PL244349B1 - Sposób wytwarzania biodegradowalnego kompozytu polimerowego - Google Patents
Sposób wytwarzania biodegradowalnego kompozytu polimerowego Download PDFInfo
- Publication number
- PL244349B1 PL244349B1 PL439951A PL43995121A PL244349B1 PL 244349 B1 PL244349 B1 PL 244349B1 PL 439951 A PL439951 A PL 439951A PL 43995121 A PL43995121 A PL 43995121A PL 244349 B1 PL244349 B1 PL 244349B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- zone
- pla
- screw
- mass
- mixture
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 5
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 title claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims abstract description 40
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 37
- -1 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 12
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims abstract description 5
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052919 magnesium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 235000019792 magnesium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims description 23
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 11
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 7
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 abstract 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 5
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 5
- 208000034530 PLAA-associated neurodevelopmental disease Diseases 0.000 description 4
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 230000001458 anti-acid effect Effects 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 108090000863 Carboxylic Ester Hydrolases Proteins 0.000 description 1
- 102000004308 Carboxylic Ester Hydrolases Human genes 0.000 description 1
- 229920000832 Cutin Polymers 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000371 Esterases Proteins 0.000 description 1
- 108090001060 Lipase Proteins 0.000 description 1
- 102000004882 Lipase Human genes 0.000 description 1
- 239000004367 Lipase Substances 0.000 description 1
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 1
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 description 1
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 1
- 229920008262 Thermoplastic starch Polymers 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 150000005323 carbonate salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A dialuminum;hexamagnesium;carbonate;hexadecahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- UVCJGUGAGLDPAA-UHFFFAOYSA-N ensulizole Chemical compound N1C2=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C2N=C1C1=CC=CC=C1 UVCJGUGAGLDPAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000013538 functional additive Substances 0.000 description 1
- 229960001545 hydrotalcite Drugs 0.000 description 1
- 229910001701 hydrotalcite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019421 lipase Nutrition 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 229920009537 polybutylene succinate adipate Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000004628 starch-based polymer Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L67/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/395—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
- B29C48/40—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders
- B29C48/405—Intermeshing co-rotating screws
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L67/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Biological Depolymerization Polymers (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania biodegradowalnego kompozytu polimerowego na bazie poli(kwasu mlekowego) (PLA) oraz poli(adypinianu-co-tereftalanu butylenu) (PBAT) charakteryzujący się tym, że poli(kwas mlekowy) (PLA) w postaci granulek w ilości 50-70% masowych o gęstości 1240 kg/m<sup>3</sup>, masowym wskaźniku szybkości płynięcia (MFR) od 3 g/10 min. mierzonym w temperaturze 190°C pod naciskiem 2,16 kg, zawartości wilgoci (W) poniżej 0,4%, czystości stereochemicznej (zawartości L-izomerów) 96%, temperaturze topnienia 155°C i wytrzymałością na rozciąganie 45 MPa, miesza się z uprzednio zgranulowaną kompozycją polimerów poli(adypinianu-co-tereftalanu butylenu) (PBAT) i PLA w ilości 5-15% masowych o gęstości od 1370 kg/m<sup>3</sup> do 1400 kg/m<sup>3</sup>, masowym wskaźniku szybkości płynięcia (MFR) 6,75 g/10 min. mierzonym w temperaturze 135°C pod naciskiem 2,16 kg i temperaturach topnienia od 110 do 120°C oraz od 140 do 155°C, którą to mieszaninę uzupełnia się sproszkowanym talkiem w ilości 25-35% masowych, którego głównym składnikiem jest (97%) uwodniony krzemian magnezu (KWM) o mediana wielkości cząstek (D<sub>50</sub>) równą 4,5 µm, pH 9,1 i powierzchnią właściwą 6 m<sup>2</sup>/g otrzymując 100% masowych składników mieszaniny, którą miesza się mechanicznie w mieszalniku lub ręcznie, po czym tak sporządzoną mieszaninę PLA, PLA/PBAT i KWM przy pomocy wykalibrowanego dozownika wolumetrycznego wyposażonego w ślimak wprowadza się do strefy zasilania (3) wytłaczarki wieloślimakowej, korzystnie dwuślimakowej współbieżnej, w której układzie uplastyczniającym poddaje się działaniu sił ścinających w strefie sprężania (4), a następnie uplastycznioną w strefie uplastyczniania (5) i ujednorodnioną w strefie intensywnego mieszania (7) mieszaninę poprzez strefę dozowania (9) przetłacza się do głowicy wytaczarskiej formującej wyrób, który po uformowaniu w znany sposób chłodzi się i sezonuje się w temperaturze otoczenia.
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania biodegradowalnego kompozytu polimerowego przeznaczonego zwłaszcza do bezpośredniej produkcji profili wytłaczanych, cechujących się podatnością na obróbkę mechaniczną lub ręczną albo wytłaczania granulatu.
Początek XX wieku przyniósł rewolucję materiałową - wynaleziono wiele tworzyw sztucznych, w tym polimerowych oraz metod ich taniego przetwórstwa. Pozytywne aspekty stosowania polimerów, takie jak mała gęstość, względnie duża odporność mechaniczna (w ujęciu masowym), łatwość tworzenia kompozytów, możliwość zmian cech poprzez dodatki funkcyjne i proste przetwórstwo, możliwość użytkowania poszczególnych polimerów w szerokim zakresie temperatur sprawiły, że tworzywa polimerowe oraz ich kompozyty zyskały bardzo szerokie zastosowanie w prawie wszystkich dziedzinach życia - zarówno w życiu codziennym na rynku konsumenckim, jak i w specjalistycznych zastosowaniach przemysłowych, naukowych i technologicznych.
Po około 100 latach użytkowania polimerów, XXI wiek przyniósł również refleksje, oraz wskazał też pewne wady materiałów polimerowych. Produkty z „klasycznych” tworzyw pozostają w środowisku przez długie lata, a zwiększające się z roku na rok zużycie tego typu materiałów sprawia, że coraz większa ich ilość nie trafia na składowiska i do organizacji recyklingowych, a trafia na pola, na łąki, do lasów i do akwenów wodnych.
Jednym ze sposobów rozwiązania problemu pozostawania detali polimerowych jest stosowanie takich polimerów, które posiadają zdolność do degradacji w środowisku w czasie. Tworzywa te znane są od dziesięcioleci, jednak nie były stosowane na szeroką skalę, gdyż posiadają gorsze właściwości mechaniczne od klasycznych materiałów polimerowych. Obecne trendy rynkowe sprawiają, że następuje zwrot zainteresowania konsumentów w stronę tych materiałów. Jednakże, aby uzyskać odpowiednie cechy, materiały te poddaje się modyfikacjom poprzez dodanie składników biodegradowalnych.
Znana jest z opisu zgłoszeniowego CN103589124A folia termoplastyczna wykonana z kompozycji polimerowej na bazie polilaktydu (PLA) oraz poli(adypinian 1,4-butylenu-co-tereftalan 1,4-butylenu) (PBAT), zawierająca niewielką ilość od 0,5% do 3% masowych dodatków kompatybilizujących, smarnych, przeciwutleniaczy oraz od 1% do 50% napełniaczy nieorganicznych. Kompozycja, ze względu na swoje właściwości przeznaczona jest do wytwarzania artykułów, takich jak polimerowe torby i folie. Wytworzona, sposobem według wynalazku kompozycja charakteryzuje się przede wszystkim zwiększoną elastycznością, która związana jest z zawartością PBAT oraz kompatybilizatorów i lubrykantów.
Znany jest z opisu patentowego CN103627153-B sposób wytwarzania biodegradowalnych kompozytów na bazie polilaktydu, zawierających, od 10 do 90% masowych PLA, następujące części wagowe: od 10 do 90 części PLA i kwasu tereftalowego (TPA), od 10 do 90% estru i PBAT, 10 do 80% skrobi termoplastycznej, 10% kompatybilizatora A, 1,5% kompatybilizatora B, oraz 40% wypełniacza. Kompozyt wykonywany jest poprzez wymieszanie wszystkich składników w dwuślimakowej wytłaczarce, współbieżnej lub przeciwbieżnej. Otrzymany kompozyt może służyć do produkcji opakowań jednorazowych oraz do produkcji jednorazowej zastawy stołowej.
Znane są z opisu zgłoszeniowego EP2913362 A1 kompozycje polimerowe do wytwarzania biodegradowalnych folii, włókien, wzmocnionych biodegradowalnych tkanin oraz ich laminatów o poprawionych właściwościach mechanicznych oraz wytrzymałościowych oraz o wydłużonym czasie użytkowania, które zawierają głównie PBAT lub PBS lub ich mieszaninę, PLA i inne degradowalne polimery wielkocząsteczkowe, takie jak PBSA, PCL, PCL-BS i PHA, mieszaniny PLA i PHA lub mieszaniny PLA z PBAT i PBS lub mieszaniny PLA i PHA z PBAT i PBS lub innych biodegradowalnych polimerów wysokocząsteczkowych. Nowe tkaniny i laminaty charakteryzują się silniejszą biodegradowalnością w środowisku zawierającym mikroorganizmy.
Znana jest z opisu zgłoszenia międzynarodowego WO 2016/198652 A1 kompozycja polimerowa zawierająca jako nośnik poliester, substancje biologicznie czynne zdolne do degradacji polimeru oraz wypełniacz przeciwkwasowy. Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania takiej kompozycji oraz jej zastosowania w wytwarzaniu artykułów z tworzyw polimerowych. W wynalazku jako wypełniacz przeciwkwasowy zaproponowano składniki z grupy soli węglanowych, metali, soli wodorotlenkowych, hydrotalcytu, talku, miki lub gliny, jako jednostki biologiczne enzymy z grupy proteaz, poliesteraz, esteraz, lipaz, kutyny lub karboksyloesteraz, a jako matrycę takie polimery jak PLA, PCL, PBAT, PHA, PBS, z czego najlepiej PLA lub PCL. Według wynalazku ilość wypełniacza przeciwkwasowego w kompozycie powinna wynosić, od 2 do 25% masowych, jednostki biologicznej, od 0,1 do 10% masowych a polimeru od 65 do 90% masowych.
Sposób wytwarzania biodegradowalnego kompozytu polimerowego według wynalazku na bazie poli(kwasu mlekowego) (PLA) oraz poli(adypinianu-co-tereftalanu, butylenu) (PBAT) charakteryzuje się tym, że poli(kwas mlekowy) (PLA) w postaci granulek w ilości 50-70% masowych o gęstości 1240 kg/m3, masowym wskaźniku szybkości płynięcia (MLR) od 3 g/10 min mierzonym w temperaturze 190°C pod naciskiem 2,16 kg, zawartości wilgoci (W) poniżej 0,4%, czystości stereochemicznej (zawartości L-izomerów) 96%, temperaturze topnienia 155°C i wytrzymałością na rozciąganie 45 MPa, miesza się z uprzednio zgranulowaną kompozycją polimerów poli(adypinianu-co-tereftalanu butylenu) (PBAT) i PLA w ilości 5-15% masowych o gęstości od 1370 kg/m3 do 1400 kg/m3, masowym wskaźniku szybkości płynięcia (MFR) 6,75 g/10 min mierzonym w temperaturze 135°C pod naciskiem 2,16 kg i temperaturach topnienia od 410 do 120°C oraz od 140 do 155°C, którą to mieszaninę uzupełnia się sproszkowanym talkiem w ilości 25-35% masowych, którego głównym składnikiem jest 97% uwodniony krzemian magnezu (KWM) o medianie wielkości cząstek (D50) równej 4,5 μm, pH 9,1 i powierzchnią właściwej 6 m2/g otrzymując 100% masowych składników mieszaniny, którą miesza się mechanicznie w mieszalniku lub ręcznie, po czym tak sporządzoną mieszaninę PLA, PLA/PBAT i KWM przy pomocy wykalibrowanego dozownika wolumetrycznego wyposażonego w ślimak wprowadza się do strefy zasilania wytłaczarki wieloślimakowej, korzystnie dwuślimakowej współbieżnej, w której układzie uplastyczniającym poddaje się działaniu sił ścinających w strefie sprężania, a następnie uplastycznioną w strefie uplastyczniania i ujednorodnioną w strefie mieszania mieszaninę poprzez strefę dozowania przetłacza się do głowicy, wytaczarskiej formującej wyrób, który po uformowaniu w znany sposób chłodzi się i sezonuje się w temperaturze otoczenia.
Mieszaninę składników PLA, oraz kompozycji PLA/PBAT i KWM wprowadza się do układu uplastyczniającego wytłaczarki składającego się z cylindra z obrotowo umieszczonych w nim i zazębiających się ślimaków, z których każdy jest o konfiguracji zawierającej: strefę zasilania o długości co najmniej 2,5-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej od początku każdego ślimaka, strefę sprężania o długości przynajmniej 12-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej każdego ślimaka, strefę uplastyczniania o długości nie mniejszej niż 2,5-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej każdego ślimaka, I strefę odgazowania o długości co najmniej 3-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej każdego ślimaka, strefę mieszania o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej każdego ślimaka, II strefę odgazowania o długości nie mniejszej niż 3-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej każdego ślimaka oraz strefę dozowania o długości 3-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej każdego ślimaka, przy czym w strefie uplastyczniania pierwszy segment jest o pięciu tarczach krzywkowych oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45°, o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy, zaś drugi segment jest o trzech tarczach krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy, a trzeci segment jest o pięciu tarczach ugniatających oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45°, o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy, natomiast w strefie intensywnego mieszania usytuowane są co najmniej dwa segmenty transportujące i trzy segmenty ugniatające, z których pierwszy segment ugniatający jest o trzech tarczach krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy; zaś drugi segment ugniatający jest o pięciu tarczach ugniatających oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących, tarcz krzywkowych wynoszącym 45°, o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy, zaś trzeci segment ugniatający jest o pięciu tarczach ugniatających oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45°, lecz o lewym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy.
Proces prowadzi się przy prędkości obrotowej ślimaków 150 obr./min. w temperaturze układu uplastyczniającego cylindra i głowicy wytaczarskiej 200°C.
Przedmiotowy wynalazek pozwala na bezpośrednie wytworzenie żądanego polimerowego profilu różnokształtnego, a także na wytwarzanie granulatu, kompozytu biodegradowalnego, z którego można produkować profile zarówno rurowe, jak i różnokształtne oraz inne produkty polimerowe wszelkiego rodzaju, podatne na obróbkę skrawaniem maszynowym lub ręcznym. Zastosowanie KWM wraz z kompozytem PLA/PBAT, wpływa na uzyskanie pożądanych właściwości, pozwalających na obróbkę skrawaniem uzyskanego wyrobu.
Wytworzony sposobem według wynalazku wysokonapełniony biodegradowalny kompozyt charakteryzuje się bardzo dobrym stopniem dyspersji i dystrybucji fazy rozproszonej, ponadto zastosowany układ kompozycji pozwala, na łatwe bawienie za pomocą dodatków barwiących na osnowie PLA. Nadto kompozyt wykazuje korzystne właściwości przetwórcze. Wytworzoną biodegradowalną wytłoczynę można kalibrować na standardowym zestawie kalibrującym do wytłaczania profili.
Przedmiot wynalazku nie ograniczając jego zakresu jest uwidoczniony na przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schematyczną konfigurację jednego ze ślimaków układu uplastyczniającego wytłaczarki dwuślimakowej, gdzie zakreskowane elementy służą do oznaczenia segmentów transportujących, a segmenty zawierające elementy prostokątne to segmenty ugniatające poprzeczne do czoła segmentu, zaś brzegi prostokątów wskazują grzbiety krzywek, natomiast powyżej ślimaka jest uwidoczniona schematycznie górna powierzchnia cylindra wytłaczarki.
Przykład
PoIi(kwas mlekowy) (PLA) w postaci granulek w ilości 60% masowych o gęstości 1240 kg/m3, masowym wskaźniku szybkości płynięcia (MFR) od 3 g/10 min mierzonym w temperaturze 190°C pod naciskiem 2,16 kg, zawartości wilgoci (W) poniżej 0,4%, czystości stereochemicznej (zawartości L-izomerów) 96%, temperaturze topnienia 155°C i wytrzymałością na rozciąganie 45 MPa, wprowadza się do mieszalnika mechanicznego i miesza się z uprzednio zgranulowaną kompozycją polimerów poli(adypinianu-co-tereftalanu butylenu) (PBAT) i PLA w ilości 10% masowych, o gęstości od 1370 kg/m3 do 1400 kg/m3, masowym wskaźniku szybkości płynięcia (MFR) 6,75 g/10 min mierzonym w temperaturze 135°C pod naciskiem 2,16 kg i temperaturach topnienia od 110 do 1-20°C oraz od 140 do 155°C. Mieszaninę tę uzupełnia się sproszkowanym talkiem w ilości 30% masowych, którego głównym składnikiem jest 97% uwodniony krzemian magnezu (KWM) o medianie wielkości cząstek (D50) równej 4,5 μm, pH 9,1 i powierzchnią właściwej 6 m2/g otrzymując 100% masowych mieszaniny. Tak wytworzoną mieszaninę PLA z PLA/PBAT i z KWM przy pomocy nieuwidocznionego na rysunku wykalibrowanego dozownika wolumetrycznego wyposażonego w ślimak dozuje się do układu uplastyczniającego wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej składającego się z cylindra 1 i zazębiających się ślimaków 2. Wprowadzona do strefy zasilania 3 mieszanina jest przemieszczana do strefy sprężania 4 w której jest poddawana działaniu sił ścinających, a następnie uplastycznioną w strefie uplastyczniania 5 i ujednorodnioną w strefie mieszania 7 mieszaninę biodegradowalną poprzez strefę dozowania 9 przetłacza się do nieuwidocznionej na rysunku a połączonej ze strefą dozowania 9 głowicy wytaczarskiej formującej biodegradowalny wyrób o przekroju kołowym, który po uformowaniu znaną metodą jest chłodzony i sezonowany w temperaturze otoczenia. Proces wytłaczania prowadzi się przy prędkości obrotowej ślimaków 2 wynoszącej 150 obr./min. w temperaturze 200°C układu uplastyczniającego i głowicy wytłaczarskiej. W trakcie procesu wytłaczania w cylindrze wytłaczarki 1 następuje wzrost ciśnienia i temperatury powodujący uwalnianie się związków lotnych z tworzywa polimerowego, a więc z mieszaniny PLA, PLA/PBAT i KWM, które są odprowadzane na zewnątrz poprzez otwór odgazowania swobodnego usytuowanego w II strefie odgazowania 8. Dla przedmiotowego przykładu realizacji wynalazku otwór odgazowania swobodnego 1 strefy odgazowania 6 jest nieaktywny. Każdy z zazębiających się współbieżnych ślimaków 2 obrotowo umieszczonych w cylindrze 1 nieuwidocznionego na rysunku układu uplastyczniającego wytłaczarki dwuślimakowej jest o średnicy D = 20 mm i długości roboczej = 790 mm tj. 39,5D. Każdy ślimak 2 wytłaczarki dwuślimakowej wyposażony w kierunku osiowego przepływu tworzywa polimerowego jest o konfiguracji zawierającej: strefę zasilania 3 o długości 3-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej od początku każdego ślimaka 2, strefę sprężania 4 o długości 15-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej każdego ślimaka 2, strefę uplastyczniania 5 o długości 2,75-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej każdego ślimaka 2, I strefę odgazowania 6 o długości 4-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej każdego ślimaka 2 z nieaktywnym otworem odgazowania swobodnego; strefę intensywnego mieszania 7 o długości 5,75-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej każdego ślimaka 2. II strefę odgazowania 8 o długości 4-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej każdego ślimaka 2 oraz strefę dozowania 5 o długości 5-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej każdego ślimaka 2. Strefa uplastyczniania 5 składa się z trzech segmentów ugniatających, z których pierwszy segment jest o pięciu tarczach krzywkowych oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45°, o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy, zaś drugi segment jest o trzech tarczach krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczyca trzeci segment jest o pięciu tarczach ugniatających oraz o kącie, wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45°, o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy. Strefa intensyw nego mieszania 7 zbudowana jest z dwóch segmentów transportujących i trzech segmentów ugniatających, z których pierwszy segment ugniatający jest o trzech tarczach krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy, zaś drugi segment ugniatający jest o pięciu tarczach ugniatających oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45°, o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy, zaś trzeci segment ugniatający jest o pięciu tarczach ugniatających oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45°, lecz o lewym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy.
Chociaż wynalazek został objaśniony za pomocą wybranego przykładu realizacji, to jest zrozumiałe, że możliwe są jego wielorakie modyfikacje, z wyjątkiem ograniczeń zawartych w zastrzeżeniach patentowych.
Claims (3)
1. Sposób wytwarzania biodegradowalnego kompozytu polimerowego na bazie poli(kwasu mlekowego) (PLA) oraz poli(adypinianu-co-tereftalanu butylenu) (PBAT) znamienny tym, że poli(kwas mlekowy) (PLA) w postaci granulek w ilości 50-70% masowych o gęstości 1240 kg/m3, masowymi wskaźniku szybkości płynięcia (MFR) od 3 g/10 min mierzonym w temperaturze 190°C pod naciskiem 2,16 kg, zawartości wilgoci (W) poniżej 0,4%, czystości stereochemicznej (zawartości L-izomerów) 96%, temperaturze topnienia 155°C i wytrzymałości na rozciąganie 45 MPa, miesza się z uprzednio zgranulowaną kompozycją polimerów poli(adypinianu-co-tereftalanu butylenu) (PBAT) i PLA w ilości 5-15% masowych o gęstości od 1370 kg/m3 do 1400 kg/m3, masowym wskaźniku szybkości płynięcia (MFR) 6,75 g/10 min mierzonym w temperaturze 135°C pod naciskiem 2,16 kg i temperaturach topnienia od 110 do 120°C oraz od 140 do 155°C, którą to mieszaninę uzupełnia się sproszkowanym talkiem w ilości 25-35% masowych, którego głównym składnikiem jest (97%) uwodniony krzemian magnezu (KWM) o medianie wielkości cząstek (D50) równej 4,5 μm, pH 9,1 i powierzchni właściwej 6 m2/g otrzymując 100% masowych składników mieszaniny, którą miesza się mechanicznie w mieszalniku lub ręcznie, po czym tak sporządzoną mieszaninę PLA, PLA/PBAT i KWM przy pomocy wykalibrowanego dozownika wolumetrycznego wyposażonego w ślimak wprowadza się do strefy zasilania; (3) wytłaczarki wieloślimakowej, korzystnie dwuślimakowej współbieżnej, w której układzie uplastyczniającym poddaje się działaniu sił ścinających w strefie sprężania (4), a następnie uplastycznioną w strefie uplastyczniania (5) i ujednorodnioną w strefie intensywnego mieszania (7) mieszaninę poprzez strefę dozowania (9) przetłacza się do głowicy wytaczarskiej formującej wyrób, który po uformowaniu w znany sposób chłodzi się i sezonuje się w temperaturze otoczenia.
2. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że mieszaninę składników PLA, oraz kompozycji FLA/PBAT i KWM wprowadza się do układu uplastyczniającego wytłaczarki składającego się z cylindra (1) z obrotowo umieszczonych w nim i zazębiających się ślimaków (2) o konfiguracji zawierającej: strefę zasilania (3) o długości co najmniej 2,5-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej od początku każdego ślimaka (2), strefę sprężania (4) o długości przynajmniej 12-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej każdego ślimaka (2), strefę uplastyczniania (5) o długości nie mniejszej niż 2,5-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej każdego ślimaka (2), I strefę odgazowania (6) o długości co najmniej, 3-krotnej średnicy; D nominalnej części roboczej każdego ślimaka (2), strefę intensywnego mieszania (7) o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej każdego ślimaka (2), II strefę, odgazowania (8) o długości nie mniejszej niż 3-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej każdego, ślimaka, (2) oraz strefę dozowania (9) o długości co najmniej 3-krotnej średnicy D nominalnej części roboczej każdego ślimaka (2), przy czym w strefie uplastyczniania (5) pierwszy segment jest o pięciu tarczach krzywkowych oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45°, o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy, zaś drugi segment jest o trzech tarczach krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy, a trzeci segment jest
PL 244349 Β1 o pięciu tarczach ugniatających oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45°, o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy, natomiast w strefie intensywnego mieszania (7) usytuowane są co najmniej dwa segmenty transportujące i trzy segmenty ugniatające, z których pierwszy segment ugniatający jest o trzech tarczach krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy, zaś drugi segment ugniatający jest o pięciu tarczach ugniatających oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45°, o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy, zaś trzeci segment ugniatający jest o pięciu tarczach ugniatających oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45°, lecz o lewym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy.
3. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że proces prowadzi się przy prędkości obrotowej ślimaków (2) 150 obr./min. w temperaturze układu uplastyczniającego cylindra (1) i głowicy wytaczarskiej 200°C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL439951A PL244349B1 (pl) | 2021-12-21 | 2021-12-21 | Sposób wytwarzania biodegradowalnego kompozytu polimerowego |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL439951A PL244349B1 (pl) | 2021-12-21 | 2021-12-21 | Sposób wytwarzania biodegradowalnego kompozytu polimerowego |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL439951A1 PL439951A1 (pl) | 2023-06-26 |
| PL244349B1 true PL244349B1 (pl) | 2024-01-15 |
Family
ID=86945239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL439951A PL244349B1 (pl) | 2021-12-21 | 2021-12-21 | Sposób wytwarzania biodegradowalnego kompozytu polimerowego |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL244349B1 (pl) |
-
2021
- 2021-12-21 PL PL439951A patent/PL244349B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL439951A1 (pl) | 2023-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2770973C (en) | Process of producing thermoplastic starch/polymer blends | |
| EP3037460B1 (en) | Shaped polylactide article and method of preparation | |
| US5362784A (en) | Aldehyde scavenging compositions and methods relating thereto | |
| JP2005035134A (ja) | 樹脂組成物の製造方法 | |
| EP2631060A1 (en) | A low-pressure process for preparing a polymer film by extrusion-blowing | |
| CN103842440B (zh) | 无异氰酸酯的聚合物和生产它们的方法 | |
| JP7713386B2 (ja) | 澱粉混合物の調製方法 | |
| KR20220046912A (ko) | 목질계 바이오매스 및 전분계 바이오매스를 함유하는 바이오플라스틱의 제조 방법, 이에 의해 제조된 바이오플라스틱 및 이를 사용한 필름, 쉬트 또는 용기 | |
| JP2002540239A (ja) | 特にポリマーを改質するための高濃度の樹脂を有するマスターバッチ | |
| PL244349B1 (pl) | Sposób wytwarzania biodegradowalnego kompozytu polimerowego | |
| KR20210096363A (ko) | 경도 및 강도가 우수한 폐플라스틱 재활용 성형물 제조방법 | |
| JP5356736B2 (ja) | 液状可塑剤を含有する熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法、並びに上記熱可塑性樹脂組成物を用いた生分解性押出成形シートまたはフィルム | |
| KR20180042004A (ko) | 생분해성 수지 컴파운드 및 그 제조방법 | |
| JP4914982B2 (ja) | 生分解性プラスチック組成物 | |
| JP2023011323A (ja) | 熱可塑性ポリマー造粒物および熱可塑性ポリマー造粒物の製造方法 | |
| JP7337219B1 (ja) | 粉体造粒物 | |
| TW202102585A (zh) | 複合式塑膠合金製程方法 | |
| KR101740656B1 (ko) | 열가소성 수지 조성물의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 열가소성 수지 조성물 | |
| PL241655B1 (pl) | Sposób wytwarzania wysokonapełnionego kompozytu biodegradowalnego | |
| PL244800B1 (pl) | Biodegradowalny kompozyt termoplastyczny, sposób wytwarzania biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego oraz jego zastosowanie do wielokrotnego przetwarzania | |
| EP3907054A1 (en) | Method of production thermoplastic starch, and thermoplastic starch so produced | |
| EP3418321B1 (en) | Process for the preparation of a granulated plasticiser formulation, containing a long-chain branched alcohol and polypropylene, formulation thus obtained and process for the plasticisation of polylactic acid using the referred formulation | |
| JP7422708B2 (ja) | 熱可塑性ポリマー造粒物およびその製造方法 | |
| TWI847936B (zh) | 含有澱粉之樹脂組成物、顆粒、小片、樹脂成形物、含有澱粉之樹脂組成物的製造方法、顆粒或小片的製造方法、及樹脂成形物的製造方法 | |
| PL247752B1 (pl) | Sposób wytwarzania dwuwarstwowej folii na bazie skrobi termoplastycznej i przędzonego polilaktydu |