ES2333382T3 - Nueva composicion polimerica biodegradable util para la preparacion de plastico biodegradable y proceso para la preparacion de dicha composicion. - Google Patents
Nueva composicion polimerica biodegradable util para la preparacion de plastico biodegradable y proceso para la preparacion de dicha composicion. Download PDFInfo
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Abstract
Una composición polimérica biodegradable útil para la preparación de productos de plástico biodegradables, que comprende una mezcla de (i) un polímero seleccionado entre polietileno, polipropileno, poliestireno, cloruro de polivinilo o una mezcla de los mismos, (ii) celulosa, (iii) amidas, (iv) nutrientes seleccionados entre algas verdeazuladas y/o levadura y (v) agua.
Description
Nueva composición polimérica biodegradable útil
para la preparación de plástico biodegradable y proceso para la
preparación de dicha composición.
La presente invención se refiere a una nueva
composición polimérica aditiva biodegradable útil para la
preparación de productos de plástico biodegradables y a un proceso
para la preparación de dicha composición. La presente invención,
más particularmente, se refiere a una nueva composición polimérica
aditiva biodegradable, que es útil para la preparación de una
composición de mezcla madre biodegradable que, a su vez, es útil
para la preparación de un perfil polimérico biodegradable que es
útil para la fabricación de productos biodegradables tales como
bolsas con asas, bolsas de basura, desechables de hospital, film
para embalaje y plásticos termoformados.
Los polímeros biodegradables comenzaron a
proporcionar una solución al problema de la gestión de residuos
relacionada con los plásticos a partir de los 70. El polímero
biodegradable sufre biodegradación cuando es enterrado en el suelo
y no deja restos del polímero u otros residuos tóxicos. La
biodegradación o mineralización del polímero se mide mediante el
desprendimiento de dióxido de carbono después de la asimilación
microbiana.
El término "biodegradable" se había usado a
la ligera en las primeras etapas. Los estándares iniciales
formulados para determinar la biodegradación equivalen en realidad
solamente a la degradación física, en base a la pérdida de
resistencia a la tracción, decoloración y fragmentación. Muchos
productos reivindican biodegradabilidad en base a estos estándares
anticuados, que no han sido declarados obsoletos frente a estándares
tales como la ISO 14855 y la ASTM D 5338. Algunos materiales, que
simplemente se desmontan o se desintegran en piezas más pequeñas a
lo largo del tiempo, han reivindicado ser "biodegradables"
incluso aunque en realidad no son biodegradables en el sentido
estricto de la palabra. Un polímero "biodegradable" es capaz de
mineralizarse completamente al ser enterrado en un periodo de
tiempo dado, sin dejar restos de polímero además de una total
ausencia de residuos peligrosos o tóxicos, a diferencia del polímero
degradable.
En el transcurso de los últimos años se han
presentado muchas patentes en el área de los polímeros/plásticos
biodegradables. Aunque ninguna de estas patentes ha conducido a
productos que hayan tenido éxito a la hora de establecer una
aplicación apreciable en el mercado global de los plásticos debido a
la diferencia entre biodegradable y degradable. La técnica anterior
ha fallado principalmente en una o más de estas cuatro áreas: 1)
los artículos carecían de la suficiente resistencia, 2) los
artículos tenían una mala vida en almacenamiento, 3) los artículos
eran demasiado caros, y/o 4) la procesabilidad a un artículo útil
era difícil y cara. El área en la que se producía el fallo con más
frecuencia era en el precio, ya que algunos de los productos
fabricados a partir de dichos polímeros biodegradables cuestan
hasta 5-20 veces más que los productos no
biodegradables disponibles en el mercado. Otro fallo de estos
productos es que son fotodegradables, lo que afecta a la resistencia
a la tracción del producto.
Los polímeros a base de almidón y otros
productos simplemente se desintegran rompiéndose en diminutas
partículas no visibles a simple vista después de enterrarlos, dando
como resultado una biomasa que puede tener propiedades tóxicas.
También son débiles y demasiado quebradizos por naturaleza y deben
ser manipulados para obtener las propiedades del plástico virgen.
Otro fallo de los productos a base de almidón es que pierden
resistencia en las condiciones de almacenamiento típicas a través
de la absorción de humedad, lo que conduce a un debilitamiento
del
plástico.
plástico.
Se han realizado muchos intentos de fabricar
artículos degradables en el medioambiente usando polímeros. Sin
embargo, debido a los costes prohibitivos, la dificultad de
procesamiento y la falta de vida en almacenamiento suficiente en
aplicaciones de uso final han obtenido un éxito comercial limitado.
Muchas composiciones que tienen excelente degradabilidad solamente
tienen una procesabilidad limitada. Por el contrario, las
composiciones que son más fácilmente procesables, tienen una
biodegradabilidad reducida.
Para producir polímeros degradables en el
medioambiente, se han realizado intentos de procesar polímeros
alifáticos hechos de almidón natural en equipo convencional y
tecnología existente conocida en la industria del plástico. Puesto
que almidón natural generalmente tiene una estructura granular, es
necesario que se "desestructure" antes de que pueda procesarse
mediante fundido en filamentos finos. Se ha descubierto que el
almidón modificado (en solitario o como el componente principal de
una mezcla) tiene una mala extensibilidad en fundido, lo que da como
resultado la dificultad de la producción con éxito de fibras,
películas, espumas o similares.
La Biodegradación se mide mediante diversos
estándares para ensayar la compostabilidad para proporcionar una
guía a los usuarios. La Certificación a partir de Procedimientos de
Ensayo Estandardizados o normas ensayadas, establece la
credibilidad de las reivindicaciones realizadas con respecto a la
biodegradabilidad del producto y son necesarias para la aceptación
del polímero como biodegradable. Las organizaciones internacionales
responsables del establecimiento de la validez de las
reivindicaciones de biodegradación han formulado Estándares y
Procedimientos de Ensayo que son aceptables a nivel
internacional.
Las agencias internacionales para la expedición
del certificado de biodegradabilidad inherente de productos de
plástico son las siguientes:
- 1)
- The American Society For Testing Materials (ASTM) En los Estados Unidos,
- 2)
- El programa GREENPLA de Japón,
- 3)
- El certificado DIN europeo, y
- 4)
- El Comité Europeo para la Estandarización (CEN).
Las agencias/ensayos mencionados anteriormente
son relevantes puesto que establecen la naturaleza de la invención
frente a los antecedentes de aceptabilidad internacional, puesto que
el producto ha sido sometido a procedimientos de ensayo de la ASTM
para Degradación Aeróbica (ASTM D 5338 y ASTM 5209) (American
Society for Testing Materials); ambos ensayos se usan para
establecer la biodegradabilidad inherente del polímero biodegradable
que se está ensayando.
En la mayor parte de la técnica anterior, se usa
almidón como carga/aglutinante que se degrada cuando se expone al
agua, luz solar, calor y al suelo. Debido a la naturaleza
biodegradable del almidón, se han realizado muchos intentos de
incorporarlo en diversos polímeros. El almidón se ha incorporado en
polímeros de múltiples componentes en diversas formas, incluyendo
como carga y aglutinante.
En respuesta a la demanda de materiales de
envasado más respetuosos con el medioambiente, se han desarrollado
varios productos nuevos, que se han llamado "biopolímeros", que
han demostrado degradarse cuando se desechan al medioambiente.
Algunas de las partes implicadas en el mercado de los plásticos
biodegradables incluyen compañías químicas bien conocidas como
DuPont, BASF, Cargill-Dow Polymers, Union Carbide,
Bayer, Monsanto, Mitsui y Eastman Chemical. Cada una de estas
compañías ha desarrollado una o más clases o tipos de
"biopolímeros". Por ejemplo, tanto BASF como Eastman Chemical
han desarrollado biopolímeros conocidos como copolímeros
"alifáticos-aromáticos", comercializados con
los nombres comerciales ECOFLEX y EASTAR BIO, respectivamente. Bayer
ha desarrollado poliesteramidas, con el nombre comercial BAK. Du
Pont ha desarrollado BIOMAX, un polietilentereftalato (PET)
modificado. Cargill-Dow ha comercializado diversos
biopolímeros a base de ácido poliláctico (PLA). Monsanto ha
desarrollado una clase de polímeros conocidos como
polihidroxialcanoatos (PHA), que incluyen polihidroxibutiratos
(PHB), polihidroxivaleratos (PHV) y copolímeros de
polihidroxibutirato-hidroxivalerato (PHBV). Union
Carbide fabrica policaprolactona (PCL) con el nombre comercial
TONE.
Cada uno de los biopolímeros anteriores tiene
propiedades, beneficios y debilidades exclusivas. Por ejemplo, los
biopolímeros tales como BIOMAX, BAK, PHB y PLA tienden a ser
resistentes pero también bastante rígidos o incluso quebradizos.
Esto les convierte en malos candidatos cuando se desean láminas o
películas flexibles, tales como para su uso en la fabricación de
envueltas, bolsas y otros materiales de envasado que requieran una
buena capacidad de doblado y plegado. En el caso de BIOMAX, DuPont
no proporciona actualmente especificaciones o condiciones adecuadas
para realizar películas a partir de éste, indicando de este modo que
actualmente no se puede creer que puedan realizarse películas a
partir de BIOMAX y polímeros similares.
El polímero biodegradable de Du Pont -
BIO-PDO^{TM} (nombre comercial) que usa almidón de
cultivos y plantas fue declarado el primer polímero de origen
biológico. En general, los polímeros de PET modificados de DuPont
pueden caracterizarse como los que comprenden unidades alternas de
tereftalato y un constituyente alifático, con el constituyente
alifático comprendiendo una distribución estadística de dos o más
unidades alifáticas diferentes obtenidas de dos o más dioles
diferentes, tales como etilenglicol, dietilenglicol, óxido de
trietileno, polietilenglicol, dioles de alcano inferior, tanto
ramificados como no ramificados, y derivados de los anteriores. Una
porción de las unidades alifáticas también puede obtenerse de un
diácido alifático, tal como ácido adípico. Además, una fracción de
los grupos fenileno en las unidades de tereftalato que se repiten
puede sulfonarse o neutralizarse con un metal alcalino o base de
metal alcalinotérreo. Tanto la porción alifática del polímero de
PET modificado como la cantidad estadísticamente significativa de
unidades de tereftalato sulfonadas contribuyen significativamente a
la biodegradabilidad del polímero BIOMAX. Algunos grados de
polímeros BIOMAX tienen un punto de fusión de
200-208ºC y una temperatura de transición vítrea de
40-60ºC. BIOMAX permite la adición de monómeros
alifáticos que crean puntos débiles en la cadena polimérica,
haciendo al polímero de BIOMAX hidrodegradable. Una vez que la
humedad rompe el polímero en moléculas ingeribles, los microbios
pueden consumir el material.
Las aplicaciones de BIOMAX dependen del número
de monómeros alifáticos que se añaden, estos pueden llegar hasta
tres monómeros alifáticos para determinar la aplicación del
producto. Típico de las lagunas en los primeros estándares que
definen la biodegradabilidad, aunque el BIOMAX de Du Pont ha
reivindicado biodegradabilidad, no ha cumplido los estándares de la
ASTM.
Resinas a base de almidón biodegradables están
disponibles en el mercado de varios fabricantes, tales como
Starchtech^{TM} y Novamont^{TM}. Starchtech^{TM} vende una
serie de dichos polímeros con el nombre comercial
"Re-NEW^{TM}". Novamont^{TM} ofrece varias
clases de dichos polímeros con el nombre comercial
"Mater-Bi^{TM}".
En el polímero biodegradable de Novamont
WO-a-9219680 y
WO-a-9214782 (usan almidón que puede
originarse de tubérculos, cereales o judías y puede ser almidón de
maíz, patata, tapioca, guisante o arroz, etc. Las composiciones
mencionadas anteriormente se preparan mediante extrusión del almidón
mezclado con el polímero termoplástico complejante y,
opcionalmente, con un plastificante en condiciones de temperatura y
fuerza de cizalla tales como para hacer a los componentes de la
mezcla reológicamente compatibles o con un agente complejante.
Otras polieteresteramidas biodegradables P1 de
BASF en el documento WO-a-9625448
que se obtiene haciendo reaccionar a una mezcla que contiene el
20-95% en moles de ácido adípico o derivados
formadores de éster del mismo o mezclas de los mismos y el
5-80% en moles de ácido tereftálico o derivados
formadores de éster del mismo o mezclas de los mismos, y (a2) una
mezcla de compuestos dihidroxi (a21) del 15 al 99,3% en moles de un
compuesto dihidroxi seleccionado entre el grupo constituido por
C_{2}-C_{6}-alcanodioles y
C_{5}-C_{10}-cicloalcanodioles,
(a22) del 0,2 al 85% en moles de un compuesto dihidroxi que contiene
funcionalidades de la fórmula I donde n es 2, 3 ó 4 y m es un
número entero de 2 a 250, o mezclas de los mismos y (a23) del 0,5 al
80% en moles de un
amino-C_{2}-C_{12}-alcanol
o
amino-C_{5}-C_{10}-cicloalcanol,
donde la fracción molar de (a1) a (a2) es de 0,4:1 a 1.5:1, con la
condición de que, inter alia, las polieteresteramidas Pl
tengan un peso molecular (M_{n}) en el intervalo entre 5000 y
80.000 g/mol, y polímeros biodegradables, moldeados biodegradables,
y adhesivos obtenidos de los polímeros descritos.
Bio-Products International en la
Solicitud de Patente de Estados Unidos Nº 5.252.271 describe un
material que se basa en una composición de almidón seco.
Procter & Gamble Co (P & G), son los
fabricantes de la línea Nodax de polímeros alifáticos con poliéster
que son biodegradables en condiciones aerobias y anaerobias. Los
polímeros de Nodax son producidos por microorganismos a través de
un proceso de fermentación y el plástico se extrae de la biomasa
(nueva formación celular en el compost junto con dióxido de
carbono, agua y sales minerales). El inicio de la degradación es
bacteriano y P&G ha trabajado sobre usos finales para
asegurarse de que el producto presenta un buen rendimiento.
En la Solicitud de Estados Unidos Nº 6.191.203,
Monsanto Company tiene una composición de mezcla de polímeros
biodegradables que contiene ésteres oligoméricos.
Mitsui Chemicals, Inc. Fabrica un terpolímero
que incluye unidades obtenidas de polilactida, poliglicólido y
policaprolactona que se han condensado conjuntamente. Por lo tanto,
este polímero es un polímero alifático y puede caracterizarse como
un terpolímero de PLA/PGA/PCL. Tres grados de este polímero están
disponibles, H100J, S 100 y T100. Se ha determinado mediante
análisis que el terpolímero PLA/PGA/PCL de grado H100J tiene una
temperatura de transición vítrea de 7ºC y un punto de fusión de
173ºC.
Otro método de producción de una película
polimérica a base de ácido láctico, que comprende añadir de 19 a 49
partes en peso de un polímero a base de ácido láctico a 1 parte en
peso de una composición polimérica a base de ácido láctico de
mezcla madre para formar un material de moldeado, en el que la
composición polimérica a base de ácido láctico de mezcla madre
comprende 100 partes en peso de un polímero a base de ácido láctico
y de 0,1 a 40 partes en peso de un agente
anti-bloqueo que tiene un diámetro medio de
partícula de 0,007 a 0,05 \mum y 10 partes en peso o menos de un
agente dispersante, y tiene una cristalinidad del 10 al 60%, y le
da forma al material de moldeado en una película a de 150 a 230ºC.
Otra patente de Mitsui es un proceso de preparación de poliéster
alifático que tiene un peso molecular medio en peso de 15.000 o más
realizando una reacción de policondensación directa de un alcohol
polihídrico alifático o un alcohol polihídrico alifático mezclado y
un ácido polibásico alifático o un ácido polibásico alifático
mezclado, o adicionalmente un ácido hidroxicarboxílico o un ácido
hidroxicarboxílico mezclado o un oligómero del ácido
hidroxicarboxílico en una mezcla de reacción que contiene un
disolvente orgánico. El poliéster alifático obtenido de este modo
contiene una cantidad extremadamente pequeña de impurezas, tiene
poco color y puede mostrar una resistencia satisfactoria en forma
de películas, filamentos y otros artículos conformados.
Bayer Corporation fabrica poliesteramidas
comercializadas con el nombre BAK. Las poliesteramidas fabricadas
por Bayer se preparan a partir del ácido adípico,
1,4-butanodiol y ácido
6-aminocaproico. BAK 1095, una poliesteramida que
tiene una M_{n} de 22.700 y un peso molecular de 69.700 y que
contiene constituyentes aromáticos, tiene un punto de fusión de
125ºC. BAK 2195 tiene un punto de fusión de 175ºC. Aunque las
temperaturas de transición vítrea de BAK 1095 y BAK 2195 son
difíciles de medir, puesto que BAK parece comportarse como un
polímero rígido en el sentido de que pueden obtenerse propiedades
mejoradas mezclando BAK con un polímero blando, los inventores
creen que la temperatura de transición vítrea de los polímeros BAK
es esencialmente de al menos aproximadamente 10ºC. Con el fin de
comprender el significado y el alcance de la memoria descriptiva y
las reivindicaciones, se considerará que poliesteramidas tales como
BAK, así como otras que se comportan como BAK y pueden usarse como
un "polímero rígido", tienen una temperatura vítrea de al menos
aproximadamente 10ºC.
En la Solicitud de Patente de Estados Unidos Nº
5.292.783 otro copoliéster alifático-aromático
"blando" es fabricado por Eastman Chemical Company y se
comercializa con el nombre comercial EASTAR BIO. El copoliéster
alifático-aromático fabricado por Eastman es un
copolímero aromático obtenido de 1,4-butanodiol,
ácido adípico y dimetiltereftalato (DMT). Un grado particular de
EASTAR BIO, conocido como EASTAR BIO 14766, tiene una temperatura
de transición vítrea de -33ºC y un punto de fusión de 112ºC. El
compuesto que contiene fenol está presente en el polímero
biodegradable en una cantidad suficiente para ralentizar la
velocidad de degradación del polímero biodegradable. La invención
también se refiere a un método para ralentizar de velocidad de
degradación de un polímero biodegradable.
Otra técnica anterior relacionada es una
compuesto de proteína vegetal biodegradable no tóxico, comprendiendo
dicho compuesto: de 5 a 90 partes en peso de proteína de soja; y de
90 a 5 partes en peso de una polilactida, en la que dicho compuesto
total no supera las 100 partes y un método para preparar un
compuesto de proteína vegetal biodegradable que comprende: combinar
de 5 a 90 partes en peso de proteína vegetal con de 90 a 5 partes
en peso de polilactida para formar una mezcla; y extrudir dicha
mezcla a una temperatura suficiente para hacer a la mezcla
extrudible; en la que dicho compuesto en total no supera las 100
partes.
El mecanismo mediante el cual se degradan los
polímeros disponibles actualmente típicamente implica la acción
metabólica o digestiva de microbios o enzimas obtenidas generalmente
de aquellos microbios que destruyen la estructura molecular o que
catalizan la hidrólisis de los materiales. La exposición deliberada
de materiales degradables a condiciones microbianas o digestivas,
tales como en compostaje o masticación, produce su degradación
relativamente rápida. Desafortunadamente, sin embargo, dichos
materiales son susceptibles de forma natural a la acción microbiana
durante toda su vida útil. Los artículos construidos a partir de
dichos polímeros biodegradables pueden soportar, por lo tanto, el
crecimiento microbiano mucho antes de resultar degradados o
consumidos de otro modo. Los materiales biodegradables a menudo
absorben fácilmente el agua, lo que generalmente promueve el
crecimiento microbiano. Esta propiedad puede ser un grave problema
para los materiales que requieren un almacenamiento prolongado,
especialmente si el entorno de almacenamiento es húmedo o promueve
de otro modo el crecimiento de hongos o bacterias que pueden ser
tóxicas (por ejemplo, oscuridad, mala ventilación, suciedad, etc.).
Éste es un problema especialmente grave para materiales que son
particularmente intolerantes a la proliferación microbiana, tales
como materiales que están en contacto con alimentos. Los ejemplos de
estos últimos incluyen cubertería y vajilla de plástico, vasos
compuestos de plástico o papel/plástico, recipientes para alimentos
compuestos de plástico o papel/plástico, etc.
La principal desventaja de muchos de los
productos mencionados anteriormente es que no cumplen los estándares
de ISO 14855, ASTM D 5338 y ASTM 5209 establecidos para la
certificación y no son viables económicamente. Los productos de
polietileno usados hace al menos 10 años no se descomponen
completamente y permanecen en el medioambiente. De acuerdo con ASTM
D 5338 & 14855 todo lo que se pone a compostar debe ser
asimilado en última instancia si va a ser considerado
biodegradable.
Sigue existiendo una necesidad en la técnica de
proporcionar un polímero completamente compostable que sea
resistente, no sea propenso al crecimiento de moho o plagas, y pueda
fabricarse de forma fácil y económica. Además, existe una necesidad
de desarrollar un método robusto para preparar productos
compostables que puedan usarse para conservar material seco, mojado
o húmedo en un intervalo de temperaturas.
El principal objetivo de la presente invención
es proporcionar una nueva composición polimérica biodegradable, que
se basa principalmente en productos naturales respetuosos con el
medioambiente que es útil para la preparación de productos de
plástico biodegradables.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar una nueva composición polimérica biodegradable, útil
para la preparación de productos de plástico biodegradables, que
cumple completamente los requisitos obligatorios con respecto a la
biodegradabilidad.
Otro objetivo más de la presente invención es
proporcionar una nueva composición polimérica biodegradable, útil
para la preparación de productos de plástico biodegradables que
tiene la ventaja de soportar vida vegetal y es, por lo tanto,
segura para el medioambiente.
Otro objetivo más de la presente invención es
proporcionar una nueva composición polimérica biodegradable útil
para la preparación de productos de plástico biodegradables que no
dejan ninguna sustancia tóxica ni residuos de metales pesados en el
suelo ni emiten gases tóxicos a la atmósfera y, por lo tanto, es
segura para el medioambiente y para los animales y también de
calidad alimentaria.
Otro objetivo más de la presente invención es
proporcionar una nueva composición polimérica de mezcla madre
biodegradable que incorpora la composición polimérica biodegradable
que, a su vez, puede usarse para la preparación de una composición
polimérica biodegradable que es útil para producir productos
biodegradables tales como bolsas con asas, bolsas de basura,
desechables de hospital, film para embalaje, plásticos termoformados
etc., a precios muy competitivos y asequibles.
Otro objetivo más de la presente invención es
proporcionar una nueva composición polimérica biodegradable que
incorpora la composición polimérica de mezcla madre biodegradable
que, a su vez, puede usarse para la preparación de productos
biodegradables tales como bolsas con asas, bolsas de basura,
desechables de hospital, film para embalaje, plásticos
termoformados, etc., a precios muy competitivos y asequibles.
Otro objetivo de la invención es un proceso para
la preparación de una nueva composición polimérica biodegradable,
que no requiere ningún equipo especial para su preparación.
Otro objetivo más de la presente invención es
proporcionar un proceso para la preparación de una nueva composición
polimérica aditiva biodegradable que es sencillo y económico. Otro
objetivo más de la presente invención es proporcionar un proceso
para la preparación de una nueva composición polimérica de mezcla
madre biodegradable que incorpora la composición polimérica aditiva
biodegradable que, a su vez, es útil para la preparación de una
composición polimérica biodegradable que puede usarse directamente
para la preparación de productos biodegradables tales como bolsas
con asas, bolsas de basura, desechables de hospital, film para
embalaje, plásticos termoformados, etc., a precios muy competitivos
y asequibles.
Otro objetivo más de la presente invención es
proporcionar un proceso para la preparación de una nueva composición
polimérica biodegradable que incorpora la composición de mezcla
madre biodegradable que puede añadirse al perfil polimérico de la
preparación de productos biodegradables tales como bolsas con asas,
bolsas de basura, desechables de hospital, film para embalaje,
plásticos termoformados, etc., a precios muy competitivos y
asequibles.
Las composiciones poliméricas biodegradables de
la presente invención se han desarrollado en base a una reacción de
sustitución nucleófila. Los grupos carbonilo son particularmente
susceptibles a la unión nucleófila en el carbono del carboxilo
debido a la tendencia del oxígeno a captar electrones incluso a
expensas de ganar una carga negativa, además del estado de
transición relativamente sin impedimentos que conduce desde el
reactivo trigonal a los intermedios tetraédricos, el grupo
carboxilo proporciona el punto para el ataque nucleófilo en la
cadena polimérica y también aumenta el número de hidrógenos unidos
al carbono alfa. La sustitución nucleófila tiene lugar con el
nitrógeno naciente, oxígeno naciente e hidrógeno naciente. Los iones
están proporcionados por las reacciones que tienen lugar entre una
amida y agua.
La reacción de sustitución nucleófila mencionada
anteriormente tiene lugar cuando un polímero duradero (polímero
sintético) se mezcla con agar-agar y/o levadura,
celulosa, amidas y agua. Los grupos OH presentes en la celulosa se
unen a los grupos OH del agar agar y la levadura en un enlace que se
parece un enlace glicosídico al C-4 del segundo.
Por consiguiente, la cadena del polímero duradero que contiene un
número de enlaces débiles C-C, enlaces
C-H y enlaces H-H se mantienen
juntos mediante los puentes de hidrógeno entre los muchos grupos OH
adyacentes presentes en la celulosa. Esto da como resultado una
cadena polimérica débil que contiene unidades monoméricas que le
hacen susceptible a la biodegradación. Finalmente, cuando el
polímero debilitado entra en contacto con el suelo, las unidades
monoméricas del polímero actúan como nutrientes para las bacterias
presentes en el suelo. Por consiguiente, la biodegradación rápida
del polímero tiene lugar en el suelo.
Se espera que los productos fabricados a partir
de la composición polimérica biodegradable de la presente
invención, cuando se entierran en el suelo deben convertirse en
compost en un periodo de 6 a 36 meses. Esta conclusión con respecto
a la conversión en compost se extrae en base a que nuestro ensayo en
el laboratorio ha mostrado que la composición se biodegrada en un
periodo de aproximadamente seis meses a treinta y seis meses como
para ASTM D 5338, que también es un ensayo de degradación aeróbica
mediante el método de compostaje.
Por consiguiente, la presente invención
proporciona una nueva composición polimérica aditiva biodegradable
útil para la preparación de productos de plástico biodegradables que
comprende una mezcla de (i) un polímero seleccionado entre
polietileno, polipropileno, poliestireno, cloruro de polivinilo o
una mezcla de los mismos (ii) celulosa (iii) amidas (iv) nutrientes
seleccionados entre algas verde-azuladas y/o
levadura y (v) agua.
De acuerdo con otra realización de la presente
invención (i) la cantidad del polímero seleccionado entre
polietileno, polipropileno, poliestireno, cloruro de polivinilo o
una mezcla de los mismos usada puede estar en el intervalo entre el
90 y el 99% en peso de la composición (ii) la cantidad de celulosa
usada puede estar en el intervalo entre el 0,35 y el 3,50% en peso
de la composición (iii) la cantidad de amidas usadas puede estar en
el intervalo entre el 0,15 y el 1,50% en peso de la composición,
(iv) la cantidad de nutrientes seleccionados entre algas
verde-azuladas y/o levadura usada puede estar en el
intervalo entre el 0,30 y el 3,0% en peso de la composición y (v)
la cantidad de agua usada puede estar en el intervalo entre el 0,20
y el 2,0% en peso de la composición.
De acuerdo con una realización de la presente
invención el polietileno usado puede seleccionarse entre LLDPE,
LDPE y HDPE o mezclas de los mismos. El polímero usado puede estar
en forma de polvos o de gránulos.
En una realización de la invención la celulosa
usada puede seleccionarse entre celulosa vegetal, extracto de
semilla de algodón o fibras vegetales. La cantidad de Celulosa
empleada puede variar preferentemente entre el 1,62 y el 2,80, más
preferentemente el 1,55 y el 2,00% en peso de la composición.
En otra realización de la presente invención,
las amidas usadas pueden seleccionarse entre sales nitrosas como
nitrato de amonio, nitrato de potasio, nitrato de calcio, nitrato de
sodio, combinación de nitruros y nitratos. La cantidad de amidas
empleada puede variar preferentemente entre el 1,00 y el 1,20, más
preferentemente el 0,45 y el 0,60% en peso de la composición.
En otra realización más de la invención, las
algas verde-azuladas usadas pueden seleccionarse
entre algas de color azul oscuro, medio de agar, medio de nutrición
de algas verdes, extracto de agar, gel de agar y proteínas de agar.
La cantidad de algas verde-azuladas empleada puede
variar preferentemente entre el 1,50 y el 2,00, más preferentemente
el 1,30 y el 1,45% en peso de la composición.
En otra realización más de la presente
invención, la levadura usada puede seleccionarse entre medios
nutritivos microbiológicos, medio de levadura de agar, extracto de
levadura, levadura seca y húmeda en polvo, levadura líquida, jarabe
de levadura, invertasa, etc.
De acuerdo con otra realización más de la
presente invención, la composición puede contener gel de sílice en
una cantidad que varía entre el 0,15 y el 0,18% en peso de la
composición.
De acuerdo con otra realización de la presente
invención, se proporciona un proceso para la preparación de una
nueva composición polimérica aditiva biodegradable como se ha
definido anteriormente, útil para la preparación de productos de
plástico biodegradables que comprende mezclar i) polietileno,
polipropileno, poliestireno, cloruro de polivinilo o una mezcla de
los mismos (ii) celulosa (iii) amidas (iv) algas
verde-azuladas y/o levadura y (v) agua a una
temperatura en el intervalo entre 25 y 100 grados centígrados,
manteniendo la composición resultante en reposo durante un periodo
de 12 a 36 horas para completar el proceso de debilitamiento de la
cadena polimérica para fraccionarla en unidades monoméricas.
De acuerdo con otra realización de la presente
invención, se proporciona una composición polimérica de mezcla
madre biodegradable que comprende la composición polimérica aditiva
biodegradable como se ha descrito anteriormente y un polímero
seleccionado entre polietileno, polipropileno, poliestireno, cloruro
de polivinilo o una mezcla de los mismos, realizándose la selección
dependiendo del polímero usado en la composición polimérica aditiva
biodegradable.
De acuerdo con otra realización más de la
presente invención, se proporciona un proceso para la preparación
de una composición de mezcla madre biodegradable que comprende
mezclar una composición polimérica aditiva biodegradable como se ha
descrito anteriormente y un polímero seleccionado entre polietileno,
polipropileno, poliestireno, cloruro de polivinilo o una mezcla de
los mismos, realizándose la selección dependiendo del polímero
usado en la composición polimérica aditiva biodegradable.
En una realización preferida de la presente
invención, la cantidad de la composición polimérica biodegradable
usada varía entre el 30 y el 60%, preferentemente entre el 35% y el
45% en peso de la composición y la cantidad del polímero virgen
usada varía entre el 40 y el 70%, preferentemente entre el 65% y el
55% en peso de la composición.
De acuerdo con otra realización más de la
presente invención, se proporciona un proceso para la preparación
de una composición polimérica biodegradable que es útil directamente
para la fabricación de productos finales tales como bolsas con
asas, bolsas de basura, desechables de hospital, film para embalaje
y plásticos termoformados, que comprende mezclar la composición
polimérica de mezcla madre biodegradable como se ha descrito
anteriormente con un polímero seleccionado entre polietileno,
polipropileno, poliestireno, cloruro de polivinilo o una mezcla de
los mismos, realizándose la selección dependiendo del polímero usado
en dicha composición polimérica
aditiva.
aditiva.
En una realización de la presente invención, la
cantidad de la composición polimérica de mezcla madre usada puede
variar entre el 2% y el 10%, preferentemente entre el 4,8 y el 5% y
la cantidad del polímero virgen usada puede variar entre el 98% y
el 90% en peso de la composición.
El polímero empleado para mezclarlo con la
composición polimérica de mezcla madre biodegradable puede ser
aquel que resulta de cualquier complejo petroquímico situado aguas
abajo.
La composición polimérica biodegradable
resultante puede convertirse en bolitas o gránulos mediante
cualquier método convencional. Las bolitas o gránulos resultantes
pueden usarse para la fabricación de productos biodegradables tales
como bolsas con asas, bolsas de basura, desechables de hospital y
film para embalaje.
Debe observarse que las composiciones
biodegradables de la presente invención no son una simple mezcla de
los ingredientes usados que da como resultado la agregación de sus
propiedades, sino una composición que tiene propiedades mejoradas
de forma sinérgica para biodegradarse rápidamente.
Los detalles de la invención se proporcionan en
los Ejemplos, que se proporcionan solamente para ilustrar la
invención y, por lo tanto, no deben interpretarse como limitantes
del alcance de la presente invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
0,4375 mg de celulosa, 0,0625 mg de nitrato de
amonio, 0,125 mg de agar-agar, 0,125 mg de levadura
y 24,25 g de polvo de polietileno se mezclan de forma homogénea con
5 ml de agua hirviendo, se mantienen a 100ºC para formar una
suspensión y la suspensión resultante se mantiene en reposo durante
12 horas para obtener la composición polimérica aditiva
biodegradable.
La composición polimérica aditiva biodegradable
obtenida como se ha descrito anteriormente se mezcló con 500 g de
tierra (vermicompost + tierra de jardín). La tierra resultante se
ensayó de acuerdo con los estándares ASTMD 5988-03
y la biodegradación de la composición polimérica se midió en base a
la cantidad de CO2 desprendido. Se observó que 659 mg de CO2 se
desprenden durante un periodo de 45 días, lo que confirma que la
composición polimérica ha sufrido biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
0,4375 mg de celulosa, 0,0625 mg de cloruro de
amonio, 0,125 mg de agar-agar, 0,125 mg de levadura
y 24,25 g de polvo de polietileno se mezclan de forma homogénea con
7 ml de agua, se mantienen a 30ºC para formar una suspensión y la
suspensión resultante se mantiene en reposo durante 18 horas para
obtener la composición polimérica aditiva biodegradable.
La composición polimérica aditiva biodegradable
obtenida como se ha descrito anteriormente se mezcló con 500 g de
tierra (vermicompost + tierra de jardín). La tierra se ensaya de
acuerdo con los estándares ASTMD 5988-03 y la
velocidad de biodegradación se mide a partir de la cantidad de CO2
desprendido. Se observó que 642 mg de CO2 se desprendían durante un
periodo de 45 días, lo que confirma que la composición polimérica ha
sufrido biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
3
0,4375 mg de celulosa, 0,0625 mg de nitrato de
amonio, 0,125 mg de gel de sílice, 0,125 mg de levadura y 24,25 g
de polvo de polietileno se mezclan de forma homogénea con 7,5 ml de
agua hirviendo, se mantienen a 48ºC para formar una suspensión y
después se enfrían a temperatura ambiente y la suspensión resultante
se mantiene en reposo durante 18 horas para obtener la composición
polimérica aditiva biodegradable.
La composición polimérica aditiva biodegradable
obtenida como se ha descrito anteriormente, se mezcló con 500 g de
tierra (vermicompost + tierra de jardín). La tierra se ensaya de
acuerdo con los estándares de ASTMD 5988-03 y la
velocidad de biodegradación se mide a partir de la cantidad de CO2
desprendido. Se observó que 632 mg de CO2 se desprendían durante un
periodo de 45 días, lo que confirma que la composición polimérica
ha sufrido biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
4
0,4375 mg de celulosa, 0,0625 mg de cloruro de
amonio, 0,125 mg de gel de sílice, 0,125 mg de levadura y 24,25 g
de polvo de polietileno se mezclan de forma homogénea con 6 ml de
agua hirviendo, se mantienen a 51ºC para formar una suspensión y
después se enfrían a temperatura ambiente y la suspensión resultante
se mantiene en reposo durante 20 horas para obtener la composición
polimérica aditiva biodegradable.
La composición polimérica aditiva biodegradable
obtenida como se ha descrito anteriormente, se mezcló con 500 g de
tierra (vermicompost + tierra de jardín). La tierra se ensayó de
acuerdo con los estándares de ASTMD 5988-03 y la
velocidad de biodegradación se midió a partir de la cantidad de CO2
desprendido. Se observó que 633 mg de CO2 se desprendían durante un
periodo de 45 días, lo que confirma que la composición polimérica
ha sufrido biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
5
0,75 mg de celulosa, 0,0625 mg de nitrato de
amonio, 0,125 mg de agar-agar, 0,0625 mg de levadura
y 24,15 g de polvo de polietileno se mezclan de forma homogénea con
9 ml de agua hirviendo, se mantienen a 72ºC para formar una
suspensión y después se enfrían a temperatura ambiente y la
suspensión resultante se mantiene en reposo durante 16 horas para
obtener la composición polimérica aditiva biodegradable.
La composición polimérica aditiva biodegradable
obtenida como se ha descrito anteriormente se mezcló con 500 g de
tierra (vermicompost + tierra de jardín). La tierra se ensayó de
acuerdo con los estándares de ASTMD 5988-03 y la
velocidad de biodegradación se midió a partir de la cantidad de CO2
desprendido. Se observó que 596 mg de CO2 se desprendían durante un
periodo de 45 días, lo que confirma que la composición polimérica
ha sufrido biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
6
0,25 mg de celulosa, 0,125 mg de cloruro de
amonio, 0,125 mg de agar-agar, 0,0625 mg de levadura
y 24,43 g de polvo de polietileno se mezclan de forma homogénea con
8,6 ml de agua hirviendo, se mantienen a 66ºC para formar una
suspensión y después se enfrían a temperatura ambiente y la
suspensión resultante se mantiene en reposo durante 22 horas para
obtener la composición polimérica aditiva biodegradable. La
composición polimérica aditiva biodegradable obtenida como se ha
descrito anteriormente se mezcló con 500 g de tierra (vermicompost
+ tierra de jardín). La tierra se ensayó de acuerdo con los
estándares de ASTMD 5988-03 y la velocidad de
biodegradación se midió a partir de la cantidad de CO2 desprendido.
Se observó que 524 mg de CO2 se desprendían durante un periodo de
45 días, lo que confirma que la composición polimérica ha sufrido
biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
7
0,3125 mg de celulosa, 0,0625 mg de nitrato de
amonio, 0,0625 mg de agar-agar y 24,5625 g de polvo
de polietileno se mezclan de forma homogénea con 9,2 ml de agua
hirviendo, se mantienen a 54ºC para formar una suspensión y después
se enfrían a temperatura ambiente y la suspensión resultante se
mantiene en reposo durante 21 horas para obtener la composición
polimérica aditiva biodegradable.
La composición polimérica aditiva biodegradable
obtenida como se ha descrito anteriormente se mezcló con 500 g de
tierra (vermicompost + tierra de jardín). La tierra se ensaya de
acuerdo con los estándares de ASTMD 5988-03 y la
velocidad de biodegradación se midió a partir de la cantidad de CO2
desprendido. Se observó que 553 mg de CO2 se desprendían durante un
periodo de 45 días, lo que confirma que la composición polimérica
ha sufrido biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
8
0,375 mg de celulosa, 0,0625 mg de nitrato de
amonio, 0,0625 mg de agar-agar y 24,488 g de polvo
de polietileno se mezclan de forma homogénea con 6,4 ml de agua
hirviendo, se mantienen a 51ºC para formar una suspensión y después
se enfrían a temperatura ambiente y la suspensión resultante se
mantiene en reposo durante 19 horas para obtener la composición
polimérica aditiva biodegradable.
La composición polimérica aditiva biodegradable
obtenida como se ha descrito anteriormente se mezcló con 500 g de
tierra (vermicompost + tierra de jardín). La tierra se ensayó de
acuerdo con los estándares de ASTMD 5988-03 y la
velocidad de biodegradación se midió a partir de la cantidad de CO2
desprendido. Se observó que 576 mg de CO2 se desprendían durante un
periodo de 45 días, lo que confirma que la composición polimérica
ha sufrido biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
9
0,5 mg de celulosa, 0,125 mg de nitrato de
amonio, 0,0875 mg de agar-agar, 0,0375 mg de
levadura y 24,25 g de gránulos de polipropileno se mezclan de forma
homogénea con 9,9 ml de agua hirviendo, se mantienen a 60ºC para
formar una suspensión y después se enfrían a temperatura ambiente y
la suspensión resultante se mantiene en reposo durante 24 horas
para obtener la composición polimérica aditiva biodegradable.
La composición polimérica aditiva biodegradable
obtenida como se ha descrito anteriormente se mezcló con 500 g de
tierra (vermicompost + tierra de jardín). La tierra se ensayó de
acuerdo con los estándares de ASTMD 5988-03 y la
velocidad de biodegradación se midió a partir de la cantidad de CO2
desprendido. Se observó que 513 mg de CO2 se desprendían durante un
periodo de 45 días, lo que confirma que la composición polimérica
ha sufrido biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
10
0,625 mg de celulosa, 0,125 mg de nitrato de
amonio, 0,25 mg de agar-agar, 0,0625 mg de levadura
y 23,9375 g de gránulos de poliestireno se mezclan de forma
homogénea con 10,6 ml de agua hirviendo, se mantienen a 49ºC para
formar una suspensión y después se enfrían a temperatura ambiente y
la suspensión resultante se mantiene en reposo durante 26 horas
para obtener la composición polimérica aditiva biodegradable. La
composición polimérica aditiva biodegradable obtenida como se ha
descrito anteriormente se mezcló con 500 g de tierra (vermicompost
+ tierra de jardín). La tierra se ensaya de acuerdo con los
estándares de ASTMD 5988-03 y la velocidad de
biodegradación se midió a partir de la cantidad de CO2 desprendido.
Se observó que 751 mg de CO2 se desprenden durante un periodo de 45
días, lo que confirma que la composición polimérica ha sufrido
biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
11
0,6875 mg de celulosa, 0,0375 mg de cloruro de
amonio, 0,3125 mg de agar-agar, 0,025 mg de levadura
y 23,9375 g de gránulos de polipropileno se mezclan de forma
homogénea con 10 ml de agua, se mantienen a 63ºC para formar una
suspensión y después se enfrían a temperatura ambiente y la
suspensión resultante se mantiene en reposo durante 27 horas para
obtener la composición polimérica aditiva biodegradable.
La composición polimérica aditiva biodegradable
obtenida como se ha descrito anteriormente se mezcló con 500 g de
tierra (vermicompost + tierra de jardín). La tierra se ensayó de
acuerdo con los estándares de ASTMD 5988-03 y la
velocidad de biodegradación se midió a partir de la cantidad de CO2
desprendido. Se observó que 590 mg de CO2 se desprendían durante un
periodo de 45 días, lo que confirma que la composición polimérica
ha sufrido biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
12
0,375 mg de celulosa, 0,1125 mg de nitrato de
amonio, 0,075 mg de agar-agar, 0,0375 mg de levadura
y 24,4 g de poliestireno se mezclan de forma homogénea con 12,9 ml
de agua hirviendo, se mantienen a 78ºC para formar una suspensión y
después se enfrían a temperatura ambiente y la suspensión resultante
se mantiene en reposo durante 32 horas para obtener la composición
polimérica aditiva biodegradable.
La composición polimérica aditiva biodegradable
obtenida como se ha descrito anteriormente se mezcló con 500 g de
tierra (vermicompost + tierra de jardín). La tierra se ensayó de
acuerdo con los estándares de ASTMD 5988-03 y la
velocidad de biodegradación se mide a partir de la cantidad de CO2
desprendido. Se observó que 507 mg de CO2 se desprendían durante un
periodo de 45 días, lo que confirma que la composición polimérica
ha sufrido biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
13
0,375 mg de celulosa, 0,0375 mg de nitrato de
amonio, 0,3 mg de agar-agar y 24,1625 g de gránulos
de polipropileno se mezclan de forma homogénea con 16,4 ml de agua
hirviendo, se mantienen a 86ºC para formar una suspensión y después
se enfrían a temperatura ambiente y la suspensión resultante se
mantiene en reposo durante 36 horas para obtener la composición
polimérica aditiva biodegradable.
La composición polimérica aditiva biodegradable
obtenida como se ha descrito anteriormente se mezcló con 500 g de
tierra (vermicompost + tierra de jardín). La tierra se ensayó de
acuerdo con los estándares de ASTMD 5988-03 y la
velocidad de biodegradación se midió a partir de la cantidad de CO2
desprendido. Se observó que 519 mg de CO2 se desprendían durante un
periodo de 45 días, lo que confirma que la composición polimérica
ha sufrido biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
14
0,4375 mg de celulosa, 0,1125 mg de nitrato de
amonio, 0,1875 mg de agar-agar y 24,262 g de polvo
de poliestireno se mezclan de forma homogénea con 17,2 ml de agua
hirviendo, se mantienen a 96ºC para formar una suspensión y después
se enfrían a temperatura ambiente y se mantiene la suspensión
resultante en reposo durante 30 horas para obtener la composición
polimérica aditiva biodegradable.
La composición polimérica aditiva biodegradable
obtenida como se ha descrito anteriormente se mezcló con 500 g de
tierra (vermicompost + tierra de jardín). La tierra se ensayó de
acuerdo con los estándares de ASTMD 5988-03 y la
velocidad de biodegradación se midió a partir de la cantidad de CO2.
Se observó que 556 mg de CO2 se desprendían durante un periodo de
45 días, lo que confirma que la composición polimérica ha sufrido
biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
15
0,5 mg de celulosa, 0,0625 mg de nitrato de
amonio 0,1875 mg de agar-agar y 24,2125 g de polvo
de polietileno se mezclan de forma homogénea con 19,3 ml de agua,
se mantienen a 100ºC para formar una suspensión y después se
enfrían a temperatura ambiente y la suspensión resultante se
mantiene en reposo durante 28 horas para obtener la composición
polimérica aditiva biodegradable.
La composición polimérica aditiva biodegradable
obtenida como se ha descrito anteriormente se mezcló con 500 g de
tierra (vermicompost + tierra de jardín). La tierra se ensayó de
acuerdo con los estándares de ASTMD 5988-03 y la
velocidad de biodegradación se mide a partir de la cantidad de CO2
desprendido. Se observó que 726 mg de CO2 se desprendían durante un
periodo de 45 días, lo que confirma que la composición polimérica
ha sufrido biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
16
0,5625 mg de celulosa, 0,0625 mg de nitrato de
amonio, 0,1875 mg de agar-agar, 0,0625 mg de cloruro
de amonio y 24,1 g de cloruro de polivinilo se mezclan de forma
homogénea con 20 ml de agua, se mantienen a 90ºC para formar una
suspensión y después se enfrían a temperatura ambiente y la
suspensión resultante se mantiene en reposo durante 31 horas para
obtener la composición polimérica aditiva biodegradable.
La composición polimérica aditiva biodegradable
obtenida como se ha descrito anteriormente se mezcló con 500 g de
tierra (vermicompost + tierra de jardín). La tierra se ensayó de
acuerdo con los estándares de ASTMD 5988-03 y la
velocidad de biodegradación se midió a partir de la cantidad de CO2
desprendido. Se observó que 594 mg de CO2 se desprendían durante un
periodo de 45 días, lo que confirma que la composición polimérica
ha sufrido biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
17
0,6875 mg de celulosa, 0,0375 mg de nitrato de
amonio, 0,3125 mg de agar-agar y 23,9375 g de polvo
de polietileno se mezclan de forma homogénea con 18,7 ml de agua,
se mantienen a 89ºC para formar una suspensión y después se enfrían
a temperatura ambiente y la suspensión resultante se mantiene en
reposo durante 34 horas para obtener la composición polimérica
aditiva biodegradable.
La composición polimérica aditiva biodegradable
obtenida como se ha descrito anteriormente se mezcló con 500 g de
tierra (vermicompost + tierra de jardín). La tierra se ensaya de
acuerdo con los estándares de ASTMD 5988-03 y la
velocidad de biodegradación se midió a partir de la cantidad de CO2
desprendido. Se observó que 636 mg de CO2 se desprendían durante un
periodo de 45 días, lo que confirma que la composición polimérica
ha sufrido biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
18
0,75 mg de celulosa, 0,375 mg de nitrato de
amonio, 0,075 mg de agar-agar y 23,75 g de polvo de
polietileno se mezclan de forma homogénea con 15,4 ml de agua, se
mantienen a 93ºC para formar una suspensión y la suspensión
resultante se mantiene en reposo durante 29 horas para obtener la
composición polimérica aditiva biodegradable.
La composición polimérica aditiva biodegradable
obtenida como se ha descrito anteriormente se mezcló con 500 g de
tierra (vermicompost + tierra de jardín). La tierra se ensaya de
acuerdo con los estándares de ASTMD 5988-03 y la
velocidad de biodegradación se mide a partir de la cantidad de CO2
desprendido. Se observó que 576 mg de CO2 se desprendían durante un
periodo de 45 días, lo que confirma que la composición polimérica
ha sufrido biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
19
0,75 mg de celulosa, 0,375 mg de nitrato de
amonio, 0,075 mg de agar-agar y 5,9 g de cada uno de
los polvos de polietileno, polipropileno, poliestireno y cloruro de
polivinilo se mezclan de forma homogénea con 15,4 ml de agua, se
mantienen a 93ºC para formar una suspensión y la suspensión
resultante se mantiene en reposo durante 36 horas para obtener la
composición polimérica aditiva biodegradable.
La composición polimérica aditiva biodegradable
obtenida como se ha descrito anteriormente se mezcló con 500 g de
tierra (vermicompost + tierra de jardín). La tierra se ensaya de
acuerdo con los estándares de ASTMD 5988-03 y la
velocidad de biodegradación se mide a partir de la cantidad de CO2
desprendido. Se observó que 832 mg de CO2 se desprendían durante un
periodo de 45 días, lo que confirma que la composición polimérica
ha sufrido biodegradación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
20
300 gramos de la composición preparada mediante
el proceso descrito en el Ejemplo 1 se mezclaron minuciosamente con
700 g de polietileno a temperatura ambiente. La mezcla resultante se
extrudió en una extrusora de doble tornillo
co-rotantes para obtener filamentos, que se cortaron
en bolitas que tienen un tamaño medio de 3 mm para obtener una
composición de mezcla madre en forma de bolitas.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
21
280 gramos de la composición preparada mediante
el proceso descrito en el Ejemplo 11, se mezclaron minuciosamente
con 720 g de polipropileno a temperatura ambiente. La mezcla
resultante se extruye en una extrusora de doble tornillo
co-rotantes para obtener filamentos, que se cortaron
en bolitas que tienen un tamaño medio de 3 mm para obtener la
composición de mezcla madre en forma de bolitas.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
22
510 gramos de la composición preparada mediante
el proceso descrito en el Ejemplo 14 se mezclaron minuciosamente
con 490 g de poliestireno a temperatura ambiente. La mezcla
resultante se extruye en una extrusora de doble tornillo
co-rotantes para obtener filamentos que se cortaron
en bolitas que tienen un tamaño medio de 3 mm para obtener la
composición de mezcla madre en forma de bolitas.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
23
200 gramos de la composición aditiva preparada
mediante el proceso descrito en el Ejemplo 19 se mezclaron
minuciosamente con 200 g de cada uno de los gránulos de polietileno,
polipropileno, poliestireno y cloruro de polivinilo a temperatura
ambiente. La mezcla resultante se extruye a través de una extrusora
de doble tornillo co-rotantes para obtener
filamentos, que se cortaron en bolitas que tienen un tamaño medio de
3 mm para obtener la composición de mezcla madre en forma de
bolitas.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
24
30 gramos de la composición de mezcla madre
preparada mediante el proceso descrito en el Ejemplo 20 se mezclaron
minuciosamente con 970 g de polietileno a temperatura ambiente. La
mezcla resultante se extrudió a través de una extrusora de película
para obtener películas. Las películas pueden convertirse en
productos finales adecuados, que son biodegradables, mediante
métodos convencionales.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
25
50 gramos de la composición de mezcla madre
preparada mediante el proceso descrito en el Ejemplo 21 se mezclaron
minuciosamente con 950 g de polipropileno a temperatura ambiente.
La mezcla resultante se extruye a través de una extrusora de
láminas para obtener láminas. Las láminas pueden convertirse en
productos finales adecuados, que son biodegradables, mediante
métodos convencionales.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
26
100 gramos de la composición preparada mediante
el proceso descrito en el Ejemplo 22 se mezclaron minuciosamente
con 900 g de poliestireno a temperatura ambiente. La mezcla
resultante se extruye a través de una extrusora de láminas para
obtener láminas. Las láminas pueden convertirse en productos finales
adecuados, que son biodegradables, mediante métodos
convencionales.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
27
10 gramos de la composición preparada mediante
el proceso descrito en el Ejemplo 22 se mezclaron minuciosamente
con 247,50 g de cada uno de los gránulos de polietileno,
polipropileno, poliestireno y cloruro de polivinilo a temperatura
ambiente. La mezcla resultante se extruye a través de una extrusora
de láminas para obtener láminas. Las láminas pueden convertirse en
productos finales adecuados, que son biodegradables, mediante
métodos convencionales.
- \bullet
- La nueva composición polimérica biodegradable se biodegrada rápidamente, es decir en de seis a treinta y seis meses.
- \bullet
- La nueva composición polimérica biodegradable cumple los requisitos de biodegradabilidad
- \bullet
- La nueva composición polimérica biodegradable puede mezclarse directamente con polímeros vírgenes para fabricar productos finales tales como bolsas con asas, bolsas de basura, desechables de hospital, film para embalaje y plásticos termoformados.
- \bullet
- Los productos fabricados a partir de la nueva composición polimérica biodegradable no dejan ninguna sustancia tóxica en el suelo ni emiten gases tóxicos a la atmósfera y, por lo tanto, son seguros para el medioambiente, los animales y los alimentos.
- \bullet
- Los productos fabricados a partir de la nueva composición polimérica biodegradable no alteran el valor de pH del suelo.
- \bullet
- Los productos fabricados a partir de la nueva composición polimérica biodegradable se componen de constituyentes orgánicos sencillos que no contienen metales y, por lo tanto, tampoco dejan metal alguno en el suelo en el momento de la biodegradación.
- \bullet
- El proceso para la preparación de la nueva composición polimérica biodegradable es sencillo y económico.
Claims (16)
1. Una composición polimérica biodegradable útil
para la preparación de productos de plástico biodegradables, que
comprende una mezcla de (i) un polímero seleccionado entre
polietileno, polipropileno, poliestireno, cloruro de polivinilo o
una mezcla de los mismos, (ii) celulosa, (iii) amidas, (iv)
nutrientes seleccionados entre algas verde-azuladas
y/o levadura y (v) agua.
2. Una composición polimérica biodegradable de
acuerdo con la reivindicación 1, en la que (i) la cantidad del
polímero seleccionado entre polietileno, polipropileno,
poliestireno, cloruro de polivinilo o una mezcla de los mismos
usada está en el intervalo entre el 90 y el 99% en peso de la
composición, (ii) la cantidad de celulosa usada está en el
intervalo entre el 0,35 y el 3,50% en peso de la composición, (iii)
la cantidad de amidas usada está en el intervalo entre el 0,15 y el
1,50% en peso de la composición, (iv) la cantidad de nutrientes
está en el intervalo entre el 0,30 y el 3,0% en peso de la
composición y (v) la cantidad de agua usada está en el intervalo
entre el 0,20 y el 2,0% en peso de la composición.
3. Una composición polimérica biodegradable de
acuerdo con la reivindicación 1, en la que el polímero usado está
en forma de polvos o de gránulos.
4. Una composición polimérica biodegradable de
acuerdo con la reivindicación 1, en la que la celulosa usada se
selecciona entre celulosa vegetal, extracto de semilla de algodón y
fibras vegetales, y la cantidad varía preferentemente entre el 1,55
y el 2,80 más preferentemente el 1,62 y el 2,00% en peso de la
composición.
5. Una composición polimérica biodegradable de
acuerdo con la reivindicación 1, en la que las amidas usadas se
seleccionan entre sales nitrosas como nitrato de amonio, nitrato de
potasio, nitrato de calcio, nitrato de sodio y combinación de
nitruros y nitratos, y la cantidad de amidas empleada varía
preferentemente entre el 0,45 y el 1,20, más preferentemente el
0,60 y el 1,00% en peso de la composición.
6. Una composición polimérica biodegradable de
acuerdo con la reivindicación 1, en la que las algas
verde-azuladas usadas se seleccionan entre algas de
color azul oscuro, medio de agar, medio de nutrición de algas
verdes, extracto de agar, gel de agar y proteínas de agar, y la
cantidad empleada varía preferentemente entre el 1,30 y el 2,00,
más preferentemente el 1,45 y el 1,50% en peso de la
composición.
7. Una composición polimérica biodegradable de
acuerdo con la reivindicación 1, en la que la levadura usada se
selecciona entre medios nutritivos microbiológicos, medio de
levadura de agar, extracto de levadura, levadura seca y húmeda en
polvo, levadura líquida, jarabe de levadura, invertasa, etc.
8. Una composición polimérica biodegradable de
acuerdo con la reivindicación 1, en la que la composición contiene
gel de sílice en una cantidad que varía entre el 0,15 y el 0,18% en
peso de la composición.
9. Un proceso para la preparación de una
composición polimérica biodegradable útil para la preparación de
productos de plástico biodegradables, que comprende mezclar i)
polietileno, polipropileno, poliestireno, cloruro de polivinilo o
una mezcla de los mismos, (ii) celulosa, (iii) amidas, (iv) algas
verde-azuladas y/o levadura y (v) agua a una
temperatura en el intervalo entre 25 y 100 grados centígrados,
manteniendo la composición resultante en reposo durante un periodo
de 12 a 36 horas para completar el proceso de debilitamiento de la
cadena polimérica para fraccionarla en unidades monoméricas.
10. Un proceso para la preparación de una
composición polimérica de mezcla madre biodegradable, que comprende
mezclar la composición polimérica biodegradable de acuerdo con
reivindicaciones 1 a 8, con un polímero seleccionado entre
polietileno, polipropileno, poliestireno, cloruro de polivinilo o
una mezcla de los mismos, dependiendo del polímero usado en la
composición polimérica aditiva biodegradable mencionada
anteriormente.
11. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
10, en el que la cantidad de la composición polimérica aditiva
biodegradable usada varía entre el 30 y el 60%, preferentemente
entre el 35% y el 45% en peso de la composición y la cantidad del
polímero virgen usada varía entre el 40 y el 70%, preferentemente
entre el 65% y el 55% en peso de la composición.
12. Una composición polimérica de mezcla madre
biodegradable, preparada mediante el proceso de acuerdo con la
reivindicación 10.
13. Un proceso para la preparación de una
composición polimérica biodegradable, que es útil directamente para
la fabricación de productos finales tales como bolsas con asas,
bolsas de basura, desechables de hospital, film para embalaje y
plásticos termoformados, que comprende mezclar la composición
polimérica de mezcla madre biodegradable de acuerdo con la
reivindicación 11, con un polímero seleccionado entre polietileno,
polipropileno, poliestireno, cloruro de polivinilo o una mezcla de
los mismos, dependiendo del polímero usado en la composición
polimérica aditiva mencionada anteriormente.
\newpage
14. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
13, en el que la cantidad de la composición polimérica de mezcla
madre usada varía entre el 2% y el 10%, preferentemente entre el 4,8
y el 5% y la cantidad del polímero virgen usada varía entre el 98%
y el 90% en peso de la composición.
15. Una composición polimérica biodegradable,
preparada mediante el proceso de acuerdo con la reivindicación
13.
16. Productos biodegradables tales como bolsas
con asas, bolsas de basura, desechables de hospital, film para
embalaje y plásticos termoformados, preparados a partir de la
composición polimérica biodegradable de acuerdo con la
reivindicación 15.
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