BRPI0920120B1 - misturas para a fabricação de corpos moldados biodegradáveis à base de poliéster alifático e pós poliméricos redispersáveis em água - Google Patents

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Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MISTURAS PARA A FABRICAÇÃO DE CORPOS MOLDADOS BIODEGRADÁVEIS À BASE DE POLIÉSTER ALIFÁTICO E PÓS POLIMÉRICOS REDISPERSÁVEIS EM ÁGUA.
A presente invenção refere-se a misturas para a fabricação de corpos moldados biodegradáveis à base de poliésteres alifáticos e pós poliméricos redispersáveis em água, assim como o método para a fabricação de corpos moldados biodegradáveis por meio das misturas referidas, e ao seu uso.
É utilizado poliéster alifático tais como ácido poliláctico para a fabricação de corpos moldados biodegradáveis, por exemplo, de filmes para embalagens na indústria alimentícia. O ácido poliláctico também pode ser fiado formando fibras e é aplicado como enchimento de travesseiros, fibras de carpete e toalhas cosméticas. O problema é a fragilidade de poliésteres alifáticos.
No documento WO 96/31561 Al são tematizadas as propriedades de material insatisfatórias, que se obtém na aplicação de poliésteres alifáticos para a fabricação de corpos moldados biodegradáveis. Por essa razão, são propostas misturas à base de amido, que contém ainda pelo menos outro biopolímero, por exemplo, poliéster aromático, poliéster de amida. Misturas de ácido poliláctico com amido, plastificantes e um polímero termoplástico, tal como polivinilálcool ou etileno-vinilálcool-copolimerizado, são propostos no documento WO 98/40434 Al. O documento WO 2005/059031 propõe melhorar as propriedades de corpos moldados à base de ácido poliláctico por meio de adição de um modificador de impacto reticulável. Como modificador de impacto é proposto um copolímero de etileno-(met)acrilato, que contém unidades de (met)acrilato com grupos epoxi. O documento US 2008/0188597 Al descreve misturas para a fabricação de corpos moldados biodegradáveis, que contém como componente biodegradável poliéster alifático, especialmente ácido poliláctico. Os poliésteres alifáticos são misturados para melhorar a resistência mecânica com um termoplástico com Tg relativamente mais alto de > -80°C, por exemplo poliestireno ou PMMA. Para me
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Ihorar a inibição à chama é adicionado um ácido fosfórico orgânico. No documento WO 2006/074815 Al é proposto, utilizar para melhorar as propriedades dos produtos finais e para evitar a secagem prévia dispendiosa de ácido poliláctico, antes de seu processamento termoplástico, poliéster alifático tais como ácido poliláctico na mistura com poliésteres alifático-aromáticos e especialmente utilizar ainda reticuladores epóxi, tais como polímeros com funcionalidade epóxi ou epóxi bisfenol-A. No documento US 5,726,220 é proposto fabricar corpos moldados biodegradáveis a partir de uma mistura de ácido poliláctico com copolímero de etileno-vinilacetato.
No caso da mistura de ácido poliláctico com outros biopoliésteres mais flexíveis e/ou termoplastos é problemática a misturabilidade insatisfatória dos componentes individuais.
Existe, portanto, a tarefa de preparar massas à base de poliésteres alifáticos, especialmente ácido poliláctico, que se destaca tanto pela boa processabilidade, como também pelas propriedades mecânicas melhoradas.
Surpreendentemente, verificou-se que pós poliméricos redispersáveis em água com poliésteres alifáticos são bastante miscíveis, e também compatíveis para misturas de ácido poliláctico com outros biopoliésteres (poliéster alifático, poliéster alifático-aromático), assim como melhoram as propriedades mecânicas de corpos moldados à base de biopoliéster.
São objeto da presente invenção misturas para a fabricação de corpos moldados biodegradáveis à base de um ou vários poliésteres alifáticos, caracterizadas pelo fato das misturas conterem ainda um ou vários pós poliméricos redispersáveis em água.
Poliésteres alifáticos adequados são, por exemplo, ácido poliláctico alifático (PLA), ácidos poli-hidroxigraxos (poli-hidroxialcanoato), tais como ácido poli-3-hidroxibutânico (PHB), polialquilenossuccinato ou polialquilenoadipato de C2-a-C6-alquilenos, por exemplo polibutilenossuccinato ou polibutilenoadipato. É preferido ácido poliláctico. Entende-se por ácido poliláctico neste caso homopolímeros de ácido L-láctico, de ácido D-láctico ou de misturas racêmicas de ácido L- láctico e D-láctico. Entende-se por ácido poliláctico também copolimerizados, que além das unidades de ácido láctico
3/16 contém ainda outras unidades de comonômeros. Por exemplo, polimerizados de ácido láctico com unidades de ácido hidroxibutírico, de ácido caprolactônico e/ou ácido glicólico. A porcentagem das unidades de comonômeros é neste caso < 50 Moles porcento, preferivelmente <10 Moles porcento.
Os poliésteres alifáticos citados podem ser fabricados por meio de métodos conhecidos de polimerização, por exemplo, policondensação ou polimerização por abertura de anel, ou por meio de métodos conhecidos microbiológicos (Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, 7a edição, versão Online, DOI 10.1002/14356007). Ácido poliláctico pode ser obtido comercialmente por exemplo, como NatureWorks® PI_A. Ácido poli-hidroxibutírico pode ser comercialmente obtido como Biomer® Polyesters.
Verificou-se que os pós poliméricos redispersáveis em água também possibilitam a mistura de ácido poliláctico com outros poliésteres alifáticos ou poliésteres alifáticos-aromáticos. A mistura de acordo com a invenção compreende por essa razão, além de misturas de ácido poliláctico com pós poliméricos redispersáveis em água, também composições com misturas de ácido poliláctico com outros poliésteres alifáticos e pós poliméricos redispersáveis em água, e misturas de ácido poliláctico com poliésteres alifático-aromáticos, opcionalmente de poliésteres alifáticos diferentes de ácido poliláctico, e de pós poliméricos redispersáveis em água. Poliésteres alifático-aromáticos adequados são por exemplo, dos poliésteres parcialmente aromáticos citados no documento WO 2006/074815 Al. Um produto desse tipo pode ser obtido comercialmente como EastarBio®. As misturas, além dos biopoliésteres referidos, também podem conter biopolímeros tais como amidos, proteínas ou éster de celulose. Preferivelmente as misturas não contém amido.
Como pó polimérico redispersável em água destaca-se composições em pó, que são acessíveis por meio de secagem das dispersões aquosas correspondentes do polimerizado básico na presença de coloides de proteção. Devido a esse processo de fabricação a resina finalmente dividida da dispersada é envolta com um coloide de proteção hidrossolúvel. Durante a secagem o coloide de proteção age como um revestimento, que impede a
4/16 colagem das partículas. Ao redispersar em água, o coloide de proteção se dissolve novamente em água e ocorre uma dispersão aquosa das partículas poliméricas originais (Schulze J. in TIZ, No. 9, 1985).
Polimerizados adequados são aqueles à base de um ou vários monômeros a partir do grupo compreendendo viniléster, éster de ácido (met)acrílico, vinilaromatos, olefina, 1,3-dieno e vinilhaloide e opcionalmente outros monômeros assim copolimerizáveis.
Vinilésteres adequados são aqueles de ácidos carboxílicos com 1 a 15 átomos de carbono. São preferidos vinilacetato, vinilpropionato, vinilbutirato, vinil-2-etil-hexanoato, vinil-laurato, 1-metilvinilacetato, vinilpivalato e viniléster de ácidos monocarboxílicos ramificados com 9 a 11 átomos de carbono, por exemplo VeoVa9® ou VeoValO® (nome comercial da Firma Resolution). É especialmente preferido vinilacetato.
Monômeros adequados do grupo de éster de ácido acrílico ou éster de ácido metacrílico são ésteres de álcoois não ramificados ou ramificados com 1 a 15 átomos de carbono. Ésteres de ácido metacrílico ésteres de ácido acrílico preferidos são metilacrilato, metilmetacrilato, etilacrilato, etilmetacrilato, propilacrilato, propilmetacrilato, n-butilacrilato, n-butilmetacrilato, t-butilacrilato, t-butilmetacrilato, 2-etil-hexilacrilato. São especialmente preferidos metilacrilato, metilmetacrilato, n-butilacrilato, t-butilacrilato e 2-etilhexilacrilato.
Como vinilaromatos são preferidos estireno, metilestireno e viniltolueno. Vinilhalógeno preferido é vinilcloreto. As olefinas preferidas são etileno, propileno e os dienos preferidos são 1,3-butadieno e Isopreno.
Opcionalmente podem ser ainda copolimerizados 0,1 a 5% em peso, com relação ao peso total da mistura monomérica, monômeros auxiliares. São preferivelmente utilizados 0, 5 a 2,5% em peso de monômeros auxiliares. Exemplos de monômeros auxiliares são ácidos mono- ou dicarboxílicos etilenicamente insaturados, preferivelmente ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido fumárico e ácido maleico; amida e nitrila de ácido carboxílico etilenicamente insaturada, preferivelmente acrilamida e acrilnitrila; mono- e diéster do ácido fumárico é acido maleico tal como o dietil- e di-isopropiléster
5/16 assim como anidrido de ácido maleico; ácidos sulfônicos etilenicamente insaturados ou seus sais, preferivelmente ácido vinilsulfônico, ácido 2-acrilamido-2-metil-propanossulfônico. Outros exemplos são comonômeros préreticulantes tais como comonômeros etilenicamente insaturados, por exemplo, dialilftalato, diviniladipato, dialilmaleato, alilmetacrilato ou trialilcianurato, ou comonômeros pós-reticulantes, por exemplo ácido acrilamidoglicólico (AGA), metiléster de ácido metilacrilamidoglicólico (MAGME), N-metilolacrilamida (NMA), N-metilolmetacrilamida, N-metilolalilcarbamato, alquiléter tais como o isobutoxiéter ou éster da N-metilolacrilamida, da N-metilolmetacrilamida e da N-metilolalilcarbamato. São indicados também comonômeros com funcionalidade epoxi tais como glicidilmetacrilato e glicidilacrilato. Outros exemplos são comonômeros com funcionalidade silício, tais como acriloxipropiltri(alcoxi)- e metacriloxipropiltri(alcoxi)-silano, viniltrialcoxisilano e vinilmetildialcoxisilano, sendo que como grupos alcóxi podem estar presentes por exemplo radicais etoxi- e etoxipropilenoglicol-éter. São mencionados também monômeros com grupos hidróxi ou CO, por exemplo hidroxialquiléster de ácido metacrílico e ácido acrílico tais como hidroxietil-, hidroxipropilou hidroxibutilacrilato ou -metacrilato assim como compostos tais como diacetonacrilamida e acetilacetoxietilacrilato ou -metacrilato.
A seleção de monômero ou a seleção das partes em peso dos comonômeros é feita neste caso, de forma que em geral resulta uma temperatura de transição vítrea Tg de < -120°C, preferivelmente -40°C a +80°C, especialmente preferivelmente -20°C a +50°C. A temperatura de transição vítrea Tg do polimerizado pode ser apurado de forma conhecida por meio da Calorimetria de Escaneamento Diferencial (DSC). O Tg também pode ser previamente aproximadamente calculado por meio da equação Fox. Segundo Fox T. G., Bull. Am. Physics Soc. 1, 3, página 123 (1956) é válido: 1/Tg = xl/Tgl + x2/Tg2 +... + xnfTgn, sendo que xn representa a fração de massa (%/100 em peso) do monômero, e Tgn é a temperatura de transição vítrea em Kelvin do homopolímero do monômero n. Valores Tg para homopolimerizado estão relacionados no manual de Polímero 2a Edição, J. Wiley & Sons, NewYork (1975).
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São preferidos Homo- ou Polimerizado misto, que contém um ou vários monômeros do grupo vinilacetato, viniléster de ácidos monocarboxílicos α-ramificados com 9 a 11 átomos de carbono, vinilcloreto, etileno, metilacrilato, metilmetacrilato, etilacrilato, etilmetacrilato, propilacrilato, propilmetacrilato, n-butilacrilato, n-butilmetacrilato, 2-etil-hexilacrilato, estireno. São especialmente preferidos polimerizados mistos com vinilacetato e etileno; com vinilacetato, etileno e um viniléster de ácidos monocarboxílicos a-ramificados com 9 a 11 átomos de carbono; com n-butilacrilato e 2-etil-hexilacrilato e/ou metilmetacrilato; com estireno e um ou vários monômeros do grupo metilacrilato, etilacrilato, propilacrilato, n-butilacrilato, 2-etil-hexilacrilato; com vinilacetato e um ou vários monômeros do grupo metilacrilato, etilacrilato, propilacrilato, n-butilacrilato, 2-etil-hexilacrilato e opcionalmente etileno; com 1,3-butadieno e estireno e/ou metilmetacrilato assim como opcionalmente outros ésteres de ácido acrílico; sendo as misturas mencionadas podem conter opcionalmente um ou vários dos monômeros auxiliares acima referidos.
A fabricação do polimerizado é feita de acordo com o método de polimerização por emulsão ou de acordo com o método de polimerização por suspensão na presença de coloides de proteção preferivelmente de acordo com o método de polimerização por emulsão, sendo que a temperatura de polimerização é em geral de 20°C a 100°C, preferivelmente de 60°C a 90°C, e no caso da copolimerização de monômeros gasosos tais como etileno também pode-se trabalhar sob pressão, em geral entre 0,5 MPa (5 bar) e 10 MPa (100bar).
O início da polimerização é feito com os iniciadores solúveis em monômeros ou hidrosolúveis utéis para a polimerização por suspensão ou para a polimerização por emulsão ou combinações de iniciador Redox. Exemplos de iniciadores hidrossolúveis são persulfato de sódio, peróxido de hidrogênio, azobisisobutironitrila. Exemplos de iniciadores monômero-solúveis são dicetilperoxidicarbonato, diciclo-hexilperoxidicarbonato, dibenzoilperóxido. Os iniciadores citados em geral são utilizados em uma quantidade de 0,01 a 0,5% em peso, com relação ao peso total do monômero. Como inicia7/16 dores Redox pode-se usar combinações de dos referidos iniciadores em combinação com agentes de redução. Agentes de redução adequados são por exemplo, sulfito de sódio, hidroximetanosulfinato de sódio e ácido ascórbico. A quantidade de agente de redução é preferivelmente de 0,01 a 0,5% em peso, com relação ao peso total do monômero.
Para o controle do peso molecular podem ser utilizadas substâncias reguladoras durante a polimerização. Caso sejam usados reguladores, estes serão utilizados normalmente em quantidades entre 0,01 a 5,0% em peso, com relação aos monômeros a serem polimerizados e adicionados em doses separadas ou também previamente misturados com componentes de reação. Exemplos de tais substâncias são n-dodecilmercaptano, terc.dodecilmercaptano, ácido mercaptopropiônico, metiléster de ácido mercaptopropiônico, isopropanol e acetaldeído. Preferivelmente, não são empregadas substâncias reguladoras.
Para a estabilização da preparação de polimerização são utilizados coloides de proteção, opcionalmente em combinação com emulsificantes. Coloides de proteção adequados são polivinilálcoois parcialmente saponificados ou totalmente saponificados; polivinilpirrolidona; polivinilacetato; polissacarídeo na forma hidrossolúvel como amidos (amilose e amilopectina) ou dextrina ou ciclodextrina, celuloses e seus derivados de carboximetila, metila, hidroxietila, hidroxipropila; proteínas tais como caseína ou caseinato, proteína de soja, gelatina; sulfonato de lignina; polímeros sintéticos tais como ácido poli(met)acrílico, copolimerizado de (met)-acrilatos com unidades de comonômero com funcionalidade carboxila, poli (met)acrilamida, ácidos polivinilsulfônicos e seus copolímeros hidrossolúveis; sulfonato de melaminaformaldeído, sulfonato de naftalina-formaldeído, copolímeros de ácido estirenomaleico e copolímeros de ácido viniletermaleico. São preferidos polivinilálcoois parcialmente saponificados ou totalmente saponificados. São especialmente preferidos polivinilálcoois parcialmente saponificados com um grau de hidrólise de 80 a 95 Moles porcento e uma viscosidade de Hõppler em solução aquosa a 4%- de 1 a 30 mPas (método segundo Hõppler sob 20°C, DIN 53015).
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Após conclusão da polimerização pode ser feita a pós-polimerização para a remoção de monômeros residuais mediante aplicação de métodos conhecidos, por exemplo através da pós-polimerização iniciada com catalisador Redox. Monômeros voláteis também podem ser removidos por meio de destilação, preferivelmente sob pressão reduzida, e opcionalmente mediante condução ou passagem de gases de arraste inertes tais como ar, nitrogênio ou vapor d'água. As dispersões aquosas assim alcançáveis apresentam um teor de sólidos de 30 a 75% em peso, preferivelmente de 50 a 60% em peso.
Para a fabricação das composições de pó polimérico redispersáveis em água, as dispersões são secas opcionalmente após adição de outros coloides de proteção como auxiliares de secagem, por exemplo, por meio de secagem em leito fluidificado, liofilização ou secagem de pulverização. Preferivelmente as dispersões são secadas por pulverização. A secagem por pulverização é feita neste caso em instalações de secagem por pulverização, sendo que a atomização pode ser feita por meio de bocais nebulizadores mono-, bi- ou multicomponente ou com um disco giratório. A temperatura de saída é selecionada em geral na faixa de 45°C a 120°C, preferivelmente de 60°C a 90°C, conforme a instalação, Tg da resina e grau de secagem desejado. A viscosidade do alimento a ser pulverizado é ajustada através do teor de sólidos de forma que seja obtido um valor < 500 mPas (viscosidade de Brookfield por 20 rotações e a 23°C), prefrivelmente < 250 mPas. O teor de sólidos da dispersão a ser pulverizada é > 35%, preferivelmente > 40%.
Em geral o auxiliar de secagem é utilizado em uma quantidade total de 0,5 a 30% em peso, com relação aos componentes poliméricos da dispersão. Ou seja, a quantidade total de coloide de proteção antes do processo de secagem deve ser pelo menos de 1 a 30% em peso, com relação à porcentagem polimérica; preferivelmente são utilizados de 5 a 20% em peso com relação à porcentagem polimérica.
Auxiliares de secagem adequados são conhecidos pelo versado na técnica e são, por exemplo, os coloides de proteção já referidos. São es
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Durante a saponificação mostrou-se favorável um teor de até 1,5% em peso de agente antiespumante, com relação ao polimerizado de base. Para aumentar a capacidade de armazenagem medeia melhora da estabilidade a blocagem, especialmente no caso de pós com temperatura de transição vítrea baixa, o pó obtido pode ser provido de um agente antiblocagem (agente antiaglomerante), preferivelmente 1 a 30% em peso, com relação ao peso total de componentes poliméricos. Exemplos de agentes antiblocagem são carbonato de cálcio ou carbonato de magnésio, talco, gesso, ácido silícico, caulim tais como metacaolina, silicato com tamanho de partícula na faixa de 10 nm a 10 pm.
São mais preferidas as composições de pó redispersável contendo homopolimerisado de vinilacetato, ou polimerisado misto com vinilacetato e etileno, ou polimerizado misto com vinilacetato, etileno e um viniléster de ácidos monocarboxílicos ramificados com 9 a 11 átomos de carbono como polimerizado formador de filme e polivinilálcool parcialmente saponificado como coloide de proteção.
É especialmente vantajoso muitas vezes o uso de misturas de pós poliméricos redispersáveis em água com Tg relativamente mais baixo de -20°C a +20°C, por exemplo aqueles à base de polimerizados mistos de vinilacetato e etileno, com pós poliméricos redispersáveis em água com Tg relativamente mais elevado de +30°C a +60°C, por exemplo aqueles à base de homopolimerizado de vinilacetato. Enquanto que a flexibilidade dos corpos moldados pode ser otimizada com o pó polimérico com Tg relativamente baixo, a resistência dos corpos moldados é otimizada com pó polimérico de Tg relativamente elevado.
Os pós poliméricos redispersáveis também podem ser utilizados na mistura com termoplastos convencionais, não redispersáveis (termoplasto). Exemplos de termoplasto convencional são polietilenos, polipropilenos,
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PVC, ABS, resina sólida à base de polivinilacetato. A porcentagem em peso desses termoplastos na mistura com o pó polimérico redispersável não deve ultrapassar preferivelmente 70% em peso. Opcionalmente o pó polimérico redispersável também pode ser utilizado na mistura com reticulantes. Exemplos neste caso são reticuladores epóxi tais como Epicote ou reticulador de isocianato.
A porcentagem dos pós poliméricos redispersáveis em água na mistura para a fabricação de corpos moldados biodegradáveis é de 1 a 95% em peso, preferivelmente 2 a 50% em peso, especialmente preferivelmente de 5 a 40% em peso, respectivamente com relação ao peso total a partir de biopoliéster, assim como opcionalmente biopolímeros, e pós de redispersão assim como opcionalmente termoplasto.
Opcionalmente podem estar presentes na mistura ainda outros aditivos comuns no processamento termoplástico de materiais plásticos. Exemplos neste caso são corantes, pigmentos, estabilizantes, agentes plastificantes, agentes antigripantes e agentes antichama. Em geral, a quantidade de tais aditivos é de até 20% em peso, preferivelmente de 1 a 10% em peso, respectivamente com relação ao peso total da mistura para a fabricação de corpos moldados biodegradáveis.
Também são preferivelmente utilizadas cargas. Cargas adequadas são cargas orgânicas. Exemplos de cargas orgânicas são dolomita, giz, pó de quartzo. São preferivelmente utilizadas cargas orgânicas tais como farinha de madeira, especialmente materiais fibrosos vegetais ou de origem animal tais como algodão, fibras de juta, fibras de madeira, fibras de linho, fibras de sisal, fibras de cânhamo, fibras de côco ou de couro. Também podem ser empregadas fibras sintéticas tais como fibras de poliéster ou de polipropileno. As cargas em geral são utilizadas em uma razão de peso de polímero: carga de 5: 95 a 100: 0, sendo que a porcentagem polimérica é composta da porcentagem de bio poliéster, opcionalmente porcentagem de biopolímero, da porcentagem de pó polimérico redispersável e opcionalmente porcentagem de termoplasto.
Para a fabricação dos corpos moldados os poliésteres alifáticos
11/16 e os pós poliméricos redispersáveis em água, assim como opcionalmente outros aditivos, são misturados entre si por exemplo, em um misturador de pó ou em um misturador quente, e processados por meio das técnicas de moldagem comuns para formar corpos moldados. Entende-se por corpos moldados o produto de um processo de moldagem, por exemplo prensagem, peletização, granulação, técnicas de moldagem termoplástica. Exemplos de métodos de moldagem termoplástica são métodos de moldagem por injeção, métodos de moldagem de sopro por injeção, métodos de extrusão de filme soprado, métodos de calandragem, métodos de extrusão. Preferivelmente, o processamento é feito por meio de extrusão com zona de desgaseificação correspondente e moldagem por injeção de material duroplástico. A temperatura de processamento em geral é de 60°C a 200°C, preferivelmente de 90°C a 160°C. Preferivelmente, o processamento é feito sob elevada pressão, preferivelmente sob pressões de 1 a 60 MPa (10 a 600 bar). A fabricação dos corpos moldados também pode ser feita através do nível de granulado.
Surpreendentemente, verificou-se que durante o uso de pós poliméricos redispersáveis em água durante o processamento termoplástico não é necessária secagem prévia dos biopoliésteres e opcionalmente dos biopolímeros, já que o vapor d'água nascente durante o processamento é ligado pelo pó polimérico redispersável em água. A fabricação de corpos moldados é por essa razão muito facilitada com o método de acordo com a invenção.
Os produtos de processo são indicados para o uso como corpos moldados biodegradáveis. Para o uso como materiais de embalagem compostáveis, por exemplo filmes, matérias de carga espumados, recipientes tais como sacos, frascos, latinhas, tubos, embalagens de blister. Para o uso em produtos compostáveis para hotéis e restaurantes tais como louça compostável, talheres, copos, palhinhas para beber. Na jardinagem e paisagismo podem ser utilizados como produtos compostáveis tais como lâminas de incorporação, como cobertura morta incorporada, como vasos de plantas e vasos de cultivo. Aplicações como produtos compostáveis na área de medi
12/16 cina são os implantes reabsorvíveis como material de cápsula, de comprimido, material cirúrgico de sutura. Uma aplicação como produto compostável no setor de camping é a aplicação para a fabricação de estacas compostáveis.
Com as misturas de acordo com a invenção o espectro de aplicação de poliésteres alifáticos pode ser ampliar bastante. Ácido poliláctico (PLA) é difícil de ser processado com os biopoliésteres mais flexíveis, disponíveis no mercado tais como poliésteres parcialmente aromáticos ou ácido poli-hidroxibutírico. Mediante adição de pós poliméricos redispersáveis em água a compatibilidade de PLA e outros bio poliésteres pode ser melhorada.
Os exemplos a seguir servem para um melhor esclarecimento da invenção:
Para o teste foram utilizados os seguintes componentes:
Pó polimérico redispersável 1 (RDP 1):
Vinnex® 2510: Um pó polimérico redispersável em água à base de um homopolímero de vinilacetato estabilizado com polivinilálcool parcialmente saponificado com um Tg de 43°C.
Pó polimérico redispersável 2 (RDP 2):
Vinnex® 2504: Um pó polimérico redispersável em água à base de um copolímero de vinilacetato-etileno estabilizado com polivinilálcool parcialmente saponificado com um Tg de -4°C.
Biopolímero 1 (Biol):
NatureWorks®PLA Polymer 2002D: ácido poliláctico da Fa. Nature-Works
Biopolímero 2 (Bio2):
Eastar®Bio: copoliéster alifático-aromático da Fa. Nova-mont
Agente lubrificante (GM): Calciumstaerat Caesit 1 da Fa. Bãrlocher
Com as receitas indicadas nas tabelas 1 e 2 foram fabricadas folhas laminadas com as temperaturas indicadas nas tabelas, reduzidas com as temperaturas indicadas nas tabelas e prensadas formando placas com uma espessura conforme a especificação padrão.
13/16
Método de fusão (filme) foi visualmente analisado. A espessura foi determinada de acordo com a norma DIN 53479. A dureza Shore D foi apurada conforme norma DIN 53505.
A viscosidade das misturas utilizadas foi medida por meio de viscosimetria capilar alta (bocal: 30x2) a uma velocidade de cisalhamento de 100 s’1 e medida a uma temperatura de 150°C (Viskol) e 170°C (Visko2). A resistência mecânica foi determinada por meio de ensaio de tração de acordo com a norma DIN EN ISO 527, e medido o esforço de tensão por ruptura (ZSB) gemessen.
A dureza dos corpos moldados foi determinada como Vicat A de acordo com a norma DIN EN ISO 306 com um peso de 1019 g. Para a avaliação da resiliência (SZ) foi medido o padrão de ruptura conforme norma DIN EN ISO 179-leU.
14/16
Tabela 1:
Exemplo 6 50 50 0,5 170 140 140 bom 1,275 47,1 4927 1922 6,33 53
Exemplo 5 50 50 0,5 170 140 140 bom 1,245 81,4 5244 1322 53,27
Exemplo Comp. 4 50 50 0,5 170 80 140 ruim 1,215 n.m. 547 n.m. n.m.
Exemplo 4 70 30 0,5 170 O O bom 1,300 69,3 CO o 00 2280 19,7 153,2 20,8
Exemplo Comp. 3 70 30 0,5 170 120 140 médio 1,292 66,1 6385 619 3,64 109,0
Exemplo 3 70 30 0,5 170 140 140 bom 1,269 82,4 7469 1539 57,1
Exemplo 2 06 o m o 170 140 140 bom 1,322 81,4 14398 2801 41,33 149,5 16,72
Exemplo Comp. 2 06 o 0,5 170 120 140 médio 1,323 >- 14585 | 1954 28,76 155,2 6,13
Exemplo 1 06 O v— 0,5 170 140 140 bom 1,298 81,7 12644 1687 43,94 153,2 20,8
Exemplo Comp. 1 100 0,5 140 140 140 bom 1,333 82,2 14496 3355 51,63 155,7 10,85
Bio 1 [GewT] RDP 1 [GewT] Bio 2 [GewT] RDP 2 [GewT] GM [GewT] Laminação [°C] Redução [°C] Placa [°C] Filme Espessura [g/cm] Shore D Viscosidade 1 [PAS] Viscosidade 2 [PAS] ZSB [MPa] Vicat [°C] CN “ E -> N ω
15/16
Tabela 2:
Exemplo Comp. 5 Exemplo 7 Exemplo Comp. 6 Exemplo 8 Exemplo Comp. 7 Exemplo 9
Bio 1 [GewT] 93 93 95 95 98 98
RDP 1 [GewT]
Bio 2 [GewT] 7 5 2
RDP 2 [GewT] 7 5 2
GM [GewT] 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
Laminação [°C] 170 170 170 170 170 170
Redução [°C] 140 140 140 140 140 140
Espessura [g/cm] 1, 313 1, 307 1, 315 1, 308 1, 321 1, 316
Shore D 80, 0 80, 8 79 83, 0 81,8 82, 8
Vicat [°C] 155, 0 154,2 154, 9 152, 6 156, 0 157,0
SZ [kJ/m2] 16,7 17, 82 16, 11 19, 37 11,37 15, 92
Verificou-se que os pós de redispersão podem ser incorporados muito facilmente no PLA: enquanto um pó feito de PLA e biopoliéster na massa fundida não resulta em folha laminada homogênea (já adições mí5 nimas de um biopoliéster flexível provocam um aumento significativo de inhomogeneidades, que se dissolvem apenas com ação de cisalhamento), forma-se com auxílio de um pó RD-Pulver em quaisquer mistura com PLA sempre uma folha laminada homogênea (filme comparativo do Exemplo comparativo 2 e Exemplo comparativo 3 com exemplo 1 a exemplo 6). As 10 propriedades mecânicas dos corpos moldados com PLA e RDP são bem melhores do que as das misturas PLA/biopoliéster (ZSB comparativo e SZ do Exemplo comparativo 2 e Exemplo 1 assim como do Exemplo comparativo 2 e Exemplo 2). As propriedades finais de uma mistura são controladas pela seleção do pó RD (ZSB comparativo Exemplo 5 e Exemplo 6).
Os pós poliméricos redispersáveis podem ser diluídos em quantidades bem maiores com PLA como os biopoliésteres (biopolímeros). Neste caso, a compatibilidade excelente dos pós poliméricos redispersá
16/16 veis com PLA se destaca. O esforço de tensão ZSB pode ser mantido a um elevado nível enquanto o esforço de tensão com elevados teores de biopoliéster se rompe ou não pode mais ser medido (compare exemplos 3 e 4 com Exemplo comparativo 3, e compare exemplos 5 ou 6 com o Exemplo 5 comparativo 4).

Claims (12)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Misturas para a fabricação de corpos moldados biodegradáveis à base de um ou vários poliésteres alifáticos caracterizadas pelo fato das misturas conterem ainda um ou vários pós poliméricos redispersáveis em água.
  2. 2. Misturas de acordo com a reivindicação 1, caracterizadas pelo fato de poliésteres alifáticos estarem presentes em um ou vários dos grupos de ácido poliláctico, ácidos poli-hidroxigraxos, polialquilenossuccinato e polialquilenoadipato de C2- a C6-alquilenos.
  3. 3. Misturas de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadas pelo fato das misturas conterem ácido poliláctico e pós poliméricos redispersáveis em água; ou ácido poliláctico e pelo menos um outro poliéster alifático e pó polimérico redispersável em água; ácido poliláctico e pelo menos um poliéster alifático-aromático, e opcionalmente pelo menos um poliéster alifático diferente de ácido poliláctico e pó polimérico redispersável em água.
  4. 4. Misturas de acordo com a reivindicação 1 a 3, caracterizadas pelo fato das misturas conterem ainda pelo menos um biopolímero do grupo dos amidos, proteínas e ésteres de celulose.
  5. 5. Misturas de acordo com a reivindicação 1 a 4, caracterizadas pelo fato de pós poliméricos redispersáveis em água estarem presentes em um ou vários à base de homopolimerizado de vinilacetato, do polimerizado misto com vinilacetato ou etileno, do polimerizado misto com vinilacetato, etileno e um viniléster de ácidos monocarboxílicos α-ramificados com 9 a 11 átomos de carbono, respectivamente com polivinilálcool parcialmente saponificado como coloide de proteção.
  6. 6. Misturas de acordo com a reivindicação de 1 a 5, caracterizadas pelo fato de pós poliméricos redispersáveis em água estarem presentes em misturas de pós poliméricos redispersáveis em água com Tg relativamente mais baixa de -20°C a +20°C com pós poliméricos redispersáveis em água com Tg relativamente mais alta de +30°C a +60°C.
  7. 7. Método para a fabricação de corpos moldados biodegradáveis com misturas como definidas nas reivindicações 1 a 6, sendo que o poliéster
    2/2 alifático e os pós poliméricos redispersáveis em água, assim como opcionalmente outros aditivos a serem misturados entre si, e a serem processados por meio de técnicas de moldagem termoplástica formam corpos moldados.
    5
  8. 8. Método para a fabricação de corpos moldados biodegradáveis de acordo com a reivindicação 7, sendo que ainda durante o processamento termoplástico de materiais plásticos são utilizados aditivos comuns.
  9. 9. Método para a fabricação de corpos moldados biodegradáveis de acordo com a reivindicação 7 ou 8, sendo que são utilizadas ainda cargas
  10. 10 inorgânicas e orgânicas.
    10. Uso dos produtos de método como definido nas reivindicações 7 a 9, como corpos moldados biodegradáveis.
  11. 11. Uso de acordo com a reivindicação 10, como materiais de embalagem compostáveis, como produtos de serviço de bufês compostá-
  12. 15 veis, como produtos compostáveis na jardinagem e paisagismo, como produtos compostáveis na área de medicina, como produtos compostáveis no setor de camping.
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