PL240307B1

PL240307B1 - Sposób otrzymywania folii rozpuszczalnej w wodzie oraz folia rozpuszczalna w wodzie

Info

Publication number: PL240307B1
Application number: PL428717A
Authority: PL
Inventors: Katarzyna Wilpiszewska; Beata Schmidt
Original assignee: Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2022-03-14
Also published as: PL428717A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania folii rozpuszczalnej w wodzie, na bazie karboksymetyloskrobi, polegający na tym, że karboksymetyloskrobię rozpuszcza się w wodzie, dodaje się plastyfikator w postaci gliceryny i miesza do uzyskania homogenicznego układu, który wylewa się do formy i suszy w temperaturze od 50°C do 100°C, w warunkach rH 35 do 70%, w czasie od 6 godzin do 48 godzin, charakteryzuje się tym, że w wodzie rozpuszcza się karboksymetyloskrobię, w ilości od 10 - 90% wagowych w suchej masie mieszaniny polimerów oraz poli(alkohol winylowy). Stosuje się karboksymetyloskrobię o stopniu podstawienia od 0,3 do 0,9, a poli(alkohol winylowy) o stopniu polimeryzacji od 150 do 2200 oraz stopniu hydrolizy od 80 do 99,9%. Przedmiotem zgłoszenia jest także folia rozpuszczalna w wodzie, na bazie karboksymetyloskrobi zawierająca plastyfikator w postaci gliceryny, charakteryzuje się tym, że stanowi produkt otrzymany z roztworu wodnego karboksymetyloskrobi i poli(alkoholu winylowego), przy czym zawartość karboksymetyloskrobi wynosi 10 - 90% wagowych. Karboksymetyloskrobia charakteryzuje się stopniem podstawienia od 0,3 do 0,9. Poli(alkohol winylowy) charakteryzuje się stopniem polimeryzacji od 150 do 2200 oraz stopniem hydrolizy od 80 do 99,9%.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania folii rozpuszczalnej w wodzie na bazie karboksymetyloskrobi oraz folia rozpuszczalna w wodzie na bazie karboksymetyloskrobi. Folie mogą znaleźć zastosowanie na przykład w medycynie, w przemyśle papierniczym, opakowaniowym lub agrotechnicznym.

Karboksymetyloskrobia (skrót: CMS) jest pochodną skrobi otrzymywaną w reakcji z kwasem monochlorooctowym lub jego solą sodową. CMS jest materiałem biodegradowalnym o szerokim zastosowaniu w przemyśle, m.in. spożywczym, papierniczym, włókienniczym, farmaceutycznym i kosmetycznym; jako środek dyspergujący, spoiwo, adsorbent oraz zagęstnik.

Karboksymetylowe pochodne polisacharydów są dość często stosowane jako dodatki do folii lub jako materiał podstawowy do ich otrzymywania. Najczęściej wykorzystuje się do tego celu karboksymetylocelulozę (skrót: CMC) lub karboksymetylochitozan (skrót: CMCh). Karboksymetyloskrobia jest jednakże pochodną tańszą niż CMC i CMCh. Wynika to z konieczności stosowania szkodliwych rozpuszczalników organicznych (przy modyfikacji celulozy) oraz cen surowców. CMS wydaje się więc pochodną bardziej korzystną pod względem środowiskowym.

Poli(alkohol winylowy) (skrót: PVA) jest syntetycznym polimerem biodegradowalnym, otrzymywanym poprzez hydrolizę poli(octanu winylu). Jest powszechnie stosowany w produkcji klejów i farb wodorozcieńczalnych, a także do otrzymywania folii rozpuszczalnych w wodzie.

W chińskim opisie patentowym CN107129587 ujawniono sposób otrzymania biodegradowalnej folii na bazie CMS i PVA metodą mokrą. Przygotowywano wodne roztwory CMS (o stężeniu 0,5-8%) oraz PVA (o stężeniu 2-20%), mieszano je w stosunku wagowym od 1:1 do 1:20, a następnie wylewano do formy, odpowietrzano i suszono przez 6 do 48 h w temperaturze pokojowej. Otrzymany produkt sieciowano aldehydem (np. formaldehydem lub aldehydem glutarowym) w przesyconym roztworze soli nieorganicznej, wobec silnego kwasu mineralnego, w temperaturze podwyższonej (65-85°C). Uzyskana usieciowana folia kompozytowa charakteryzowała się stabilnymi właściwościami, biodegradowalnością i zaproponowano jej wykorzystanie do celów opakowaniowych. W chińskim opisie patentowym CN106589411 opisano otrzymywanie hydrożelu kompozytowego na bazie karboksymetylocelulozy (pochodzącej ze skórek ananasa), PVA i krzemionki mezoporowatej.

W innym opisie patentowym CN102286184 przedstawiono otrzymywanie porowatego materiału kompozytowego z wykorzystaniem CMCh i PVA oraz środka sieciującego. Podobny układ opisano w patencie WO2009131434. Mieszaninę CMCh i PVA sieciowano poprzez napromieniowywanie jonizujące (promieniowanie gamma, elektronowe lub rentgenowskie), uzyskano porowaty produkt do wykorzystania w celach medycznych (do tzw. skafoldów, czyli biorusztowań).

W opisie patentowym CNI104098794 przedstawiono otrzymywanie biodegradowalnych filmów z karboksymetylowanego chitozanu (do 60 części wag.) z udziałem skrobi (15-30 części wag.), oraz polialkoholu winylowego) (15-30 części wag.), sieciowanego aldehydem glutarowym.

Z opisu patentowego KR20110125026 znany jest hydrożel do celów medycznych, który zawiera 1-25% wag. biokompatybilnych polimerów, 1-5% wag. polimerów adhezyjnych, 1-20% wag. wielowartościowego alkoholu, 1-80% wag. ekstraktu z ziela leczniczego, oraz folię przeciw parowaniu. Biokompatybilny polimer stanowi poli(alkohol winylowy), poliwinylopirolidon, poli(kwas akrylowy) lub poli(tlenek etylenu), karagen, sól sodowa karboksymetylocelulozy, agar, alginian lub chitozan. Polimerami adhezyjnymi są poliizobutylen, poliakrylan sodu, poliakrylan, polibuten lub żelatyna.

W opisie patentowym CN105440532 przedstawiono otrzymywanie folii na bazie kwasu akrylowego, octanu winylu i poliwinylopirolidonu zawierającej 2-4 części wagowej CMCh, przeznaczonej do zastosowania jako opakowanie pestycydu. Folia taka wykazywała całkowitą rozpuszczalność w wodzie w zakresie temperatur 5-25°C.

W literaturze patentowej brak doniesień na temat folii rozpuszczalnych w wodzie z karboksymetyloskrobi i polialkoholu winylowego).

Z opisu wynalazku PL419929 znany jest sposób otrzymywania biodegradowalnej folii rozpuszczalnej w wodzie, na bazie pochodnych polisacharydowych, w obecności plastyfikatora, który charakteryzuje się tym, że karboksymetyloskrobię lub karboksymetylo skrobię i karboksymetylocelulozę rozpuszcza się w wodzie, dodaje się glicerynę i miesza się do uzyskania homogenicznego układu, następnie wylewa się i suszy w temperaturze od 50°C do 100°C, w warunkach rH 35 do 70%, w czasie od 6 godzin do 48 godzin. Zawartość karboksymetyloskrobi w mieszaninie wynosi 10-100% wagowych w suchej masie pochodnych polisacharydowych. Stosuje się karboksymetyloskrobię o stopniu podstawienia od

PL 240 307 B1

0,3 do 0,9. Stosuje się karboksymetylocelulozę o stopniu podstawienia od 0,5 do 2,3. Z tego zgłoszenia znana jest także folia biodegradowalna rozpuszczalna w wodzie, która charakteryzuje się tym, że stanowi produkt otrzymany z roztworu wodnego karboksymetyloskrobi lub karboksymetyloskrobi i karboksymetylocelulozy zawierającego plastyfikator w postaci gliceryny.

Sposób otrzymywania folii rozpuszczalnej w wodzie, według wynalazku, na bazie karboksymetyloskrobi, polegający na tym, że karboksymetylo skrobię rozpuszcza się w wodzie, dodaje się plastyfikator w postaci gliceryny i miesza do uzyskania homogenicznego układu, który wylewa się do formy i suszy w temperaturze od 50°C do 100°C, w warunkach rH 35 do 70%, w czasie od 6 godzin do 48 godzin, charakteryzuje się tym, że w wodzie rozpuszcza się karboksymetylo skrobię, w ilości od 10-90% wagowych w suchej masie mieszaniny polimerów oraz poli (alkohol winylowy). Stosuje się karboksymetylo skrobię o stopniu podstawienia od 0,3 do 0,9, a poli(alkohol winylowy) o stopniu polimeryzacji od 150 do 2200 oraz stopniu hydrolizy od 80 do 99,9%.

Folia rozpuszczalna w wodzie, według wynalazku, na bazie karboksymetyloskrobi zawierająca plastyfikator w postaci gliceryny, charakteryzuje się tym, że stanowi produkt otrzymany z roztworu wodnego karboksymetyloskrobi i polialkoholu winylowego), przy czym zawartość karboksymetyloskrobi wynosi 10-90% wagowych. Karboksymetyloskrobia charakteryzuje się stopniem podstawienia od 0,3 do 0,9. Poli(alkohol winylowy) charakteryzuje się stopniem polimeryzacji od 150 do 2200 oraz stopniem hydrolizy od 80 do 99,9%.

Folie otrzymane sposobem według wynalazku cechują się dobrymi właściwościami mechanicznymi, są rozpuszczalne w wodzie, a także w roztworze wodorotlenku sodu, co ma istotne znaczenie przy zastosowaniu folii w przemyśle papierniczym. Folie są również biodegradowalne oraz nietoksyczne i mogą także znaleźć zastosowanie w medycynie, w przemyśle opakowaniowym lub agrotechnicznym.

Wynalazek przedstawiony jest w przykładach wykonania, w których przedstawiono skład ilościowy, warunki otrzymywania oraz właściwości mechaniczne i czas rozpuszczania w wodzie oraz roztworze wodorotlenku sodu.

P r z y k ł a d 1

Przygotowywano wodny roztwór karboksymetyloskrobi odmierzając 200 g wody destylowanej, do której wprowadzano 0,5 g gliceryny i 32 g CMS (o stopniu podstawienia DS. 0,84)przy włączonym mieszaniu mechanicznym. Następnie dodawano 8 g PVA o stopniu polimeryzacji 150 i hydrolizy 89%.Układ mieszano do uzyskania homogenicznego układu. Zawartość wylewano do formy z PS i suszono w komorze klimatycznej w temperaturze 60°C i rH 70% przez 17 h. Tak otrzymaną folię zdejmowano z formy. Wyniki badań wytrzymałościowych uzyskanej folii oraz czas rozpuszczania w wodzie i roztworze wodorotlenku sodu przedstawiono w tabeli 1.

P r z y k ł a d 2

Przygotowywano wodny roztwór karboksymetyloskrobi odmierzając 200 g wody destylowanej, do której wprowadzano 0,5 g gliceryny i 24 g CMS (o stopniu podstawienia DS. 0,84) przy włączonym mieszaniu mechanicznym. Następnie dodawano 16 g PVA o stopniu polimeryzacji 300 i hydrolizy 99%. Układ mieszano do uzyskania homogenicznego układu. Zawartość wylewano do formy z PS i suszono w komorze klimatycznej w temperaturze 50°C i rH 70% przez 6 h. Tak otrzymaną folię zdejmowano z formy. Wyniki badań wytrzymałościowych uzyskanej folii oraz czas rozpuszczania w wodzie i roztworze wodorotlenku sodu przedstawiono w tabeli 1.

P r z y k ł a d 3

Przygotowywano wodny roztwór karboksymetyloskrobi odmierzając 200 g wody destylowanej , do której wprowadzano 0,5 g gliceryny i 20 g CMS (o stopniu podstawienia DS 0,3) przy włączonym mieszaniu mechanicznym. Następnie dodawano 20 g PVA o stopniu polimeryzacji 650 i hydrolizy 98%. Układ mieszano do uzyskania homogenicznego układu. Zawartość wylewano do formy z PS i suszono w komorze klimatycznej w temperaturze 60°C i rH 60% przez 24 h. Tak otrzymaną folię zdejmowano z formy. Wyniki badań wytrzymałościowych uzyskanej folii oraz czas rozpuszczania w wodzie i roztworze wodorotlenku sodu przedstawiono w tabeli 1.

P r z y k ł a d 4

Przygotowywano wodny roztwór karboksymetyloskrobi odmierzając 200 g wody destylowanej, do której wprowadzano 0,5 g gliceryny i 16 g CMS (o stopniu podstawienia DS 0,8) przy włączonym mieszaniu mechanicznym. Następnie dodawano 24 g PVA o stopniu polimeryzacji 1500 i hydrolizy 84%. Układ mieszano do uzyskania homogenicznego układu. Zawartość wylewano do formy z PS i suszono w komorze klimatycznej w temperaturze 60°C i rH 35% przez 24 h. Tak otrzymaną folię zdejmowano

PL 240 307 B1 z formy. Wyniki badań wytrzymałościowych uzyskanej folii oraz czas rozpuszczania w wodzie i roztworze wodorotlenku sodu przedstawiono w tabeli 1.

P r z y k ł a d 5

Przygotowywano wodny roztwór karboksymetyloskrobi odmierzając 200 g wody destylowanej, do której wprowadzano 0,5 g gliceryny i 8 g CMS (o stopniu podstawienia DS 0,8) przy włączonym mieszaniu mechanicznym. Następnie dodawano 32 g PVA o stopniu polimeryzacji 2200 i hydrolizy 99%. Układ mieszano do uzyskania homogenicznego układu. Zawartość wylewano do formy z PS i suszono w komorze klimatycznej w temperaturze 90°C i rH 45% przez 36 h. Tak otrzymaną folię zdejmowano z formy. Wyniki badań wytrzymałościowych uzyskanej folii oraz czas rozpuszczania w wodzie i roztworze wodorotlenku sodu przedstawiono w tabeli 1.

P r z y k ł a d 6

Przygotowywano wodny roztwór karboksymetyloskrobi odmierzając 200 g wody destylowanej, do której wprowadzano 0,5 g gliceryny i 32 g CMS (o stopniu podstawienia DS. 0,43) przy włączonym mieszaniu mechanicznym. Następnie dodawano 8 g PVA o stopniu polimeryzacji 1600 i hydrolizy 99%. Układ mieszano do uzyskania homogenicznego układu. Zawartość wylewano do formy z PS i suszono w komorze klimatycznej w temperaturze 50°C i rH 45% przez 48 h. Tak otrzymaną folię zdejmowano z formy. Wyniki badań wytrzymałościowych uzyskanej folii oraz czas rozpuszczania w wodzie i roztworze wodorotlenku sodu przedstawiono w tabeli 1.

P r z y k ł a d 7

Przygotowywano wodny roztwór karboksymetyloskrobi odmierzając 200 g wody destylowanej, do której wprowadzano 0,5 g gliceryny i 20 g CMS (o stopniu podstawienia DS. 0,86) przy włączonym mieszaniu mechanicznym. Następnie dodawano 20 g PVA o stopniu polimeryzacji 1500 i hydrolizy 99%. Układ mieszano do uzyskania homogenicznego układu. Zawartość wylewano do formy z PS i suszono w komorze klimatycznej w temperaturze 70°C i rH 45% przez 6 h. Tak otrzymaną folię zdejmowano z formy. Wyniki badań wytrzymałościowych uzyskanej folii oraz czas rozpuszczania w wodzie i roztworze wodorotlenku sodu przedstawiono w tabeli 1.

P r z y k ł a d 8

Przygotowywano wodny roztwór karboksymetyloskrobi odmierzając 200 g wody destylowanej, do której wprowadzano 0,5 g gliceryny i 32 g CMS (o stopniu podstawienia DS 0,3) przy włączonym mieszaniu mechanicznym. Następnie dodawano 8 g PVA o stopniu polimeryzacji 2200 i hydrolizy 99%. Układ mieszano do uzyskania homogenicznego układu. Zawartość wylewano do formy z PS i suszono w komorze klimatycznej w temperaturze 60°C i rH 45% przez 48 h. Tak otrzymaną folię zdejmowano z formy. Wyniki badań wytrzymałościowych uzyskanej folii oraz czas rozpuszczania w wodzie i roztworze wodorotlenku sodu przedstawiono w tabeli1.

P r z y k ł a d 9

Przygotowywano wodny roztwór karboksymetyloskrobi odmierzając 200 g wody destylowanej, do której wprowadzano 0,5 g gliceryny i 32 g CMS (o stopniu podstawienia DS 0,86) przy włączonym mieszaniu mechanicznym. Następnie dodawano 8 g PVA o stopniu polimeryzacji 2200 i hydrolizy 99%. Układ mieszano do uzyskania homogenicznego układu. Zawartość wylewano do formy z PS i suszono w komorze klimatycznej w temperaturze 60°C i rH 45% przez 48 h. Tak otrzymaną folię zdejmowano z formy. Wyniki badań wytrzymałościowych uzyskanej folii oraz czas rozpuszczania w wodzie i roztworze wodorotlenku sodu przedstawiono w tabeli 1.

PL 240 307 BI “Tabela 1

Przykład	Wytrzymałość na rozciąganie \|MPa\|	Czas rozpuszczania w wodzie [minj	Czas rozpuszczania wNaOH [min]
1	12,5	180	78
2	7,9	90	75
3	13,1	80	120
4	16,7	130	150
5	15,4	40	230
6	16,4	100	170
7	17,3	110	130
8	10,2	120	40
9	9,6	140	60

Zastrzeżenia patentowe

Claims

1. Sposób otrzymywania folii rozpuszczalnej w wodzie na bazie karboksymetyloskrobi polegający na tym, że karboksymetyloskrobię; rozpuszcza się w wodzie, dodaje się plastyfikator w postaci gliceryny i miesza się do uzyskania homogenicznego układu, następnie wylewa się i suszy w temperaturze od 50° do 100°C w warunkach rH 35 do 70% w czasie od 6 godzin do 48 godzin znamienny tym, ze w wodzie rozpuszcza się karboksymetyskrobie w ilości od 1090% wagowych w suchej masie mieszaniny polimerów i poli(alkohol winylowy), przy czym stosuje sic karboksymetyloskrobię o stopniu podstawienia od 0,3 do 0,9, zaś poli(alkohol winylowy) o stopniu polimeryzacji od 150 do 2200 oraz stopniu hydrolizy od, 80 do 9,99%,

2. Folia rozpuszczalna w wodzie na bazie karboksymetyloskrobi, zawierająca plastyfikator w postaci gliceryny, znamienna tym, że stanowi produkt otrzymany z roztworu wodnego karboksymetyloskrobi i poli(alkohol winylowy przy czym zawartość karboksymetyloskrobi wynosi 0-90% wagowych przy czym karboksymetyloskrobia charakteryzuje się stopniem podstawienia od 0,3 do 0,9, zaś poli(alkohol (winylowy) charakteryzuje się stopniem polimeryzacji od 150 do 2200 oraz stopniem hydrolizy od 80 do 99,9%.