ITMC20100053A1 - Polimeri e compound biodegradabili. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:
"POLIMERI E COMPOUND BIODEGRADABILI†.
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente domanda di brevetto per invenzione industriale si riferisce al settore dei polimeri e compound di polimeri ed in particolare ad un procedimento per rendere biodegradabili i prodotti ottenuti con tali polimeri e compound.
I copolimeri a blocchi SBS (Stirene-Butadiene-Stirene), SIS (Stirene-Isoprene-Stirene), SIBS (Stirene-Isoprene-Butadiene-Stirene) ed i loro derivati idrogenati (SEBS, SEPS, etc.), vengono usualmente plastificati con oli minerali di natura paraffinica con basso contenuto di prodotti aromatici.
Tali copolimeri a blocchi sono opportunamente formulati con vari additivi, cariche, rinforzanti, pigmenti etc., di natura organica o inorganica e sono sottoposti ad un processo di compoundizzazione in modo da formare compound che sono utilizzati in molti settori industriali, quali ad esempio quello della calzatura, componentistica auto, giocattoli, guarnizioni, ecc.
Tali compound, essendo materiali elastomerici termoplastici, presentano vantaggi applicativi essenziali nei confronti degli elastomeri vulcanizzati; pertanto il loro impiego cresce continuamente, erodendo la quota di mercato di competenza delle gomme reticolate.
Uno dei problemi, comuni anche ai prodotti elastomerici vulcanizzati, à ̈ la scarsa biodegradabilità , in quanto la presenza di oli minerali nei vari manufatti riduce enormemente la capacità degradativa dell’ambiente nei loro confronti.
L’impiego di plastificanti, riempitivi, cariche o fillers, con strutture di base organica, quali sono gli oli estratti da una grande varietà di organismi vegetali: Soia, Mais, Lino, etc., come pure amidi e cellulose, contribuiscono a risolvere i problemi posti dai plastificanti minerali, cioà ̈ il problema del contatto umano e della biodegradabilità .
Le domande di brevetto internazionale WO2008/087675 e WO2009/152870, a nome della stessa richiedente, descrivono perfettamente lo stato dell’arte in merito ai problemi sopra citati.
In ogni caso, i compound descritti in queste due domande di brevetto non sono biodegradabili secondo la metodica ISO 14855, in quanto la parte polimerica di base, che qualifica la famiglia di questi prodotti e che conferisce anche la loro caratteristica chimico fisica essenziale, non subisce una biodegradazione sensibile, tale da raggiungere il 90% richiesto dalle normative, in tempi determinati.
La domanda di brevetto italiano MC2009A000230, a nome della stessa richiedente, descrive un procedimento enzimatico per rendere effettivamente biodegradabili in tempi brevi, materiali polimerici a cui sono stati aggiunti oli vegetali e cariche organiche, fillers, di origine vegetale.
Tuttavia, quanto riportato nella sopracitata domanda di brevetto ha effetto solo se i polimeri ed i loro compound non contengono sensibili quantità di oli minerali.
I prodotti commerciali attuali, sfortunatamente, contengono elevate quantità di oli minerali, a livello del 10-40%, in quanto le caratteristiche chimico fisiche di questi prodotti sono ancora ad un livello superiore rispetto ai loro corrispondenti materiali prodotti con oli vegetali.
Da ciò deriva il problema di come ridurre il livello inquinante ambientale di questi prodotti che hanno ancora grande importanza commerciale.
Scopo della presente invenzione à ̈ di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un metodo per rendere biodegradabili polimeri, compound di polimeri e i prodotti finali ottenuti con polimeri e compound di polimeri.
Questo scopo à ̈ raggiunto in accordo all’invenzione, con le caratteristiche elencate nell’annessa rivendicazione indipendente 1.
Realizzazioni vantaggiose appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.
Nella presente invenzione viene descritto un procedimento innovativo per rendere biodegradabili prodotti polimerici, sintetici o di origine naturale, a basso o alto modulo, plastificati o meno con oli di origine minerale, anche in assenza di additivi organici quali plastificanti e cariche vegetali.
L’eventuale presenza di prodotti di origine vegetale, nei compound oggetto di questa invenzione, accelera soltanto il loro processo di biodegradazione.
Il procedimento secondo l’invenzione prevede l’aggiunta di lievito di Birra o lievito Madre o miscela dei due, ai prodotti polimerici sopracitati. In questo medo si ottiene un prodotto finale a base di materiale polimerico, contenete lievito, che rende il materiale biodegradabile in tempi accettabili, purché trattato in appositi impianti di compostaggio.
Il lievito può essere aggiunto alle materie prime, prima del processo di miscelazione e fusione delle materie prime per ottenere il compound, in modo da ottenere un prodotto contenente lievito che può.
In alternativa, il lievito può essere aggiunto prima del processo di compoundizzazione del polimero, in modo da ottenere un compound contenente lievito.
Come à ̈ noto, i compound, generalmente in granuli, sono sottoposti ad un processo di estrusione o stampaggio per ottenere il prodotto finale. In questo caso, il lievito può essere aggiunto anche durante il processo di estrusione o stampaggio, in modo da ottenere un prodotto finale contenente lievito.
Il lievito di Birra o lievito Madre o miscela tra loro, viene addizionato al compound in una concentrazione, in percentuale peso, compresa tra 0,5% e 10%, preferibilmente da 1 a 4% rispetto al peso totale del compound.
I compound di natura elastomerica, quali SBS (Copolimeri a Blocchi Stirene-Butadiene-Stirene) o SEBS (Copolimeri a blocchi SBS la cui catena alifatica insatura à ̈ Idrogenata), od anche prodotti polimerici quali i SIS, (Copolimeri a blocchi Stirene-Isoprene-Stirene), compresi i suoi omologhi Idrogenati, tutti contenenti oli minerali nei loro formulati, possono essere biodegradati, secondo la metodica ISO 14855, se addizionati di lievito di Birra o lievito Madre o miscela tra loro, nella concentrazione da 1 a 4%.
I tempi di biodegradazione sono molto variabili in funzione della tipologia dei polimeri, della quantità di oli minerali e dall’eventuale presenza di prodotti di natura vegetale e loro derivati.
L’eventuale presenza, nei compound, di prodotti di origine vegetale e loro derivati, influenza soltanto la velocità di reazione decompositiva e non condiziona il risultato finale biodegradativo che ne à ̈ indipendente.
Polimeri idrocarburici a struttura carboniosa satura, richiedono tempi di biodegradazione maggiori di polimeri a struttura carboniosa insatura, più complesso il discorso riguardo i polimeri contenenti atomi diversi dal carbonio nella loro struttura principale, poiché anche la tipologia dei gruppi funzionali gioca un ruolo che può risultare più o meno positivo nell’influenzare la velocità di biodegradazione.
In tutti i casi si à ̈ sempre osservato un sensibile attacco al materiale polimerico, nelle tipiche condizioni degli impianti di compostaggio. La quantità di lievito di Birra o lievito Madre o miscela tra loro, nell’intervallo da 1 a 4% modifica, ma solo marginalmente, il tempo di biodegradazione del materiale.
Prodotti polimerici termoplastici in generale, ed in particolare Polietilene, Polipropilene, Policloruro di Vinile, Poliuretani, Poliesteri, Poliammidi e prodotti correlati, anche essi se additivati, di lievito di Birra, o lievito Madre o miscela tra loro, in concentrazione 1-4%, possono essere resi biodegradabili, chiaramente in tempi diversi ed in funzione della tipologia degli additivi eventualmente presenti.
Sono impiegabili tipi di lievito di Birra o lievito Madre, derivati da processi produttivi diversi tra loro. In ogni caso, i Lieviti utilizzati in questa invenzione sono i comuni lieviti di Birra o lieviti Madre commerciali, disponibili in forma solida, in genere in polvere con basso tenore di umidità .
L’effetto biodegradativo riscontrato nella presente invenzione à ̈ applicabile anche a prodotti polimerici o copolimerici in forma reticolata, mediante processi radicalici, utilizzanti zolfo, perossido o qualsiasi altro generatore di radicali o reagenti idonei per la reticolazione specifica del singolo polimero.
La reticolazione può essere effettuata su tutti i polimeri, ma preferibilmente sui seguenti polimeri: copolimero random Stirene Butadiene (SBR), omopolimero poliButadiene (BR), copolimero random poliButadiene Acrilonitrile (NBR), Poli cis Isoprene naturale o sintetico (NR), Poliuretani Termoplastici (TPE-U).
In seguito sono riportati alcuni esempi di compound biodegradabili secondo l’invenzione.
ESEMPIO 1 (COMPOUND- EL1/35/000) Kg
SBS tipo SOL T 161 100
Olio minerale paraffinico 80
Lievito di Birra 2,0 Caratteristiche
Shore A 35 MI (190°/5/Kg) 15 CdR (Mpa) 5,5 Allungamento (%) 750 Abrasione (mm3) 380 Biodegradazione secondo ISO 14855 al 90% mesi 12
ESEMPIO 2 (COMPOUND- EL2/65/000) Kg SBS tipo SOL T 161 100 Olio minerale paraffinico 80 PS cristallo 30 Lievito Madre 2,0 Caratteristiche
Shore A 65 MI 50 CdR 4,5 Allungamento 500 Abrasione 2 20 Biodegradazione secondo ISO 14855 al 90% mesi 14 ESEMPIO 3 (COMPOUND- EL3/55) Kg SBS SOL T 172 8,5 SBS SOL T 177 15,5 SBS 501 REPSOL 9,0 Olio minerale paraffinico 5,5 Carbonato di Calcio 1,5 EVA (18/3) 1,0 Polistirene 2,5 Lievito di Birra 1,0
Caratteristiche
Shore A 55 CdR 5,0 Allungamento 700 Abrasione 180 Biodegradazione secondo ISO 14855 al 90% mesi 15 ESEMPIO 4 (COMPOUND- EL4/70/000) Kg
SBS SOL T 172 6,5
SBS SOL T 177 10,0
SBS 501 REPSOL 6,0 PoliButadiene RB 830 3,0
Olio minerale paraffinico 6,5 Carbonato di Calcio 2,0
SBS alto Stirenico 4,0 Polistirene 2,5 Lievito Madre 0,5 Lievito di Birra 0,5
Caratteristiche
Shore A 70 CdR 6,0 Allungamento 500 Abrasione 190 Biodegradazione secondo ISO 14855 al 90% mesi 17
Claims (12)
- RIVENDICAZIONI 1) Uso di lievito di Birra o lievito Madre o miscela tra loro, aggiunto in polimeri o compound di polimeri per biodegradare in impianti di compostaggio prodotti polimerici contenenti detto lievito di Birra o lievito Madre o miscela tra loro.
- 2) Uso secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la concentrazione in percentuale peso di detto lievito di Birra o lievito Madre o miscela tra loro nel compound di polimeri, Ã ̈ compresa tra 0,5 e 10%, preferibilmente tra 1 e 4% rispetto al peso totale del compound.
- 3) Uso secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti polimeri sono modificati con additivi plastificanti di natura minerale, quali oli minerali paraffinici, naftenici ed aromatici o miscele tra loro.
- 4) Uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto polimero à ̈ un copolimero a blocchi Stirene-Butadiene–Stirene (SBS), o copolimero a blocchi Stirene-Isoprene-Stirene (SIS), o copolimero a blocchi Stirene-Butadiene,Isoprene-Stirene (SBIS).
- 5) Uso secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che in detto copolimero a blocchi i blocchi intermedi, Butadiene, Isoprene o miscela tra i due, sono idrogenati, quali copolimero a blocchi Stirene-Etilene,Butilene-Stirene (SEBS), copolimeri a blocchi Stirene-Etilene,Propilene-Stirene (SEPS), copolimeri a blocchi Stirene-Etilene,Etilene,Propilene-Stirene (SEEPS).
- 6) Uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detti polimeri sono derivati da monomeri Vinilici, quali Polietilene (PE), Polipropilene (PP), Polistirene (PS), Policloruro di Vinile (PVC), PolivinilAcetato (PVA), Copolimeri Etilene Vinil acetato (EVA).
- 7) Uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che la struttura funzionale di detti polimeri à ̈ di natura Esterea, Poliesterea, Uretanica o Ammidica.
- 8) Uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che dopo il processo di compoudizzazione di detti polimeri à ̈ prevista una loro reticolazione, mediante processo chimico o radicalico, utilizzante zolfo, perossido o qualsiasi altro generatore di radicali.
- 9) Uso secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detti polimeri reticolati sono poliButadiene (BR), poliStirene-Butadiene random (SBR), poliAcrilonitrile-Butadiene random (NBR), policisIsoprene (NR) e miscele tra loro.
- 10) Uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto lievito di Birra o lievito Madre o miscela tra loro viene aggiunto alle materie prime che devono formare il compound, prima del mescolamento e fusione di dette materie prime, in modo da ottenere un prodotto contenente detto lievito di Birra o lievito Madre o miscela tra loro.
- 11) Uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzato dal fatto che detto lievito di Birra o lievito Madre o miscela tra loro viene aggiunto alle materie prime che devono formare il compound prima del processo di compoundizzazione, in modo da ottenere un compound contenente detto lievito di Birra o lievito Madre o miscela tra loro.
- 12) Uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzato dal fatto che detto lievito di Birra o lievito Madre o miscela tra loro viene aggiunto ai compound che devono formare il prodotto polimerico finale durante il processo di estrusione o stampaggio, in modo da ottenere un prodotto finale polimerico contenente detto lievito di Birra o lievito Madre o miscela tra loro, prima dello stampaggio.
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