ITAN20090016A1

ITAN20090016A1 - Materiale plastico biodegradabile

Info

Publication number: ITAN20090016A1
Application number: IT000016A
Authority: IT
Inventors: Madrisano Catinari
Original assignee: Biolog S R L
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2010-10-21
Also published as: EP2253658A1; ATE557059T1; DK2253658T3; EP2253658B1

Description

MATERIALE PLASTICO BIODEGRADABILE

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a un materiale plastico biodegradabile, ottenibile con costi estremamente bassi e in maniera molto semplice e che presenta caratteristiche fisiche non inferiori a quelle dei normali materiali plastici sintetici. In particolare, il materiale plastico secondo la presente invenzione risulta flessibile come la maggior parte dei materiali plastici completamente sintetici.

Le materie plastiche possiedono proprietà uniche e vengono utilizzate in un'infinità di applicazioni. Inoltre, vi sono norme igieniche che ne impongono di fatto l'uso per oggetti usa e getta (per esempio le siringhe) o come imballi. Questo uso così esteso crea grossi problemi di smaltimento, anche se per le caratteristiche di indistruttibilità di questi materiali, non si può parlare di inquinamento, quanto piuttosto di imbrattamento ambientale.

Lo smaltimento delle materie plastiche, quando divengano rifiuti, è un problema estremamente serio, dato che, come si è detto in precedenza, la maggior parte dei polimeri non sono degradabili e che la combustione di una buona parte di essi produce sostanze molto tossiche.

E' stato fatto il tentativo di riciclare alcuni fra i principali materiali plastici per riutilizzarli nella preparazione di altri oggetti nello stesso materiale. Sfortunatamente, la maggior parte di tali materiali non possono essere riciclati, almeno non completamente e possono essere caricati solo in quantità ridotte nella miscela di stampaggio e solo a fronte di operazioni di separazione costose e complesse.

Si è anche cercato di sintetizzare una cosiddetta plastica biodegradabile, che, in realtà, è semplicemente un polimero solubile in acqua. Alla prova dei fatti, questo materiale si rivela un inquinante, in quanto si mescola alle falde acquifere entrando in soluzione, senza poter essere separato in modo efficace dall'acqua potabile che, a lungo andare, potrebbe risultare avvelenata dalla sua presenza. Per di più, la possibilità di dissolvere in acqua questi materiali ne riduce l'utilizzabilità. Anche l'uso di materiali fotodecomponibili presenta gli stessi inconvenienti, disperdendosi questi ultimi nel terreno e potendo persino entrare nelle colture per alimenti.

Un notevole progresso è stato realizzato dalle plastiche sintetizzate a partire dall'amido di mais, come quella venduta col nome commerciale di Mater Bi. Tali materiali sono, però, generalmente rigidi e fragili e non si prestano, pertanto, all'uso in applicazioni dove siano richieste elasticità e morbidezza.

Lo stesso inventore della presente invenzione aveva tentato di risolvere questi problemi, mescolando il materiale a base di amido di mais con plastificanti riciclabili (PCT/IT2005/000166). Tuttavia, per quanto efficace per degradare una parte del materiale, tale invenzione non permetteva di evitare l'immissione nell'ambiente di sostanze non degradabili. Nello sforzo di superare questi inconvenienti, con la domanda di brevetto italiano n° AN2008A 000024 lo stesso inventore sostituiva i plastificanti riciclabili con materiali di origine vegetale.

Nonostante il sicuro successo delle soluzioni già messe a punto dall'inventore, i materiali in gioco si rivelano piuttosto costosi, stante il costo dell'ottenimento di materiali plastici che richiedano, come operazione preliminare alla loro produzione, l'isolamento dell'amido di mais. Ciò comporta consumi di acqua notevoli, con problemi economici ed ecologici.

Gli inconvenienti precedentemente esposti vengono brillantemente risolti dalla presente invenzione che si riferisce a un materiale plastico biodegradabile, comprendente un polimero termoplastico di origine naturale e un plastificante riciclabile, caratterizzato da ciò che detto polimero termoplastico è costituito da una farina di uno o più cereali.

La presente invenzione prevede di realizzare un materiale plastico biodegradabile utilizzando una farina di cereali come materiale termoplastico. Può essere utilizzato qualsiasi tipo di farina di qualsiasi tipo di cereali. Preferibilmente, si utilizza la farina prodotta da uno o più cereali scelti fra grano, grano turco, grano saraceno, orzo, miglio, segale, avena, sorgo, farro, riso, tapioca, manioca. Particolarmente preferita è la farina commercializzata da Limagrain col nome di Biolice e che è costituita da una miscela di farina di grano e di mais con un polimero sintetico biodegradabile.

Al materiale termoplastico, si aggiunge necessariamente una quantità di plastificante riciclabile. Come plastificanti riciclabili si preferiscono plastificanti di origine naturale, preferibilmente olii vegetali. Come plastificanti di origine naturale si preferiscono uno o più plastificanti scelti fra olio di colza, olio di soia, olio di palma, olio di girasole ed esteri dell'acido citrico.

Un ulteriore componente che si aggiunge vantaggiosamente è costituito da resine di polimeri e/o copolimeri sintetici, preferibilmente resine poliuretaniche.

Vantaggiosamente, possono essere aggiunti al materiale plastico della presente invenzione altri additivi, quali espandenti, coloranti, essenze profumate, tutti di origine naturale e/o per alimenti. In presenza delle resine citate nel paragrafo precedente, si preferisce aggiungere anche caseina. La caseina ha la proprietà di accelerare la degradazione delle resine.

Una composizione generale del materiale secondo la presente invenzione prevede dal 20 all'80% in peso di farina di cereali, dal 20 al 50% in peso di plastificante, dal 5 al 15% in peso di resina, dall'l al 10% in peso di caseina ed espandente, coloranti ed essenze profumate dallo 0 al 5% in peso. Particolarmente preferito è un materiale comprendente il 50% in peso di farina di cereali, il 30% in peso di plastificante, il 10% in peso di resina, il 9% in peso di caseina ed espandente, colorante e profumo q.b..

Per la preparazione del materiale plastico secondo la presente invenzione, i costituenti vengono miscelati a secco in un apposito dispositivo, per esempio un miscelatore a coclea. La miscelazione avviene a temperatura ambiente. Una volta che la miscelazione sia avvenuta, la mescola viene fatta passare in una trafila, normalmente riscaldata a una temperatura compresa fra 100 e 170 °C, ottenendo granuli estrusi, che vengono immediatamente raffreddati, con acqua o con aria e imballati in appositi sacchi o sacconi. Al momento dell'impiego, i granuli vengono stampati a iniezione nella forma desiderata, generalmente a una temperatura compresa fra 100 e 150 °C, preferibilmente a 130-140 °C. Il materiale secondo la presente invenzione può essere facilmente smaltito per compostaggio, presentando una degradazione superiore al 90% in peso dopo 180 giorni, come prevede la normativa europea per poter utilizzare la denominazione biodegradabile. In condizioni normali, il materiale secondo la presente invenzione risulta perfettamente stabile ai principali agenti chimici ed atmosferici, con proprietà di elasticità pari, se non talvolta persino superiori, a quelle delle normali materie plastiche di sintesi.

Data la propria flessibilità e morbidezza e la sua versatilità, il materiale secondo la presente invenzione può trovare gli usi più disparati. In particolare esso può essere usato per produrre suole da scarpe, stivaletti, zoccoli, ciabatte (comprese quelle da mare), cinture, borse, nastri adesivi, cerotti, bottiglie e contenitori, cinturini per orologi, copertine per libri e quaderni, giochi per bimbi, oggetti d'arredamento, parti interne d'automobile, turaccioli, portachiavi, piccoli utensili per la casa, apparecchi per uso medico, penne, montature per occhiali.

Nel seguito, vengono descritti alcuni esempi applicativi, che non hanno lo scopo di definire e limitare l'invenzione, ma solamente di illustrarla più compiutamente.

ESEMPIO 1

In un miscelatore a coclea vennero introdotti 50 kg di una miscela di farine di mais e di grano duro, 30 kg di citrato di etile, 11 kg di resina poliuretanica, 3 kg di caseina di tipo alimentare, 1 kg di colorante alimentare blu, 5 kg di un espandente alimentare. La coclea miscelò le sostanze aggiunte per quindici minuti a temperatura ambiente. La miscela risultante venne trafilata a 130-150 °C, ottenendo granuli che vennero raffreddati ad acqua e asciugati. I granuli vennero fusi a 135 °C e stampati a iniezione, ottenendo ciabatte da mare.

ESEMPIO 2

In un miscelatore a coclea vennero introdotti 30 kg di farina di riso, 30 kg di farina di tapioca e 5 kg di farina di grano saraceno, 20 kg di olio di colza, 7 kg di resina poliuretanica, 4 kg di caseina, 1 kg di deodorante, 2 kg di un espandente alimentare e 1 kg di colorante terra di Siena. La coclea miscelò l'insieme per 2 ore. L'impasto ottenuto venne trafilato a 110 °C. I granuli, dopo raffreddamento ad acqua, vennero asciugati e stampati a iniezione a 130 °C, per realizzare turaccioli.

ESEMPIO 3

In un miscelatore a coclea vennero introdotti 10 kg di farina di manioca, 10 kg di farina di grano tenero e 20 kg di farina di grano turco, 40 kg di olio di soia, 15 kg di resina poliuretanica, 2 kg di caseina di tipo alimentare, 1 kg di un espandente alimentare, 800 g di deodorante, 1,2 kg di colorante rosso vivo alimentare. La coclea miscelò per un'ora e mezza, ottenendo un impasto rosso. L'impasto venne trafilato a 170 °C e venne stampato a iniezione a 135 °C, ottenendo bambolotti per bimbi.

ESEMPIO 4

Una ciabatta realizzata nell'esempio 1 venne sottoposta a compostaggio. Il compost maturo viene messo in reattore con batteria una temperatura di 58 °C, con un'umidità del 40% in condizioni aerobiche.

Dopo 90 giorni, la degradazione era del 70% circa.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Materiale plastico biodegradabile, comprendente un polimero termoplastico di origine naturale e un plastificante riciclabile, caratterizzato da ciò che detto polimero termoplastico è costituito da una farina di uno o più cereali.
2) Materiale plastico come in 1), caratterizzato da ciò che detta farina è una farina prodotta da uno o più cereali scelti fra grano, grano turco, grano saraceno, orzo, miglio, segale, avena, sorgo, farro, riso, tapioca, manioca.
3) Materiale plastico come in 1) o in 2), caratterizzato da ciò che detti plastificanti riciclabili sono plastificanti di origine naturale 4) Materiale plastico come in 3), caratterizzato da ciò che detto plastificante di origine naturale è scelto fra olio di colza, olio di soia, olio di palma, olio di girasole ed esteri dell'acido citrico, da soli o in combinazione fra loro. 5) Materiale plastico come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò che comprende inoltre una o più resine di polimeri e/o copolimeri sintetici. 6) Materiale plastico come in 5), caratterizzato da ciò che detta resina è una resina poliuretanica. 7) Materiale plastico come in 5) o in 6), caratterizzato da ciò che comprende inoltre caseina. 8) Materiale plastico come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò che comprende dal 20 all'80% in peso di farina di cereali, dal 20 al 50% in peso di plastificante, dal 5 al 15% in peso di resina, dal Ι' 1 al 10% in peso di caseina ed espandente, coloranti ed essenze profumate dallo 0 al 5% in peso. 9) Materiale plastico come in 8), caratterizzato da ciò che comprende il 50% in peso di farina di cereali, il 30% in peso di plastificante, il 10% in peso di resina, il 9% in peso di caseina ed espandente, colorante e profumo q.b.. 10) Uso di un materiale plastico come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti per produrre suole da scarpe, stivaletti, zoccoli, ciabatte (comprese quelle da mare), cinture, borse, nastri adesivi, cerotti, bottiglie e contenitori, cinturini per orologi, copertine per libri e quaderni, giochi per bimbi, oggetti d'arredamento, parti interne d'automobile, turaccioli, portachiavi, piccoli utensili per la casa, apparecchi per uso medico, penne, montature per occhiali.