SK281945B6

SK281945B6 - Penový výrobok z biodegradabilného plastového materiálu a spôsob jeho výroby

Info

Publication number: SK281945B6
Application number: SK164-95A
Authority: SK
Inventors: Catia Bastioli; Vittorio Bellotti; Tredici Gianfranco Del; Angelos Rallis
Original assignee: Novamont S. P. A.
Priority date: 1994-02-09
Filing date: 1995-02-07
Publication date: 2001-09-11
Also published as: EP1347008A2; EP0989158A3; PL307149A1; IL112565A; ATE279467T1; NZ270461A; DK0667369T3; FI950546A0; EP0989158B1; CN1112143A; ES2173930T3; EP1347008A3; FI950546A7; DE69533654D1; HU218832B; AU1163095A; SK16495A3; CA2142134A1; JPH07258453A; EP0989158A2

Abstract

Penový výrobok z biodegradabilného plastového materiálu tvorený aglomerovanými penovými časticami, ktoré majú hustotu v rozpätí od 0,1 do 0,003 g . cm-3 a veľkosti od 0,5 do 10 mm v priemere, je tvorený materiálom, ktorý obsahuje od 50 do 95 % hmotnostných termoplastického škrobu, od 0,5 do 45 % hmotnostných aspoň jedného termoplastického polyméru a od 2 do 20 % hmotnostných vody. Spôsob výroby tohto penového výrobku spočíva v tom, že sa uvedené penové častice tepelne spracujú s aspoň jedným poťahovacím činidlom na modifikáciu povrchu týchto častíc a následne sa uvedené penové častice udržujú v tesnom vzájomnom styku dostatočne dlhý čas na ich aglomeráciu.ŕ

Description

Predložený vynález sa týka penových výrobkov vyrobených z biodegradabilného plastového materiálu a spôsobu ich výroby.

Doterajší stav techniky

V odbore penových materiálov používaných najmä na ochranné obaly je stále väčšia a väčšia potreba nahradiť penový polystyrén materiálmi, ktoré budú spĺňať stále sa zvyšujúce požiadavky na biodegradabilitu.

V poslednom čase bolo na tento účel navrhnuté použitie materiálov na báze škrobov.

Európska patentová prihláška EP-A-0 087 847 opisuje spôsob prípravy penových výrobkov na báze škrobu, zahrievaním škrobu alebo materiálov obsahujúcich škrob, v extrudovacom lise za prítomnosti 10 až 30 % hmotnostných vody a penového činidla s nasledujúcou extrúziou.

Európska patentová prihláška EP-A-0 375 831 opisuje penové výrobky tvorené škrobom s vysokým obsahom amylózy, ktoré majú dobré mechanické charakteristiky a uzatvorenú bunkovú štruktúru. Tieto penové výrobky sa pripravujú extrúziou za prítomnosti vody, pri teplote v rozpätí od 100 do 250 °C s nasledujúcou možnosťou tvarovaním teplom.

Medzinárodná patentová prihláška publikovaná pod č. WO 91/02023 opisuje penové výrobky z biodegradabilných plastových materiálov, pripravených extrudovaním zmesí obsahujúcich škrob a syntetický polymér vybraný zo súboru, ktorý zahrnuje etylén, vinylalkohol a kopolyméry etylénkyselina akrylová, za prítomnosti polymémej kyseliny a hydrogenuhličitanu sodného ako peniaceho činidla.

Ale pri postupe podľa metód známych zo stavu techniky, je ľahká príprava penových výrobkov, majúcich komplexné tvary a vysokú hustotu. Navyše výsledné penové výrobky všeobecne nie sú dosť stabilné.

Cieľom predloženého vynálezu je poskytnúť penové výrobky z biodegradabilného plastového materiálu, ktoré nebudú mať nevýhody výrobkov podľa známeho stavu techniky a ktoré budú mať dobré mechanické vlastnosti, najmä dobrú pružnosť a stlačiteľnosť.

Podstata vynálezu

Predmetom tohto vynálezu je penový výrobok z biodegradabilného plastového materiálu tvorený aglomerovanými penovými časticami, ktoré majú hustotu v rozpätí od 0,1 do 0,003 g. cm³ a veľkosť od 0,5 do 10 mm v priemere, tvorený materiálom, ktorý obsahuje od 50 do 95 % hmotnostných termoplastického škrobu, od 0,5 do 45 % hmotnostných aspoň jedného termoplastického polyméru a od 2 do 20 % hmotnostných vody.

Predmetom tohto vynálezu je ďalej spôsob výroby tohto penového výrobku, ktorý spočíva v tom, že sa uvedené penové častice tepelne spracujú zahrievaním na teplotné rozpätie od teploty miestnosti do 100 °C s aspoň jedným poťahovacím činidlom na modifikáciu povrchu týchto častíc, umožňujúcim trvalú vzájomnú interakciu pri vzájomnom tesnom styku, a následne sa uvedené penové častice udržujú v tesnom vzájomnom styku dostatočne dlhý čas na ich aglomeráciu.

Uvedené penové častice majú uzavretú bunkovú štruktúru. Môžu mať rôzny tvar a najmä výhodne tvar guľatý.

Prítomnosť jedného alebo viacerých termoplastických polymérov v zložení uvedených častíc umožňuje zlepšenie odolnosti oproti taveniu a získané penové výrobky majú dobrú pružnosť a malú citlivosť na vlhkosť.

Termoplastickým škrobom, ktorý môže byť použitý ako zložka do uvedených penových častíc môže byť prírodný škrob, výhodne kukuričný škrob alebo zemiakový škrob, alebo škrob s vysokým obsahom amylózy, výhodne obsahujúci viac ako 30 % amylózy a voskovitý škrob.

Ďalej môžu byť použité fyzikálne a chemicky modifikované škroby, ako sú etoxylové škroby, oxypropoxylované škroby, acetát-škroby, butyrát-škroby, propionát-škroby so stupňom substitúcie v rozpätí od 0,1 do 2, katiónové škroby, oxidované škroby, zosietené škroby, želatínové škroby, škrob komplexovaný s polymérom schopným poskytnúť komplexy „V“-typu, napr. s kopolymérmi etylén-vinylalkohol (EVOH), etylén-akrylová kyselina (EAA), terpolyméry etylén-etylakrylát-maleínanhydrid, očkované škroby, degradované škroby a deštrukturované škroby.

Prírodný škrob sa používa normálne bez toho, aby sa podrobil akejkoľvek predbežnej dehydratácii, ktorý má obsah vody od asi 9 do 16 % hmotnostných.

Termoplastické polyméry, ktoré môžu byť použité ako zložka penových častíc, sú vybrané zo skupiny zahrnujúcej:

i) polymér prírodného pôvodu buď modifikovaný alebo nemodiflkovaný, najmä deriváty celulózy, ako je acetát celulózy, butyrát celulózy so stupňom substitúcie v rozmedzí od 1 do 2,5, podľa potreby zmäkčené, alkylcelulózy, hydroxyalkylcelulózy, karboxyalkylcelulózy, najmä metylcelulózu a ďalej chitosan pullulan alebo kazeín a kazeináty.

ii) biodegradabilné polyméry syntetického pôvodu alebo získané fermentáciou, najmä polyestery ako homo- a kopolyméry alifatických C₂-C_M hydroxykyselín alebo ich zodpovedajúcich laktónov alebo laktidov a ďalej polyestery odvodené od difunkčných kyselín a alifatických diolov, ako je napr.:

- poly(epsilon-kaprolaktón) alebo jeho očkované alebo blokové kopolyméry, reakčné produkty kaprolaktónových oligomérov alebo polymérov s aromatickými alebo alifatickými izokyanátmi,

- polyméry kyseliny mliečnej alebo laktidové polyméry, polyméry kyseliny glykolovej alebo polyglykolidovej, kopolyméry kyseliny mliečnej a kyseliny glykolovej,

- polyhydroxybutyrát alebo polyhydroxybutyrát - valerát,

- polyalkylénsukcináty a hlavne polyetylén alebo polybutylénsukcinát, polyetylén- alebo polybutylén adipát polyetylén alebo polybutylénsebakát, polyetylén- alebo polybutylénazelát, polyetylén- alebo propybutylénbrazilát a ich kopolyméry, prípadne kopolymerované s alifatickými alebo aromatickými izokyanátmi, kde ich molekulová hmotnosť môže byť zvýšená pomocou predlžovačov reťazca, iii) polyméry schopné tvorby komplexov „V“ typu s amylózou alebo polyméry obsahujúce hydrofilné skupiny prepojené s hydrofóbnymi sekvenciami, ako sú:

- kopolyméry etylén - vinylalkohol, obsahujúci až do 50 % hmotnostných, výhodne 10 až 44 % hmotnostných, etylénových jednotiek, oxidované kopolyméry etylén - vinylalkohol alebo kopolyméry etylén - vinylalkohol ukončené mastnými kyselinami alebo očkovované s polykaprolaktónom alebo modifikované akrylovými derivátmi metakrylových monomérov a/alebo pyridínia,

- kopolyméry etylén - vinylacetát, ktoré tiež môžu byť čiastočne hydrolyzované,

- kopolyméry etylén - estery kyseliny akrylovej,

- térpolyméry etylén - estery kyseliny akrylovej - maleínanhydrid alebo etylén - vinylacetát - glycidylmetakrylát,

- etylénové kopolyméry s nenasýtenými kyselinami, ako je kyselina akrylová, kyselina metakrylová, kyselina krotónová, kyselina itakónová, maleínanhydrid atď., hlavne kopolyméry etylén - kyselina akrylová obsahujúce 5 až 50 % mól, a vý

SK 281945 Β6 hodne 10 až 30 % mól jednotiek odvodených od akrylovej kyseliny,

- etylén térpolymér s vinylacetátom, ktorý môže byť buď úplne alebo čiastočne hydrolyzovaný, s akrylovou alebo metakrylovou alebo krotónovou alebo itakónovou kyselinou,

- alifatické 6-6, 6-9 alebo 12 polyamidy, alifatické polyuretány, náhodné alebo blokové kopolyméry polyuretán-polyamid, polyuretán - polyester, polyuretán - polyéter, polyamid - polyester, polyamid - polyéter, polyester - polyéter,

- polyméry schopné tvorby vodíkových väzieb so škrobom, najmä poly(vinylalkohol) v rôznych stupňoch hydrolýzy, podľa potreby modifikovaný akrylátmi alebo metakrylátmi, poly(vinylalkohol) vopred zmäkčený alebo modifikovaný s cieľom znížiť jeho teplotu topenia, obsahujúci podľa potreby gélovacie činidlá, ako je kyselina boritá, boritany alebo fosfáty, kopolyméry vinylacetátu (v rôznych stupňoch hydrolýzy) s vinylpyrolidónom alebo styrénom, polyetyloxazolíny, polyvinylpyridín.

Výhodné termoplastické polyméry sú poly(vinylalkohol), kopolyméry olefinického monoméru, výhodne etylénu, s monomérom vybraným z vinylalkoholu, vinylacetátu, kyseliny akrylovej a kyseliny metakrylovej, alifatické polyestery, ako je polykaprolaktón, poly(butylénsukcinát) a ich kopolyméry a alifatické polyamidy.

Penové častice, ktoré tvoria penový výrobok podľa predloženého vynálezu, obsahujú výhodne nukleačné činidlo.

Množstvo takéhoto nukleačného činidla v penovom materiáli je zvyčajne v rozmedzí od 0,005 do 5 % hmotnostných, výhodne od 0,05 do 3 % hmotnostných, ešte výhodnejšie od 0,2 do 2 % hmotnostných.

Použiteľnými nukleačnými činidlami sú napr. anorganické zlúčeniny, ako je mastenec (kremičitan horečnatý), uhličitan vápenatý a ďalšie, výhodne tiež silány, titanáty a ďalšie. Ďalej je možné použiť organické plnivo, ako sú zvyšky zo spracovania cukrovej repy, sušené, mleté a práškované odrezky z cukrovej repy, drevený prach a podobne.

Nukleačné činidlo môže byť pridané k zmesi používanej na prípravu penových častíc alebo alternatívne môže byť pridané k penovým časticiam ako predzmes. V poslednom uvedenom prípade môže predzmes (základná zmes) obsahovať od 10 do 50 % jedného alebo viacerých plnív.

Penové častice môžu ďalej obsahovať jedno alebo viac klzných činidiel a/alebo dispergantov majúcich index hydrofilne/lipofilnej rovnováhy („HLE“) v rozmedzí od 3 do 25, výhodne od 6 do 20. Ak je použité, môže byť takéto činidlo prítomné v množstve od 0,01 do 5 % hmotnostných, výhodne od 0,1 do 3 % hmotnostných.

Penové častice môžu tiež obsahovať jedno alebo viacero zmäkčovadiel. Ak sú použité, môžu byť tieto zmäkčovadlá prítomné v množstvách zahrnujúcich od 0,5 do 20 % hmotnostných, výhodne od 0,5 do 5,0 % hmotnostných.

Použiteľné zmäkčovadlá sú tie, ktoré sú opísané napríklad v publikovanej Medzinárodnej patentovej prihláške č. WO 92/14782, ktorej obsah je tu zahrnutý do opisu. Obzvlášť výhodné sú na použitie ako zmäkčovadlá glycerín, sorbitol, manitol, erytritol, poly(vinylalkohol) s nízkou molekulovou hmotnosťou, ich oxoetylované a oxypropylované deriváty a ďalej močovina.

Ďalej môžu penové častice obsahovať jeden alebo viacero spomaľovačov horenia, ktoré môžu byť pridané k zmesi používanej na výrobu penových častíc alebo alternatívne, môžu byť pridané k penovým časticiam ako predzmes, najmä v kombinácii s nukleačným činidlom.

Ak sú použité, sú takéto spomaľovače horenia prítomné v množstvách, zahrnujúcich 0,1 až 20 % hmotnostných, výhodne 1 až 10 hmotnostných, ešte výhodnejšie 2 až 5 % hmotnostných.

Spomaľovače horenia môžu byť vybrané zo zlúčenín, ktoré sú derivátmi fosforu, derivátov síry alebo halogénovaných produktov. Napríklad na uvedený účel sú vhodné trifenylfosfát, tributylfosfát, trikrezylfosfát, tributoxyfenylfosfát, melamín, pyrofosfát, polyfosfát amónny, etyléndiamín polyfosfát amónny, guanidíniumfosfát, anhydrid kyseliny tetrabrómftalovej, halogénované parafíny, difenyloxid s rôznym stupňom bromácie, síran amónny, sulfamát amónny a ďalšie látky. Obzvlášť výhodné sú síran amónny, sulfamát amónny, polyfosfát amónny, guanidíniumfosfát a melamínpyrofosfát.

Ďalšie použiteľné spomaľovače horenia sú hydroxid hlinitý, oxid antimónu, pérboritan amónny, oktamolybdénan amónny a ďalšie.

Na zvláštne použitie môže byť v penových časticiach vyžadovaná prítomnosť látok, ktoré odpudzujú hlodavcov a tieto látky môžu byť pridávané k zmesi používanej na prípravu penových častíc, alebo môžu byť pridávané k penovým časticiam ako mikrokapsuly, ktoré obsahujú účinnú látku alebo ako predzmes, hlavne v kombinácii s nukleačnými činidlami a/alebo látkami, spomaľujúcimi horenie.

Na tento účel môžu byť použité substancie ako je N,N-dietyl-m-toluamid, dietylfenylacetamid, 2-dekanal, chlorid amónny, chlorečnan draselný, terpenoidy, cykloheximid, diguanidínoazeheptadekán a ďalšie. Preferované sú terpenoidy a hlavne mentol a limonén.

Ak sú použité, sú tieto repelenty prítomné v množstvách od 0,1 do 5 % hmotnostných, výhodne v množstvách od 1 do 3 % hmotnostných.

Penové častice, ktoré tvoria penový výrobok podľa vynálezu, môžu byť pripravené extrúziou zmesí na báze škrobu, vykonanou v extrudéri s jednoduchou alebo dvojitou závitovkou.

Takýto extrúzny proces vykonávaný v prítomnosti ďalšieho množstva vody v rozsahu od 5 do 20 % hmotnostných spôsobuje, že sa škrob obsiahnutý v zmesi deštrukturalizuje. Obsah vody by však mal byť riadený pomocou vetracieho systému, takže celkový obsah vody pri dýze by mal byť v rozsahu 5 až 20 % hmotnostných.

Alternatívne môžu byť použité granuly termoplastického škrobu vopred deštrukturalizovaného takými metódami, ktoré sú známe napríklad zo zverejnenej Medzinárodnej patentovej prihlášky WO 92/02363 a WO 92/14728, ktorých obsah je tu citovaný ako odkaz.

Uvedený extrúzny proces sa vykonáva pri teplotách všeobecne v rozmedzí od 150 do 250 °C s časom zdržania všeobecne od 20 sekúnd do 15 minút. Odrezávanie rezancov (peletizácia) sa pri hlave extrudéra vykonáva pri vysokej rýchlosti, takže roztavený materiál je rezaný vtedy, keď ešte nie je celkom solidifikovaný, a preto častice (pelety) nadobúdajú v podstate tvar častíc guľovitých. Hodnoty strihu pri extrudérovej hlave sú všeobecne vyššie ako 1000. s'¹.

Iný spôsob prípravy penových častíc zahrnuje spracovanie stlačením/odtlakovaním nepenových častíc, ktoré majú veľkosť v rozsahu od 20 pm do 1 mm v priemere. Uvedené nepenové častice môžu byť získané napr. extrúznou matricou s mnohými vyvŕtanými otvormi a následným odrezaním pri hlave alebo mletím granúl s väčšou veľkosťou. Tieto nepenové častice sa podrobia stlačeniu tlakom v rozmedzí 0,2 až 10 MPa , v prítomnosti vlhkosti v rovnováhe s vodou, ktorá je obsiahnutá v materiáli, pri teplote v rozmedzí od 40 do 200 °C, s nasledujúcim rýchlym odtlakovaním.

Ešte ďalšia metóda na prípravu penových častíc spočíva v tom, že sa nepenové častice uvedeného typu podrobia tepelnému spracovaniu mikrovlnami.

Penové výrobky z biodegradabilného plastového materiálu podľa predloženého vynálezu môžu byť pripravené aglomeráciou penových častíc uvedeného materiálu.

Ďalším objektom predloženého vynálezu je teda spôsob prípravy penových výrobkov vyrobených z biodegradabilného materiálu, ktorý zahrnuje stupne:

- podrobenie penových častíc, majúcich hustotu v rozmedzí od 0,1 do 0,005 g . cm^-3 a veľkosť v rozmedzí od 0,5 do 10 mm priemeru, ktoré sú tvorené materiálom, ktorý zahrnuje:

od 50 do 95 %, výhodne od 60 do 95 % hmotnostných termoplastického škrobu, od 0,5 až 45 %, výhodne od 2 do 35 % hmotnostných aspoň jedného termoplastického polyméru a od 2 do 20 %, výhodne od 5 do 17 % hmotnostných vody, tepelnému spracovaniu a/alebo spracovaniu s aspoň jedným poťahovacím činidlom s cieľom modifikovať povrch častíc, ktoré ich robí schopnými stabilnej vzájomnej interakcie, ak sú uvedené do vzájomného tesného kontaktu, a

- následne udržiavanie vzájomného kontaktu dostatočne dlhý čas na to, aby tieto aglomerovali.

Dobré vlastnosti pružnosti penových častíc im umožňujú, aby boli uvedené bez akéhokoľvek kolapsového fenoménu do tesného vzájomného kontaktu.

Poťahovacie činidlá použiteľné v spôsobe podľa predloženého vynálezu sú:

i) voda v kvapalnom stave, s možnosťou pridania solí a/alebo aditív alebo voda v plynnom stave, ii) vodné roztoky, suspenzie a/alebo emulzia buď prírodných alebo syntetických, polymémych alebo monomémych substancií, alebo uvedené substancie v roztavenom stave, iii) rozpúšťadlá s dostatočne vysokou „zmáčacou silou“, iv) roztoky, suspenzie a/alebo emulzie buď prírodných alebo syntetických, polymémych alebo monomémych substancií v uvedených rozpúšťadlách,

v) polyméry s teplotou tavenia < 130 °C, výhodne < 90 °C.

Príklady poťahovacích činidiel, ktoré môžu byť použité vo vodnom roztoku, suspenzii alebo emulzií v spôsobe podľa predloženého vynálezu, sú:

- poly(vinylacetát),

- poly(vinylbutyrát),

- kopolyméry vinylacetátu alebo vinylbutyrátu s jedným alebo viacerými monomérmi vybranými zo skupiny zahrnujúcej vinylestery, akryláty, metakryláty, allylderiváty, pyridíniové soli, akrylonitril, akrylamid, vinylpyrolidón, vinylpyridín, vinylimidazol, ktoré môžu byť buď čiastočne alebo úplne hydrolyzované,

- poly(vinylacetát) alebo poly(vinylbutyrát) očkovovaný alifatickými polyestermi, ako je polykaprolaktón alebo polyméry kyseliny mliečnej,

- poly(vinylalkohol) s vysokým alebo nízkym stupňom hydrolýzy, podľa potreby vopred spracovaný so zmäkčovadlami a/alebo zmiešaný s gélovacími činidlami, ako je napr. kyselina boritá, boritany, titanáty,

- poly(vinylalkohol) modifikovaný acetalizáciou, éterifikáciou, esterifikáciou,

- blokové kopolyméry poly(vinylalkoholu) s poly(vinylacetátom alebo styrénom),

- poly(vinylalkohol) blokovaný mastnou kyselinou,

- poly(vinylalkohol) očkovovaný s polyoxyetylénom a/alebo polyoxypropylénom,

- prírodný škrob akéhokoľvek pôvodu, podľa potreby hydroxyalkylovaný, kationický, oxidovaný, zosieťovaný, hydrolyzovaný škrob alebo škrob modifikovaný esterovými éterovými a/alebo fosfátovými skupinami,

- kazeín a kazeináty,

- alkylcelulóza, hydroxyalkylcelulóza a estery celulózy, ako je acetát celulózy a karboxymetylcelulóza, podľa potreby plastifikovaná a/alebo modifikovaná alifatickými estermi, ako je kaprolaktón,

- prírodný kaučukový latex,

- prírodné gumy (rastlinné hydrokoloidy), ako je arabská guma, podľa potreby očkované s akrylamidom, akrylonitrilom, styrénom alebo akrylovými estermi,

- kyselina alginová, algináty, kyselina abietová, kolofóniová živica, agar - agar, guarová guma, karagenin, xantánová guma, pullulan, chitosany, šelak, želatíny živočíšneho pôvodu, proteíny, emulgátory, disperganty, plnivá,

- amónne alebo sodné soli iónomemých polymérov odvodených od poly(akrylovej kyseliny) kopolymérov etylén/kyselina akrylová, poly(styrénsulfónová kyselina),

- homo- a ko-polyméry prevažne alifatického charakteru, najmä polyuretány, polyamidy, polyestery, ako je poly(kaprolaktón), poly(mliečna kyselina), poly(hydroxybutyrátvalerát), poly(butándiolsukcinát) a ich kopolyméry s čiastočne substituovanými polyfunkčnými alkoholmi.

Z uvedených substancií je poly(vinylacetát) obzvlášť vhodný na použitie ako poťahovacie činidlo v spôsobe podľa predloženého vynálezu.

Spôsob prípravy penových výrobkov podľa predloženého vynálezu výhodne zahrnuje stupeň:

- tepelného a/alebo aeračného spracovania pred stupňom, súčasne alebo po stupni uvedenia častíc do tesného kontaktu, s cieľom uľahčiť odparenie kvapalných zložiek a/alebo polymerácie monomémych substancií obsiahnutých v poťahovacom činidle.

Výsledné penové výrobky môžu byť výhodne podrobené ďalšiemu sušeniu, nasledujúcemu po výrobe.

Toto sušenie nasledujúce po vyrobení, ktoré umožňuje, aby bol odstránený akýkoľvek zvyšok vody alebo rozpúšťadiel, môže byť vyhotovený v suchom, vlhkom alebo kondiciovanom prostredí. Ak poťahovacie činidlo obsahuje monomému substanciu schopnú polymerácie, môže byť sušenie po vyrobení použité na ukončenie polymeračnej reakcie a/alebo aglomerácie častíc. Uvedený stupeň sušenia po vyrobení môže ďalej zaisťovať stabilizáciu tvaru, ktorý výrobok získal pri výrobe.

Ak sa poťahovacie činidlo použije v emulznej forme, môže toto obsahovať emulgačné činidlá a/alebo zahusťovadlá v množstve v rozmedzí od 0,05 do 3 % hmotnostných, výhodne v rozmedzí od 0,1 do 2 % hmotnostných, ešte výhodnejšie od 0,2 do 1 % hmotnostného.

Použiteľné emulgačné činidlá sú napr. povrchovo aktívne látky s indexom hydrofilne/lipofilnej rovnováhy (HLB) v rozmedzí od 3 do 25, výhodne od 6 do 20. Obzvlášť výhodné povrchovo aktívne látky sú tie, ktoré sú odvodené od polyoxyetylénu alebo polyoxypropylénu, buď ich priamo esterifikáciou mastnými kyselinami, ako sú napr. polyoxyetylény (4 - 20 mól) esterifikované kyselinou laurovou, palmitovou alebo stearovou alebo polyoxyetylované cukry s mastnými kyselinami, ako sú napr. oxyetylované (4 - 20 mól) sorbitoly esterifikované 1 - 6 mól mastnej kyseliny. Použiteľné povrchovo aktívne látky sú ďalej oxyetylované nonylfenoly, lanolínétery a estery, trietanolaminoleáty, polyglycerolestery mastných kyselín, polyoxyetylénétery mastných alkoholov, ako je napr. stearylalkohol, cetylalkohol alebo cholesterol, PEG lojové amíny, PEG - ricínový olej.

Zahusťovacie činidlá, ktoré môžu byť použité, sú napr. sodná soľ karboxymetylcelulózy, metylcelulóza, prírodné kaučuky, hlinky a podobne.

Podľa výhodného vyhotovenia môže byť spôsob podľa predloženého vynálezu vykonávaný s použitím zariadenia podobného zariadeniu zobrazenému na obr. 1.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na pripojenom obrázku je znázornené zariadenie na výrobu penového výrobku z biodegradabilného plastového materiálu.

Nasledujúce príklady slúžia na ilustráciu vynálezu a v žiadnom prípade nie sú mienené ako obmedzujúce.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Charakterizácia

Test pružnosti

Tento test sa používa na meranie schopnosti materiálu nadobudnúť svoj počiatočný tvar potom, čo bol podrobený pôsobeniu sily, ktorá vyvoláva jeho deformáciu.

Valcový kontajner s priemerom 125 mm a výškou 150 mm sa naplní penovými časticami, ktoré sa stlačia plochým senzorom silového meradla, ktoré sa pohybuje rýchlosťou 25 mm . min.'¹. Senzor stlačí častice na výšku 33 % výšky valca, potom sa vráti späť do svojej východiskovej polohy. O jednu minútu neskôr vykoná senzor druhé stlačenie častíc rovnakým spôsobom ako prvý.

Hodnota pružnosti uvádzaná ako % hodnoty je pomer aplikovanej sily pre prvé stlačenie delený aplikovanou silou pre druhé stlačenie krát 100.

Hustota

D_w (kg . cm³) sypná hustota penových častíc vypočítaná z 5 - litrového objemu častíc, dbuik (kg · cm'³) pyknometrická hustota jednotlivých penových častíc d_cxp (kg . m'³) pyknometrická hustota penových vyrobených výrobkov.

Príklad 1

Pripraví sa zmes nasledujúceho zloženia:

- 75 % hmotnostných zemiakového škrobu,

- 10 % hmotnostných poly(vinylalkoholu) so stupňom hydrolýzy 86 % a

-15 % hmotnostných vody.

Táto kompozícia sa naplní do dvojávitovkového extrudéra APV 2030 s priemerom (d) = 30 mm a pomerom dĺžka : : priemer / (L)(d) = 30. Pracovné podmienky sú nasledujúce:

- rýchlosť otáčania závitovky (ot. min¹) = 150,

- teplotný profil: 69 C/100 C/180 C /170 C/155 C,

- prietok extrudérom: 10 kg . h'¹.

Podmienky sa upravia tak, že sa celkový obsah vody udržiava na asi 14 %.

Získajú sa takto pelety spolu s 0,5 % mastenca s priemernou veľkosťou priemeru častíc asi 1,5 pm a tieto sa zavedú do extrudéra s jednou závitovkou ex OMC, s priemerom (d)' 40 mm a pomerom dĺžka : priemer (L)/(d) = 28, vybaveného extrudérovou hlavou so 4 dýzami s priemerom (d) = 0,8 mm, a pomerom dĺžka: priemer ((L)/(d)) < 1.

Pracovné podmienky sú nasledujúce:

- rýchlosť otáčania šneku (ot. min.’¹) = 40,

- teplotný profil: 80 C, 120 C/190 C/190 C/200 C,

- priechod extrudérom: 52 kg. h¹

- rýchlosť otáčania lopatiek reznej hlavy: 4000 ot. min.*'

Získajú sa pelety z penového materiálu, ktoré sú charakterizované v tabuľke 1.

Príklad 2

Podmienky spracovania boli rovnaké ako v príklade 1, ale zmes mala nasledujúce zloženie:

- 64 % hmotnostných zemiakového škrobu,

- 25 % hmotnostných, EVOH, obsahujúceho 44 % etylénových jednotiek na mól, so stupňom hydrolýzy 99,8 % a Mhmotn. 70 000.

Obsah vody v pelete je približne 10 %. Charakteristiky vytvorenej pelety sú uvedené v tabuľke 1.

Príklad 3

- 78 % hmotnostných zemiakového škrobu,

- 7 % hmotnostných EVOH, obsahujúceho 44 % etylénových jednotiek moláme so stupňom hydrolýzy 99,8 % a

Mhmotn - 70 000,

- 8 % hmotnostných poly(vinylalkoholu) so stupňom hydrolýzy 86 %,

- 6 % hmotnostných vody a

-1 % hmotnostné glycerolmonooleátu.

Obsah vody v pelete je približne 12 %. Charakteristiky vytvorenej pelety sú uvedené v tabuľke 1.

Príklad 4

Podmienky spracovania sú rovnaké ako v príklade 1, ale bola použitá zmes nasledujúceho zloženia:

- 69 % hmotnostných zemiakového škrobu,

-10 % hmotnostných polykaprolaktónu UC PCL 787,

- 5 % hmotnostných Pellethanu (2 102-85AE9, blokový kopolymér kaprolaktón - uretán),

-15 % hmotnostných vody a

-1 % hmotnostné glycerolmonooleátu.

Obsah vody v pelete je približne 10 %. Charakteristiky penovej pelety sú uvedené v tabuľke 1.

Príklad 5

Postup spracovania bol rovnaký ako v príklade 1, ale bola použitá zmes nasledujúceho zloženia:

- 75 % hmotnostných zemiakového škrobu,

- 10 % hmotnostných kopolyméru etylén - kyseliny akrylová od Dow Chemicaľs obsahujúceho 20 % akrylových jednotiek na mól a

-15 % hmotnostných vody.

Príklad 6

Podmienky spracovania boli rovnaké ako v príklade 1, ale bola použitá zmes nasledujúceho zloženia:

- 75 % hmotnostných zemiakového škrobu,

-10 % hmotnostných acetátu celulózy so stupňom substitúcie

2,5, plastifikovaného 20 % kaprolaktónu a

-15 % hmotnostných vody.

Obsah vody v pelete je približne 12 %. Charakteristiky sú uvedené v tabuľke 1.

Príklad 7

Meracia komora 5 zariadenia uvedeného na obr. 1 s objemom 2 litrov bol naplnená penovými časticami získanými podľa príkladu 3.

SK 281945 Β6

Potom podľa špecifikovaného spôsobu boli pelety spracované s emulziou Vinavilu NPC (od Enichem Synthesis), obsahujúceho 50 % poly(vinylacetátu), atomizovanú pomocou atomizérovej jednotky 7.

Charakteristiky penového produktu sú uvedené v tabuľke

2.

Príklad 8

Podmienky spracovania boli rovnaké ako v príklade 7, ale pôvodná emulzia Vinavilu NPC (od Enichem Synthesis) bola použitá zriedená 1 : 1 vodou (voda : Vinavil).

Charakteristiky penového produktu sú uvedené v tabuľke 2.

Príklad 9

Podmienky spracovania boli použité rovnaké ako v príklade 7, ale pôvodná emulzia Vinavilu NPC (od Enichem Synthesis) bola zriedená 1 : 5 vodou (voda : Vinavil).

Charakteristiky penového produktu sú uvedené v tabuľke 2.

Príklad 10

Podmienky spracovania boli použité rovnaké ako v príklade 7, ale pôvodná emulzia Vinavilu NPC (od Enichen Synthesis) bola použitá zriedená 1 : 2 (voda : Vinavil).

Charakteristiky penového produktu sú uvedené v tabuľke 2.

Príkladll

Podmienky spracovania boli použité rovnaké ako v príklade 10, ale s tým rozdielom, že ako penové pelety boli použité pelety z príkladu 2.

Charakteristiky penového produktu sú uvedené v tabuľke 2.

Príklad 12

Podmienky spracovania boli použité rovnaké ako v príklade 10, ale s tým rozdielom, že ako penové pelety boli použité pelety pripravené v príklade 1.

Charakteristiky penového produktu sú uvedené v tabuľke 2.

Príklad 13

Podmienky spracovania boli použité rovnaké ako v príklade 10, ale s tým rozdielom, že sušenie po vyrobení výrobku bolo vykonané v komore kondicionovanej na 23 °C a relatívna vlhkosť (RH) = 55 % po 15 hodín.

Charakteristiky penového produktu sú uvedené v tabuľke 2.

Príklad 14

Zariadenie na výrobu penového výrobku z biodegradabilného plastového materiálu je znázornené na pripojenom obrázku.

Na obrázku znázorňujú časti 1, 3 a 9 vysúvateľné deliace steny, ktoré sa pneumaticky pohybujú pomocou systému uzatváranie/otváranie, označené 2,4 a 10.

Pri otvorenej deliacej stene 1 sa penové častice umiestnia do dávkovacej komory 5, stena 1 sa potom uzatvorí a otvorením deliacej steny 3 sa častice nechajú spadnúť do atomizač nej komory 6, deliaca stena 3 sa potom uzatvorí a atomizérová jednotka 7, obsahujúca poťahovacie činidlo sa naštartuje a nechá pracovať dostatočne dlhý čas na to, aby komora 6 bola nasýtená poťahovacím činidlom. Teraz sa atomizér 7 ukončí a otvorením deliacej steny 9 sa častice nechajú spadnúť do vedenia 11, samičie a samčie diely 14 a 15 formy sú udržiavané v takej polohe, že šírka vzduchovej štrbiny 16 medzi nimi je menšia, ako je priemer peliet. Deliaca stena 9 sa uzatvorí a pomocou piesta 12 sa častice naplnia do formy, kde sa podrobia pôsobeniu tlaku. Forma sa nakoniec otvorí pomocou piesta 17 s cieľom získať vyrobený výrobok.

Podľa iného preferovaného vyhotovenia môže byť spôsob podľa predloženého vynálezu výhodne uskutočnený podrobením penových častíc spracovaniu s poťahovacím činidlom, priamo v plniacom kanáli k tvarovacej komore v zariadení, ktoré je podobné zariadeniu, ktoré sa používa na sintrované penové polystyrénové častice (forma s vetracími otvormi).

Nakoniec sa poťahovacie činidlo môže vhodne zavádzať priamo otvormi vo forme potom, čo do nej boli umiestnené častice.

Tabuľka 1

Príklad	Prianur čaatíc (m)	°·ΡΡ (ks/»³)	Dbulk (kg/«³)	Preinoae (t)
1	3.5	18	32	65
2	3.0	10	21	71
3	3.2	14	28	75
4	3.3	21	89	65
6	3.2	16	39	68
β	3.5	21	40	58

Tabuľka 2

Príklad	PrlMiar čaatíe (naj	o«xp (kg/m³)
7	20	60
6	20	43
9	20	40
10	20	36
11	20	25
12	20	60
13	30	46

Poxdíín· snritanl· (t)

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Penový výrobok z biodegradabilného plastového materiálu tvorený aglomerovanými penovými časticami, majúcimi hustotu v rozmedzí od 0,1 do 0,003 g . cm'³ a veľkosť v rozmedzí od 0,5 do 10 mm v priemere, vyznačujúci sa tým, že častice sú tvorené materiálom, ktorý obsahuje

- od 50 do 95 % hmotnostných termoplastického škrobu,

- od 0,5 do 45 % hmotnostných aspoň jedného termoplastického polyméru a

- od 2 do 20 % hmotnostných vody.
2. Penový výrobok podľa nároku 1,vyznačuj ú c i sa t ý m , že termoplastický polymér je vybraný zo skupiny, zahrnujúcej polyvinylalkohol, kopolyméry olefinického monoméru s monomérom vybraným zo súboru, vinylalkohol, vinylacetát, kyselinu akrylovú a kyselinu metakrylovú, alifatické polyestery a alifatické polyamidy.
3. Penový výrobok podľa nároku 2, vyznačujúci sa t ý m , že olefinickým monomérom je etylén.
4. Penový výrobok podľa nároku 2, vyznačujúci sa t ý m , že alifatický polyester je vybraný zo skupiny, zahrnujúcej polykaprolaktón, polybutylénsukcinát a ich kopolyméry.
5. Penový výrobok podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že je tvorený materiálom, ktorý tvoria penové častice obsahujúce od 0,005 do 5 % hmotnostných aspoň jedného nukleačného činidla.

SK 281945 Β6
6. Penový výrobok podľa nároku 5, vyznačujúci sa t ý m , že nukleačné činidlo je vybrané zo skupiny, ktorá zahrnuje mastenec, uhličitan vápenatý, kvasničné zlomky zo spracovania cukrovej repy, sušené mleté a práškované odrezky cukrovej repy, drevný prach a celulózový prach.
7. Penový výrobok podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až

6, vyznačujúci sa tým, že je tvorený materiálom, ktorý tvorí penové častice obsahujúce od 0,01 do 5 % hmotnostných, aspoň jedného klzného činidla a/alebo dispergačného činidla s indexom hydrofílné lipofílnej rovnováhy v rozmedzí od 3 do 25.
8. Penový výrobok podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až

7, vyznačujúci sa tým, že je tvorený materiálom, ktorý tvoria penové častice obsahujúce od 0,5 do 20 % hmotnostných aspoň jedného zmäkčovacieho činidla.
9. Penový výrobok podľa nároku 8, vyznačujúci sa t ý m , že zmäkčovacie činidlo je vybrané zo skupiny, ktorú tvorí glycerín, sorbitol, manitol, erytritol, polyvinylalkohol s nízkou molekulovou hmotnosťou, oxyetylované a oxypropylované deriváty uvedených zlúčenín a močovina.
10. Spôsob výroby penového výrobku podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že zahrnuje stupne: penové častice majúce hustotu v rozpätí od 0,1 do 0,003 g . cm³ a veľkosť častíc v rozpätí od 0,5 do 10 mm v priemere, kde tieto častice sú tvorené materiálom, ktorý obsahuje:

50 až 95 % hmotnostných termoplastického škrobu,

0,5 až 45 % hmotnostných aspoň jedného termoplastického polyméru a

2 až 20 % hmotnostných vody, sa tepelne spracujú zahrievaním na teplotné rozpätie od teploty miestnosti do 100 °C s aspoň jedným poťahovacím činidlom na modifikáciu povrchu týchto častíc, umožňujúcim trvalú vzájomnú interakciu pri vzájomnom tesnom styku, a následne sa uvedené penové častice udržujú v tesnom vzájomnom styku dostatočne dlhý čas na ich aglomeráciu.
11. Spôsob podľa nároku 10, v y z n a č u j ú c i sa t ý m , že poťahovacie činidlo je vybrané zo súboru, ktorý tvorí voda v kvapalnom stave s prípadne pridanými soľami a/alebo aditívami alebo voda v plynnom stave;

vodné roztoky, suspenzie a/alebo emulzie buď prírodných alebo syntetických, polymémych alebo monomémych substancií, alebo uvedené substancie v roztavenom stave;

rozpúšťadlá s dosť vysokou „zmáčacou silou“;

roztoky, suspenzie alebo emulzie buď prírodných alebo syntetických polymémych alebo monomémych substancií v uvedených rozpúšťadlách;

v) polyméiy s teplotou topenia pod 130 °C, výhodne pod 90 °C.
12. Spôsob podľa nároku 11, vyznačujúci sa t ý m , že poťahovacie činidlo obsahuje polyvinylacetát.
13. Spôsob podľa niektorého z nárokov 10 až 12, v y značujúci sa tým, že sa tepelne spracovávajú a/alebo aeračne spracovávajú penové častice pred, súčasne alebo potom, čo boli uvedené do vzájomného tesného styku kvôli uľahčeniu odparenia kvapalných substancií a/alebo polymerizácie monomémych látok prítomných v poťahovacom činidle.