ES2311832T3 - Composiciones biodegradables consistentes en polimeros polilacticos, copolimeros de adipato y silicato de magnesio. - Google Patents
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Abstract
Una composición biodegradable para la preparación de artículos en contacto con material comestible, que está formada por: entre 40 y 97% por peso de polímero de ácido poliláctico, entre 0.5 y 35% por peso de polímero co-poliéster con ácido adípico, entre 1 y 32% por peso de partículas minerales, que comprenden silicato de magnesio, y un peróxido orgánico, donde la cantidad de peróxido orgánico es inferior a 5% por peso, cada uno en base al peso total de la composición biodegradable.
Description
Composiciones biodegradables consistentes en
polímeros polilácticos, copolímeros de adipato y silicato de
magnesio.
La presente invención se refiere a una
composición de polímero biodegradable que está formada por ácido
poliláctico y polímero co-poliéster con ácido
adípico compuesto por silicato y peróxido orgánico. Además, la
presente invención también se refiere a productos realizados en
base a dichas composiciones.
Material de embalaje y vasos, tazas y cubiertos
desechables se emplean hoy en día de manera habitual y permiten que
el material comestible pueda venderse y/o consumirse en condiciones
higiénicas. Tales materiales y objetos desechables son
considerados con gran valor tanto por los consumidores como por los
minoristas, ya que simplemente se pueden tirar tras el uso y no
necesitan lavado ni limpieza como los platos, vasos y cubiertos
convencio-
nales.
nales.
Sin embargo, el uso extendido e incluso
creciente de dichos materiales da como resultado una gran cantidad
de basura producida cada día. Actualmente, los desperdicios
plásticos bien finalizan en las incineradoras de basura o se
acumulan en vertederos de residuos, estando las soluciones
anteriormente mencionadas asociadas con problemas para el
medioambiente.
Por lo tanto, existe una necesidad en la técnica
de obviar el problema señalado y proporcionar materiales que
combinen las ventajas de los plásticos actualmente empleados y que
no añadan contaminación medioambiental.
Para preparar los artículos mencionados ya se
conocen en el estado de la técnica varios polímeros biodegradables
e incluyen materiales basados en por ejemplo, ácido poliglicólico,
poli (epsilon-caprolactona), ácido poliláctico y
polidioxanona. Sin embargo, la producción de estos polímeros es
bastante molesta y cara, de modo que el uso de los mismos
principalmente se restringe hoy en día para las aplicaciones
médicas de elevado valor que requieran materiales bioabsorbibles.
Se han empleado unas pocas resinas biodegradables en aplicaciones
como las descritas pero su coste ha provocado que los consumidores
no se las puedan permitir.
Un objeto de la presente invención es por lo
tanto proporcionar una composición que se degrade en un ambiente
natural en un periodo de tiempo que sea significadamente más corto
en comparación con el periodo de tiempo necesario para la
degradación de materiales plásticos convencionales, como por
ejemplo, polietileno. En un medio controlado como en un lugar de
abono, la composición permitirá la biodegradación en un periodo de
tiempo que no exceda los 180 días, uno de los requisitos temporales
establecidos por la especificación de Estados Unidos por ATSM (ATSM
6400 D99). Además, dicha composición debería también permitir la
producción de bolsas, botellas o cubiertos que muestren las
propiedades necesarias para el respectivo propósito.
Estos y otros objetos resultarán aparentes a
partir de la siguiente descripción detallada de la presente
invención que proporciona una composición formada por entre 40 y
97% por peso de polímero de ácido poliláctico, entre 0.5 y 35% por
peso de polímero co-poliéster con ácido adípico, y
entre 2% y 20% de silicato de magnesio, cada uno en base del peso
total de la composición biodegradable.
Una composición de la presente invención es
biodegradable cuando se expone a condiciones ambientales
específicas, como el abono, que dará como resultado la pérdida de
algunas propiedades que pueden medirse mediante métodos estándar
apropiados para el plástico y la aplicación en un periodo de tiempo
que determina su clasificación. Por ejemplo, el compostaje es un
proceso logrado que controla la descomposición biológica y la
transformación de materiales biodegradables en sustancias similares
al humus llamadas compost: la degradación aeróbica mesofílica y
termofílica de materia orgánica para hacer compost; la
transformación de material biológicamente descomponible a través de
un proceso controlado de biooxidación que continúa a través de
fases mesofílica y termofílica y da como resultado la producción de
dióxido de carbono, agua, minerales, y materia orgánica
estabilizada (compost o humus) (Terminología ASTM). Como
consecuencia, todos los componentes principales, ácido poliláctico
y poli (epsilon-caprolactona) se degradarán hasta
formar pequeños fragmentos orgánicos que crearán materia orgánica
estabilizada y que no introducirán ninguna amenaza ni metales
pesados en la tierra o terreno.
Como resultado, los objetos realizados a partir
de la presente invención no contribuirán a un mayor aumento de
vertederos de desperdicios, y por el contrario permitirán la
creación de fertilizantes orgánicos tales como el compost, mientras
que dichos objetos de manera simultánea proporcionan ventajas de
objetos desechables que son muy valoradas tanto por los
consumidores como por el productor. Los objetos fabricados a partir
de una composición de acuerdo con la presente invención pueden
desecharse tras su uso, son esencialmente de poco peso, y no tienen
que transportarse a una localización donde tengan que limpiarse. En
particular, los objetos fabricados a partir de una composición de
acuerdo con la presente invención proporcionan la ventaja de que
los objetos arrojados en parques o en la playa se degradarán y
desaparecerán tras un periodo de tiempo. En cambio, esta invención
no debería publicitarse como una licencia para tirar basura al
medio ambiente.
Además, una composición de acuerdo con la
presente invención puede producirse completamente o parcialmente a
partir de fuentes renovables, cuando se desee. Adicionalmente, una
composición de acuerdo con la presente invención puede adaptarse a
varios métodos de procesamiento conocidos en la técnica.
Así mismo, las composiciones de acuerdo con la
presente invención proporcionan propiedades físicas no inherentes
al ácido poliláctico y proporcionan mejorías con respecto al
procesamiento, costes de producción y resistencia al calor junto
con una mejorada flexibilidad y ductilidad.
La presente invención hace referencia a un
plástico biodegradable. El término "plástico biodegradable"
pertenece a un plástico degradable en el cual la degradación es el
resultado de la acción de microorganismos que ocurren de manera
natural como bacterias, hongos y algas. Un plástico degradable es un
plástico diseñado para sufrir un cambio significativo en su
estructura química bajo condiciones ambientales específicas, dando
como resultado la pérdida de algunas propiedades que pueden medirse
mediante pruebas estándar apropiadas para el plástico y la
aplicación de un periodo de tiempo que determine su clasificación.
Dependiendo de los componentes adicionales presentes en la
composición y de las dimensiones del objeto realizado a partir de
dicho material biodegradable, el periodo de tiempo requerido para
una degradación variará y también podría controlarse cuando se
desee. Por norma general, el lapso de tiempo para la degradación
será significadamente más corto que el lapso de tiempo requerido
para la degradación de objetos fabricados a partir de materiales
plásticos convencionales que tiene las mismas dimensiones, como por
ejemplo, polietileno, que han sido diseñados para durar lo máximo
posible. Por ejemplo, la celulosa y el papel Kraft se biodegradan en
un periodo de tiempo de 83 días en un medio de compostaje. Nuestra
formulación está diseñada para biodegradarse en un periodo de tiempo
más corto y pasará las pruebas requeridas por ASTM 6400 D99, que
exigen que el plástico con compost se degradaría en periodo de
tiempo inferior a los 180 días. Artículos hechos de PE no se
degradarían bajo condiciones normales de compostaje y el artículo
basado en PLA se degradaría en un medio de compost en semanas
(aproximadamente entre 6 y 8 semanas).
Los polímeros biodegradables están formados por
componentes que se reducen en fuerza de envoltura o fibra mediante
degradación catalizada microbiana. Los polímeros biodegradables se
reducen hasta monómeros o cadenas cortas, que a continuación se
asimilan mediante los microbios. En un medio aeróbico, estos
monómeros o cadenas cortas se someten a oxidación con CO_{2},
H_{2}O, y nuevas biomasas celulares. En un medio anaeróbico los
monómeros o cadenas cortas se someten a oxidación en el último
momento con CO_{2}, H_{2}O, acetato, metano, y biomasas
celulares. Una degradación exitosa requiere contacto físico directo
entre los polímeros biodegradables y la población microbiana activa
o las enzimas producidas por la población microbiana activa.
Además, deben cumplirse ciertos requisitos mínimos físicos y
químicos como un pH adecuado, temperatura, concentración de
oxígeno, nutrientes apropiados, y nivel de humedad (Patente US No.
6,020,393).
Una composición biodegradable de acuerdo con la
presente invención comprende entre 40% por peso a 97% por peso de
polímero de ácido poliláctico, entre 0.5% por peso a 35% por peso
de polímero co-poliéster con ácido adípico, entre 1
y 32% por peso de partículas minerales incluyendo magnesio y una
cantidad de peróxido orgánico que es inferior al 5% por peso, cada
uno en la base del peso total de una composición biodegradable.
Una composición de acuerdo con la presente
invención puede obtenerse mezclando o combinando los respectivos
constituyentes en las cantidades deseadas. Esto se puede llevar a
cabo de acuerdo con cualquier método conocido por aquellos expertos
en la técnica. Por ejemplo, el polímero de ácido poliláctico y el
polímero co-poliéster con ácido adípico pueden
mezclarse de forma pura, combinándose por ejemplo por medio de una
mezcla con rueda de molinillo, y calentarse a una temperatura
elegida de acuerdo con el conocimiento general en la técnica de tal
modo que los componentes arriba mencionados se mezclen parcialmente
o esencialmente por completo.
El ácido poliláctico puede representarse
mediante la siguiente estructura:
donde, por ejemplo, n puede ser un
número entero entre 10 y 250. El ácido poliláctico puede prepararse
de acuerdo con cualquier método conocido en el estado de la técnica.
Por ejemplo, el ácido poliláctico puede prepararse a partir de
ácido láctico y/o a partir de uno o más D-lácticos
(es decir, una dilactona, o un dímero cíclico de ácido
D-láctico), L-láctica (es decir, una
dilactona, o un dímero cíclico o ácido L-láctico),
meso D,L-láctico (es decir un dímero cíclico de D-,
y ácido L-láctico), y D,L-láctico
racémico (D,L-láctico racémico comprende una mezcla
1/1 de D, y
L-láctico).
La preparación de poliésteres y
co-poliésteres es bien conocida en la técnica, tal
y como se muestra en la Patente U.S Nº 2,012,267. Dichas reacciones
normalmente se operan a temperaturas que oscilan entre 150ºC y
300ºC en presencia de catalizadores de condensación como
isopropóxido de titanio, diacetato de manganeso, óxido de
antimonio, diacetato de dibutil estaño, cloruro de zinc, y
combinaciones de los mismos. Generalmente, los catalizadores se
emplean en cantidades que oscilan entre 10 y 100 partes por millón
(ppm), en base al peso total de los reactantes
(US-P-6,020,393).
Además del ácido poliláctico y un
co-poliéster, la composición está compuesta por un
mineral, comprendiendo magnesio y/o silicato.
De acuerdo con otro enfoque, una composición de
acuerdo con la presente solicitud puede obtenerse mezclando las
respectivas cantidades de precursores de polímero de ácido
poliláctico y de polímero de co-poliéster con ácido
adípico o respectivas cantidades de un polímero de ácido
poliláctico y de precursores de polímero
co-poliéster con ácido adípico con o sin un
disolvente y sometiendo la mezcla resultante a una reacción de
polimerización. Los precursores de polímero de ácido poliláctico
son, por ejemplo, ácido láctico, oligómeros cíclicos o lineares de
ácido láctico que resultan de reacciones de condensación de dos a
quince unidades de ácido láctico, como por ejemplo, los lácticos
anteriormente mencionados, y pueden tener cualquier configuración
estéreo. Las composiciones realizadas a partir de otros precursores
de polímero de ácido láctico y/o precursores de polímero de
co-poliéster con ácido adípico también pueden
emplearse de acuerdo con el conocimiento general de la persona
experta en la técnica.
En particular, una composición biodegradable de
acuerdo con la presente invención puede estar formada por entre 50
y 85% por peso de polímero de ácido poliláctico, y especialmente
entre 55 y 82% por peso de polímero de ácido poliláctico, en
particular entre 2 y 20% por peso de polímero de
co-poliéster con ácido adípico, y especialmente
entre 4 y 17% por peso de polímero de co-poliéster
con ácido adípico, cada uno en base al peso total de la composición
biodegradable.
El polímero biodegradable además incluye entre 1
y 32%, preferentemente entre 2% y 25%, más preferentemente entre 5%
y 15% por peso de partículas minerales, cada uno en base al peso
total de la composición biodegradable, comprendiendo dichas
partículas minerales silicato de magnesio. Ejemplos de dichos
minerales son, por ejemplo, montmorillonita. El mineral parece
actuar como un relleno, añade fuerza e imparte rigidez. Por
ejemplo, las partículas minerales pueden tener un tamaño de 0.2 a
0.4 \mum, par preferentemente de 1 a 2 \mum, más preferentemente
1 \mum.
Además, durante la preparación de un polímero
biodegradable de acuerdo con la presente invención, se añade un
peróxido orgánico a la mezcla de la reacción en una cantidad de
menos de 5% por peso, en base al peso total de la composición final
de polímero biodegradable.
Ejemplos de peróxidos orgánicos que pueden
emplearse para la preparación de una composición de acuerdo con la
presente invención son, por ejemplo, peróxido de diacetil, cumil
hidroperóxido y peróxido de dibenzoil. Otros peróxidos orgánicos
conocidos por un profesional en la técnica también pueden
emplearse. Los peróxidos orgánicos sirven como moléculas iniciales
radicales que inician una polimerización y ayudan a proporcionar
conexiones, en particular enlaces covalentes, entre los componentes
presente en una composición de acuerdo con la presente
invención.
Preferentemente menos del 2% de peróxido
orgánico, más preferentemente entre 0.1% y 1.8%, incluso más
preferentemente aproximadamente 1% de un peróxido orgánico, cada uno
en base del peso total de la composición biodegradable final, se
añade a la mezcla de la reacción para producir la composición de
polímero biodegradable de acuerdo con la presente invención.
Una composición de polímero biodegradable de la
presente invención también puede estar formada por entre 5 y 45%
por peso de poli(epsilon caprolactona), en base al peso
total de la composición biodegradable. Preferentemente, una
composición puede estar formada por entre 20 y 40% por peso de
poli(epsilon caprolactona), más preferentemente entre 21 y
35% por peso de poli(epsilon caprolactona), en base al peso
total de la composición final de polímero biodegradable. En
particular, una adición de poli(epsilon caprolactona)
proporciona ventajas cuando se preparan capas o cubiertas de
acuerdo con la presente invención. PCL añadirá una mejor
flexibilidad y permitirá realizar una capa más clara y más
transparente.
Además, una composición de polímero
biodegradable puede además estar formada por hasta 5% de un
monoéster, más preferentemente entre 0.1 y 4.5% por peso de un
monoéster, en la base del peso total de la composición
biodegradable. El monoéster puede ser un ácido carboxílico, un
ácido sulfónico o un ácido fosfórico que tenga por ejemplo entre 2
y 20 átomos de carbono y que incluya unidades estructurales
aromáticas y/o alifáticas (que tengan cadenas ramificadas o
lineares). En particular, dicho monoéster puede ser un monoéster de
un compuesto que está formado por al menos dos grupos carboxilo y,
por ejemplo, pueden elegirse del grupo consistente en ácido adípico
y ácido láctico. En particular, una adición de un monoéster puede
resultar útil cuando se formulan formulaciones de moldeo por
inyección. Esto servirá como una ayuda en el proceso y protegerá a
los polímeros de abuso térmico.
De modo adicional, una composición de polímero
biodegradable de la presente invención puede también comprender uno
o más plastificantes. Un plastificante, tal y como se emplea en una
composición de acuerdo con la presente invención, así como los
productos de degradación resultantes del mismo, deberían asociarse
preferentemente con esencialmente los bajos riesgos
medioambientales, de tal modo que tras la degradación de una
composición de la presente invención el lugar respectivo donde la
degradación tiene lugar esencialmente no se contamine. Por lo
tanto, los plastificantes para uso en una composición de acuerdo
con la presente invención pueden ser por ejemplo compuestos que
ocurren de manera natural. Ejemplos de plastificantes son por
ejemplo ésteres de citrato orgánicos
(cf. US-P-5,556,905).
(cf. US-P-5,556,905).
Dependiendo de las aplicaciones específicas
deseadas, una composición de polímero biodegradable de la presente
invención también puede estar formada por aditivos o componentes
adicionales bien conocidos en la técnica, como por ejemplo, agentes
colorantes naturales, compuestos poliméricos adicionales, celulosa,
etc.
Además, una composición de acuerdo con la
presente invención puede también aplicarse sobre un material de
transporte, como por ejemplo, papel, material compuesto, plásticos,
metal, madera, etc.
La presente composición de polímero
biodegradable puede emplearse para varias aplicaciones y no debería
restringirse a aquellas que aquí se describen de manera ejemplar.
Por ejemplo, también son concebibles aplicaciones en el campo de la
medicina, como por ejemplo, suturas y matrices para liberación de
fármacos, así como en la industria de la impresión.
Una composición de la presente invención puede
emplearse para la producción de varios artículos, como por ejemplo
artículos moldeados y/o artículos extruidos. El término "artículo
moldeado" (o "articulo extruido") tal y como se emplea en
la presente invención incluye artículos realizados de acuerdo con
un proceso de moldeado (un proceso de extrusión). Un "artículo
moldeado" (o "articulo extruido") también puede ser parte
de otro objeto, como por ejemplo un encaje en un envase o un filo
de un cuchillo o un encaje en un tenedor en un correspondiente
mango.
Un artículo moldeado de acuerdo con la presente
invención incluye una composición biodegradable, cuya composición
biodegradable comprende entre 40 y 97% por peso de polímero de
ácido poliláctico, y entre 0.5 y 35% por peso de polímero de
co-poliéster con ácido adípico, cada uno en base del
peso total de la composición biodegradable. En particular, una
composición biodegradable para un artículo moldeado de acuerdo con
la presente invención puede estar formada por entre 50 y 85% por
peso de polímero de ácido poliláctico, y especialmente entre 55 y
82% por peso de polímero de ácido poliláctico, en particular entre 2
y 20% por peso de polímero co-poliéster con ácido
adípico, y especialmente entre 4 y 17% por peso de polímero
co-poliéster con ácido adípico, cada uno en la base
del peso total de la composición biodegradable. Tal y como se ha
señalado anteriormente con detalle, la composición para la
preparación de dichos artículos moldeados puede incluir la adición
de las partículas minerales anteriormente citadas que comprende al
menos una de magnesio, y silicio, peróxidos orgánicos, monoésteres,
y/o plastificantes naturales.
Ejemplos de varios artículos moldeados son
utensilios, tenedores, cucharas, cuchillos, palillos, envases,
tazas, productos realizados con espuma, y envases.
Cuando se preparan formulaciones para moldeo por
inyección, puede emplearse una composición de acuerdo con la
presente invención, que comprenda entre 80% y 97% por peso de
polímero de ácido poliláctico, entre 2% y 10% por peso de polímero
co-poliéster con ácido adípico, y menos del 5% por
peso de monoéster, y más preferentemente entre 82% y 95% por peso
de polímero de ácido poliláctico, entre 3% y 8% por peso de
polímero co-poliéster con ácido adípico, y entre
0.1 y 4% por peso de monoéster, y más preferentemente entre 85% y
90% por peso de polímero de ácido poliláctico, entre 5% y 7% por
peso de polímero co-poliéster con ácido adípico, y
entre 1 y 3% por peso de monoéster, cada uno en la base del peso
total de la composición biodegradable.
De manera alternativa, una formulación para
moldeo por inyección puede comprender entre 50% y 75% por peso de
polímero de ácido poliláctico, entre 5% y 15% por peso de polímero
co-poliéster con ácido adípico, entre 10% y 30% por
peso de partículas minerales que incluyen al menos un elemento
seleccionado del grupo consistente en magnesio, y sílice, y menos
del 2% por peso de peróxido orgánico, más preferentemente entre 55%
y 70% por peso de polímero de ácido poliláctico, entre 8% y 12% por
peso de polímero co-poliéster con ácido adípico,
entre 15% y 25% por peso de partículas minerales que incluyen al
menos un elemento seleccionado del grupo consistente en magnesio, y
sílice y entre 0.1 y 1.8% por peso de peróxido orgánico, y más
preferentemente entre 58% y 67% por peso de polímero de ácido
poliláctico, entre 9% y 11% por peso de polímero
co-poliéster con ácido adípico, entre 18% y 22% por
peso de partículas minerales que incluyen al menos un elemento
seleccionado del grupo consistente en magnesio, y sílice y entre
0.5 y 1.0% por peso de peróxido orgánico, cada uno en la base del
peso total de la composición biodegradable.
Un artículo extruido de acuerdo con la presente
invención está formado por una composición biodegradable, cuya
composición biodegradable está formada por entre 40 y 97% por peso
de polímero de ácido poliláctico, y entre 0.5 y 35% por peso de
polímero co-poliéster con ácido adípico, cada uno en
la base del peso total de la composición biodegradable. En
particular, una composición biodegradable para un artículo extruido
de acuerdo con la presente invención puede incluir entre 50 y 85%
por peso de polímero de ácido poliláctico, y especialmente entre 55
y 82% por peso de polímero de ácido poliláctico, en particular
entre 2 y 20% por peso de polímero co-poliéster con
ácido adípico, y especialmente entre 4 y 17% por peso de polímero
co-poliéster con ácido adípico, cada uno en la base
del peso total de la composición biodegradable. Como se ha señalado
anteriormente con detalle, la composición para la preparación de
dichos artículos moldeados, además de incluir las partículas
componentes minerales anteriormente mencionadas, comprende al menos
una de magnesio, y sílice, peróxidos orgánicos, monoésteres, y/o
plastificantes naturales.
Los artículos extruidos pueden ser, por ejemplo,
envolturas transparentes, bolsas de basura, bolsas para comida,
envolturas que sellan envases, tubos, pajitas para beber,
materiales hilados pero no tejidos, y capas.
Cuando se prepara una formulación para Extrusión
de Film Soplado, puede emplearse una composición de acuerdo con la
presente invención que comprenda, por ejemplo, entre 40% y 60% por
peso de polímero de ácido poliláctico, menos del 5% por peso de
polímero co-poliéster con ácido adípico, entre 20% y
40% por peso de poli(epsilon caprolactona), entre 5% y10%
por peso de partículas minerales que incluyen al menos un elemento
seleccionado del grupo consistente en magnesio, sílice, menos del
5% por peso de peróxido orgánico, y menos del 10% por peso de
plastificante, preferentemente entre 45% y 55% por peso de polímero
de ácido poliláctico, entre 0.1 y 4.5% por peso de polímero
co-poliéster con ácido adípico, entre 22% y 35% por
peso de poli(epsilon caprolactona), entre 6% y 9% por peso
de partículas minerales que incluyen al menos un elemento
seleccionado del grupo consistente en magnesio, sílice, entre 0.1 y
4% por peso de peróxido orgánico, y entre 0.1 y 8% por peso de
plastificante, más preferentemente entre 47% y 52% por peso de
polímero de ácido poliláctico, entre 1 y 4% por peso de polímero
co-poliéster con ácido adípico, entre 25% y 30% por
peso de poli(epsilon caprolactona), entre 7% y 8% por peso
de partículas minerales que incluyen al menos un elemento
seleccionado del grupo consistente en magnesio, sílice, entre 1 y
4% por peso de peróxido orgánico,
y entre 0.5 y 6% por peso de plastificante, cada uno en base del peso total de la composición biodegradable.
y entre 0.5 y 6% por peso de plastificante, cada uno en base del peso total de la composición biodegradable.
Una formulación para producir una envoltura
flexible en base a una composición de acuerdo con la presente
invención puede incluir entre 40% y 60% por peso de polímero de
ácido poliláctico, entre 15% y 35% por peso de polímero
co-poliéster con ácido adípico, entre 10% y 20% por
peso de partículas minerales que comprenden al menos un elemento
seleccionado del grupo consistente en magnesio, sílice, y menos del
5% por peso de peróxido orgánico, preferentemente entre 43% y 57%
por peso de polímero de ácido poliláctico, entre 20% y 30% por peso
de polímero co-poliéster con ácido adípico, entre
12% y 18% por peso de partículas minerales que comprenden al menos
un elemento seleccionado del grupo consistente en magnesio, sílice,
y entre 0.1 y 4.5% por peso de peróxido orgánico, más
preferentemente entre 45% y 52% por peso de polímero de ácido
poliláctico, entre 22% y 27% por peso de polímero
co-poliéster con ácido adípico, entre 14% y 17% por
peso de partículas minerales que comprenden al menos un elemento
seleccionado del grupo consistente en magnesio, sílice, y entre 1 y
4% por peso de peróxido orgánico, cada uno en la base del peso
total de la composición biodegradable.
Artículos de la presente invención producidos en
base a una formulación para extrusión de film soplado o una
formulación para film flexible son por ejemplo envolturas
transparentes para bolsas, como bolsas de basura, así como bolsas
para alimentos, o envolturas para sellar envases.
Una formulación para un proceso con perfil de
extrusión en base a una composición de acuerdo con la presente
invención puede comprender, por ejemplo, entre 65% y 85% por peso
de polímero de ácido poliláctico, entre 10% y 20% por peso de
polímero co-poliéster con ácido adípico, y entre 2%
y 15% por peso de partículas minerales que comprenden al menos un
elemento seleccionado del grupo consistente en magnesio, sílice,
preferentemente entre 68% y 80% por peso de polímero de ácido
poliláctico, entre 12% y 18% por peso de polímero
co-poliéster con ácido adípico, y entre 3% y 12%
por peso de partículas minerales que comprenden al menos un
elemento seleccionado del grupo consistente en magnesio, sílice,
más preferentemente entre 70% y 77% por peso de polímero de ácido
poliláctico, entre 14% y 17% por peso de polímero
co-poliéster con ácido adípico, y entre 4% y 10%
por peso de partículas minerales que comprenden al menos un elemento
seleccionado del grupo consistente en magnesio, sílice, cada uno en
la base del peso total de la composición biodegradable.
Artículos de acuerdo con la presente invención
realizados a partir del Perfil de Formulación por Extrusión son por
ejemplo pajitas para beber y tubos.
Una formulación para un proceso de extrusión de
termoformado en la base de una composición de acuerdo con la
presente invención puede comprender entre 75% y 85% por peso de
polímero de ácido poliláctico, entre 5% y 15% por peso de polímero
co-poliéster con ácido adípico, y entre 5% y 15% por
peso de partículas minerales que comprenden al menos un elemento
seleccionado del grupo consistente en magnesio, sílice, y menos del
5% por peso de peróxido orgánico, preferentemente entre 78% y 84%
por peso de polímero de ácido poliláctico, entre 7% y 12% por peso
de polímero co-poliéster con ácido adípico, entre
7% y 12% por peso de partículas minerales que comprenden al menos
un elemento seleccionado del grupo consistente en magnesio, sílice,
y entre 0.1 y 4.5% por peso de peróxido orgánico, más
preferentemente entre 79% y 83% por peso de polímero de ácido
poliláctico, entre 8% y 14% por peso de polímero
co-poliéster con ácido adípico, entre 8% y 14% por
peso de partículas minerales que comprenden al menos un elemento
seleccionado del grupo consistente en magnesio, sílice, y entre 0.5
y 4% de peróxido orgánico, cada uno en la base del peso total de la
composición biodegradable.
Artículos de acuerdo con la presente invención
hechos a partir del método por extrusión de termoformado son, por
ejemplo, láminas para producir tazas, platos y botellas y otros
objetos, que podrían estar fuera de la industria de servicio
alimenticio.
Además, la presente invención proporciona un
proceso para producir un artículo que incluye una composición
biodegradable, comprendiendo dicho proceso los pasos de
proporcionar una composición biodegradable formada por entre 40 y
97% por peso de polímero de ácido poliláctico, y entre 0.5 y 35%
por peso de polímero co-poliéster con ácido adípico,
silicato de magnesio y peróxido orgánico en cantidades
anteriormente especificadas, cada uno en la base del peso total de
la composición biodegradable, y sometiendo dicha composición
biodegradable a un proceso seleccionado del grupo consistente en
moldeo por inyección, extrusión de film soplado, extrusión de
perfil, y extrusión de termoformado.
El moldeo por inyección, la extrusión de film
soplado, extrusión de perfil, y extrusión de termoformado son
procesos conocidos por aquellos expertos en la técnica y se
describen, por ejemplo, en la Enciclopedia de Plástica Moderna,
publicada por McGraw-Hill, Inc, edición de mediados
de octubre de 1991.
La presente invención se describirá a
continuación con detalles en base a los siguientes ejemplos no
limitativos y presentados solamente como ejemplos.
Se prepara una formulación para moldeo por
inyección que contiene:
- \quad
- 74.5% por peso de polímero de ácido poliláctico
- \quad
- 5% por peso de polímero co-poliéster con ácido adípico
- \quad
- 20% por peso de silicato de magnesio
- \quad
- 0.5% por peso de 2,5-Dimetil-2,5-di(t-butil peroxi)hexano.
Los compuestos que se acaban de mencionar se
mezclan por medio de un compuesto de extrusión a una temperatura de
160ºC durante aproximadamente 2 a 10 minutos. A continuación, la
mezcla resultante se coloca en un dispositivo de moldeo por
inyección a una temperatura aproximada de 160ºC y se inyecta en un
molde a una temperatura aproximada de 200ºC con el fin de obtener
un envase moldeado por inyección.
\vskip1.000000\baselineskip
Se prepara una formulación para extrusión de
film soplado que contiene:
- \quad
- 55% por peso de polímero de ácido poliláctico a 15% por peso de polímero co-poliéster con ácido adípico
- \quad
- 25% por peso de poli(epsilon caprolactona)
- \quad
- 4% por peso de silicato de magnesio
- \quad
- 1.0% por peso de 2,5-Dimetil-2,5-di(t-butil peroxi)hexano
- \quad
- 15% por peso de tributil citrato.
La mezcla resultante se coloca en un dispositivo
de extrusión de film soplado y se obtiene un film que se sujeta por
sí mismo y que tiene un grosor entre 10 \mum y 90 \mum que
puede emplearse para bolsas de basura o bolsas para alimentos.
\vskip1.000000\baselineskip
Se prepara una formulación de film flexible que
contiene:
- \quad
- 70% por peso de polímero de ácido poliláctico
- \quad
- 19% por peso de polímero co-poliéster con ácido adípico
- \quad
- 10% por peso de tributil citrato
- \quad
- 1% por peso de 2,5-Dimetil-2,5-di(t-butil peroxi)hexano.
Los compuestos mencionados se mezclan mediante
combinación de doble tornillo. La mezcla resultante se coloca en un
dispositivo de extrusión a una temperatura de 160ºC y se obtiene un
film que se sujeta por sí mismo y que tiene un grosor de
aproximadamente 10 mm y que puede emplearse para sellar
envases.
Se prepara una formulación de extrusión de
termoformado que contiene:
- \quad
- 75% por peso de polímero de ácido poliláctico
- \quad
- 15% por peso de polímero co-poliéster con ácido adípico
- \quad
- 9% por peso de silicato de magnesio
- \quad
- 1% por peso de 2,5-Dimetil-2,5-di(t-butil peroxi)hexano.
Los compuestos mencionados se mezclan mediante
combinación con doble tornillo. La mezcla resultante se coloca en
un dispositivo de extrusión de termoformado a una temperatura de
160ºC y se obtiene una capa que tiene un grosor que oscila entre 0
mm y 45 mm que puede emplearse para formar tazas, platos o
botellas.
Numerosas modificaciones y variaciones de la
presente invención son posibles a la luz de las descripciones
presentadas. Por lo tanto, se entiende que, sin salir del alcance
de las reivindicaciones adjuntas, la invención puede realizarse de
manera diferente a la aquí específicamente descrita.
Claims (16)
1. Una composición biodegradable para la
preparación de artículos en contacto con material comestible, que
está formada por:
- \quad
- entre 40 y 97% por peso de polímero de ácido poliláctico,
- \quad
- entre 0.5 y 35% por peso de polímero co-poliéster con ácido adípico,
- \quad
- entre 1 y 32% por peso de partículas minerales, que comprenden silicato de magnesio, y
- \quad
- un peróxido orgánico, donde la cantidad de peróxido orgánico es inferior a 5% por peso, cada uno en base al peso total de la composición biodegradable.
2. La composición biodegradable de acuerdo con
la reivindicación 1, donde la cantidad de peróxido orgánico es
inferior al 2% en base al peso total de la composición final
biodegradable.
3. La composición biodegradable de acuerdo con
la reivindicación 1, donde la cantidad de peróxido orgánico se
encuentra entre 0.1 y 1.8% en base al peso total de la composición
final biodegradable.
4. La composición de polímero biodegradable de
acuerdo con la reivindicación 1, donde dicho peróxido orgánico se
selecciona del grupo consistente en peróxido de diacetil, cumil
hidroperóxido y peróxido de dibenzoil, dialquil peróxido,
2,5-metil-2,5-di(terbutilperoxi)-hexano
o mezclas de los mismos.
5. La composición de polímero biodegradable de
acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo además dicha
composición entre 5 y 45% por peso de poli(epsilon
caprolactona), en base al peso total de la composición
biodegradable.
6. La composición de polímero biodegradable de
acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo además dicha
composición un plastificante.
7. Un artículo moldeado que comprende una
composición biodegradable, incluyendo dicha composición
biodegradable:
- \quad
- entre 40 y 97% por peso de polímero de ácido poliláctico,
- \quad
- entre 0.5 y 35% por peso de polímero co-poliéster con ácido adípico,
- \quad
- entre 1 y 32% por peso de partículas minerales, que comprenden silicato de magnesio, y
- \quad
- composición a la cual, durante su preparación, se ha añadido un peróxido orgánico en una cantidad inferior al 5%, cada uno en base al peso total de la composición biodegradable.
8. El artículo moldeado de acuerdo con la
reivindicación 7, a cuya composición se le añade, durante su
preparación, una cantidad inferior al 2% de peróxido orgánico, en
base al peso total de la composición biodegradable.
9. El artículo moldeado de acuerdo con la
reivindicación 7, a cuya composición se le añade, durante su
preparación, una cantidad que oscila entre 0.1% y 1.8% de peróxido
orgánico, en base al peso total de la composición
biodegradable.
10. El artículo moldeado de acuerdo con la
reivindicación 7, comprendiendo además dicha composición
biodegradable hasta el 5% de monoéster, en base al peso total de la
composición biodegradable, y/o un plastificante.
11. El artículo moldeado de acuerdo con la
reivindicación 7, estando seleccionado dicho artículo moldeado del
grupo consistente en utensilios, objetos para servicios
comestibles, tenedores, cucharas, cuchillos, palillos, envases,
tazas, productos realizados con espuma, platos y recipientes.
12. Un artículo extruido que comprende una
composición biodegradable, estando formada dicha composición
biodegradable por:
- \quad
- entre 40 y 97% por peso de polímero de ácido poliláctico,
- \quad
- entre 0.5 y 35% por peso de polímero co-poliéster con ácido adípico,
- \quad
- entre 5 y 45% por peso de poli(epsilon caprolactona),
- \quad
- entre 1 y 32% por peso de partículas minerales, que comprenden silicato de magnesio, y
- \quad
- composición a la cual, durante su preparación, se ha añadido un peróxido orgánico en una cantidad inferior al 5%, cada uno en base al peso total de la composición biodegradable.
13. Un artículo extruido de acuerdo con la
reivindicación 12, donde la composición además incluye hasta el 5%
de un monoéster, en base al peso total de la composición
biodegradable, y/o un plastificante.
14. El artículo extruido de acuerdo con la
reivindicación 12, estando dicho artículo extruido seleccionado de
los grupos consistentes en envolturas transparentes, bolsas de
basura, bolsas para comida, envolturas que sellan envases, tubos,
pajitas para beber, materiales hilados pero no tejidos, y
capas.
15. Un método para producir un artículo que
comprende una composición biodegradable, comprendiendo dicho
proceso los siguientes pasos:
- (i)
- proporcionar una composición biodegradable, comprendiendo dicha composición biodegradable entre 40 y 97% por peso de polímero de ácido poliláctico, entre 0.5 y 35% por peso de polímero co-poliéster con ácido adípico, entre 1 y 32% por peso de partículas minerales que incluyen silicato de magnesio y un peróxido orgánico en una cantidad inferior al 5% por peso, cada uno en base al peso total de la composición biodegradable,
- (ii)
- mezclar los componentes de (i);
- (iii)
- calentarla mezcla a una temperatura de entre 150 a 200ºC y
- (iv)
- formar la mezcla resultante para obtener una forma deseada.
16. El método de la reivindicación 15, donde el
paso de formar incluye someter dicha composición biodegradable a un
proceso seleccionado del moldeo por inyección, extrusión de film
soplado, extrusión de perfil, y extrusión de termoformado.
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