CZ288736B6

CZ288736B6 - Biologicky odbouratelná tyčinka

Info

Publication number: CZ288736B6
Application number: CZ19952735A
Authority: CZ
Inventors: Catia Bastioli; Giuseppe Raffa; Angelos Rallis
Original assignee: Novamont S. P. A.
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 2001-08-15
Also published as: CZ273595A3; CN1131044A; FI956085A0; HUT74547A; CA2160933A1; ATE197888T1; PL181508B1; IL115718A; EP0722705A3; DE69519560D1; KR100389456B1; EP0722705B1; SK281943B6; CA2160933C; GR3035421T3; AR000092A1; ES2153871T3; DK0722705T3; DE69519560T2; NZ280312A

Abstract

Ty inky pro hygienick pou it , kter se rozpadaj ve vod a jsou rychle biologicky odbourateln , jsou vyr b n z termoplastick ho materi lu, z skan ho z p° rodn ch polymern ch l tek, kter jsou v termoplastick m stavu biologicky odbourateln a ve vod rozpustn , nebo z ve vod rozpustn²ch syntetick²ch polymer .\

Description

Biologicky odbouratelná tyčinka

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká tyčinek se smotky vaty, vhodných pro hygienické a kosmetické použití, zvláště pro hygienu uší, které se rozpadají ve vodě a podléhají rychlému biologickému rozkladu, a získávají se z přírodních látek polymemí povahy, přivedených do termoplastického stavu, nebo ze syntetických polymerů.

I Dosavadní stav techniky

V současné době používané tyčinky z plastické hmoty, opatřené na jednom nebo obou koncích smotky vaty, představují vážný problém pro zařízení pro čištění vody, protože se často odhazují do vodovodního odpadu a způsobují ucpávání filtrů čističek vody i vizuální znečištění vody a půdy, protože jsou obsaženy ve vyčištěné vodě i aktivním splaškovém kalu.

V současnosti vyráběné tyčinky z plastických hmot se získávají vytlačováním, přičemž malé trubičky o průměru přibližně 2,5 - 3 mm jsou vytlačovány rychlostí 50- 100 m/min.

Výsledná produktivita je přibližně 700 - 1300 tyčinek za minutu. Než se vytlačovaná trubička nařeže, kalibruje se průchodem kanálem s postřikem vodou a průchodem vodní lázní.

Tuto technologii lze jen nesnadno použít pro přípravu tyčinek, které se ve vodě rozpadají, založených na přírodních nebo syntetických ve vodě rozpustných polymemích látkách, protože kalibrace a chlazení vodou je neproveditelné a s chlazením vzduchem vychází velmi omezená produktivita.

Podstata vynálezu

Nyní bylo zjištěno, že ve vodě se rozpadající a rychle biologicky degradovatelné tyčinky se smotky vaty je možno připravit injekčním vstřikováním přírodních polymemích látek, které převedeny do termoplastického stavu jsou ve vodě rozpustné nebo schopné rozpadu ve vodě a podléhají rychlému biologickému odbourávání, nebo syntetických polymerů, které jsou ve vodě rozpustné nebo schopné rozpadu ve vodě a podléhají rychlému biologickému odbourávání. Příklady přírodních látek, použitelných pro přípravu tyčinek, jsou:

škrob odvozený ze semen, kořenů, bobů nebo zrn, různých genotypů, s nízkým nebo vysokým obsahem amylózy, v přirozeném nebo chemicky nebo fyzikálně modifikovaném stavu, hydrolyzovaný, oxidovaný nebo zesíťovaný;

deriváty celulózy, jako je karboxymethylcelulóza;

želatina;

- algináty; » chitosan; pullulan; pektin;

karagenany;

proteiny (zein, gluten, sojové proteiny), přírodní pryskyřice založené na šelaku, rosinové kyselině;

přírodní kaučuky;

polyaspartáty.

-1 CZ 288736 B6

Výhodnými výchozími látkami jsou různé druhy škrobů. Škrob může být používán ve směsi s výše uvedenými přírodními látkami, zvláště se želatinou, zvláště se želatinou živočišného původu, zeinem, pullulanem a pektinem.

Škrob, nebo jiné přírodní látky, může být smíchán se syntetickým polymerem, který může a nemusí být kompatibilní se škrobem, jako je polyvinylalkohol, polyvinylacetát s různým stupněm hydrolýzy, polyoxyalkyleny, nebo nerozpustnými syntetickými polymery, jako je ethylenvinylalkohol, ethylenvinylacetát, ethylenakrylové estery nebo kopolymery kyseliny 10 akrylové, termoplastické polyestery, s výhodou alifatické polyestery jako jsou polykaprolakton polyesterové polyurethany, kopolymery polyester-polyurethanpolymočovinové, polymery a kopolymery kyseliny mléčné, acetát celulózy, estery škrobu se stupněm substituce od 0,1 do 2, podle možností v přítomnosti svých specifických plastifikátorů. Polymery těchto typů se popisují v italské patentové přihlášce MI94A000228 (IT1273743) a jejich výrobu není tedy třeba 15 podrobněji popisovat.

Tyto polymery se přidávají v množstvích nižších než přibližně 30 % hmotnostních, s výhodou až do přibližně 20 % hmotnostních.

Ve vodě rozpustné nebo ve vodě se rozpadající biologicky odbouratelné syntetické polymery zahrnují polyvinylalkohol s různým stupněm hydrolýzy, s výhodou mezi 80 - 90 %, jako například Polyviol W 40/140 (stupeň hydrolýzy 87, molekulová hmotnost = 100000) (Waker), nebo typy Gohsend GH-23, GH-20 nebo KH-17 (Nippon Goshei), nebo předplastifíkovaný polyvinylalkohol jako Vinex (Air Products); polyoxymethylen nebo polyoxyethylen, 25 polyethyloxazolin polyvinylpyrrolidon, polyaspartáty.

Přeměna přírodních látek výše uvedeného typu na cílové termoplastické materiály se provádí ve vyhřívaných vytlačovacích strojích (extrudérech) (extruzní vaření) nebo v jakémkoliv zařízení, které může poskytnout podmínky teploty a střihového namáhání, které jsou schopny převést 30 materiál do termoplastického stavu, v přítomnosti vody a/nebo plastifikátorů, při teplotách od 80 °C do 210° C.

S výhodou je celkové množství vody a plastifikátorů nižší než 25 % hmotnostních vztaženo na podíl přírodních látek. Použité plastifikátory jsou, kromě vody, polyoly s 1 - 20 opakujícími se 35 hydroxylovanými jednotkami o 2 až 6 atomech uhlíku, které také mohou být částečně substituovány. Tento typ sloučenin je popsán v patentové přihlášce WO 92/19680, a není jej tedy třeba podrobněji popisovat. Výhodnými plastifikátory jsou glycerol, acetát glycerolu, polyethylen a polypropylenglykol, sorbitol, acetát sorbitolu, ethoxylovaný sorbitol, kyselina citrónová.

Přídavek maziv je výhodný pro dosažení vysoké produktivity injekčního vstřikování.

Použitelná maziva jsou založena na mastných řetězcích, jako jsou kyseliny olejová, stearová, palmitová, eruková, rovněž ve formě esterů, amidů, solí a etherů, v případě reakce s oxidy 45 alkalických kovů.

Vhodnými mazivy jsou steramid, stearylalkohol, stearan vápenatý, mono-, di- a triglyceridy nebo oleáty polyolů rovněž s obsahem alkylenoxidových jednotek.

Mohou být přidána plnidla rostlinného původu, jako celulózová vlákna, sušená řepná masa, kvasničné obaly, dřevo, rýžové slupky, nebo plniva minerální, jako talek, oxid křemičitý, křemičitany, uhličitany.

-2CZ 288736 B6

Pro snížení hmotnosti mohou být přidávány pěnotvomé látky, které způsobí mikropěnovitost konečného produktu.

Tvary tyčinek se řídí podle vstřikovacího procesu, aby bylo dosaženo vysoké rychlosti produkce.

Může být použito plných tvarů, trubičkových tvarů se zúženou světlostí pro umožnění vyjímání po vstřikování, vícehranné a laločnaté tvary, obecně jakýkoliv tvar použitelný pro vstřikování. Lisovatelnost materiálu je s výhodou volena tak, aby umožnila výrobní cyklus kratší než 15 sekund a s výhodou kratší než 10 sekund.

Vstřikování se může provádět různými systémy (riser, sprue systém), systémy s ohřívaným I kanálem nebo komorou nebo kterýmikoliv dalšími vstřikovacími postupy. Nanášení vatových smotků na oba konce tyčinky se provádí známými metodami, např. potahováním konců tyčinky t lepivými látkami, nebo mechanicky (zdrsněním), a/nebo vodou, aby došlo k přichycení vaty.

Absorpční smotky, navinuté na jednom nebo obou koncích tyčinek jsou s výhodou tvořeny vatou. Mohou být použita jiná netkaná přírodní vlákna, jako vlákna z regenerované celulózy, i ve směsi s menším podílem syntetických vláken.

Bavlna může být bělená i nebělená.

Tyčinky pro ušní hygienu mají obvykle válcový tvar, 7 - 10 cm dlouhý, o průměru 2-3 mm.

Následující příklady jsou uvedeny pro osvětlení vynálezu, ale nemají jej nijak omezit. Pokud není udáno jinak, části a procenta jsou hmotnostní.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1 dílů kukuřičného škrobu Globe 3401 (Cerestar), 10 dílů polyvinylalkoholu, 9,6 dílu vody, 0,15 dílu monooleátu glycerolu, 0,25 dílu stearanu vápenatého bylo přivedeno do dvoušroubového výtlačného lisu APV 2030 s poměrem délky šroubu kjeho průměru L : D = 30. Použitý teplotní profil byl 60 °C - 100 °C - 150 °C - 3 x 175 °C - 2 x 165 °C - 155° C. Na průměru 25 byl produkt větrán, aby se snížil obsah vody na 12 %.

Získané částečky byly vloženy do 60 tunového vstřikovacího lisu Sandretto.

Použitá forma (sprue mould) měla 20 dutin a pro každou dutinu dva extraktory ve výšce 1/4 a 3/4 každé dutiny. Dutiny byly pevné válce 7,35 cm délky a 2,5 mm v průměru, se zakulacenými konci. Forma byla chlazena vodou.

Teplotní profil byl rovný a nastaven na 165 °C.

Vstřikovací cyklus trval 9 sekund.

I Získané tyčinky byly obaleny smotky vaty za použití obvyklého systému pro nanášení vaty s mechanickým narušením konců tyčinky pro zlepšení přichycení vaty.

Jedna z takto získaných tyčinek byla ponořena do 100 ml vody a pomalu míchána; o dvě hodiny později byl výrobek zcela rozpadlý. Při testování výrobků testem Sturm OECD 301 s octanem sodným jako referenční látkou, bylo dosaženo biologické odbourání vyšší než 70 % v průběhu

-3 CZ 288736 B6 dnů, jak se požaduje pro rozpustné produkty, které musí být likvidovány v zařízeních pro čištění vody.

Příklad 2

Postup přípravy byl stejný jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že 3 % PVOH bylo nahrazeno EVOH (ethylen/vinylalkoholový kopolymer) s molámím obsahem ethylenu 44 % a se stupněm hydrolýzy vyšším než 99,8 %.

Výsledný produkt se rozpadal ζά pomalého míchání ve vodě, ale méně snadno než produkt podle příkladu 1.

Příklad 3

Postup přípravy byl stejný jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že 5 % PVOH bylo nahrazeno EVOH.

Získaný produkt se stále ještě rozpadá ve vodě v čase přibližně 3 hodiny.

Příklad 4

Postup přípravy byl stejný jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že 5 % škrobu bylo nahrazeno 5 % kopolymerů Estane 54351 (Goodrich), složeného z polykaprolaktonových úseků s nízkou molekulovou hmotností, spojených pomocí urethanových skupin.

Získaný produkt se ještě rozpadá ve vodě.

Příklad 5

Průběh byl stejný jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že používaný předpis udává 85 dílů škrobu,

5 dílů Estane 54351, 9,6 dílů vody, 0,1 dílu monoglyceridu a 0,4 dílu steramidu. Produkt se rozpadal ve vodě a rychlost biologického odbourávání podle Sturmova testu byla 5 dnů.

Příklad 6 ⁴⁰

Průběh byl stejný jako v příkladu 1, s tím rozdílem, že 40 dílů škrobu bylo nahrazeno zeinem.

Výsledný produkt se dobře rozpadal ve vodě.

Příklad 7

Postup přípravy je stejný jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že 40 % škrobu bylo nahrazeno živočišnou želatinou. Produkt se rozpadal ve vodě v časech srovnatelných s ostatními příklady.

-4CZ 288736 B6

Příklad 8

Průběh stejný jako v příkladu 1, stím rozdílem, že veškerý škrob bal nahrazen pullulanem. Výsledný produkt se ještě snadněji rozpadá ve vodě, než produkt podle příkladu 1.

Příklad 9

Postupem podle příkladu 1 je zpracováno 80 dílů pšeničného škrobu SF 20006 (Cerestar), 3 díly acetátu škrobu se stupněm substituce 1,5, 5 dílů acetátu celulózy, 1,5 dílu monoacetátu glycerolu, 9,5 dílu vody, 0,1 dílu monoglyceridu a 0,3 dílu stearylalkoholu. Získaný výsledný I produkt se rozpadá ve vodě.

Příklad 10

Stejný průběh jako v příkladu 1, stím rozdílem, že 5 dílů vody je nahrazeno glycerolem. Odvětráním se obsah vody sníží na 7 %. Výsledný produkt je velmi pružný a velmi dobře se rozpadá ve vodě.

Příklad 11

Stejný průběh jako v příkladu 10, kde 5% PVOH je nahrazeno polykaprolaktonem Union Carbide 787.

Výsledný produkt je vstřikovatelný a rozpadá se ve vodě.

Příklad 12

Stejným způsobem jako v příkladu 1 bylo zpracováno 84 % škrobu Eurilon VII s vysokým obsahem amylózy, 5 % acetátu škrobu se stupněm substituce 1,5, 4 % glycerolu a 1 % diacetinu, 5,6% vody, 0,1 % monooleátu glycerolu a 0,3% stearátu vápenatého. Výsledný produkt je vstřikovatelný ve 12 sekundovém cyklu a rozpadá se ve vodě v méně než 2 hodinách.

Příklad 13

Stejný postup jako v příkladu 1, stím rozdílem, že se přidává 10 dílů celulózových vláken a 5 dílů glycerolu. Po vytlačení produkt obsahoval přibližně 8 % vody. Vstřikovatelnost byla dobrá, i když horší, než u neplněných produktů. Ve vodě se produkt rozpadal dobře.

Příklad 14

Produkt z příkladu 1 byl vstřikován do zkušební formy s jednou dutinou s délkou dutiny 7,3 cm ve tvaru trubky s vnějším průměrem 2,7 mm a s vnitřním průměrem na jednom konci 1 mm a na druhém konci 0,8 mm, aby vzniklo nezbytné zúžení pro vyjmutí z formy. Trubička byla do této ‘ formy bez problémů vstříknuta.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Biologicky odbouratelná tyčinka se smotky vaty zvláště vhodná pro hygienické použití, vyznačující se tím, že je vytvořena z přírodní polymemí látky ve vodě rozpustné nebo se ve vodě disperguj ící při převedení do termoplastického stavu, a rozpadá se ve vodě při pokojové teplotě v průběhu 2 až 3 hodin, přičemž polymemí látka je ze skupiny škrob, želatina,

10 alginát, chitosan, pullulan, proteiny a přírodní pryskyřice, syntetický biologicky odbouratelný vodou dispergovatelný polymer a jejich směsi.
2. Biologicky odbouratelná tyčinka podle nároku 1, vyznačující se tím, že přírodní polymemí látka je směs škrobu a přírodní polymemí látky ze skupiny želatiny, alginátu,

15 chitosanu, pullulanu, proteinů a přírodních pryskyřic.
3. Biologicky odbouratelná tyčinka podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tí m , že syntetický biologicky odbouratelný polymer je smísen, v množství až do 30 % hmotnostních vzhledem k přírodní polymemí látce, s přírodní polymemí látkou, přičemž syntetický biologicky

20 odbouratelný polymer je zvolen ze skupiny polyvinylalkohol, polyvinylacetáty s proměnným stupněm hydrolýzy, polyoxyalkyleny, polyaspartáty, polyvinylpyrrolidon, ethylenvinylalkohol, ethylen-vinylacetáty, estery škrobu, ethylenakrylové estery nebo kopolymery kyseliny akrylové, alifatické polyestery, polymery, alifatické polyurethany, polyester-polyurethany, polyester-polyurethanové polymery a polyester/polyetherové kopolymery.
4. Biologicky odbouratelná tyčinka podle nároku 3, vyznačující se tím, že alifatický polyester je zvolen ze skupiny polykaprolakton, polyesterurethany a polyester/polyetherové kopolymery.

30 5. Biologicky odbouratelná tyčinka podle nároku 3, vyznačující se tím, že syntetický biologicky odbouratelný ve vodě dispergovatelný polymer je zvolen ze skupiny polyvinylalkohol, polyvinylpyrrolidon a polyaspartát.

6. Biologicky odbouratelná tyčinka podle některého z nároků laž5, vyznačující se 35 tím, že přírodní polymemí látka nebo syntetický biologicky odbouratelný ve vodě dispergovatelný polymer jsou použity ve směsi s plnidly rostlinného nebo minerálního původu.

7. Biologicky odbouratelná tyčinka podle některého z nároků laž6, vyznačující se tím, že dále obsahuje plastifikátor zvolený ze skupiny polyolů s 1 - 20 hydroxylovanými

40 opakujícími se jednotkami, která každá obsahuje od 2 do 6 atomů uhlíku; derivátů uvedených polyolů, zvolených z etherů, thioetherů, organických a anorganických esterových derivátů, acetátů a aminoderivátů, reakčních produktů polyolů s látkami, prodlužujícími řetězec, a oxidačních produktů polyolů, obsahujících alespoň jednu aldehydovou nebo karboxylovou skupinu.

8. Biologicky odbouratelná tyčinka podle nároku 7, vyznačující se tím, že plastifikátor je zvolen ze skupiny glycerol, diacetin, ethylen- nebo propylenglykol, sorbitol, ethoxylovaný sorbitol a acetát sorbitolu.

50 9. Biologicky odbouratelná tyčinka podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že dále obsahuje mazivo.

-6CZ 288736 B6

10. Způsob výroby biologicky odbouratelné tyčinky s vlastnostmi podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje následující kroky: provede se vstřikovací extruze syntetického biologicky odbouratelného ve vodě dispergovatelného polymeru nebo přírodního polymemího materiálu s použitím výrobních cyklů kratších než 15 s, přičemž přírodní polymemí
5 látka se přivádí do termoplastického stavu extruzí za podmínek střižného namáhání a teploty dostatečných k převedení materiálu do termoplastického stavu, a zpracování se provádí v přítomnosti vody a/nebo plastifikátoru v množstvích až do 25 % hmotnostních z celkového materiálu.