ES2606351T3 - Composición de material biodegradable basada en almidón - Google Patents

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Abstract

Un método para hacer una composición de material biodegradable basada en almidón, caracterizado por: (a) mezclar un almidón natural con un poliéster biodegradable para formar así una mezcla sólida; (b) mezclar una enzima hidrolizadora de almidón con un aditivo líquido para así formar una mezcla líquida; y (c) combinar la mezcla sólida y la mezcla líquida para así inducir la hidrólisis del almidón natural, y la combinación química del almidón hidrolizado y el poliéster biodegradable para formar una composición de material biodegradable basada en almidón, seleccionándose el poliéster biodegradable de al menos uno de poli(succinato de butileno) y un copoliéster alifático-aromático.

Description

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Tabla 1
Almidón (% en peso)
Poliéster (% en peso) Aditivo líquido (% en peso)
Almidón de tapioca
Almidón de trigo Almidón de maíz PBAT PBS enzima Glicerol agua lecitina
E1
44,8 - - 38,8 - 0,5 11,9 3,5 0,5
E2
26,1 - - 61 - 0,39 9 3,12 0,39
E3
32,6 - - 49 - 0,5 13,1 4,3 0,5
E4
35 - - 52 - 0,5 9 3 0,5
E5
38,6 - - 46,5 - 0,5 10,4 3,5 0,5
E6
48 - - 36 - 0,5 11,2 3,8 0,5
E7
33 - - 50 - 0,5 12 4 0,5
*E8
34,7 - 52 - 0,52 8,8 3,16 0,52
E9
42,1 - - 42,1 - 0,55 11,2 3,8 0,25
E10
44,9 - - 38,4 - 0,26 12 3,94 0,5
E11
35 - - 52 - 0,5 6 6 0,5
E12
- 34,9 - 52,5 - 0,5 8,9 3,2 -
E13
- - 35 52 - 0,5 6 6 0,5
E14
- - 35 52 - 0,5 12 - 0,5
E15
- - 35 52 - 0,5 - 12 0,5
E16
- - 35 - 52 0,5 9 3 0,5
EC1
- - 33 poli(ácido láctico) 50 0,5 13 3 0,5
EC2
- - 35 policaprolactona 52 0,5 9 3 0,5

Ejemplos 1-7 (E1-E7)
*E8 incluye además 0,3% en peso de TiO2
Se preparó una cantidad total de 100 kg de resina que contenía almidón de tapioca, poli(adipato/tereftalato de butileno) (PBAT, BASF CO. Ecoflex), glicerol, agua, lecitina y una enzima hidrolizadora de almidón, en cada uno de los ejemplos. Primero, se puso el almidón de tapioca en un recipiente, y se añadió el PBAT al mismo. Se mezclaron el glicerol, agua, lecitina y la enzima hidrolizadora de almidón y se añadieron al recipiente. La mezcla así formada se extruyó en una extrusora de doble tornillo (Coperion-Werner&Pfleiderer Co. ZSK92) para así formar un pelet de resina de la composición de material biodegradable basada en almidón. Las condiciones de extrusión eran las siguientes: la relación de longitud de tornillo/diámetro de tornillo era 44. La velocidad de alimentación era 280 kg/h, y la velocidad de rotación del tornillo era aproximadamente 180 rpm. Las temperaturas de los diferentes segmentos del tornillo de extrusión eran aproximadamente 30ºC, 110ºC, 115ºC, 120ºC, 125ºC, 125ºC, 130ºC, 135ºC, 135ºC, 125ºC, y 80ºC, respectivamente.
Ejemplo 8 (E8)
Las condiciones del procedimiento del ejemplo 8 eran similares a las de los ejemplos 1-7, excepto que se añadió al recipiente 0,3% en peso de TiO2 que servía como agente mejorador de la resistencia, y se mezcló con el almidón de tapioca.
Ejemplos 9-11 (E9-E11)
Las condiciones del procedimiento de los ejemplos 9-11 eran similares a las de los ejemplos 1-7, excepto que la velocidad de rotación del tornillo era 250 rpm para la extrusión, y las temperaturas de los diferentes segmentos del tornillo de extrusión eran aproximadamente 30ºC, 110ºC, 120ºC, 125ºC, 125ºC, 125ºC, 130ºC, 135ºC, 135ºC, 125ºC, y 90ºC, respectivamente.
Ejemplo 12 (E12)
Las condiciones del procedimiento del ejemplo 12 eran similares a las de los ejemplos 9-11, excepto que el almidón natural era almidón de trigo.
Ejemplos 13-15 (E13-E15)
Las condiciones del procedimiento de los ejemplos 13-15 eran similares a las de los ejemplos 9-11, excepto que el almidón natural era almidón de maíz.
Ejemplo 16 (E16)
Las condiciones del procedimiento del ejemplo 16 eran similares a las de los ejemplos 9-11, excepto que el almidón natural era almidón de maíz, y el poliéster biodegradable era poli(succinato de butileno) (PBS, IRE Chemicals Co. Enpol 8086).
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Tabla 2
Grosor de película (mm)
Resistencia a la tracción máxima (MPa) Alargamiento de rotura (%) Límite de elasticidad (Mpa)
L
T L T L T
E1
0,03 12,4 8,63 428,78 426,03 6,9 3,14
E2
0,04 16,08 10,83 579,48 862,03 8,63 7,57
E3
0,04 11,34 9,85 538,65 691,76 4,47 5,18
E4
0,04 17,78 8,81 536,69 692,79 7,61 3,16
E5
0,04 20,69 10,86 799,02 665,27 14,98 4,12
E6
0,04 8,5 6,79 49,62 172,75 3,4 3,38
E7
0,06 18,28 15,34 686,18 877,65 8,43 8,43
*E8
0,06 11,95 4,71 586,83 652,42 5,96 2,3
E9
0,06 10,88 3,95 510,79 542,03 6,12 2,4
E10
0,06 7,82 4,6 335,2 649,98 3,42 2,72
E11
0,06 6,51 5,62 289,82 630,5 2,56 2,3
E12
0,06 14,43 5,44 541,09 722,66 5,8 2,69
E13
0,04 22,52 10,39 684,66 674,24 11,04 4,32
E14
0,04 15,14 14,44 1018,19 483,02 10,95 5,45
E15
0,06 8,68 7,74 312,31 607,44 3,09 3,87
E16
0,03 17,36 11,4 392,98 609,04 5,6 4,29
EC1
No consigue formar película
EC2
No consigue formar película
PC
0,04 22,48 20,59 539,91 676 12,63 9,66
EC3
0,08 19,49 14,54 274,98 85,09 14,17 6,72
*E8 incluye además 0,3% en peso de TiO2
A partir de los resultados mostrados en la tabla 2, las resistencias a la tracción máximas de los ejemplos 1-16 están en proporción con las del producto comercial (PC) que están en el intervalo de 0,3 a 1, lo que indica que las películas biodegradables basadas en almidón de los ejemplos 1-16 son adecuadas para hacer productos con películas, tales como impermeables ligeros, cubiertas para agricultura, bolsas de almacenamiento y bolsas de compra.
Además, comparado con el ejemplo comparativo 3, las películas biodegradables basadas en almidón de los ejemplos 1-5, 13, 14 y 16 presentan una resistencia mecánica similar o incluso mayor con solo la mitad del grosor de película del ejemplo comparativo 3.
Además, las películas biodegradables formadas respectivamente a partir de almidón de tapioca (E1-11), almidón de trigo (E12) y almidón de maíz (E13-16), que sirven como el almidón natural, tienen resistencias mecánicas similares.
Además, los resultados muestran que el poliéster PBAT (ejemplo 4) y el poliéster PBS (ejemplo 16) presentan ambos una capacidad de mezclamiento buena con el almidón hidrolizado por enzima.
Ensayo de capacidad de carga
Los pelets de resina del ejemplo 14 se alimentaron a la extrusora de película soplada para formar así una película biodegradable basada en almidón con un grosor de película de 0,025 mm, y la película se conformó en una bolsa de plástico de 15 litros que tenía unas medidas comerciales estándar de 50 cm x 32 cm con pliegue de 18 cm. Se pusieron 8 botellas de agua mineral, cada una de las cuales tenía 0,65 kg de peso, en la bolsa de plástico. La bolsa de plástico cargada se colgó en el aire durante 2,5 días. Los resultados muestran que no se encontraron grietas en la película biodegradable basada en almidón.
Ensayo biodegradable
La película biodegradable basada en almidón del ejemplo 4 se analizó basándose en una norma de ISO14855. Los resultados del ensayo mostraron que la película biodegradable basada en almidón del ejemplo 4 lograba 100% de biodegradabilidad en 89 días. Además, la película biodegradable basada en almidón del ejemplo 4 ha pasado las pruebas EN 13432 y ASTM norma D 6400-04 realizadas por el laboratorio Organic Waste System laboratory, un laboratorio de BPL certificado por la Unión Europea y obtuvo las certificaciones ”OK COMPOST”, “DIN CERTCO” de la UE, “COMPOSTABLE” de EE.UU. y “GreenPla” de Japón.
Con la inclusión de al menos uno del poliéster alifático de poli(succinato de butileno) y el copoliéster alifáticoaromático en el método de preparación de la composición de material biodegradable basada en almidón de esta invención, se puede eliminar el inconveniente mencionado antes asociado con la técnica anterior.
6

Claims (1)

  1. imagen1
    imagen2
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