ES2203500T3 - Particulas de plastico celular biodegradables. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la obtención de partículas polímeras expandibles a base de una mezcla, constituidas por A. un copoliéster alifático/aromático, biodegradable y saturado, y B. un polímero natural biodegradable en la proporción de peso de A:B de 9:1 hasta 1:9, caracterizado porque se funde la mezcla, constituida por A+B en una extrusora, se mezcla con un propulsante orgánico y volátil, se saca por prensado y se granula.

Description

Partículas de plástico celular biodegradables.

La invención se refiere a partículas polímeras expandibles a base de polímeros biodegradables.

Se sabe, que algunos materiales de origen natural, como, por ejemplo, la celulosa y el almidón, son biodegradables, es decir, que se descomponen mediante microorganismos, particularmente en la descomposición para dar sustancias de bajo peso molecular. También algunos polímeros sintéticos son biodegradables, por ejemplo poliésteres. Los poliésteres puramente alifáticos son ciertamente bien biodegradables, pero sirven debido a su bajo nivel de propiedades mecánicas y térmicas apenas para una aplicación práctica. Los poliésteres aromáticos muestran, por el contrario, buenas propiedades mecánicas, no son, sin embargo, biodegradables.

Se sabe por la WO 96/07687, que copoliésteres, que contienen como componentes monómeros por un lado dioles alifáticos y por otro lado también ácidos y carboxílicos alifáticos como también aromáticos, muestran al mismo tiempo buenos propiedades mecánicos y térmicas y que son biodegradables. En la publicación se mencionan también piezas moldeadas espumadas, pero no se dice nada sobre su obtención.

Se describen por la WO 96/15173 también copoliésteres biodegradables, formados por dioles alifáticos y una mezcla, constituida por ácido adípico y ácido tereftático, que están modificados por la incorporación de demás componentes de esterificación. A partir de estos poliésteres pueden obtenerse plásticos celulares mediante mezcla de una fusión polímera con propulsores y extrusión de espuma de la mezcla.

El procedimiento de extrusión de espuma tiene el inconveniente, que tan solo pueden obtenerse en este caso cuerpos moldeados de plástico celular de forma sencilla, por ejemplo placas o perfiles. Los cuerpos moldeados de plástico celular de cualquier forma pueden obtenerse, como se sabe, por espumado y sinterizado de partículas polímeras expandibles o bien expandidas, por ejemplo a bases de poliestireno o bien poliolefinas.

Los copoliésteres alifáticos/aromáticos se degradan en la descomposición de forma relativamente lenta. Mediante incorporación por mezcla de los polímeros naturales rápidamente degradables, puede ajustarse el procedimiento de degradación de forma determinada.

La EP-A 667 369 describe plásticos celulares en partículas de mezclas biodegradables, constituidas por almidón termoplástico y polímeros sintéticos termoplásticos, por ejemplo un poliéster alifático. En este caso se extrusionan las mezclas polímeras conjuntamente con un 2 hasta un 20% de agua como propulsante y se granulan para dar partículas expandibles, que se espuman entonces en una extrusora. El contenido de agua tiene que ajustarse muy exactamente de caso en caso. En el caso de un contenido demasiado alto existe el peligro, que hidroliza el poliéster y se empieza a disolver en almidón. Las partículas de espuma deben de secarse entonces laboriosamente.

Finalmente describe también WO 97/44388 plásticos celulares de mezclas biodegradables y resistente a la humedad de polímeros naturales, como, por ejemplo, almidón, con poliésteres hidroxifuncionales. También estos materiales biodegradables se espumaron según el procedimiento de extrusión de espuma con agua como propulsante.

El objeto de la presente invención consistía, por consiguiente, en poner a disposición partículas expandibles a partir de mezclas, constituidas por polímeros naturales biodegradables y poliésteres biodegradables, que no muestran los inconvenientes citados.

La tarea se resuelve mediante fusión de una mezcla, constituida por

A. un copoliéster alifático/aromático biodegradable, y

B. un polímero natural biodegradable,

en una extrusora, mezcla con un propulsante orgánico y volátil, descarga por prensado y granulado.

Los poliésteres adecuados para el procedimiento según la invención se describen por las publicaciones citadas de WO 96/07687, WO 96/15173 y WO 97/44388.

A los poliéteres alifáticos/aromáticos particularmente preferentes pertenecen poliésteres, que contienen como componentes esenciales:

a) un componente ácido, formado por

a1)

un 30 hasta 70% en mol de al menos un ácido dicarboxílico alifático o cicloalifático con 2 a 20 átomos de carbono o de sus derivados formadores de ésteres o de sus mezclas,

a2)

un 30 hasta 70% en mol de al menos un ácido dicarboxílico aromático o de sus derivados formadores de ésteres, y

b) un componente de diol formado por al menos un alcanodiol con 2 hasta 12 átomos de carbono o un cicloalcanodiol con 5 hasta 10 átomos de carbono o mezclas, constituidas por los mismos, así como, en caso dado,

c) un componente, escogido de

c1)

al menos un compuesto con al menos tres grupos capaces para la formación de ésteres,

c2)

al menos un isocianato,

c3)

al menos un éster divinílico,

o mezclas constituidas por los mismos.

La incorporación del componente c) conduce a una ramificación de cadenas largas.

Como ácidos alifáticos o bien cicloalifáticos y los derivados correspondientes derivados a1 entran en consideración los anteriormente citados. Particularmente preferente se emplean ácido adípico o ácido sebácico, sus respectivos derivados formadores de ésteres o mezclas, constituidas por los mismos.

Como ácido dicarboxílico aromático a2 tienen que citarse generalmente aquellos con 8 hasta 12 átomos de carbono. De forma ejemplar se citan ácido tereftálico, ácido isoftálico, ácido 2,6-naftóico y ácido 1,5-naftóico así como los derivados formadores de ésteres. En este caso sirven particularmente los ésteres dialquílicos con un 1 hasta 6 átomos de carbono así como los anhídridos. Los ácidos dicarboxílicos aromáticos o sus derivados formadores de ésteres a2 pueden emplearse individualmente o como mezclas, constituidas por dos o más de los mismos. Particularmente preferente se emplea ácido tereftálico o sus derivados formadores de ésteres, como dimetiltereftalato.

Los poliésteres parcialmente aromáticos se caracterizan por un peso molecular (Mn) en el intervalo de 5000 hasta 100000, particularmente en el intervalo de 10000 hasta 40000 g/mol, con un índice de viscosidad en el intervalo de 50 hasta 400, particularmente en el intervalo de 100 hasta 300g/ml (determinado en o-diclorobenceno/fenol; proporción en peso 50/50, a una concentración de un 0,5% en peso de polímero y a una temperatura de 25ºC).

Los polímeros B naturales son preferentemente almidón o celulosa así como sus derivados, como, por ejemplo, ésteres o éteres, además ácidos poli(hidroxicarboxílicos), como ácido polilacético y ácido polihidroxibutírico, así como ácidos poli(aminocarboxílicos), como ácido poliasparagínico y sus derivados.

La proporción en peso de A: B asciende a 9: 1 hasta 1: 9, preferentemente a 3: 1 hasta 1:3 y particularmente 2:1 hasta 1:2.

Los polímeros A + B biodegradables pueden contener aditivos, por ejemplo, estabilizantes, neutralizantes, deslizantes y propulsores, agentes antibloqueantes, agente de nucleación, agentes protectores contra las llamas, colorantes no fluorescentes o cargas.

En el procedimiento de obtención conforme con la invención se funde la mezcla polímera A + B, en caso dado, conjuntamente con los aditivos en una extrusora, preferentemente a 70 hasta 220ºC, y se mezcla con un propulsante volátil. Los propulsores preferentes son hidrocarburos con un 3 hasta 8 átomos de carbono, hidrocarburos halogenados y alcoholes con un 1 hasta 3 átomos de carbono. Se prefieren particularmente butano, pentano, isobutano y etanol.

Preferentemente se emplea el propulsante en cantidades de un 1 hasta un 20% en peso, referido a A + B.

Después de la descarga por prensado de la extrusora puede enfriarse la barra de fusión bien en un baño de agua y granularse entonces o granularse inmediatamente después de su salida mediante corte en caliente y enfriar entonces el granulado.

Las partículas polímeras expandibles obtenidas tienen generalmente un diámetro de 0,2 hasta 5 mm. Pueden expandirse según métodos habituales, por ejemplo, con vapor de agua o aire caliente para dar partículas de espuma.

Las partículas de espuma puede espumarse y sinterizarse adicionalmente como es habitual en moldes cerrados con vapor de agua o aire caliente para dar piezas moldeadas de cualquier forma.

Las partículas de espuma mismas pueden emplearse como agentes de esponjamiento en el campo o en el jardín, pudiendo ajustarse de forma determinada mediante la proporción de A:B el tiempo de degradación.

Las piezas moldeadas de plástico celular formadas por las partículas de espuma biodegradables pueden emplearse como vajilla de un solo uso, bandejas de embalaje, cuencos y vasos. Después de triturarlas pueden descomponerse y degradarse al mismo tiempo.

Claims (8)

1. Procedimiento para la obtención de partículas polímeras expandibles a base de una mezcla, constituidas por

A. un copoliéster alifático/aromático, biodegradable y saturado, y

B. un polímero natural biodegradable

en la proporción de peso de A : B de 9:1 hasta 1:9, caracterizado porque se funde la mezcla, constituida por A + B en una extrusora, se mezcla con un propulsante orgánico y volátil, se saca por prensado y se granula.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el poliéster A es un producto de condensación, formado por

a. un componente ácido, que comprende

a1. de un 30 hasta 70% en mol de un ácido dicarboxílico alifático o cicloalifático con 2 hasta 20 átomos carbono o sus derivados formadores de ésteres,

a2. de un 70 hasta 30% en mol de un ácido dicarboxílico aromático o de sus derivados formadores de ésteres,

b. un componente de diol de un alcanodiol con 2 hasta 12 átomos de carbono o de un cicloalcanodiol con 5 hasta 10 átomos de carbono, así como, en caso dado,

c. otros componentes formadores de ésteres.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero B es almidón o celulosa o sus derivados, particularmente un éster o un éter.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el propulsante orgánico y volátil es un hidrocarburo con 3 hasta 8 átomos de carbono o un alcohol con 1 hasta 3 átomos de carbono.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se emplea propulsores en cantidades de un 1 hasta 20% en peso, referido a A + B.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se enfría la barra de fusión sacada por prensado de la extrusora en un baño de agua y se granula la barra solidificada.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la barra de fusión sacada por prensado de la extrusora se granula inmediatamente después de su salida y se enfría el granulado.

8. Empleo de las partículas polímeras expandibles según la reivindicación 1 para la obtención de plásticos celulares polímeros biodegradables.