UA43840C2 - Пінопласт, що біологічно розкладається, та спосіб його одержання - Google Patents

Abstract

Пропонується пінопласт, що біологічно розкладається, який має об'ємну густину в межах 5 ... 13 кг/м3 , і до складу якого входять, у відсотках за масою: 30-99,5 % полісахариду, що містить більше 50 % термопластичного крохмалю, що утворює комплекси з полімерними структурами, має характеристичну в'язкість менше 1,3 дл/г і містить менш, ніж 50 % фракції, розчинної в етанолі; 0,5-70 % термопластичного полімеру, який розчиняється в крохмалі або утворює комплекс з крохмалем; 0 ... 20 % води. Запропонований матеріал можна використовувати як пухкий заповнювач, а також для виготовлення пінопластових виробів.

Description

Настоящее изобретение относится к биоразлагаємьм пенопластам и к способу их получения.

В части пенопластов, применяеємьх, в частности, для защитной упаковки, все больше и больше ощущается необходимость в замене пенополистирола материалами, удовлетворяющими требованию биоразложения.

Благодаря своей способности биоразлагаться и антистатическим свойствам, материаль! на основе крахмала представляют ценную альтернативу.

К несчастью, зксплутационнье свойства зтих продуктов пока несравнимь! со свойствами полистирола по части стоимости, хрупкости, склонности к пиілеобразованию, и слишком вьісоким значениям плотности.

Заявка на Европейский патент ЕР-А-087447 раскрьіваєт способ получения изделий из пеноматериалов на основе крахмала посредством нагревания крахмала или крахмалосодержащих материалов в зкструдер в присутствий 10 - ЗОмас.9о водьї и пенообразователя и последующей зкструзии.

Заявка на Европейский патент ЕР-А-375831 раскрьівает изделия из пеноматериалов, сформированньхе из крахмала с вьсоким содержанием амилозь, которне ообнаруживают хорошие механические характеристики и имеют мелкоячеистую структуру.

Такие изделия из пеноматериала получают путе зкструзиий в присутствии водьі при температурах в интервале от 1507С до 250"С, с необязательньм последующим формированием листовьїх термопластов.

Вьсокая стоимость и хрупкость в условиях низкой влажности являются недостатками зтого продукта.

Опубликованная международная заявка ВОЙС 91/02023 раскрьівает пеноизделия из разлагающегося под действием микроорганизмов пластика, полученнье путем зкструзиий композиции, которая содержит крахмал и синтетический полимер, вьібираєемьй из сополимеров зтилена с виниловь/м спиртом и зтилена с акриловой кислотой, а также в присутствии полимерной кислоть и бикарбоната натрия как вспенивателя. В зтом случає продукт показьввают очень вьісокую зластичность и низкие значения плотности, однако, их вьісокая стоимость не позволяет им конкурировать в качестве рьїхльїх заполнителей.

Заявка на международньйй патент ВОЙС 92/18325 заявляет диспергируемье в воде пеноматериаль,, которье изготовляют. МЙсходя из муки зерновьїх и бобовьїх с низким содержанием амилозьі, которую подвергают частичной декстринизации путем интенсивной механической обработки и/или в присутствий кислот. Также предлагаєтся добавлять на второй стадии процесса получения полимернье вещества, такие как поливиниловьїй спирт, чтобьї предохранять материаль от деструкции.

Хотя зтот продукт дешевьй, сразу после зкструзии он является хрупким, и для увеличения прочности должен бьіть увлажнен. Обьемная плотность, которая достигается в случає тел «С»-формь, находится в интервале от 8 до 15кг/см3.

Заявка на международньй патент 92/08759 относится к крахмалу, также содержащему до 5095 целлюлозньїх остатков и небольшое количество натурального каучука. Продукть! по зтому изобретению имеют величину обьемной плотности в интервале от 11 до Збкг/м3, и их получают прямой зкструзией в зкструдере с соотношением длинь! к диаметру (І: 0) приблизительно 2,5; тепло подается путем трения.

Патент США 5185382 относится к рьїхльмм заполнителям, крахмал и полизтиленгликоль, полученньім прямой зкструзией, и величина обьемной плотности которьх находится в пределах от 10,8 до 36 кг/м3.

Теперь найдено, неожиданно, что могут бьть полученьй на основе крахмала биоразлагаемье пенопласть!, которье могут использоваться в качестве рьїхльїх заполнителей и, вообще, в качестве упаковочного материала в форме листов или способньїх связьіваться частиц небольшого размера, или инжектируемого пенопласта, обладающие хорошими прочностньіми характеристиками и в условиях низкой влажности, и с низкими величинами обьемной плотности. Благодаря значениям величинам их обьемной плотности, находящимся в интервале от 13 до 32кг/мз, материль! имеют низкую стоимость.

Пенопласт по настоящему изобретению содержит в качестве основньїх компонентов: от 30 до 99,5мас.9о предпочтительно -- от 60 до 95мас.9о, полисахарида, содержащего свьише 5095 термопластичного крахмала, которьій пластифицируєтся или образуеєт комплекс с натуральньми или синтетическими полимерньїм структурами, при зтом упомянутьй крахмал имеет характеристическую вязкость в диметилсульфоксиде (ДМСО) менее 1,3 дл/г; менее 20мас.уо фракции, растворимой в зтаноле при 257"С, предпочтительно -- менее 1095, и еще предпочтительнее -- менее 590; от 0,5 до 7Омас.9о, предпочтительно от 5 до 4Омас.Уо, одного или нескольких термопластичньмх полимеров, при зтом, по крайней мере, 1095 зтой фракции составляет термопластичньій полимер (А), которьйй растворяєтся в крахмале, или (В), способньїй образовьвать комплекс с крахмалом; и от 0 до 20мас.95, предпочтительно -- от 5 до 17мас.9о водь!.

Соотношение, существующееє между обьемной плотностью (масса определяемого обьема рьїхлого заполнителя) и плотностью (по пикнометру, измеренная с использованием маленьких стеклянньх шариков), показано на рис. 1. Как уже отмечалось, плотность составляєт менеє 32кг/м3 и может достигать таких низких значений как 18,5кг/м? и даже еще меньших.

Пенопласть! по настоящему изобретению имеют мелкопористую структуру.

Присутствие в составе пенопластов одного или нескольких термопластичньїх полимеров, которье растворяются в крахмале или способньї образовьшать комплексьь с крахмалом, позволяет получать однородную низковязкую расплавленную массу, и из нее -- изделия из пенопласта, которне имеют хорошую зластичность и низкую чувствительность к влаге. Рьїхльм заполнителям для применения в упаковочной индустрии может бьть придана любая форма, в том числе формь! букв, формь! звезд, цилиндрические формьї и другие.

Термопластичньй крахмал, пригодньійй для получения пенопласта по настоящему изобретению, может представлять собой природньй крахмал, предпочтительно, маисовьй, картофельньй, тапиоковьй, пшеничньй, гороховьйй крахмал, а также крахмал с вниісоким содержанием амилозьі), предпочтительно -- содержащий более ЗОмас.9о амилозь, и воскообразнье крахмальі.

Кроме того, могут бить использовань! физически и химически модифицированньсе крахмаль!. Такие как зтоксилированнье крахмальі, оксипропилированнье крахмальі крахмалацетать), крахмалбутирать,, крахмалпропионать), со степенью замещения в интервале от 0,1 до 2, катионосодержащие крахмальі, окисленньюе крахмаль), сшитье крахмальі), желатинированнье крахмальі,, крахмальнье комплексь! с полимерньми структурами, характеризуемье областью при 947см'", когда анализируются второй производной при ИК-анализе с преобразованием Фурьєе (ЕТІВ). Крахмал переводят в термопластичное состояние путем обработки в горячих зкструдерах при любьїх устройствах, способньїх обеспечить нужную температуру, и условия сдвига, способнье заставить материал стать термопластичньм, работая в присутствий водь и/или пластфикатора при температуре от 80"С до 21076.

Термин «полисахарид», которьй здесь используется, охавтьввает не только чистьій крахмал, но также зерна, содержащие как крахмал, так и целлюлозу.

Независимо от о используемого исходного крахмала, пенопласт характеризуется крахмальной компонентой, имеющей хакреристическую вязкость в ДМСО менее 1,Здл/гї, и находящуюся, предпочтительно, в интервале то 1,1 до 0,5дл/г.

Такое падение вязкости, однако, должно происходить без образования большого количества растворимьіїх в зтаноле сахаров.

Отсутствие больших количеств низкомолекулярньх фракций оответственно за более вьсокую прочность пенопласта уже сразу после его зкструзии.

Термопластичнье полимерь, пригоднье в качестве компонентов частиц пенопласта, вьібирают среди полимеров перечисленньмх ниже.

Її. Полимерьй природного проийсхождения, которье могут бьть либо модифицированньми, либо немодифицированньми, в частности, производнье целлюлозьі, такие как ацетат целлюлозьії, пропионат целлюлозь, бутират целлюлозь! и их сополимерьі, имеющие степень замещения в интервале от 1 до 2,5, необязательно пластифицированнье капролактоном, низкомолекулярньім поликапролактоном, или моно-, ди- и три-ацетином, флататом, в частности, диметилфлататом, пропандиолом, такие полимерь, как алкилцеллюлоза, гидроксиалкилцеллюлоза, карбоксиалкилцеллюлоза, в частности, карбоксиметилцеллюлоза, нитроцеллюлоза, и особенно карбоксиметилцеллюлоза и натроцеллюлоза, и, кроме того, хитозан, пуллулан, или казеин или казеинать), клейковина, зеин, белки соевьх бобов, альгиновая кислота и альгинать, натуральньсе каучуки, полиаспартать!. ї. Разлагающиеся под действием микроорганизмов полимерь синтетического происхождения или продуктьї ферментации, в частности, сложнье полизфирь!, такие как гомополимерь или сополимерь алифатических (С2-С24)-гидроксикислот, или их соответствующие лактоньі или лактидь), и также сложнье полизфирь, образованнье двухосновнь!ми кислотами и алифатическими диолами, например: поли(зпсилон-капролактон), его привитье или блок-сополимерьі, продуктьї реакций олигомеров или полимеров капролактона с ароматическими или алифатическими изоцианатами, полимочевинь, сополимерь с о молочной кКислотой, гликолевой кислотой, с полигидроксибутиратами и полигидроксибутиратвалератом; полимерь молочной молочной кислотьі или лактида, полимерь гликолевой кКислоть! или полигликолида. Сополимерь! молочной кислоть! или гликолевой кислоть!; полигидроксибутират или полигидроксибутират-валерат и сополимерь с другим сложньім полизфиром; полиалкиленсукцинатьї, и, в частности, полизтилен- й/или полибутилен-сукцинат, полиалкиленсебацат, полиалкилеазелат, полизтлен- или полибутиленбрассилат и их сополимерь, необязательно сополимеризованньюе с алифатиескими или ароматическими изоцианатами, молекулярная масса которьх может бьіть увеличена с помощью удлинителей цепи; її. Полимерьї, способнье к взаимодействию с крахмалом с образованием комплексов, т.е., полимерьї, которне содержат гидрофильньюе группьї, прибавляемье ок гидрофобньм последовательностям, определяемніе как полимерь (В), такие как сополимерь зтилена и винилового спирта. Содержащие до 50мас.9о, предпочтительно -- 10 - 44мас.9о, зтиленовьїх звеньев, сополимерь! окисленного зтилена и винилового спирта с концевьми жирньми кислотами, или с привитьм поликапролактоном, или модифицированньюе акриловьми или метакриловьми мономерами и/или пиридинием; сополимерь зтилена и винилацетата, также частично гидролизованньєе; сополимерь зтилена и акриловьїх зфиров; терполимерь! зтилена, акриловьїх зфиров и малеинового ангидрида или зтилена, винилацетата и глицидилметакрилата; сополимерь! зтилена с ненасьщеньми кислотами, такими как акриловая кислота, метакриловая кислота, кротоновая кислота, итаконовая кислота, малеиновьй ангидрид, в частности, сополимерь зтилена и акриловой кислотьії, содержащие 5 - 50мол.бдо звеньев, происходящих от акриловой кислоть!; терполимерь зтилена и винилацетата, частично или полностью гидролизованного, с акриловой кислотой, или с метакриловой кислотой, или с итаконовой кислотой; алифатические 6-6, 6-9 или 12 полиамидь, алифатические полиуретаньі, статистические или блоксополимерьї полиуретан-полиамид полиуретан- простой полизфир, полиуретан /(сложньій зфир), полиамид/(сложньій полизфир), полиамид/(простой полизфир), (сложньій полизфир)/(простой полизфир), полимочевина/(сложньй полизфир), полимочевина/(простой полизфир); поликапролактон-уретан, в котором размер поликапролактонового блока находится в интервале от 300 до 3000 по омолекулярной массе, и в котором используемьми изоцианатами являются МОЇ (метилендифенилдиизоцианат), толуолдиизоцианат, гексаметилендиизоцианат, изофорондиизоцианат; зпоксиднье смольі, такие как полимерь! полиалекиленоксида со сложньмм зфиром с глицидиловьми концевьми группами.

їм. Растворимье полимерь! и способнье образовьвать тем или иньім способом водороднье связи с крахмалом, идентифицированньюе как (А) полимерьї, в частности, поливиниловьйй спирт с различньми степенями гидролиза, возможно модифицированньй акрилатом или метакрилатом, поливиниловьй спирт предварительно пластифицированньій или модифицированньй для снижения его температурь! плавления, возможно содержащий желатинизаторь), такие как борная кислота, боратьь или фосфать), сополимерь винилацетата с различной степенью гидролиза с винилпирролидоном или стиролом, полизтилоксазолинь, поливинилпиридин.

Предпочтительньми термопластичньми полимерами являются поливиниловьй спирт, сополимерь! олефинового мономера, предпочтительно -- зтилена, с мономером, вьібираеємьм из числа винилового спирта, винилацетата, акриловой кислоть! и метакриловой кислотьії, алифатические сложнье полизфирь, такие как поликапролактон, полибутенсукцинат и их сополимерь, алифатические полиамидь и полизфируретань!.

Пенопласть! по настоящему изобретению содержат, предпочтительно, зародьішеобразователи.

Количетво такого зародьсшеобразователя в пенопласте находится в интервале от 0,005 до Б5мас.9б5, предпочтительно -- от 0,05 до Змас.9о, еще предпочтительнее -- от 0,2 до 2мас.9б.

Подходящими зародьшеобразователями являются, например, неорганические соединения, такие как тальк (силикат магния), карбонат кальция, поверхность которьїх, возможно, обрабатьввается промоторами адгезии, такими как силаньі и титанать. Кроме того, могут использоваться органические наполнители, такие как зПпеїЇ ої уєаїв, образующиеся при переработке сахарной свекльі, вьиісушенная, размолотая и превращенная в порошок мякоть сахарной свекльі, древесная пьіль, порошок целлюлозь и ее волокна.

Зародьшеобразователь может бьіть добавлен в смесь, используемую для приготовления способньх вспениться гранул, или в соответствии с альтернативньм путем, он может бьіть добавлен к способньм вспениваться гранулам в форму для маточной смеси. В зтом случає маточная смесь может содержать один или несколько наполнителей в количестве в пределах от 10 до 50мас.9б5.

Способнье вспениваться частицьі, или формулировка для вспенивания, могут также содержать одну или несколько смазок и/или диспергаторь), обладающие индексом гидрофильно-лиофильного баланса в интервале от З до 25, предпочтительно -- от б до 20. Когда зти агентьь используются, они могут присутствовать в количестве от 0,01 до 5мас.9о, предпочтительно -- от 0,1 до Змабс.9о.

Способнье вспениваться гранульї, или формулировка для вспенивания, может также содержать один или несколько пластификаторов. Когда упомянутье пластификаторь! используются, они присутствуют в количестве от 0,5 до 20мас.9о, предпочтительно в количестве от 0,5 до 5,Омас.Уо

Подходящим пластификаторами явлются, например, пластификаторь, раскрьваємье в опубликованной заявке на международньй патент ВОЙС 92/14782, которая включаєтся в настоящее в качестве ссьілки. Особенно подходящими являются сглицерин, сорбит, маннит, зритрит.

Низкомолекулярньійй поливиниловьй спитрт, кроме того -- оксизтилированье или оксипропилированнье произвонье упомянутьїх сокдинений, а также мочевина.

Композиции могут также содержать многовалентнье злементь, принадлежащие к ІП и ІМ группам периодической таблиць, в особенности, принадлежащие к І групе, и, предпочтительно, при наличий кислорода.

Такие соединения включают борную кислоту, борньій ангидрид, метаборат натрия, как безводньй, так и гидратированньй борат натрия, гидратированньй оксид алюминия, карбонат алюминия, ацетат алюминия и другие карбоксилатьі, борат алюминия, фосфат алюминия, кремневую кислоту, алюминать! щелочньїх и щелочноземельньх металлов, а также силикат натрия и силикат магния.

Кроме того, способнье вспениваться гранульі, или формулировки для вспенивания, могут содержать один или несколько ингибиторов горения, которье могут добавляться к смеси для приготовления вспениваєемьх частиц или, в соответствий с другим способом, в форму с маточной смесью, в частности, в сочетаний с зародьшеобразоателем.

Когда такие ингибиторьї горения используются, они присутствуют в количесте от 0,1мас.9ю, предпочтительно -- от 1 до 10мас.9о, еще предпочтительнее -- от 2 до 5мас.о

Подходящие для применения ингибиторь! горения могут бьіть вьібрань! среди ингибиторов горения происходящих от фосфор-, серу-, или галоген-содержащих продуктов, или среди их сочетаний.

Подходящими для намеченной цели, как примерь, являются трифенилфосфат, трибутилфосфат, трикрезилфосфат, трибутоксифенилфосфат, меламинпирофосфат, полифосфат аммония, галогенированнье парафиньі, дифенилоксид с различной степенью бромирования, сульфат аммония, сульфамат аммония, полифосфат аммония. Особенно подходящими являются сульфат аммония, сульфамат аммония, полифосфат аммония, гуанидинфосфат и меламинпирофосфат.

Другими ингибиторами горения, которье могут применяться, являются гидроксид алюминия, оксид сурьмьї, перборат аммония, октамолибдат аммония.

В оотдельньїх случаях применения может потребоваться присутствие в формулировках для вспенивания веществ, проявляющих средства отпугивать грьізунов. Такие вещества могут добавляться в смесь, применяемую для изготовления пенопластов, или они могут добавляться в пенопласт в виде микрокапсул, содержащих действующее начало, или в маточную смесь, в частности, в сочетаний с зародьишшеобразователями и/или ингибиторами горения.

Для зтой цели могут применяться такие вещества, как М.М-дизтил-м-толуамид, дизтилфенилацетамид, 2-деценаль, хлорид аммония, хлорат калия, терпеноидьі, циклогексемид, дигуанидиноазазптадекан.

Предпочтительньїми являются терпеноидьї, в частности, ментол и лимонен.

Когда такие родент-репеллентьї используются, они присутствуют в количестве от 0,1 до 5мабс.9о, предпочтительно -- от 1 до Змабс.9о.

Пенопласт по настоящему изобретению может бьіть получен двухстадийнь!м способом, первая стадия которого состоит в прямой зкструзии композиции на основе крахмала, которую осуществляют с помощью одношнекового или двухшнекового зкструдера, работая при температуре от 150 до 20020.

На зтой первой стадии несушенньй крахмал зкструдируют в присутствии добавленой водь, количество которой составляет от 5 до 20мас.9ою.

Зкструзия заставляєт крахмал становиться пластифицированньм и/или образовьмвать комплекс, благодаря зффекту соединения с водой, температуре, присутствию специфических термопластичньх полимеров типа (А) и/или (В). Общее содержание водь в насадке находится в интервале от 5 до 20мас.9о, и характеристическая вязкость крахмала в ДМСО составляет от 1,5 до ддл/г в тех случаях, когда крахмал состоит менее, чем на 5095, из амилозьі. Общее содержание водьї в гранулах составляет от 5 до 20мас.9о.

Вторая стадия состоит во вспениваниий способньїх вспениться гранул, содержащих крахмал с характеристической вязкостью в ДМСО в пределах от 2 до 8мл/г, на которой используется одношнековьй зкструдер с любьм соотношением (длина шнека)(диаметр шнека), способньвмм вьіделять удельную знергию, превниішающую

ТР 0,0 (1)

ОКкВт-час/юкг 5 140.1 /р при времени присутствия расплавленного материала, превьішающем ЗО секунд, где //0 представляет собой отношение длина/диаметр шнека, и при температуре (Т) в головке зкструдера, которая находится в интервале от комнатной температурь! до 24076.

Если такиє условия вьіполняются, тогда материал с низкой плотностью -- с плотностью менее 32кг/м3 - и с характеристической вязкостью менее 1,З3дл/г также получают при времени пребьівания внутри камерь! зкструдера в интервале от 20 до 60 секунд.

Оборудованиє для вспенивания, способное давать знергию, определяемую по уравнению (1), позволяет получать пенопластьь с плотностью менее 32кг/м? даже при загрузке гранул, полученньїх в условиях пастирования, т.е., в условиях температурь! на первой стадии менее 1507С и при использований большего количества водьі (от 12 до ЗОмас.9о добавляемой водьї). При работе в упомянутьїх условиях пастирования получают набуханиє крахмальньхх гранул (желатинированиєе), однако без разрушения (аївігаїпо) структурьі крахмала. Поддерживают концентрацию водь), оптимальную для вспенивания с конечной стадией сушки.

Грануль! также могут бьіть приготовлень! путем агрегирования крахмала и других компонентов только под действием давления, без применения тепла.

Способ определения растворимости в спирте

Пенопласт в количестве 1г диспергируют в ЗОмл водного раствора, содержащего 8095 зтанола. После перемешивания механической мешалкой в течение 15 минут суспензию центрифугируют при 180об/мин в течение 10 минут. Супернатант декантируют, и снова проводят зкстракцию. Содержание сахаров в супернатанте определяют по способу с антроном.

Способ определения характеристической вязкости в ДМСО

В емкость вискозиметра ВІЗНОР загружают 10мл диметилсульфоксида (ДМСО), и подготовленньй таким образом прибор затем переносят в термостатируемую ванну с предварительно установленной температурой --30"С, и приблизительно через 30 минут начинают регистрировать время истечения чистого растворителя. Затем взвешивают приблизительно 5О0мг образца и добавляют в колпачок вискозиметра; добавляют 10мг ДМСО, емкость закривают подходящей притертой пробкой, и препарат перемешивают в течение 1 часа при 70-807"С. Когда растворение завершится, колпачок присоединяют к вискозиметру, и прибор переносят в ванну, термостатируемую при 30"С. регистрируют время истечения раствора, снимая ряд показаний и вьічисляя среднее время истечения.

Затем осуществляют дальнейшее разбавление еще 10мл ДМСО, и весь процесс повторяют.

Чтобь! вьічислить характеристическую вязкость, величину концентрации (с) откладьявают на графике против отношения удельная вязкость : концентрация (перс), и получающуюся в результате линию зкстраполируют до (с - 0), и получают величину (п) (характеристическая вязкость). те!

Й вріс - ле (3) с з

Ь - ра

Пе - - Ж -1 (4) бот. где с - концентрация, виіраженная в г полимера на 100мл раствора;

Їр-ра -- среднее время истечения раствора, в секундах;

Їр-ля - среднее время истечения чистого растворителя, в секундах.

Определения

Плотность (кг/м) -- плотность по пикнометру отдельньх вспененньх тел;

Обьемная плотность (кг/м3) - величина плотности, вичисленная из массь! количества вспененньіх злементов, которое необходимо для заполнения обьема 16 литров.

Пример 1

В двухшнековьй зкструдер диаметром бомм, 1/0 - 36, загружают 75мас.ч. картофельного крахмала, 9мас.ч. гидролизованного на 8796 поливинилового спирта с молекулярной массой 70000, 15мас.ч. водь и 0, 1Тмас.ч. моноолеата глицерина.

Шнек, которьй состоит из 8-диаметровой длинной зоньї смешивающих злементов, имеет зону вьіпуска между диаметрами 29 и 32.

Головка, которая содержит 24 отверстия диаметром Змм, термостатируется при 120"С. Температурньй профиль, применяеєемьй для девяти зон нагрева, является следующим: 90-110-175-175-175-175-130-120- 12026.

Скорость вращения шнека составляєт 120об/мин и производительность составляєт порядка 4бкг/час.

Получают материал с характеристической вязкостью в ДМСО 3З,1дл/г и с содержанием водьі 15,790.

Примерь 2 - 5

Грануль, полученньєе при работе в соответствии с примером 1, загружают в одношнековьй зкструдер

Джиолди диаметром 40мм, с 1/0 - 30, приндительная подача в 4-ую зону термостатирования (охлаждние вентиляторами), снабженньїйй насадкой длиной 20мм и диаметром 2мм, то зквивалентно соотношению 1/0 - 10.

В некоторьїхх примерх используют два типа шнеков: козффициент сжатия 1 : З с постоянньім профилем козффициент сжатия 1 : З с зоной гомогенизаци.

Перед вспениванием в способньюе вспениваться гранульь добавляют 0,595 талька (средний размер частиц - 1,3мкм).

Результать! приводятся в таблице 1.

Из полученньїх данньїх явствуєт, очевидно, что в случаеє шнека с постоянньмм отношением сжатия (примерь 2С - 50), способного принести удельную знергию не более 0,1кВт-час/кг, при времени пребьівания расплавленного материала в камере 140 секунд, что не согласуется с условиями формульі (1), плотность пенопласта при времени пребьівания в камере зкструдера в интервале от 40 до 66 секунд возрастаєт с возрастаниєм скорости вращения, и вегда превьішаєт 32кг/м3. Удивительно, но в случає шнека с зоной гомогенизации (примерь 2 - 5), которьій уже при времени пребьівания в камере зкструзии 140 секунд вводит удельную знергию более 0,1кВт-час/кг, получают очень низкие значения плотности, которая имеет тенденцию оставаться постоянной при изменений скорости продвижения материала.

Продукть!, полученньюе со шнеком с зоной гомогенизации, являются очень зластичньми сразу после вспенивания.

В примере 3 часть, растворимая в водном 8095 растворе зтанола, составляеєт 5905.

Примерь 6 - 8

Используют условия вспенивания, подобнье условиям в примере ЗС, причем температуру изменяют в соответствии со сведениями в таблице 2. Наблюдают, что возрастание температурь! вьзьвает постепенное увеличениє обьемной плотности, пока величиньії менее 32кг/м? не будут достигаться при исходной температуре расплавленного материала 2157"С. Величина удельной знергиий при времени пребьівания в камере зкструдера 140 секунд, начиная с температурь! 215"С, в результате является более вьісокой, чем предлагаемая по уравнению (1), или равной ей.

Примерь 9 - 11

Соблюдают те же условия, что в примере 5, но с другим температурньм профилем, которьй приводится в таблице 2.

Со всей очевидностью просматриваєется постепенное снижение плотности, при зтом плотность всегда ниже З2кг/м3.

Удельная знергия при 140 секундах в результате всегда является более вьісокой, чем величиньї, определяемье формулой (1).

Примерь 12 - 13

Воспроизводят те же условия, что в примерах З3С - 4С, причем увеличивают обьем камерь!.

Результать! приводятся в таблице 3.

В частности, можно наблюдать небольшое снижение плотности, которое во всяком случає недостаточное, чтобьі достичь плотности ниже 32кг/м3 в пределах проверенного интервала времени пребьівания.

Примерь 14 - 18

Условия для зтих примеров приводятся в таблице З и касаются изменения обьема камерь зкструдера, причем все другие условия, относительно примеров 3 - 5, являются теми же самьми. Наблюдают, что в зтом случає возрастание времени пребьівания оказьіваєет очень заметное действиє на плотность, которая, в некоторьхх случаях, приближаєтся к величине 21кг/м3.

Соответствующая обьемная плотность достигает значения б,5кг/м3. Все даннье по плотности в приведенньїх вьіше примерах согласуются, в зтой системе, с величинами характеристической вязкости, которье показьівают те же материаль;, при измерений ее в ДМСО.

Пример 19

Такую же композицию, как в примере 1, в которой картофельньйй крахмал заменяют крахмалом с вьісоким содержанием амилозьії, Ойрилон (Епигуїоп) МІІ, перерабатьввают в тех же условиях, какие принять! в примере 1, затем вспенивают ее в соответствии с условиями в примере 5, за исключением формь! насадки, которая, будучи скореє круглой, является «»-образной с площадью поверхности 6,2мм".

Определяют, что характеристическая вязкость крахмала, плотность пенопласта и обьемная плотность составляєт 0,67дл/г, 18,8кг/м3 и 5кг/м3, соответственно.

Пример 20

Имеют дело с композицией, которая отличаєтся от композиции примера 1 только тем, что в ней поливиниловьій спирт заменяєтся поликапролактонуренатом Зстан (Ев5іапе) 54351, содержащим поликапролатоновье звенья с молекулярной массой 530 и уретановье звенья, образованнье из метилендфенилдиизоуйаната.

При тех же условиях, что в примере 5, получают пенопласт, которьій содержит крахмал, имеющий характеристическую вязкость в ДМСО Ідл/г, и имеет плотность 25кг/м3 и обьемную плотность 7 кг/м3.

Пример 21

Смешивают в медленном смесителе 84,5мас.ч. пшеничного крахмала, 14мас.ч. поливинилового спирта, О,4мас.ч.моностеарата глицерина, 1,бмас.ч. водь! и 0,5мас.ч. талька, и загружают в гранулятор, модифицированньй зубчатьми роторами, вьїідавливая смесь через кольцо с отверстием. Размер гранул регулируют ножом, вращающимся вокруг отверстия.

Возрастание температурь во время зкструзии вследствиєе трения составляет 60 - 8070.

Полученньсє грануль! вспенивают в соответствии с примером 5.

Удельная плотность материала оставляєт 25,9кг/м?, и характеристическая вязкость составляєт 1,29дл/г.

Таблица 1. Примерь 2 - 5

Удельная Характеристика знергия при Время пенопласта времени Скорость Скорость Темп. пребьівания

Ме ТІ пребьівания | вращения р р примера нек в камере шнека, прохождения расплав., в камере Характ. зкструдра об/мин сьірья, кг/час с зкструдера, | Плотность, | Вязкость 140 секунд, с кг/м в ДМСО, кВт-час/кг длі/г і 2сС- | стловтиз | 0085 | 90 | 469 | 195 | 66 | 336 | 14 і 3сСя | р/р/ю/ю/ю/юЮюЮДГОо 0085 | о | 575 | 195 | щ 53 | 373 а4сю | 777/7/7/7/7/7/7И7/7фо0085 | 130 | 657 | 7199 | 44 | 384 і 5Ся | юЙиЙИиИиИиЙ.м.м.мМ/ | 0085 | 450 | ющ 7954 | 200 | з | 40 | 156 2 | омоюнюацши| 012 | 9 | зи 0 2ю || 56 гомогенизации 3 77777717 17ол2 | ло 17411 | 197 | 64 | 257 | 128 74 77777770 1710 1771489 | 7197 | 53 | г

ЇЇ 7771717 1777ол2е | 150 | 568 | 202 | 46 | 249 | 131

Claims (15)

1. Биоразлагаємьй пенопласт, имеющий обьемную плотность в интервале от 5 до 13 кг/м? и соответствующую плотность, равную 32 кг/м? или меньше, отличающийся тем, что содержит - от ЗО до 99,5 мас. 95 полисахарида, содержащего более 5095 термопластичного крахмала или крахмала, образующего комплексьії с природньмми или синтетическими полимерньми структурами, причем упомянутьй крахмал имеет: - характеристическую вязкость менее 1,3 дл/г; - менее 20 мас. 95 фракции, растворимой в зтаноле при 257С; - от 0,5 до 70 мас. 95 одного или нескольких термопластичньїх полимеров, при зтом, по крайней мере, 1095 зтой фракции составляет термопластичньй полимер (А), которьій растворяется в крахмале, или (В), способньй образовьівать комплекс с крахмалом.

2. Пенопласт по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит воду в количестве до 20 мас. 905.

3. Пенопласт по любому из пп. 1 - 2, отличающийся тем, что крахмал имеет характеристическую вязкость в пределах от 1,1 до 0,5 дл/г и содержание растворимой в зтаноле фракции менее 20 мас. 905.

4. Пенопласт по п. 3, отличающийся тем, что растворимая в зтаноле фракция составляет менее 10 мас. 95.

5. Пенопласт по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что имеет форму листа или способньх агломерироваться частиц, или изготовленньїх литьем под давлением изделий, или имеет вид пористьїх рьіхльїх заполнителей, пригодньх для упаковки.

6. Пенопласт по любому из предшествующих пп. 1 - 5, отличающийся тем, что термопластичньй полимер вьібирают среди модифицированньмх и немодифицированньх природньїх полимеров.

7. Пенопласт по п. 6, отличающийся тем, что природньій полимер представляет собой производное целлюлозь! со степенью замещения в интервале от 1 до 2,5.

8. Пенопласт по любому из предшествующих пп. 1 - 5, отличающийся тем, что термопластичньій полимер вьбирают среди гомополимеров и сополимеров алифатических гидроксикислот С2-С24, их соответствующих лактонов и лактидов, и сложньїх алифатических полизфиров, образующихся из двухосновньїх карбоновьїх кислот и алифатических диолов.

9. Пенопласт по любому из предшествующих пп. 1 - 5 и 8, отличающийся тем, что термопластичньй полимер (А) вьібирают среди поливинилового спирта, возможно модифицированного акрилатами или метакрилатами, поливинилового спирта, предварительно пластифицированного или модифицированного для снижения его температурь! плавления, сополимеров винилацетата с винилпирролидоном или стиролом, полизтилоксазолинов или поливинилпиридина.

10. Пенопласт по любому из предшествующих пп. 1 - 5, 8 и 9, отличающийся тем, что термопластичньй полимер (В) вьбирают среди сополимеров зтилена с виниловьм спиртом или винилацетатом, или с ненасьщенньми кислотами, алифатических 6-6, 6-9 или 12 полиамидов, алифатических полиуретанов, сополимеров полиуретана с полиамидом, полиуретана с простьмм полизфиром и полиуретана со сложньм полизфиром.

11. Пенопласт по любому из предшествующих пп. 6 - 10, отличающийся тем, что термопластичньй полимер содержится в количестве от 2 до 35 маб. 90.

12. Пенопласт по любому из пп. 1 - 11, отличающийся тем, что образующий комплексь! термопластичньй крахмал вьібирают среди природньїх крахмалов, в том числе майисового, картофельного, тапиокового, рисового, пшеничного или горохового крахмалов и крахмала с содержанием амилозь более 30 мас. 95.

13. Пенопласт по любому из пп. 1 - 5 и 8 - 11, отличающийся тем, что синтетический полимер вьібирают среди поливинилового спирта, сополимеров зтилена с мономером из числа винилового спирта, винилацетата, акриловой кислотьі и метакриловой кислотьі, поликапролактона, полибутиленсукцината и их сополимеров, алифатических полиамидов и полизфируретанов.

14. Пенопласт по любому из пп. 1 - 13, отличающийся тем, что содержит добавки, вьібираемье среди зародьшеобразователей, ингибиторов горения и агентов, действующих как родент-репелленть!.

15. Способ получения пенопласта по любому из пп. З - 14, отличающийся тем, что проводят: (а) зкструдированиеєе, при температуре в интервале от 150 до 200 "С, композиции, содержащей от ЗО до 99,5 мас. до полисахарида, содержащего, по крайней мере: 5095 не сушенного крахмала, от 0,5 до 70 мас. 905 термопластичного полимера, которьій состоит, по крайней мере, на 1095 из полимера (А), растворимого в крахмале, или из полимера (В), способного образовьівать комплекс с крахмалом; и от 0 до 20 мас. 95 водь в дополнение к воде, содержащейся в крахмале, используемом в качестве исходного вещества, до тех пор, пока не получат характеристическую вязкость крахмала в интервале от 1,5 до 8 дл/г; и (р) вспенивание способньїх вспениваться гранул, получающихся на предьідущей стадии, которое осуществляют на одношнековом зкструдере, способном дать удельную знергию, превиишающую ОЇкБт - час / кг - 1-20 х 0,01, 14о0х р при времени пребьівания расплавленного материала более 30 секунд, где Г/О является отношением длина/диаметр зкструдера, и при температурах в головке зкструдера, лежащих в интервале от комнатной температурь! до 240"С, причем время пребьівания во время вспенивания составляет от 20 до 60 секунд при температуре в интервале от 1807С до 24076.