PL244800B1

PL244800B1 - Biodegradowalny kompozyt termoplastyczny, sposób wytwarzania biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego oraz jego zastosowanie do wielokrotnego przetwarzania

Info

Publication number: PL244800B1
Application number: PL439375A
Authority: PL
Inventors: Grzegorz Janowski; Wiesław Frącz; Łukasz Bąk; Grażyna Ryzińska; Marta Wójcik
Original assignee: Podkarpackie Centrum Innowacji Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia; Politechnika Rzeszowska Im Ignacego Lukasiewicza
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2024-03-04
Also published as: PL439375A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest biodegradowalny kompozyt, według zgłoszenia, który charakteryzuje się tym, że, zawiera od 55 do 85 cz. wag. poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) oraz od 15 do 45 cz. wag. napełniacza w postaci zmielonych łusek gryczanych, przy czym zmielone łuski gryczane mają wielkość cząstek wynoszącą od 1 µm do 100 µm. Zgłoszenie obejmuje także sposób otrzymywania biodegradowalnego kompozytu, według zgłoszenia, który charakteryzuje się tym, że miesza się od 55 do 85 cz. wag. poli(kwasu 3-hydroksymasłowy-co-3-hydroksywalerianowy) oraz od 15 do 45 cz. wag. napełniacza w postaci zmielonych łusek gryczanych o wielkości cząstek wynoszącej od 1 µm do 100 µm, a następnie mieszaninę suszy się w temperaturze co najwyżej 90°C, po czym mieszaninę podaje się do wytłaczarki ślimakowej i wytłacza się ją, a następnie wytłoczyny granuluje się. Przedmiotem zgłoszenia jest również sposób wielokrotnego przetwarzania wyrobu z biodegradowalnego kompozytu, według zgłoszenia, który charakteryzuje się tym, że wyrób uzyskany w procesie wtryskiwania z biodegradowalnego kompozytu zawierającego od 55 do 85 cz. wag. poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) oraz od 15 do 45 cz. wag. napełniacza w postaci zmielonych łusek gryczanych mieli się, po czym uzyskany granulat suszy się, a następnie uplastycznia się w temperaturze z przedziału od 170 do 190°C oraz formuje się wyrób.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest biodegradowalny kompozyt termoplastyczny, sposób wytwarzania biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego oraz jego zastosowanie do wielokrotnego przetwarzania, mogące być wykorzystanym zwłaszcza w wyrobach obciążonych w trakcie użytkowania, przeznaczonych do kontaktu z żywnością.

Z publikacji Singh S., Mohanty A.K. pt.: „Wood fiber reinforced bacterial bioplastic composites: Fabrication and performance evaluation”, Composites Science and Technology, 67 (2007), 1753-1763 znany jest kompozyt o osnowie poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) ze zmienną zawartością włókien drzewnych, który był przetwarzany na mini-wytłaczarce i mini-wtryskarce. Jako matryca polimerowa został w nim zastosowany PHBV o nazwie handlowej Biopol, zaś jako napełniacz zostały zastosowane włókna drzewne o długości włókna od 1,6 mm do 1,65 mm i średnicy w zakresie od 0,3 mm do 0,4 mm. Wytworzone biokompozyty o osnowie PHBV zawierały od 10% mas. do 40% mas. włókien drzewnych.

Z opisu patentowego PL 234621 B1 znany jest sposób otrzymywania termoplastycznych kompozytów wzmacnianych włóknami krótkimi polegający na mieszaniu osnowy polimerowej i włókien krótkich celulozy i kompatybilizatora. W tym znanym sposobie, w dwóch granulatach kompozytowych A i B modyfikuje się interfazę osnowa polimerowa - włókna celulozowe przy pomocy kompatybilizatora lub antykompatybilizatora, przy czym granulat kompozytowy A i B otrzymuje się poprzez mieszanie w stanie stopionym osnowy polimerowej z włóknami celulozowymi w stosunku od 70:30% wagowych do 50:50% wagowych, przy udziale, w granulacie A kompatybilizatora, którym jest wosk polimerowy mieszalny z polimerem osnowy w ilości 0,5-3% wagowych w stosunku do polimeru osnowy, zaś w granulacie B przy udziale antykompatybilizatora, którym jest wosk polimerowy niemieszalny z polimerem osnowy w ilości 0,25-3% wagowych w stosunku do polimeru osnowy, następnie granulaty A i B miesza się w stanie stopionym w stosunku od 1:1 do 3:1 w czasie dalszego przetwórstwa wtryskowego lub ekstruzji, otrzymując kompozyt o zróżnicowanej interfazie włókno-osnowa.

Z opisu zgłoszeniowego wynalazku CN 102850741 A, znany jest natomiast materiał kompozytowy biodegradowalny o osnowie polihydroksyalkanianu, który zawiera 30-80 części homopolimeru hydroksyalkanianu, 20-70 części kopolimeru hydroksyalkanianu, 15-40 części włókien pochodzenia roślinnego, 1,5-6 części kompatybilizatora, 0,5-10 części przeciwutleniacza oraz 1-6 części środka ułatwiającego przetwórstwo.

Z opisu zgłoszeniowego wynalazku CN 109467896 A znany jest materiał, który zawiera 48 do 53 cz. wag. PHBV, 50 do 55 cz. wag. białka orzeszków ziemnych w formie proszku, 14 do 15 cz. wag. włókna kokosowego, 30 do 40 cz. wag. skrobi, 20 do 24 cz. wag. chityny, 1,5 do 1,9 cz. wag. włókna jutowego, 3 do 6 cz. wag. włókna drzewnego, 1,5 do 2,2 cz. wag. silanowego środka sprzęgającego, 20 do 30 cz. wag. bursztynianu polibutylenu, 2 do 3 cz. wag. sorbinianu potasu, 2 do 3 cz. wag. kwasu dehydrooctowego, 1,4 do 1,6 cz. wag. ftalanu dioktylu, 2,3 do 3,6 cz. wag. stearynianu cynku, 8 do 12 cz. wag. twardej gliny, 5 do 9 cz. wag. kaolinu, 7 do 11 cz. wag. sepiolitu i 1 do 1,4 cz. wag. 2,6-ditert-4-metylofenolu.

Z opisu zgłoszenia wynalazku CA 2641922 A1 znany jest materiał, który zawiera poli(hydroksymaślan) (PHB) lub polikaprolaktan (PCL) jako matrycę polimerową oraz jako napełniacz w ilości masowej od 5% do 70% włókna naturalne takie jak: sizal, wytłoki trzciny cukrowej, orzech kokosa, piasava, soja, juta, ramia, curaua. Również jako napełniacz stosowane mogą być od 5 do 70% udziału wagowego: mączka lub pył drzewny, skrobia, łuski ryżowe.

Z opisu zgłoszenia wynalazku US 2009023836 A1 znany jest materiał, który zawiera poli(hydroksymaślan) (PHB) lub poli(kwas mlekowy) (PLA) jako matrycę polimerową oraz jako napełniacz w ilości masowej od 5% do 70% włókna naturalne takie jak: sizal, wytłoki trzciny cukrowej, orzech kokosa, piasava, soja, juta, ramia, curaua. Również jako napełniacz stosowane mogą być od 5 do 70% udziału wagowego: mączka lub pył drzewny, skrobia, łuski ryżowe.

Istotnym problemem jest stale zwiększająca się ilość odpadów z tworzyw polimerowych. Materiały z tworzyw polimerowych, są w większości pochodzenia petrochemicznego i nie ulegają biodegradacji oraz z różnym skutkiem poddawane są recyklingowi. PHBV, należący do grupy polihydroksyalkanianów (PHA) jest polimerem pochodzenia naturalnego, w pełni biodegradowalnym, obojętnym w organizmach żywych oraz mającym właściwości zbliżone do polipropylenu - materiału szeroko stosowanego w wyrobach wtryskowych i wytłaczanych. Z uwagi na stosunkowo wysokie koszty wytworzenia, PHBV jest rzadko stosowany na wyroby wytłaczane lub formowane wtryskowo, przez co ma obecnie niewielkie możliwości wdrożenia.

Celem wynalazku było wytworzenie biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego, który będzie tani w produkcji, a jego przetwórstwo będzie łatwe i możliwe do prowadzenia metodą wytłaczania oraz formowania wtryskowego, przez co znajdzie szerokie zastosowanie do wytwarzania produktów, takich jak w szczególności produkty codziennego użytku, a dzięki jego biodegradowalności, bez wydzielania do środowiska toksycznych związków, umożliwi jego bezpieczną utylizację, a ponadto będzie nadawał się do recyklingu.

Biodegradowalny kompozyt termoplastyczny zawierający osnowę polimerową w postaci poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) oraz napełniacz, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera od 55 do 85 cz. wag. poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) oraz od 15 do 45 cz. wag. napełniacza w postaci zmielonych łusek gryczanych, przy czym zmielone łuski gryczane mają wielkość cząstek wynoszącą od 1 gm do 100 gm.

Sposób otrzymywania biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że miesza się od 55 do 85 cz. wag. poli(kwasu 3-hydroksymasłowy-co-3-hydroksywalerianowy) oraz od 15 do 45 cz. wag napełniacza w postaci zmielonych łusek gryczanych o wielkości cząstek wynoszącej od 1 gm do 100 gm, a następnie mieszaninę suszy się w temperaturze co najwyżej 90°C, po czym mieszaninę podaje się do wytłaczarki ślimakowej i wytłacza się ją, a następnie wytłoczyny granuluje się.

Korzystnie poli(kwas 3-hydroksymasłowy-co-3-hydroksywalerianowy) oraz zmielone łuski gryczane miesza się w mieszalniku bębnowym o średnicy od 0,1 m do 2 m.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeśli mieszanie poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) ze zmielonymi łuskami gryczanymi, w mieszalniku bębnowym, prowadzi się z prędkością od 23 obrotów na minutę do 37 obrotów na minutę.

Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeżeli mieszanie poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) ze zmielonymi łuskami gryczanymi prowadzi się w temperaturze pokojowej.

Następne korzyści uzyskiwane są, jeżeli mieszaninę suszy się przez 3 godziny w temperaturze 90°C.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeśli zmielone łuski gryczane, przed zmieszaniem z poli(kwasem 3-hydroksymasłowym-co-3-hydroksywalerianowym), przesiewa się na sicie.

Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeśli poli(kwas 3-hydroksymasłowy-co-3-hydroksywalerianowy) stosuje się w formie proszku o gęstości 1250 kg/cm³ oraz temperaturze mięknienia według Vicata 166°C.

Następne korzyści uzyskiwane są, jeśli do wytłaczania mieszaniny stosuje się wytłaczarkę jednoślimakową, przy czym w wytłaczarce jednoślimakowej stosuje się temperaturę głowicy wytłaczarskiej od 160°C do 170°C oraz temperaturę stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki od 140°C do 170°C.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeśli w wytłaczarce jednoślimakowej wytłaczanie prowadzi się z prędkością obwodową ślimaka od 1 m/min do 2 m/min.

Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeżeli do wytłaczania mieszaniny stosuje się wytłaczarkę dwuślimakową współbieżną, przy czym w wytłaczarce dwuślimakowej współbieżnej stosuje się temperaturę głowicy wytłaczarskiej od 160°C do 165°C oraz temperaturę stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki od 140°C do 165°C.

Następne korzyści uzyskiwane są jeśli w wytłaczarce dwuślimakowej współbieżnej wytłaczanie prowadzi się z prędkością obwodową ślimaka od 0,5 m/min do 1,5 m/min.

Zastosowanie biodegradowalnego kompozytu, według wynalazku, do jego wielokrotnego przetwarzania, charakteryzuje się tym, że wyrób z biodegradowalnego kompozytu zawierającego od 55 do 85 cz. wag. poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) oraz od 15 do 45 cz. wag. napełniacza w postaci zmielonych łusek gryczanych mieli się, po czym uzyskany granulat suszy się, a następnie uplastycznia się w temperaturze z przedziału od 170 do 190°C oraz formuje się wyrób.

Korzystnie uplastyczniony granulat formuje się poprzez wtryskiwanie w temperaturze z przedziału od 170 do 190°C.

Dalsze korzyści uzyskiwane są, jeżeli wtryskiwanie prowadzi się z prędkością 35 cm³/s, przy ciśnieniu docisku wynoszącym 55 MPa, temperaturze formy wynoszącej 90°C oraz czasie docisku wynoszącym 25 s.

Nowy biodegradowalny kompozyt termoplastyczny, wytworzony sposobem według wynalazku znajduje szerokie zastosowanie do produkcji wyrobów wytwarzanych za pomocą technologii formowania wtryskowego oraz wytłaczania. Ten nowy biodegradowalny kompozyt termoplastyczny nie ulega szybkiemu zużyciu, może pełnić funkcję wyrobu obciążonego w trakcie użytkowania, może mieć bezpośredni kontakt z organizmami żywymi, a ponadto może zostać wykorzystany do produkcji zwłaszcza palet z tworzyw sztucznych, skrzynek do przechowywania owoców lub warzyw, naczyń jednorazowego użytku, sztućców, pojemników na odpady szpitalne, patyczków do lodów, opakowań na wybrane produkty spożywcze, osłon na rośliny, elementów osłonowych i ochronnych z przeznaczeniem do wyrobów o wyższej wartości. Zastosowanie w sposobie otrzymywania biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego, według wynalazku, PHBV w formie proszku, a nie w formie powszechnie stosowanego granulatu, korzystnie wpływa na równomierne wymieszanie polimeru ze zmielonymi łuskami gryczanymi, z uwagi na podobną wielkość cząstek obu składników. Przesianie zmielonych łusek gryczanych na sicie, w celu rozproszenia większych skupisk, pozwala na możliwość lepszego wymieszania obu faz. Nowy biodegradowalny kompozyt termoplastyczny, w porównaniu do czystego PHBV charakteryzuje się znacznie podwyższoną twardością, mniejszym skurczem przetwórczym oraz jednorodnością mikrostruktury. Twardość oraz skurcz przetwórczy otrzymanych wyrobów wytłaczanych oraz wtryskiwanych zależą od ilości zastosowanego napełniacza w matrycy polimerowej oraz metody wytłaczania. Ponadto kompozyt nadaje się do ponownego przetwarzania, przy nieznacznej zmianie właściwości w stosunku do kompozytu pierwotnie wytworzonego. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że kompozyt może być ponownie przetworzony minimum pięciokrotnie.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania.

Biodegradowalny kompozyt termoplastyczny, według wynalazku, w pierwszym przykładzie wykonania, zawiera 85 cz. wag. poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) (PHBV) oraz 15 cz. wag. zmielonych łusek gryczanych o zróżnicowanych wielkościach cząstek których wymiary liniowe wynoszą od 1 pm do 100 pm.

Biodegradowalny kompozyt termoplastyczny, według wynalazku, w drugim przykładzie wykonania, zawiera 70 cz. wag. PHBV oraz 30 cz. wag. zmielonych łusek gryczanych o zróżnicowanych wielkościach cząstek, których wymiary liniowe wynoszą od 1 pm do 100 pm.

Biodegradowalny kompozyt termoplastyczny, według wynalazku, w trzecim przykładzie wykonania, zawiera 55 cz. wag. PHBV oraz 45 cz. wag. zmielonych łusek gryczanych o zróżnicowanych wielkościach cząstek, których wymiary liniowe wynoszą od 1 pm do 100 pm.

Sposób otrzymywania biodegradowalnego kompozytu polimerowego, według wynalazku, w pierwszym przykładzie realizacji prowadzi się tak, że zmielone łuski gryczane przesiewa się przez sito o wielkości oczka wynoszącej 0,7 mm, a następnie 85 cz. wag. poli(kwasu 3-hydroksymasłowegoco-3-hydroksywalerianowego) (PHBV), w postaci proszku o gęstości 1250 kg/cm³ oraz temperaturze mięknienia według Vicata wynoszącej 166°C, i 15 cz. wag. zmielonych łusek gryczanych, o zróżnicowanych wielkościach cząstek których wymiary liniowe mieszczą się w zakresie od 1 pm do 100 pm, miesza się w mieszalniku bębnowym, o średnicy 0,3 m, w temperaturze pokojowej z prędkością 37 obrotów na minutę, po czym powstałą mieszaninę suszy się przez 3 godziny w temperaturze 90°C. Wysuszoną mieszaninę dozuje się do leja zasypowego wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej o strefach uszczelniająco-transportowo-rozcierających. Podczas wytłaczania utrzymuje się stałą temperaturę głowicy wytłaczarskiej wynoszącą 160°C oraz stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki wynoszące kolejno: 155°C, 155°C, 155°C, 152°C, 149°C, 145°C, 140°C. Wytłaczanie prowadzi się przy stałej prędkości obwodowej ślimaka wynoszącej 0,5 m/min. Uzyskane wytłoczyny biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego granuluje się. Otrzymany biodegradowalny kompozyt polimerowy charakteryzuje się twardością 95,8 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 2,11 %, skurczem przetwórczym poprzecznym 2,34% oraz skurczem przetwórczym na grubości 3,82%, podczas gdy czysty PHBV charakteryzuje się twardością 84,5 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 2,5%, skurczem przetwórczym poprzecznym 2,7% oraz skurczem przetwórczym na grubości 4,85%.

Sposób otrzymywania biodegradowalnego kompozytu polimerowego, według wynalazku, w drugim przykładzie realizacji prowadzi się tak, że zmielone łuski gryczane przesiewa się przez sito, o wielkości oczka wynoszącej 0,7 mm, a następnie 70 cz. wag. poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) (PHBV) i 30 cz. wag. zmielonych łusek gryczanych o zróżnicowanych wielkościach cząstek których wymiary liniowe mieszczą się w zakresie od 1 pm do 100 pm, miesza się w mieszalniku bębnowym w temperaturze pokojowej z prędkością 30 obrotów na minutę, po czym powstałą mieszaninę suszy się przez 3 godziny w temperaturze 90°C. Wysuszoną mieszaninę dozuje się do leja zasypowego wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej o strefach uszczelniająco-transportoworozcierających. Podczas wytłaczania utrzymuje się stałą temperaturę głowicy wytłaczarskiej wynoszącą 162°C oraz stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki wynoszące kolejno: 160°C, 160°C, 159°C, 158°C, 153°C, 150°C, 145°C. Wytłaczanie prowadzi się przy stałej prędkości obwodowej ślimaka wynoszącej 1 m/min. Uzyskane wytłoczyny biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego granuluje się. Otrzymany biodegradowalny kompozyt polimerowy charakteryzuje się twardością 103,4 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 1,75%, skurczem przetwórczym poprzecznym 1,92% oraz skurczem przetwórczym na grubości 2,21%, podczas gdy czysty PHBV charakteryzuje się twardością 84,5 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 2,5%, skurczem przetwórczym poprzecznym 2,7% oraz skurczem przetwórczym na grubości 4,85%.

Sposób otrzymywania biodegradowalnego kompozytu polimerowego, według wynalazku, w trzecim przykładzie realizacji prowadzi się tak, że zmielone łuski gryczane przesiewa się przez sito o wielkości oczka wynoszącej 0,7 mm, a następnie 55 cz. wag. poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) (PHBV) i 45 cz. wag. zmielonych łusek gryczanych o zróżnicowanych wielkościach cząstek których wymiary liniowe mieszczą się w zakresie od 1 pm do 100 pm, miesza się w mieszalniku bębnowym w temperaturze pokojowej z prędkością 23 obroty na minutę, po czym powstałą mieszaninę suszy się przez 3 godziny w temperaturze 90°C. Wysuszoną mieszaninę dozuje się do leja zasypowego wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej o strefach uszczelniająco-transportoworozcierających. Podczas wytłaczania utrzymuje się stałą temperaturę głowicy wytłaczarskiej wynoszącą 164°C oraz stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki wynoszące kolejno: 163°C, 162°C, 162°C, 161°C, 158°C, 155°C, 148°C. Wytłaczanie prowadzi się przy stałej prędkości obwodowej ślimaka wynoszącej 1,5 m/min. Uzyskane wytłoczyny biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego granuluje się. Otrzymany biodegradowalny kompozyt polimerowy charakteryzuje się twardością 114,3 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 1,29%, skurczem przetwórczym poprzecznym 1,44% oraz skurczem przetwórczym na grubości 0,92%, podczas gdy czysty PHBV charakteryzuje się twardością 84,5 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 2,5%, skurczem przetwórczym poprzecznym 2,7% oraz skurczem przetwórczym na grubości 4,85%.

Sposób otrzymywania biodegradowalnego kompozytu polimerowego, według wynalazku, w czwartym przykładzie realizacji prowadzi się tak, że zmielone łuski gryczane przesiewa się przez sito o wielkości oczka wynoszącej 1,3 mm, a następnie 85 cz. wag. poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) (PHBV) i 15 cz. wag. zmielonych łusek gryczanych o zróżnicowanych wielkościach cząstek których wymiary liniowe mieszczą się w zakresie od 1 pm do 100 pm, miesza się w mieszalniku bębnowym w temperaturze pokojowej z prędkością 37 obrotów na minutę, po czym powstałą mieszaninę suszy się przez 3 godziny w temperaturze 90°C. Wysuszoną mieszaninę dozuje się do leja zasypowego wytłaczarki jednoślimakowej. Podczas wytłaczania utrzymuje się stałą temperaturę głowicy wytłaczarskiej wynoszącą 160°C oraz stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki wynoszące kolejno: 152°C, 145°C, 140°C. Wytłaczanie prowadzi się przy stałej prędkości obwodowej ślimaka wynoszącej 1 m/min. Uzyskane wytłoczyny biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego granuluje się. Otrzymany biodegradowalny kompozyt polimerowy charakteryzuje się twardością 97,2 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 2,09%, skurczem przetwórczym poprzecznym 2,12% oraz skurczem przetwórczym na grubości 3,93%, podczas gdy czysty PHBV charakteryzuje się twardością 84,5 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 2,5%, skurczem przetwórczym poprzecznym 2,7% oraz skurczem przetwórczym na grubości 4,85%.

Sposób otrzymywania biodegradowalnego kompozytu polimerowego, według wynalazku, w piątym przykładzie realizacji prowadzi się tak, że zmielone łuski gryczane przesiewa się przez sito o wielkości oczka wynoszącej 1,3 mm, a następnie 70 cz. wag. poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) (PHBV) i 30 cz. wag. zmielonych łusek gryczanych o zróżnicowanych wielkościach cząstek których wymiary liniowe mieszczą się w zakresie od 1 pm do 100 pm, miesza się w mieszalniku bębnowym w temperaturze pokojowej z prędkością 30 obrotów na minutę, po czym powstałą mieszaninę suszy się przez 3 godziny w temperaturze 90°C. Wysuszoną mieszaninę dozuje się do leja zasypowego wytłaczarki jednoślimakowej. Podczas wytłaczania utrzymuje się stałą temperaturę głowicy wytłaczarskiej wynoszącą 165°C oraz stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki wynoszące kolejno: 159°C, 152°C, 142°C. Wytłaczanie prowadzi się przy stałej prędkości obwodowej ślimaka wynoszącej 1,5 m/min. Uzyskane wytłoczyny biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego granuluje się. Otrzymany biodegradowalny kompozyt polimerowy charakteryzuje się twardością 104,5 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 1,78%, skurczem przetwórczym poprzecznym

1,83% oraz skurczem przetwórczym na grubości 2,01%, podczas gdy czysty PHBV charakteryzuje się twardością 84,5 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 2,5%, skurczem przetwórczym poprzecznym 2,7% oraz skurczem przetwórczym na grubości 4,85%.

Sposób otrzymywania biodegradowalnego kompozytu polimerowego, według wynalazku, w szóstym przykładzie realizacji prowadzi się tak, że zmielone łuski gryczane przesiewa się przez sito o wielkości oczka wynoszącej 1,3 mm, a następnie 55 cz. wag. poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) (PHBV) i 45 cz. wag. zmielonych łusek gryczanych o zróżnicowanych wielkościach cząstek których wymiary liniowe mieszczą się w zakresie od 1 gm do 100 gm, miesza się w mieszalniku bębnowym w temperaturze pokojowej z prędkością 23 obroty na minutę, po czym powstałą mieszaninę suszy się przez 3 godziny w temperaturze 90°C. Wysuszoną mieszaninę dozuje się do leja zasypowego wytłaczarki jednoślimakowej. Podczas wytłaczania utrzymuje się stałą temperaturę głowicy wytłaczarskiej wynoszącą 170°C oraz stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki wynoszące kolejno: 165°C, 162°C, 145°C. Wytłaczanie prowadzi się przy stałej prędkości obwodowej ślimaka wynoszącej 2 m/min. Uzyskane wytłoczyny biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego granuluje się. Otrzymany biodegradowalny kompozyt polimerowy charakteryzuje się twardością 118,7 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 1,07%, skurczem przetwórczym poprzecznym 1,35% oraz skurczem przetwórczym na grubości 0,62%, podczas gdy czysty PHBV charakteryzuje się twardością 84,5 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 2,5%, skurczem przetwórczym poprzecznym 2,7% oraz skurczem przetwórczym na grubości 4,85%.

Zastosowanie biodegradowalnego kompozytu do wielokrotnego przetwarzania w pierwszym przykładzie realizacji opisano poniżej. Wielokrotne przetwarzanie prowadzi się z wykorzystaniem wyrobu z biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego zawierającego osnowę polimerową w postaci poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) oraz napełniacz w postaci zmielonych łusek gryczanych, z uzyskanego w szóstym przykładzie realizacji granulatu biodegradowalnego kompozytu zawierającego 55 cz. wag. poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) oraz 45 cz. wag. zmielonych łusek gryczanych, o zróżnicowanej wielkościach cząstek, których wymiary liniowe wynoszą od 1 gm do 100 gm. Granulat suszy się w temperaturze 90°C przez 3 godziny. Po czym uplastyczniony granulat wtryskuje się w temperaturze 190°C, przy czym wtryskiwanie prowadzi się z prędkością 35 cm³/s, przy ciśnieniu docisku wynoszącym 55 MPa, temperaturze formy wynoszącej 90°C, czasie docisku wynoszącym 25 s oraz czasie chłodzenia wynoszącym 25 s. Otrzymana kształtka z biodegradowalnego kompozytu polimerowego charakteryzuje się twardością 118,7 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 1,07%, skurczem przetwórczym poprzecznym 1,35% oraz skurczem przetwórczym na grubości 0,62%.

Dla ponownego przetworzenia tak uzyskanego wyrobu w postaci kształtki z biodegradowalnego kompozytu, w pierwszej kolejności kształtkę mieli się w młynie do tworzyw sztucznych. Stosuje się młyn o przestrzeni komory roboczej wynoszącej 170x260 mm², pojemności zasypu wynoszącej 6 l, dwunastu nożach wirnika oraz dwóch nożach statycznych, wyposażony w sito o wielkości oczka wynoszącej 5 mm. Mielenie prowadzi się z prędkością obrotową wirnika wynoszącą 250 obr./min. Następnie uzyskany, w wyniku mielenia, granulat suszy się w temperaturze 90°C przez 3 godziny. Po czym uplastyczniony granulat wtryskuje się w temperaturze 170°C, przy czym wtryskiwanie prowadzi się z prędkością 35 cm³/s, przy ciśnieniu docisku wynoszącym 55 MPa, temperaturze formy wynoszącej 90°C, czasie docisku wynoszącym 25 s oraz czasie chłodzenia wynoszącym 25 s.

Uzyskana kształtka z biodegradowalnego kompozytu polimerowego charakteryzuje się twardością wynoszącą 111,82 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 1,22%, skurczem przetwórczym poprzecznym wynoszącym 1,91% oraz skurczem przetwórczym na grubości 0,93%.

Zastosowanie biodegradowalnego kompozytu do wielokrotnego przetwarzania w drugim przykładzie realizacji opisano poniżej. Wielokrotne przetwarzanie prowadzi się z wykorzystaniem wyrobu z biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego zawierającego osnowę polimerową w postaci poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) oraz napełniacz w postaci zmielonych łusek gryczanych, uzyskanego w pierwszym przykładzie realizacji zastosowania biodegradowalnego kompozytu do wielokrotnego przetwarzania. W pierwszej kolejności wyrób w postaci kształtki mieli się w młynie do tworzyw sztucznych. Stosuje się młyn o przestrzeni komory roboczej wynoszącej 170x260 mm², pojemności zasypu wynoszącej 6 l, o dwunastu nożach wirnika oraz dwóch nożach statycznych, wyposażony w sito o 5 mm oczkach. Mielenie prowadzi się z prędkością obrotową wirnika wynoszącą 250 obr/min. Następnie uzyskany, w wyniku mielenia, granulat suszy się w temperaturze 90°C przez godziny. Po czym uplastyczniony granulat wtryskuje się w temperaturze 170°C, przy czym wtryskiwanie prowadzi się z prędkością 35 cm³/s, przy ciśnieniu docisku wynoszącym 55 MPa, temperaturze formy wynoszącej 90°C, czasie docisku wynoszącym 25 s oraz czasie chłodzenia wynoszącym 25 s.

Uzyskana kształtka z biodegradowalnego kompozytu polimerowego charakteryzuje się twardością wynoszącą 111,91 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 1,21%, skurczem przetwórczym poprzecznym wynoszącym 1,90% oraz skurczem przetwórczym na grubości 0,93%.

Zastosowanie biodegradowalnego kompozytu do wielokrotnego przetwarzania w trzecim przykładzie realizacji opisano poniżej. Wielokrotne przetwarzanie prowadzi się z wykorzystaniem wyrobu z biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego, zawierającego osnowę polimerową w postaci poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) oraz napełniacz w postaci zmielonych łusek gryczanych, uzyskanego w drugim przykładzie realizacji zastosowania biodegradowalnego kompozytu do wielokrotnego przetwarzania. W pierwszej kolejności wyrób w postaci kształtki mieli się w młynie do tworzyw sztucznych. Stosuje się młyn o przestrzeni komory roboczej wynoszącej 170x260 mm², pojemności zasypu wynoszącej 6 l, o dwunastu nożach wirnika oraz dwóch nożach statycznych, wyposażony w sito o 5 mm oczkach. Mielenie prowadzi się z prędkością obrotową wirnika wynosząca 250 obr./min. Następnie uzyskany, w wyniku mielenia, granulat suszy się w temperaturze 90°C przez 3 godziny. Po czym uplastyczniony granulat wtryskuje się w temperaturze 170°C, przy czym wtryskiwanie prowadzi się z prędkością 35 cm³/s, przy ciśnieniu docisku wynoszącym 55 MPa, temperaturze formy wynoszącej 90°C, czasie docisku wynoszącym 25 s oraz czasie chłodzenia wynoszącym 25 s.

Uzyskana kształtka z biodegradowalnego kompozytu polimerowego charakteryzuje się twardością wynoszącą 117,86 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 1,21%, skurczem przetwórczym poprzecznym wynoszącym 1,92% oraz skurczem przetwórczym na grubości 0,98%.

Zastosowanie biodegradowalnego kompozytu do wielokrotnego przetwarzania w czwartym przykładzie realizacji opisano poniżej. Wielokrotne przetwarzanie prowadzi się z wykorzystaniem wyrobu z biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego, zawierającego osnowę polimerową w postaci poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) oraz napełniacz w postaci zmielonych łusek gryczanych, uzyskanego w trzecim przykładzie realizacji zastosowania biodegradowalnego kompozytu do wielokrotnego przetwarzania. W pierwszej kolejności wyrób, w postaci kształtki, mieli się w młynie do tworzyw sztucznych. Stosuje się młyn o przestrzeni komory roboczej wynoszącej 170x260 mm², pojemności zasypu wynoszącej 6 l, o dwunastu nożach wirnika oraz dwóch nożach statycznych, wyposażony w sito o 5 mm oczkach. Mielenie prowadzi się z prędkością obrotową wirnika wynoszącą 250 obr./min. Następnie uzyskany, w wyniku mielenia, granulat suszy się w temperaturze 90°C przez 3 godziny. Po czym uplastyczniony granulat wtryskuje się w temperaturze 170°C, przy czym wtryskiwanie prowadzi się z prędkością 35 cm³/s, przy ciśnieniu docisku wynoszącym 55 MPa, temperaturze formy wynoszącej 90°C, czasie docisku wynoszącym 25 s oraz czasie chłodzenia wynoszącym 25 s.

Uzyskana kształtka z biodegradowalnego kompozytu polimerowego charakteryzuje się twardością wynoszącą 121,58 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 1,23%, skurczem przetwórczym poprzecznym wynoszącym 1,96% oraz skurczem przetwórczym na grubości wynoszącym 1,00%.

Zastosowanie biodegradowalnego kompozytu do wielokrotnego przetwarzania w piątym przykładzie realizacji opisano poniżej. Wielokrotne przetwarzanie prowadzi się z wykorzystaniem wyrobu z biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego, zawierającego osnowę polimerową w postaci poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) oraz napełniacz w postaci zmielonych łusek gryczanych, uzyskanego w czwartym przykładzie realizacji zastosowania biodegradowalnego kompozytu do wielokrotnego przetwarzania. W pierwszej kolejności wyrób w postaci kształtki mieli się w młynie do tworzyw sztucznych. Stosuje się młyn o przestrzeni komory roboczej wynoszącej 170x260 mm², pojemności zasypu wynoszącej 6 l, o dwunastu nożach wirnika oraz dwóch nożach statycznych, wyposażony w sito o 5 mm oczkach. Mielenie prowadzi się z prędkością obrotową wirnika wynoszącą 250 obr./min. Następnie uzyskany, w wyniku mielenia, granulat suszy się w temperaturze 90°C przez 3 godziny. Po czym uplastyczniony granulat wtryskuje się w temperaturze 170°C, przy czym wtryskiwanie prowadzi się z prędkością 35 cm³/s, przy ciśnieniu docisku wynoszącym 55 MPa, temperaturze formy wynoszącej 90°C, czasie docisku wynoszącym 25 s oraz czasie chłodzenia wynoszącym 25 s.

Uzyskana kształtka z biodegradowalnego kompozytu polimerowego charakteryzuje się twardością wynoszącą 119,81 N/mm², skurczem przetwórczym wzdłużnym 1,21%, skurczem przetwórczym poprzecznym wynoszącym 1,91% oraz skurczem przetwórczym na grubości wynoszącym 1,05%.

Claims

1. Biodegradowalny kompozyt termoplastyczny zawierający osnowę polimerową w postaci poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) oraz napełniacz, znamienny tym, że zawiera od 55 do 85 cz. wag. poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) oraz od 15 do 45 cz. wag. napełniacza w postaci zmielonych łusek gryczanych, przy czym zmielone łuski gryczane mają wielkość cząstek wynoszącą od 1 gm do 100 gm.

2. Sposób otrzymywania biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego, określonego w zastrz. 1, znamienny tym, że miesza się od 55 do 85 cz. wag. poli(kwasu 3-hydroksymasłowyco-3-hydroksywalerianowy) oraz od 15 do 45 cz. wag napełniacza w postaci zmielonych łusek gryczanych o wielkości cząstek wynoszącej od 1 gm do 100 gm, a następnie mieszaninę suszy się w temperaturze co najwyżej 90°C, po czym mieszaninę podaje się do wytłaczarki ślimakowej i wytłacza się ją, a następnie wytłoczyny granuluje się.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że poli(kwas 3-hydroksymasłowy-co-3-hydroksywalerianowy) oraz zmielone łuski gryczane miesza się w mieszalniku bębnowym.

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że mieszalnik bębnowy stosuje się o średnicy od 0,1 m do 2 m.

5. Sposób według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że mieszanie poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) ze zmielonymi łuskami gryczanymi, w mieszalniku bębnowym, prowadzi się z prędkością od 23 obrotów na minutę do 37 obrotów na minutę.

6. Sposób według jednego z zastrz. od 2 do 5, znamienny tym, że mieszanie poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) ze zmielonymi łuskami gryczanymi prowadzi się w temperaturze pokojowej.

7. Sposób według jednego z zastrz. od 2 do 6, znamienny tym, że mieszaninę suszy się przez 3 godziny w temperaturze 90°C.

8. Sposób według jednego z zastrz. od 2 do 7, znamienny tym, że zmielone łuski gryczane, przed zmieszaniem z poli(kwasem 3-hydroksymasłowym-co-3-hydroksywalerianowym), przesiewa się na sicie.

9. Sposób według jednego z zastrz. od 2 do 8, znamienny tym, że poli(kwas 3-hydroksymasłowy-co-3-hydroksywalerianowy) stosuje się w formie proszku o gęstości 1250 kg/cm³ oraz temperaturze mięknienia według Vicata 166°C.

10. Sposób według jednego z zastrz. od 2 do 9, znamienny tym, że do wytłaczania mieszaniny stosuje się wytłaczarkę jednoślimakową.

11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że w wytłaczarce jednoślimakowej stosuje się temperaturę głowicy wytłaczarskiej od 160°C do 170°C oraz temperaturę stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki od 140°C do 170°C.

12. Sposób według zastrz. 10 albo 11, znamienny tym, że w wytłaczarce jednoślimakowej wytłaczanie prowadzi się z prędkością obwodową ślimaka od 1 m/min do 2 m/min.

13. Sposób według jednego z zastrz. od 2 do 9, znamienny tym, że do wytłaczania mieszaniny stosuje się wytłaczarkę dwuślimakową współbieżną.

14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że w wytłaczarce dwuślimakowej współbieżnej stosuje się temperaturę głowicy wytłaczarskiej od 160°C do 165°C oraz temperaturę stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki od 140°C do 165°C.

15. Sposób według zastrz. 13 albo 14, znamienny tym, że w wytłaczarce dwuślimakowej współbieżnej wytłaczanie prowadzi się z prędkością obwodową ślimaka od 0,5 m/min do 1,5 m/min.

16. Zastosowanie biodegradowalnego kompozytu określonego w zastrz. 1 do jego wielokrotnego przetwarzania, znamienne tym, że wyrób z biodegradowalnego kompozytu zawierającego od 55 do 85 cz. wag. poli(kwasu 3-hydroksymasłowego-co-3-hydroksywalerianowego) oraz od 15 do 45 cz. wag. napełniacza w postaci zmielonych łusek gryczanych mieli się, po czym uzyskany granulat suszy się, a następnie uplastycznia się oraz formuje się wyrób.

17. Zastosowanie według zastrz. 16, znamienne tym, że uplastyczniony granulat formuje się poprzez wtryskiwanie w temperaturze z przedziału od 170 do 190°C.

18. Zastosowanie według zastrz. 17, znamienne tym, że wtryskiwanie prowadzi się z prędkością 35 cm³/s, przy ciśnieniu docisku wynoszącym 55 MPa, temperaturze formy wynoszącej 90°C oraz czasie docisku wynoszącym 25 s.