ITMI942616A1 - Bastoncini cotonati in materiale plastico - Google Patents

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ITMI942616A1 IT94MI002616A ITMI942616A ITMI942616A1 IT MI942616 A1 ITMI942616 A1 IT MI942616A1 IT 94MI002616 A IT94MI002616 A IT 94MI002616A IT MI942616 A ITMI942616 A IT MI942616A IT MI942616 A1 ITMI942616 A1 IT MI942616A1
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Abstract

BASTONCINI COTONATI PER USO IGIENICO DISGREGABILI IN ACQUA E RAPIDAMENTE BIODEGRADABILI COSTRUITI IN MATERIALE TERMOPLASTICO OTTENUTO DA SOSTANZE NATURALI POLIMERICHE BIODEGRADABILI E IDROSOLUBILI ALLO STATO TERMOPLASTICO.

Description

Descrizione dell'invenzione industriale
La presente invenzione riguarda bastoncini cotonati per uso igienico, in particolare per l'igiene auricolare, disgregabili in acqua ed in grado di biodegradare rapidamente, ottenuti da sostanze naturali di natura polimerica rese termoplastiche .
I bastoncini cotonati in materiale plastico, attualmente in uso, costituiscono un serio problema per i depuratori in quanto vengono spesso gettati, immettendoli nella rete fognaria, provocando l'intasamento dei filtri dei depuratori e un inquinamento visivo di acqua e suolo a causa delle acque depurate e dei fanghi attivi che li contengono.
Attualmente i bastoncini plastici sono ottenuti con una tecnologia di estrusione che prevede l'estrusione di tubicini di ca 2,5-3 mm di diametro, a velocità di 50-100 mt/min.
Ciò implica una produttività di ca 700-1300 bastoncini-/minuto. Il tubo estruso viene poi calibrato passando prima attraverso un condotto, dopo essere stato irrorato di acqua, e quindi in bagno ad acqua, prima del taglio.
Questa tecnologia è difficilmente applicabile alla preparazione di bastoncini disperdibili in acqua a base di sostanze naturali polimeriche idrosolubili in quanto la calibratura ed il raffreddamento in acqua diventano poco praticabili e la produttività risulterebbe inoltre molto limitata.
Si è ora trovato che è possibile preparare, mediante stampaggio ad iniezione, bastoncini cotonati disgregabili in acqua e rapidamente biodegradabili, a partire da sostanze naturali polimeriche che allo stato termoplastico siano idrosolubili o in grado di disperdersi in acqua e di biodegradare rapidamente .
Esempi di sostanze naturali utilizzabili per la preparazione di bastoncini comprendono:
amido derivante da semi, radici o beans, da vari genotipi, ad alto o basso contenuto di amilosio, tal quale o chimicamente o fisicamente modificato, idrolizzato ossidato, o reticolato;
- gelatina;
- alginato;
ehitosano;
- pullulano;
pectina;
- proteine (zein, glutine, proteine di soia, ecc.), resine naturali a base di shellac, acido rosinico e simili.
I vari tipi di amido sono le sostanze di partenza preferite. L'amido può essere impiegato in miscela con le sopra indicate sostanze naturali in particolare con gelatina animale, zein, pullulano, pectina.
L'amido o le altre sostanze naturali possono essere addizionate con polimeri sintetici solubili nell'amido, quali polivinialcol, polivinilacetato a diverso grado di idrolisi, poliossialchileni oppure polimeri sintetici di origine naturale sostituiti non solubili quali i copolimeri etilene-vinilalcol, etilene-vinilacetato, etilene-esteri acrilici o acido acrilico, poliesteri termoplastici quali policaprolattone, polimeri dell'acido lattico etc., acetato di cellulosa, acetato di amido eventualmente in presenza di loro specifici plastificanti. Polimeri di questo tipo sono descritti nella domanda italiana N. di deposito MI94A000228 la cui descrizione viene qui inserita mediante citazione.
Questi polimeri vengono aggiunti in quantità inferiore a ca 30% in peso, preferibilmente fino a ca 20% in peso.
La trasformazione delle sostanze naturali del tipo sopra indicato in materiali termoplastici viene effettuata in estrusore riscaldato (extrusion-cooking) o in qualsiasi dispositivo che assicuri condizioni di temperatura e di sforzo di taglio sufficienti a rendere il materiale termoplastico, operando in presenza di acqua e/o di un plastificante a temperatura da 80 °C a 210°C.
Preferibilmente la somma di acqua e plastificante è inferiore a 25% in peso rispetto alla frazione naturale.
I plastificanti utilizzabili comprendono oltre all'acqua, polioli con 1-20 unità ripetitive idrossilate ciascuna contenente da 2 a 6 C, anche parzialmente sostituite.
Composti di questo tipo sono descritti nella domanda WO 92/19680 la cui descrizione viene qui inserita mediante citazione. Plastificanti preferiti sono glicerina, glicerina acetata, polietilene e polipropilene glicole, sorbitolo acetato, sorbitolo etossilato, sorbitolo, acido citrico anche sostituito .
L'aggiunta di lubrificanti è conveniente al fine di ottenere una elevata produttività del processo di stampaggio ad iniezione.
I lubrificanti utilizzabili sono a base di catene grasse quali acido oleico, stearico, palmitico, elucico anche trasformati in esteri, ammidi, alcoli, sali e eteri nel caso di reazione con alchilenossidi.
Lubrificanti adatti comprendono stearammidi, stearil alcol, stearato di calcio, mono, di e trigliceridi.
Possono essere addizionati anche filiere di origine vegetale (fibre di cellulosa, polpa di barbabietola essiccata, gusci di lievito, legno, pula di riso) o di origine minerale quale talco, silice, silicati, carbonati.
Per rendere il peso più basso possono essere aggiunti agenti espandenti che rendano microespanso il prodotto finito. Le forme del bastoncino sono adattate al tipo di stampaggio al fine di ottenere elevate produttività.
Sono comprese le forme piene, le forme tubolari con conicità del foro per permetterne l'estrazione, le forme poligonali, quelle a sezione lobata e comunque una qualsiasi forma compatibile con lo stampaggio ad iniezione. La stampabilità del materiale è preferibilmente tale da permettere cicli produttivi inferiori ai 15 secondi e preferibilmente inferiori ai 10 secondi.
Lo stampaggio ad iniezione può essere effettuato con sistemi a materozza, a canale caldo, camera calda o altro sistema di stampaggio. La cotonatura dei bastoncini viene effettuata secondo metodi noti, trattando ad esempio le estremità dei bastoncini con adesivi o meccanicamente e/o con acqua al fine di trattenere il cotone.
I batuffoli in materiale assorbente avvolti ad una od entrambe le estremità dei bastoncini sono preferibilmente formati da cotone idrofilo. Altre fibre naturali non tessute possono essere impiegate quali raion eventualmente in miscela con proporzioni minori di fibre sintetiche.
I bastoncini per l'igiene auricolare sono in genere in forma cilindrica di 7-10 cm e 2-3 mm di diametro.
I seguenti esempi vengono forniti a titolo illustrativo ma non limitativo dell'invenzione.
ESEMPIO 1
80 parti di amido di mais Globe 3401 Cerestar, 10 parti di polivinilalcol, 9,6 parti di acqua, 0,15 parti di glicerina-monooleato, 0,25 parti di calcio stearato sono state alimeritate ad un estrusore bivite APV 2030 con L/D (lunghezza vite/diametro vite) = 30. Il profilo termico utilizzato è stato di 60°-100°-150°-3x175°-2x165°-155°C.
Al venticinquesimo diametro il prodotto è stato degassato fino a portare il contenuto di acqua al 12%.
I granuli così ottenuti sono stati alimentati ad una pressa ad iniezione Sandretto da 60 tonnellate.
Lo stampo utilizzato era a materozza con 20 cavità e due estrattori per ogni cavità all'altezza di 1/4 e 3/4 di ogni forma. Le cavità erano cilindri pieni di 7,35 cm di lunghezza e 2,5 mm di diametro, stondati alle estremità. Lo stampo era raffreddato ad acqua.
II profilo termico utilizzato era piatto ed impostato sui 165°C. Il ciclo di stampaggio era di 9 secondi.
I pezzi così ottenuti sono stati cotonati utilizzando i sistemi di cotonatura esistenti con erosione meccanica delle estremità per migliorare la tenuta del cotone.
Un pezzo così ottenuto è stato immerso in 100 cc di acqua e lasciato sotto leggera agitazione; dopo due ore il pezzo era completamente disgregato. Sottoposto a test Sturiti OECD 301, prendendo l'acetato di sodio come riferimento, si è raggiunta una biodegradabilità in 5 giorni superiore al 70%, così come richiesto per i prodotti solubili che debbano essere smaltiti attraverso depuratore.
ESEMPIO 2
Si opera come nell'esempio 1, in cui però il 3% di PVOH è stato sostituito con il 3% di EVOH (poli etilene-vinil alcol) contenente 44% in moli di etilene ed avente un grado di idrolisi maggiore di 99,8%.
Il prodotto così ottenuto si è disgregato in acqua sotto leggera agitazione meccanica, anche se con più fatica rispetto a quello dell'esempio 1.
ESEMPIO 3
Si opera come nell'esempio 1, ma con il 5% di PVOH sostituito da EVOH.
Il prodotto così ottenuto è risultato ancora disgregabile in acqua in circa 3 ore.
ESEMPIO 4
Si opera come nell'esempio 1, ma con il 5% di amido sostituito dal 5% di Estane 54351 prodotto costituito da segmenti di policaprolattone a basso peso molecolare uniti da legami uretanici.
Il prodotto è risultato ancora disgregabile in acqua. ESEMPIO 5
Si opera come nell'esempio 1, ma utilizzando una formulazione contenente 85 parti di amido, 5 parti di Estane, 9,6 parti di acqua, 0,1 parti di monogliceride e 0,4 parti di stearammide. Il prodotto si è mostrato disgregabile in acqua e biodegradabile secondo test Sturm a cinque giorni.
ESEMPIO 6
Si opera come nell'esempio 1, 40 parti di amido sono state però sostituite con 40 parti di zein.
Il prodotto ottenuto ha dato una buona disgregabilità in acqua .
ESEMPIO 7
Si opera come nell'esempio 1, in cui però 40 parti di amido sono state sostituite con gelatina animale. Il prodotto si è mostrato disgregabile in acqua nei tempi verificati per i prodotti degli altri esempi.
ESEMPIO a
Si opera come nell'esempio 1, ma con amido completamente sostituito da pullulano. Il prodotto è anche più facilmente disperdibile in acqua del prodotto riportato nell'esempio 1. ESEMPIO 9
80 parti di amido di frumento SF 20006 Cerestar, 3 parti di amido acetato con grado di sostituzione 1,5, 5 parti di cellulosa acetato, 1,5 parti di glicerina monoacetato, 9,5 parti di acqua, 0,1 parti di monogliceride e 0,3 parti di stearil alcol sono trattati come nell'esempio 1. Il prodotto ottenuto risulta disperdibile.
ESEMPIO 10
Si opera come nell'esempio 1, ma con sostituite 5 parti di acqua con 5 parti di glicerina. Attraverso il degasaggio il contenuto di acqua è stato ridotto in questo caso a circa il 7%. Il prodotto è risultato più flessibile e con ottima disperdibilità in acqua.
ESEMPIO 11
Si opera come nell'esempio 10, ma con sostituito al 5% di PVOH 5% con policaprolattone Union Carbide 787.
Il prodotto è risultato stampabile e disperdibile in acqua.
ESEMPIO 12
84% di amido Eurilon VII ad elevato contenuto di amilosio , 5% di amido acetato con 1,5 di grado di sostituzione, 4% di glicerina e 1% di diacetina, 5,6% di acqua, 0,1% di glicerina monooleato e 0,3% di stearato di calcio, sono stati trattati come nell'esempio 1.
Il prodotto è risultato stampabile con 12 secondi di ciclo ed è risultato disgregabile in acqua in meno di 2 ore. ESEMPIO 13
Si opera come nell'esempio 1, ma con aggiunta di 10 parti di fibre di cellulosa e 5 parti di glicerina. Il prodotto dopo estrusione aveva un contenuto di acqua di circa l'8%. La stampabilità era buona anche se peggiore rispetto ai prodotti non caricati. La disgregabilità in acqua era buona.
ESEMPIO 14
Il prodotto dell'esempio 1 è stato stampato su stampo pilota monoimpronta caratterizzato da una forma a tubo da 7,3 cm di lunghezza, 2,7 mm diametro esterno e 1 mm di diametro interno da un lato e 0,8 min di diametro interno dall'altro per dare la necessaria conicità per l'estrazione. Il pezzo è stato stampato senza problemi su stampo monoimpronta. La complessità di uno stampo a più impronte e la necessaria minore produttività rendono preferibile lo stampo con bastoncino pieno.

Claims (13)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Bastoncini cotonati per uso igienico disgregabili in acqua e rapidamente biodegradabili in cui il bastoncino su cui è avvolto il materiale assorbente comprende un materiale termoplastico ottenuto da sostanze naturali polimeriche biodegradabili e idrosolubili allo stato termoplastico .
  2. 2. Bastoncini cotonati come da rivendicazione 1 in cui il bastoncino in materiale termoplastico è ottenuto da sostanze naturali scelte tra amido, gelatina, alginato, chitosano, pullulano, proteine, resine naturali shellac, acido rosinico e pectina.
  3. 3. Bastoncini come da rivendicazione 1 in cui la sostanza naturale è amido o miscela di amido con le sostanze naturali indicate nella rivendicazione 2.
  4. 4. Bastoncini come da rivendicazione 2 o 3 in cui le sostanze naturali contengono, in quantità fino a 30% in peso, un polimero solubile o non solubile in amido, scelto tra polivinilalcol, polivìnilacetato a vario grado di idrolisi, poliossialchileni, copolimeri etilene-vinil alcol, etilene-vinilacetato, acetato di cellulosa, acetato di amido, etilene-esteri acrilici o acido acrilico, poliesteri alifatici.
  5. 5. Bastoncini secondo la rivendicazione 4 in cui il poliestere alifatico è scelto tra policaprolattone, poliesteri-uretani
  6. 6. Bastoncini come dalle rivendicazioni 1, 2, 3, 4 o 5 precedenti in cui le sostanze naturali sono addizionate di cariche di origine vegetale o di origine minerale.
  7. 7. Bastoncini come dalle rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5 o 6 precedenti in cui le sostanze naturali polimeriche sono rese termoplastiche mediante processi di extrusion-cooking in estrusore riscaldato o in qualsiasi dispositivo che assicuri condizioni di temperatura e di sforzo di taglio sufficienti a rendere la sostanza naturale termoplastica, operando a tem perature da 80° a 210°C in presenza di acqua e/o di un plastificante in quantità fino a 25% in peso come somma di acqua e plastificante.
  8. 8. Bastoncini secondo la rivendicazione 6 in cui il plastificante è lin poliolo con 1-20 unità ripetenti idrossilate ciascuna contenente da 2 a 6C, oppure è scelto tra gli eteri, tioeteri, gli esteri organici ed inorganici, gli acetati e ammino derivati di detti polioli, i prodotti di reazione dei polioli con estensori di catena ed i prodotti di ossidazione dei polioli contenenti almeno un gruppo aldeidico o carbossilico.
  9. 9. Bastoncini secondo la rivendicazione 7 in cui viene impiegato un lubrificante.
  10. 10. Bastoncini secondo la rivendicazione 8 in cui il plastificante è scelto tra glicerina, diacetina, etilene o pròpilene glicole, sorbitolo etossilato, sorbitolo acetato, sorbitolo.
  11. 11. Bastoncini secondo le rivendicazioni precedenti in cui il bastoncino è ottenuto mediante stampaggio ad iniezione delle sostanze naturali polimeriche rese termoplastiche.
  12. 12. Bastoncini secondo la rivendicazione 11 in cui il bastoncino di supporto è stampato in forma cilindrica piena oppure tubolare con conicità intera, poligonale o a sezione lobata con cicli produttivi inferiori a 15 secondi.
  13. 13. Bastoncini secondo le rivendicazioni precedenti in cui il materiale assorbente avvolto ad uno od entrambe le estremità del bastoncino è cotone idrofilo.
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