PL222692B1 - Sposób wytwarzania granulatu polilaktydowego - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania granulatu polilaktydowego polegający na wytłoczeniu polilaktydu z reaktywnym związkiem wydłużającym łańcuchy w postaci terpolimeru p-alkilostyrenu, estru (met)akrylanowego i epoksydowanego (met)akrylanu o wzorze 1, przy czasie przebywania wytłaczanych składników w strefach grzewczych wytłaczarki nie przekracza 200 sekund, natomiast temperatura poszczególnych stref grzewczych i głowicy mieści się w zakresie do 200°C.

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 222692 (13) B1 (51) Int.Cl.

(21) Num^{er z}gł^oszeni^a: 4058¹¹ B29B 9/10 (2006.01)

B29C 47/88 (2006.01) C08J 3/12 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 28.10.2013 ^{C08J 3/20 (200601)}

C08L 67/04 (2006.01) (54)

Sposób wytwarzania granulatu polilaktydowego (73) Uprawniony z patentu:

instytut inżynierii materiałów

POLIMEROWYCH I BARWNIKÓW, Toruń, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:

11.05.2015 BUP 10/15 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

31.08.2016 WUP 08/16 (72) Twórca(y) wynalazku:

RAFAŁ MALINOWSKI, Raciążek, PL JÓZEF RICHERT, Toruń, PL MARIAN ŻENKIEWICZ, Toruń, PL PIOTR RYTLEWSKI, Bydgoszcz, PL ZBIGNIEW FLORIAŃCZYK, Piastów, PL ANDRZEJ PLICHTA, Warszawa, PL (74) Pełnomocnik:

rzecz. pat. Jan Michalak

PL 222 692 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania granulatu poliaktydowego przeznaczonego do reaktywnego przetwórstwa cieplnego.

Znane są modyfikatory właściwości mechanicznych, cieplnych, a zwłaszcza teologicznych tworzyw polilaktydowych. Do grupy tych modyfikatorów należą głównie małocząsteczkowe lub oligomerowe związki wielofunkcyjne, takie jak nadtlenki organiczne, związki epoksydowe lub izocyjaniany. Modyfikatory polilaktydu wpływają głównie na zmianę średniego ciężaru cząsteczkowego, stopnia dyspersji i/lub usieciowania, przez co tworzywo może być efektywniej wykorzystane w reologicznych procesach jego przetwórstwa m. in. takich jak wytłaczanie, wtryskiwanie lub porowanie. Znane są z op isów patentowych reaktywne sposoby wytwarzania biodegradowalnych tworzyw polilaktydowych przy zastosowaniu różnego rodzaju modyfikatorów (US8268901, US5798435, US20080050603). W znanych sposobach modyfikowania polilaktydu, reakcje sieciowania lub wydłużania jego łańcuchów zachodzą pod wpływem czynników chemicznych i ciepła w procesie wytłaczania, najczęściej przy użyciu wytłaczarki dwuślimakowej i dozowników wolumetrycznych w celu uzyskania dobrej dyspersji składników kompozycji. Głównym ograniczeniem tych metod jest wytworzenie tworzywa polilaktydowego o ustalonym stopniu usieciowania lub wydłużenia jego łańcuchów, które nie może być następnie modyfikowane cieplnie w celu uzyskania zróżnicowanych Teologicznie parametrów tworzywa odpowie dnio do przewidywanego procesu przetwórczego (np. wtryskiwania, termoformowania, porowania), Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania granulatu tworzywa polilaktydowego, które przeznaczone będzie do modyfikowania dopiero w następnym cyklu przetwórczym, bezpośrednio na etapie wytłaczania, wtryskiwania lub porowania.

Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania granulatu polilaktydowego polegający na wymieszaniu mechanicznym polilaktydu z reaktywnym związkiem wydłużającym łańcuchy w postaci proszku terpolimeru p-alkilostyrenu, estru (met)akrylanowego i epoksydowanego akrylanu o wzorze 1, przy czym czas przebywania wytłaczanych składników w strefach grzewczych wytłaczarki nie może przekraczać 200 sekund, natomiast temperatura poszczególnych stref grzewczych i głowicy nie powinna przekraczać 200°C. Korzystne jest gdy do strefy zasilania wytłaczarki, której temperatura nie przekracza 60°C wprowadza się poprzez wolumetryczny układ dozujący granulat polilaktydu w ilości od 80 do 99,7% masowych oraz proszek terpolimeru p-alkilostyrenu, estru (met)akrylanowego i epoksydowanego (met)akrylanu w ilości od 0,3 do 20% masowych. Korzystne jest również, gdy do wytworzenia granulatu stosuje się wytłaczarkę jednoślimakową wyposażoną w ślimak bez końcówki mieszająco-ugniatającej i o Zredukowanej objętości kanału uplastyczniającego 3:1. Optymalna temperatura układu uplastyczniającego cylindra mieści się w zakresie od 180 do 190°C, a głowicy wytaczarskiej 200°C. Ponadto, dobrze jest prowadzić proces wytłaczania przy prędkości obrotowej ślimaka od 100 obrotów na minutę. Wytłaczarka wyposażona jest w głowicę wielootworową, korzystnie dwuotworową, a wytłaczane z niej tworzywo chłodzi się w strumieniu powietrza, a następnie granuluje przy użyciu noży o brotowych.

Dzięki opracowanemu sposobowi wytwarzania uzyskuje się granulat polilaktydowy, który ma właściwości teologiczne podobne do polilaktydu pierwotnego. Zmianę właściwości tworzywa, a głównie jego lepkości uzyskuje się natomiast dopiero w konkretnym (wtórnym) procesie przetwórczym (wytłaczania, wtryskiwania, lub porowania) poprzez właściwy dobór jego parametrów, głównie cieplnych. Z jednego rodzaju granulatu wytworzonego według opisanego sposobu, można więc wytwarzać produkty o różnych właściwościach w różnych procesach przetwórczych takich jak wytaczanie, wtryskiwanie lub porowanie. Natomiast znanymi sposobami otrzymuje się granulat o określonej lepkości, która w ponownym cyklu przetwórczym nie ulega istotnej zmianie, tym samym zakres stosowania takiego granulatu w różnych metodach przetwórstwa jest ograniczony.

Terpolimer p-alkilostyrenu, estru (met)akrylanowego i epoksydowanego (met)akrylanu przedstawiono wzorem 1, w którym alifatyczne ugrupowanie w pozycji p-styrenu zawiera atom wodoru lub grupy alkilowe o zawartości atomów węgla od 1 do 20, a ugrupowanie alkilowe w estrze akrylanowym zawiera od 1 do 20 atomów węgla. Ponadto indeksy x, y, ż we wzorze zawierają się w zakresie od 1 do 20. Wyższe grupy alkilowe R1, R2, R4 i R5 zawierają się od 5 do 20 atomów węgla.

P r z y k ł a d. Mieszaninę składników zawierającą 80% masowych wysuszonego w temperaturze 60-80°C i w czasie 4 godzin polilaktydu (PLA) o średnim ciężarze cząsteczkowym 79000 oraz zawierającym 3,5% merów D i 96,5% merów L oraz 20% epoksydowanego wydłużacza łańcuchów polimerowych terpolimeru p-alkilostyrenu, estru (met)akrylanowego i epoksydowanego (met)akrylanu

PL 222 692 B1 wprowadź się, korzystnie przy pomocy dozownika wolumetrycznego, do strefy zasilania wytłaczarki jednoślimakowej wyposażonej w ślimak o długości L/D=25 j średnicy D=19,5 mm, bez końcówki mieszająco-ugniatającej, i o zredukowanej objętości kanału uplastyczniającego 3:1. Strefę chłodzi się intensywnie za pomocą sprężonego powietrza lub innego medium w taki sposób żeby temperatura tej strefy nie przekraczała 60°C. Składniki wytłacza się przy prędkości obrotowej ślimaka wytłaczarki korzystnie od 100 obr/min. oraz w temperaturze układu uplastyczniającego cylindra korzystnie w zakresie od 180 do 190°C i głowicy wytłaczarskiej korzystnie wynoszącej 200°C. Ujednorodnioną i uplastycznioną mieszaninę przetłacza się do głowicy wytłaczarskiej wielootworowej, korzystnie dwuotworowej, a następnie chłodzi się ją i granuluje przy użyciu obrotowych noży tnących.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania granulatu polilaktydowego polegający na wymieszania m echanicznym poprzez uplastycznienie granulatu polilaktydu z reaktywnym związkiem wydłużającym łańcuchy i w ytłoczeniu takiej mieszaniny przy użyciu wytłaczarki, a następnie na schłodzeniu wytłoczyny i jej gran ulacji przy użyciu obrotowych noży tnących, znamienny tym, że związkiem reaktywnym wydłużającym łańcuchy jest terpolimer p-alkilostyrenu, estru (met)akrylanowego i epoksydowanej (met)akrylanu o wzorze 1, a czas przebywania wytłaczanych składników w strefach grzewczych wytłaczarki nie przekracza 200 sekund przy temperaturze poszczególnych stref grzewczych i głowicy nie przekraczającej 200°C.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że granulat polilaktydu w ilości od 80 do 99,7% masowych oraz proszek terpolimeru p-alkilostyrenu, estru (met)akrylanowego i epoksydowanego (met)akrylanu w ilości od 0,3 do 20% masowych wprowadza się poprzez wolumetryczny układ dozujący do strefy zasilania wytłaczarki, której temperatura nie przekracza 60°C.
3. 3. Sposób według zastrz. od 1 do 2, znamienny tym, że do wytworzenia granulatu stosuje się wytłaczarkę jednoślimakową wyposażoną w ślimak bez końcówki mieszająco-ugniatającej i o zredukowanej objętości kanału uplastyczniającego 3:1.
4. 4. Sposób według zastrz. od 1 do 3, znamienny tym, że proces prowadzi się w temperaturze układu uplastyczniającego cylindra w zakresie od 180 do 190°C i głowicy wytaczarskiej wynoszącej 200°C.
5. 5. Sposób według zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że proces prowadzi się przy prędkości obrotowej ślimaka od 100 obrotów na minutę.
6. 6. Sposób według zastrz. od 1 do 5, znamienny tym, że wytłaczarka wyposażona jest w głowicę wielootworową, korzystnie dwuotworową, a tworzywo z niej wychodzące chłodzi się w strumieniu powietrza, a następnie granuluje przy użyciu noży obrotowych.