Os autores ensinam quetal potencialização se dá em virtude de se formarem algumas ligaçõeséster entre o anidrido e o grupo hidroxila do amido, bem como algumaspontes de hidrogênio entre o grupo carboxila do anidrido hidrolisado e ogrupo hidroxila do amido.

Outro trabalho importante foi o publicado por WANG Y. J., W. LIU e Z.SUN, "Effects of Glycerol and PE-g-MA on Morphology, Thermal andTensile Properties of LDPE and Rice Starch Blends", Journal of AppliedPolymer Science, v. 92, p.344 - 350, 2004, onde os autores estudaram oefeito provocado pela adição do glicerol e do glicerol com PE-g-MA àsformulações que continham apenas o PEBD e o amido, e constataram queas adições do glicerol fizeram aumentar a dispersão dos grânulos deamido na matriz de PEBD em virtude de uma interação entre o amido e oglicerol, que favorece este comportamento. Em conseqüência deste ditoaumento da dispersão do amido no PEBD, observou-se uma melhora naspropriedades mecânicas das formulações que receberam o glicerol emrelação às formulações compostas sem o glicerol. Os autores constataramtambém que as tais propriedades mecânicas das ditas formulações deamido e PEBD melhoraram ainda mais quando se adicionou às mesmasglicerol e PE-g-MA juntos, combinados em determinadas concentrações.Desta forma, o poder de adesão da interface [amido/matriz(PEBD)], antesfraco, devido ao comportamento antagônico das fases (PEBD - hidrofóbico e amido - hidrofílico) ficou fortalecido, fazendo com que asformulações PEBD/amido/glicerol/PE-g-MA mostrassem propriedadesmecânicas mais próximas às das matrizes de PEDB puras.

Com relação à teoria de incorporação de cargas minerais àscomposições poliméricas parcialmente biodegradáveis cita-se comoimportante os ensinamentos contidos no trabalho publicado por LIAOHSIN-TZU e WU CHIN-SAN, "Synthesis And Characterization ofPolyethylene-octene Elastomer/Clay/Biodegradable StarchNanocomposites", Journal of Applied Polymer Science, v.97, n° 1, p. 397 -404, 2005, onde os autores constataram que nanoargilas adicionadas a composições à base de amido/polietileno-octeno/POE-g-AA (ácidoacrílico), em frações de até 12%, em peso, das mesmas, são capazes degerar produtos finais com melhor alongamento, resistência à tração emenor permeabilidade ao oxigênio do que as composições sem asnanoargilas.

No que se refere aos estudos de biodegradabilidade dos polímeros doTipo 2 são importantes as informações colhidas nos trabalhos publicadospor ZUCHOWSKA, D., STELLER, R. and MEISSNER, W. "Structure andProperties of Degradable Polyolefin-starch Blends", Polymer Degradationand Stability, v.60,p.471 - 480, 1998 e por ZUCHOWSKA, D., HLAVATA, D., STELLER, R., ADAM IAK, W., and MEISSNER, W., "Physical Structureof Polyolefin-starch Blends After Ageing", Polymer Degradation andStability, v.64, p. 339 - 346, 1999.

As informações obtidas em documentos de patentes revelam aexistência de um grande número de variantes de processos de preparação e de composições de polímeros do Tipo 2. Por exemplo, a patenteamericana US 5,654,353 apresenta uma síntese destes processos depreparação e os classifica em três tipos. O primeiro tipo é descrito comosendo aqueles que preparam os polímeros do Tipo 2 misturando o amido aresinas sintéticas hidrofílicas, tais como os alcoóis polivinílicos e ospolihidroxialcanoatos (PHA). As duas substâncias, amido e polímerosintético, são solúveis entre si e a mistura se dá facilmente gerandopolímeros completamente biodegradáveis, porém suas afinidades com aágua restringem seu campo de aplicação.

O segundo tipo é descrito como sendo aqueles em que se obtêm ospolímeros do Tipo 2, tratando os amidos secos com compostos à base desilicones orgânicos e titanatos, que convertem os amidos, um materialoriginariamente hidrofílico, em um material hidrofóbico, e, em seguida,misturam estes amidos modificados com resinas sintéticas.

Os do terceiro tipo são aqueles em que se preparam os polímeros doTipo 2 em duas fases. Na primeira fase se promove uma mistura deamido, compatibilizantes e um plastificante, para dextrinizar, gelatinizar oudesestruturar o amido, na presença ou não de água adicionada, para gerarum concentrado ou "masterbath". Na segunda fase o concentrado recebeuma carga de um polímero sintético, para produzir a mistura final que,após remoção, ou não, da água em excesso, vai ser submetida aprocessos de peletização e extrusão para produzir o plásticobiodegradável.

O processo e a composição apresentados na presente invenção seenquadram neste terceiro tipo de processo citado acima, assim comotambém nele se inserem os processos e as composições apresentadosnas patentes americanas US 5,292,789, US 6,844,380 e US 7,071,249,apenas citadas como exemplos por serem consideradas de maiorsignificado técnico para a presente invenção.

Resumidamente, verifica-se que em todas as patentes acimamencionadas, os processos de mistura utilizados para formar asdispersões, tanto na primeira quanto na segunda fase, são integralmentefeitos em máquinas extrusoras de roscas simples ou duplas, as quais, paragarantirem uma adequada dispersão dos ditos componentes, imprimem àmistura a condição de elevado cisalhamento. Tais processos sãoconsiderados lentos e trabalhosos já que necessitam de passar asmisturas poliméricas duas vezes pelas máquinas extrusoras que, paraproverem condições de cisalhamento suficientes, têm de ter suasvelocidades reduzidas e serem operadas a altas temperaturas.

Isto se faz necessário porque as dispersões precisam ser estáveis,principalmente, as que são geradas na primeira fase do processo, onde oamido tem de ser desestruturado ao máximo pelo plastificante para alterarde modo substantivo as características hidrofílicas do mesmo, paratransformá-lo num polímero termoplástico natural, que tem de se dispersaro mais completamente possível no polímero sintético, com a ajuda docompatibilizante interfacial.

Essa qualidade de dispersão é atestada através de resultados obtidosem testes de caracterização mecânica, morfológica e granulométrica.

Os ensaios de caracterização mecânica e de caracterização térmicasão ensaios comparativos e visam a verificar o quanto as característicasdo polímero sintético foram alteradas pelo polímero natural. Geralmente,quando os resultados obtidos nas dispersões estão mais próximos dosobtidos no polímero sintético puro, eles indicam que as dispersões estãosuficientemente estáveis, ou possuem uma adesão interfacial adequadaentre as fases citadas.

Os ensaios de caracterização morfológica têm por objetivo observaras condições interfaciais da dispersão. São feitos aplicando-se a técnicade Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) na superfície da dispersãoe da fratura da mesma, tal fratura sendo feita depois que se diminui atemperatura de uma amostra da dispersão, em nitrogênio líquido. Essatécnica produz foto micrografias que permitem visualizar em quecondições de interação, ou de miscibilidade, encontram-se as duas fasesenvolvidas na dispersão.

Ainda nesta linha de investigação acerca da qualidade da interfaceamido/PEBD está a análise granulométrica da dispersão que é realizadaatravés da técnica de difração a "laser". Tal técnica de verificação sebaseia no fato de que os grãos de amido quando se desestruturamcrescem muito de tamanho, chegando a ficar seis vezes maiores que osgrãos normais. Portanto, o que se mede neste caso é o percentual degrãos de amido que realmente se desestruturaram pela ação do*plastificante. Ou seja, a presença de um grande número de grãospequenos na dispersão (de 5 pm a 9 μιη) indicam amido inalterado e,conseqüentemente, quanto mais desses houver, pior deverá estar aadesão superficial.

Quanto aos testes de verificação da biodegradabilidade dos produtosgerados, geralmente são realizados segundo a Norma ASTM D5988-96"Standard Test Method for Determining Aerobic Biodegradation in Soil ofPlastic Materials or residual Plastic Materials after composting" que é ummétodo chamado de respirometria, o qual é realizado por 180 dias equantifica o consumo de matéria orgânica por parte dos microorganismosque liberam CO2 durante a degradação do polímero. Este CO2 produzido écaptado por uma solução de NaOH e posteriormente precipitado comBaCO3. Por titulação do NaOH não consumido, calcula-se a concentraçãode CO2 liberado.

As composições apresentadas no estado da técnica, apesar depossuírem o que se pode chamar de uma base comum (amido, polímerosintético, compatibilizante e plastificante) são bem distintas umas dasoutras, não somente por conterem outros aditivos, mas também porcombinarem estes ditos componentes básicos e aditivos das mais variadasformas e concentrações, a depender da aplicação final do plástico a serproduzido, que pode ir desde a confecção de artigos para servir alimentos(bandejas "fast food" e talheres) até o solado de tênis e embalagensadequadas à compostagem.

A qualidade dos produtos finais também é extremamentediversificada, pois não se podem comparar especificações dedesempenho, ou mesmo de aparência, entre um plástico que vai serusado para servir alimento com outro que vai ser usado em um solado detênis.

Quanto às características de biodegradabilidade, algumas das citadaspatentes sequer apresentam resultados obtidos em testes padronizadospara comprovar tais requisitos. Apóiam-se apenas no fato de que apresença de um produto biodegradável na composição já seja evidênciasuficiente para atestar a funcionalidade ambiental do produto.

Conforme se pretende demonstrar a seguir, a presente invenção éuma alternativa simplificada de um modelo de produção já utilizado, porémcom desempenho global superior, na medida em que o processo deformação da suspensão é mais simples, pois consegue gelatinizareficientemente o amido, sem usar água e a temperaturas mais baixas doque as normalmente reportadas na literatura especializada e também semnecessitar da dupla passagem em máquinas extrusoras a temperaturasaltas para estabilizar as suspensões poliméricas.

As composições propostas na presente invenção produzem filmesbi-orientados com qualidade suficiente para gerar produtos úteis paradiversas aplicações e que apresentam condições de pró-ambientaisexcepcionais, pois, além de se decomporem adequadamente no meioambiente, apresentam características que os classificam como bioplásticosou como um "Plástico Verde", pois podem ser fabricados com até 80% dematérias-primas oriundas de fontes naturais renováveis.

Tal percentual elevado de matérias-primas oriundas de fontesnaturais renováveis se justifica economicamente pelo fato de ospolietilenos já poderem ser fabricados no Brasil a partir de eteno produzidode etanol oriundo de cana de açúcar.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção trata de um processo de preparação decomposição polimérica parcialmente biodegradável contendo de 20% a70% em peso de um polímero sintético; de 20% a 60% em peso de umamido quimicamente modificado, ou de um amido natural; de 5% a 30%em peso de um plastificante; de 0,5% a 20% em peso de umcompatibilizante, o qual se utiliza de um reator equipado com ummisturador de alto cisalhamento para produzir uma dispersão de um amidonum polímero sintético, dispersão esta que depois de peletizada eextrudada vai gerar um filme bi-orientado capaz de produzir plásticosparcialmente biodegradáveis e 100% feitos de matérias primas renováveis.

A invenção diz respeito também a uma composição poliméricaparcialmente biodegradável produzida a partir do dito processo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Para que possam ser mais bem compreendidos e avaliados, oprocesso de preparação de composição polimérica parcialmentebiodegradável, bem como a composição polimérica parcialmentebiodegradável produzida, serão agora descritos em detalhe.

O processo de preparação de composição polimérica parcialmentebiodegradável compreende basicamente as etapas de:

a) submeter uma carga contendo de 40% a 60% em peso deamido quimicamente modificado ou natural; de 10% a 20% empeso de um plastificante e de 40% a 60% em peso de umcompatibilizante, a um processo de mistura realizado em umreator equipado com um misturador de alto cisalhamento,girando a velocidades na faixa de 3000 rpm a 3500 rpm, sobtemperaturas na faixa de 50°C a 90°C, por 3 a 30 min;

b) juntar a esse concentrado em suspensão, no mesmo reator esob as mesmas condições de processamento acima, umaquantidade de um polímero sintético que leve a concentraçãodo mesmo a se situar na faixa de 20% a 70% em peso, dacomposição dessa nova suspensão produzida e, quandonecessário, juntar também eventuais cargas de aditivos e denanopartículas atóxicas;

c) peletizar a suspensão então produzida numa máquinapeletizadora convencional;

d) alimentar o material peletizado diretamente a uma máquinaextrusora de filme tubular convencional, para preparar osfilmes tubulares bi-orientados que irão gerar os produtosplásticos parcialmente biodegradáveis.

A presente invenção trata também da composição poliméricaparcialmente biodegradável produzida, a qual compreende os seguintescomponentes:

1. de 20% a 70%, em peso, de um polímero sintético;

2. de 20% a 60%, em peso, de um amido quimicamentemodificado, ou de um amido natural;

3. de 5% a 30%, em peso, de um plastificante;

4. de 0,5% a 20% em peso, de um compatibilizante,sendo que o polímero sintético, o plastificante e o compatibilizante sãofabricados a partir de matérias-primas obtidas de fontes naturaisrenováveis.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA

A primeira etapa do processo consiste em alimentar um reatorequipado com um misturador de alto cisalhamento, com uma cargacontendo:

a) um amido quimicamente modificado ou natural, em concentraçõesque podem variar de 40% a 60% em peso;

b) um compatibilizante, em concentrações que podem variar de 40%a 60% em peso ec) um plastificante, em concentrações que podem variar de 10% a20%, em peso.

A homogeneização da dita carga é promovida no próprio reator,ajustando o misturador para velocidades de 3000 rpm a 3500 rpm, e mantendo a temperatura de agitação da carga em uma faixa entre 50°C e90°C por um período de 3 a 30 minutos, para formar um concentrado deamido gelatinizado.

O amido modificado usado na presente invenção pode serselecionado de um grupo que compreende os amidos funcionalizados por derivados alcoxilados, ou por derivados esterificados, ou semelhantes ouainda quaisquer misturas entre os mesmos.

A utilização do amido natural é preferida na presente invenção, e omesmo pode ser selecionado de um grupo que compreende os amidosobtidos a partir do milho, do trigo, da batata, da batata doce, do arroz, da mandioca ou semelhantes, sendo a maior preferência pelo uso do amidode mandioca.

O plastificante a ser usado pode ser selecionado de um grupo dealcoóis polihídricos que compreende o glicerol, os etileno glicóis, ospropileno glicóis, o sorbitol, ou semelhantes e quaisquer misturas entre os mesmos, sendo preferida a utilização de um glicerol obtido a partir defontes renováveis de matérias-primas, tais como os óleos vegetais ougordura animal.

Quanto ao compatibilizante, há uma preferência pelo uso depolietileno de baixa densidade funcionalizado através de uma substituição de ácido acrílico no etileno numa faixa de 5% a 15%, em peso, entretanto,o dito compatibilizante pode ser selecionado de um grupo de poliolefinasfuncionalizadas com ácido acrílico, ou anidrido maleico, ou semelhantes ede quaisquer misturas entre os mesmos.

Terminada a etapa de formação do concentrado de amido gelatinizado, dentro de um intervalo de tempo não superior a 30 minutos,adicionar a este concentrado, no mesmo reator, um polímero sintéticonuma quantidade tal que a concentração do mesmo, nesta segunda carga,fique na faixa de 20% a 70% em relação ao peso da mistura. Caso se façanecessário, uma carga de aditivos ou de nanopartículas é adicionada,cuidando-se para que a concentração das mesmas, nesta segunda carga,atenda as faixas de concentração especificadas para a aplicação doproduto final.

Quanto ao polímero sintético a ser usado, preferem-se as poliolefinas,ou mais precisamente, os polietilenos de baixa densidade, devidamentecertificados como sendo um "Plástico Verde", ou seja, aqueles produzidosa partir de fontes naturais renováveis ou os convencionais oriundos defonte fóssil. No entanto, tais polímeros sintéticos podem ser selecionadosde um grupo de polipropilenos, ou poliisobutilenos, ou semelhantes, equaisquer misturas entre os mesmos.

Esta nova carga deverá ser tratada no reator, sob as mesmascondições de processamento da etapa anterior, para obter uma novasuspensão.

A nova suspensão formada é conduzida a uma máquina peietizadoraconvencional, para gerar a carga de grânulos a ser diretamente alimentadoa uma extrusora de filme tubular do tipo mono-rosca, que irá produzir oproduto plástico acabado.

Em caso de eventuais usos de nanocargas, são preferidas asnanopartículas da família dos filossilicatos, entretanto as mesmas podemser selecionadas de um grupo de argilas, terras diatomáceas, talco, fibrasde vidro ou qualquer outro tipo considerado adequado a uma dadautilização especificada por algum conhecedor do estado da técnica.

A presente invenção será agora ilustrada por meio de um exemplo, oqual, todavia, não deve ser considerado como Iimitativo da mesma, mascom o objetivo apenas de demonstrar que os objetivos da invenção foramplenamente alcançados.EXEMPLO

Neste exemplo, o processo da invenção foi aplicado para a produçãode filmes tubulares bi-orientados de composições poliméricas parcialmentebiodegradáveis à base de poliolefinas e amido natural, com diferentesespessuras (de 10um a 100um). O amido, preferencialmente um amidonatural, não modificado, juntamente com um plastificante oriundo de fontesnaturais renováveis, acrescido de um compatibilizante, foram previamentesubmetidos a um processo mecânico para obter concentrados que serãoutilizados para a preparação de misturas.

O plastificante é preferencialmente um álcool polihídrico, fabricado apartir de óleos vegetais.

O concentrado foi então processado com diferentes quantidades depoliolefinas e depois submetido a um processo de peletização.

O material peletizado e os filmes foram produzidos através deprocessamento em extrusora convencional para filmes tubularesbi-orientados.

A faixa de temperatura utilizada variou de 130°C - 250°C.

As composições F-8 e F-9, apresentadas na Tabela 1, forampreparadas dentro das condições de processamento da presenteinvenção, utilizando, nas primeiras duas etapas, um reator misturador dealto cisalhamento (Drais), modelo MH-1000, fabricado porMH Equipamentos Ltda.

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As características das interfaces formadas entre as fases do amido ePEBD foram analisadas primeiramente, pela técnica de microscopiaeletrônica de varredura (MEV) utilizando um Microscópio Eletrônico deVarredura - modelo LEO - 430i da Oxford Instruments. Para tanto,amostras das formulações F-8 e F-9 foram prensadas a quente (110°C e50 MPa), numa prensa hidráulica com aquecimento da CARVER, até aobtenção de uma chapa fina (2 mm) que foi devidamente cortada emplacas para produzir os corpos de provas a serem submetidos à citadatécnica.

Os ensaios de MEV foram realizados através de duas técnicasdiferentes. Uma delas para observar a superfície da amostra e a outrapara observar a superfície da fratura criogênica da mesma. As análisesdas fotomicrografias obtidas com ampliações na faixa de 2000 a 5000vezes, revelaram que, na superfície, as amostras apresentavam uma boacompatibilidade interfacial, na medida em que a fase de amido semostrava quase que totalmente envolvida pela fase de PEBD (estimadacomo estando em torno de 90% a 95% da superfície analisada).

Na fratura havia um pouco mais da fase amido descoberta (em tornode 10%), mas não se observaram fissuras interfaciais, tanto que não severificaram instabilidades na formação do balão. Também ficoucaracterizado que as fases, mesmo sendo submetidas ao esforço dafratura, não se desligaram, indicando a boa compatibilidade entre asmesmas, fato este que acabou sendo confirmado quando o filme nãoapresentou problemas de fragilização na formação do balão.

Testes de granulometria por difração a "laser", realizados nasdispersões que geraram os filmes F-8 e F-9, revelaram que os grãos deamido nas dispersões atingiram valores médios de 30μm e que uma faixade apenas 5% em volume possuía diâmetros menores que 5 Mm,evidenciando que poucos grãos de amido não foram gelatinizados peloglicerol, confirmando assim o que se havia observado em váriasfotomicrografias feitas pelo microscópio eletrônico.A qualidade adequada da coesão entre as fases pode ser tambémdemonstrada pelos resultados obtidos nas análises de tração dos filmesF-8 e F-9 que foram realizadas contra um filme padrão de PEBD, comoreferência, numa máquina de ensaios universais EMIC DL 3000, segundoa norma ASTM D638.

As medidas foram feitas na Direção da Máquina (DM) e os resultadosobtidos encontram-se na Tabela 2.

TABELA 2

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Os filmes foram produzidos numa extrusora de filme tubular MonoRosca Wortex com L/D = 32 e diâmetro de rosca de 16 mm, fabricada pelaAX-Plásticos, nas seguintes condições de processamento.

Temperaturas:

a) 165°C, na zona de alimentação;

b) 175°C, na zona de plastificação e

c) 185°C, na zona de mistura; Velocidade da rosca de 50 rpm e razãode sopro de 0,5.

Quanto aos resultados de biodegradação realizados segundo a normaASTM D5988-96 indicaram que as amostras dos produtos gerados a partirdas formulações F-8 e F-9 se biodegradaram em taxas adequadas, tendomostrado um consumo convertido em CO2 de 23% e 25%,respectivamente, após 180 dias, em solo arenoso.

Claims (20)

1. - PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE COMPOSIÇÃO POLIMÉRICAPARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL, caracterizado por compreender asseguintes etapas:a) submeter uma carga contendo de 40% a 60% em peso de amido,quimicamente modificado ou natural, de 10% a 20% em peso de umplastificante e de 40% a 60% em peso de um compatibilizante, a umprocesso de mistura realizado em um reator equipado com ummisturador de alto cisalhamento, girando a velocidades na faixa de- 3000 rpm a 3500 rpm, sob temperaturas na faixa de 50°C a 90°C,por 3 a 30 minutos;b) juntar a esse concentrado em suspensão, no mesmo reator e sob asmesmas condições de processamento, uma quantidade de umpolímero sintético que leve a concentração do mesmo a se situar nafaixa de 20% a 70% em peso, da composição dessa novasuspensão produzida, e, quando necessário, adicionar eventuaiscargas de aditivos e de nanopartículas atóxicos;c) peletizar a suspensão então produzida numa máquina peletizadoraconvencional;d) alimentar o material peletizado diretamente a uma máquinaextrusora de filme tubular convencional, para preparar os filmestubulares bi-orientados que irão gerar os produtos plásticosparcialmente biodegradáveis.

2. - PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE COMPOSIÇÃO POLIMÉRICAPARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por o amido ser quimicamente modificado e selecionado deum grupo que compreende os amidos funcionalizados por derivadosalcoxilados, por derivados esterificados ou semelhantes, e quaisquermisturas entre os mesmos.

3. - PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE COMPOSIÇÃO POLIMÉRICAPARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por o amido ser natural e selecionado de um grupo quecompreende os amidos produzidos a partir de mandioca, milho, trigo,batata, batata doce, arroz ou semelhantes, e quaisquer misturas entre osmesmos.

4. PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE COMPOSIÇÃO POLIMÉRICAPARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado por o amido ser preferencialmente um amido natural eproduzido a partir da mandioca.

5. PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE COMPOSIÇÃO POLIMÉRICAPARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por o plastificante ser selecionado de um grupo de alcoóispolihídricos que compreende o glicerol, os etileno glicóis, os propilenoglicóis, o sorbitol, ou semelhantes e quaisquer misturas entre os mesmos.

6. PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE COMPOSIÇÃO POLIMÉRICAPARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado por o plastificante ser atóxico, preferencialmente, o glicerolfabricado a partir de óleos vegetais ou gordura animal.

7. PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE COMPOSIÇÃO POLIMÉRICAPARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por o compatibilizante ser selecionado de um grupo depoliolefinas funcionalizadas com ácido acrílico, anidrido maleico ousemelhantes, e de quaisquer misturas entre os mesmos.

8. PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE COMPOSIÇÃO POLIMÉRICAPARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado por o compatibilizante ser, preferencialmente, um polietilenode baixa densidade, fabricado a partir de matérias-primas obtidas defontes naturais renováveis, funcionalizado através de uma substituição deácido acrílico no etileno, numa faixa de 5% a 15%, em peso.

9. PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE COMPOSIÇÃO POLIMÉRICAPARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por o polímero sintético ser selecionado de um grupo quecompreende as poliolefinas lineares ou ramificadas, tais como ospolietilenos, os polipropilenos e os poliisobutilenos, ou semelhantes, equaisquer misturas entre os mesmos.

10. PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE COMPOSIÇÃO POLIMÉRICAPARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado por a poliolefina ser um polietileno de baixa densidade comíndice de fluidez na faixa de 2g a 6g/10 min, fabricado a partir de matérias-primas obtidas de fontes naturais renováveis.

11. COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA PARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL,caracterizada por compreender:-1. de 20% a 70%, em peso, de um polímero sintético;-2. de 20% a 60%, em peso, de um amido quimicamentemodificado, ou de um amido natural;-3. de 5% a 30%, em peso, de um plastificante;-4. de 0,5% a 20% em peso, de um compatibilizante,sendo que o polímero sintético, o plastificante e o compatibilizante sãofabricados a partir de matérias-primas obtidas de fontes naturaisrenováveis.

12. COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA PARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL,de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por o polímero sintéticoser selecionado de um grupo que compreende as poliolefinas lineares ouramificadas, tais como os polietilenos, os polipropilenos e ospoliisobutilenos, ou semelhantes, e quaisquer misturas entre os mesmos.

13. COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA PARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL,de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por a poliolefina ser,preferencialmente um polietileno linear de baixa densidade com índice defluidez na faixa de 2g a 6g/10 min, fabricado a partir de matérias-primasobtidas de fontes naturais renováveis.

14. COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA PARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL,de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por o amidoquimicamente modificado ser selecionado de um grupo que compreendeos amidos funcionalizados por derivados alcoxilados, por derivadosesterificados ou semelhantes e quaisquer misturas entre os mesmos.

15. COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA PARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL,de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por o amido natural serselecionado de um grupo que compreende os amidos produzidos a partirde mandioca, milho, trigo, batata, batata doce, arroz, ou semelhantes equaisquer misturas entre os mesmos.

16. COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA PARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL,de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por o amido serpreferencialmente um amido natural produzido a partir da mandioca.

17. COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA PARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL,de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por o plastificante serselecionado de um grupo de alcoóis polihídricos que compreende oglicerol, os etileno glicóis, os propileno glicóis, o sorbitol ou semelhantes, equaisquer misturas entre os mesmos.

18. COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA PARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL,de acordo com a reivindicação 17, caracterizada por o plastificante serpreferencialmente, o glicerol fabricado a partir de óleos vegetais ougordura animal.

19. COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA PARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL,de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por o compatibilizante serselecionado de um grupo de poliolefinas funcionalizadas com ácidoacrílico, ou anidrido maleico, ou semelhantes e de quaisquer misturasentre os mesmos.

20. COMPOSIÇÃO POLIMÉRICA PARCIALMENTE BIODEGRADÁVEL,de acordo com a reivindicação 19, caracterizada por a poliolefinafuncionalizada ser, preferencialmente um polietileno de baixa densidade,fabricado a partir de matérias-primas obtidas de fontes naturais renováveise funcionalizado por ácido acrílico no etileno, numa faixa entre 5% e 15%,em peso.