Composiciones biodegradables a base de almidón nanoparticulado.

Película flexible que se puede obtener a partir de una composición multifásica biodegradable,

que comprende:

(a) una fase continua compuesta por una matriz formada, por lo menos por un polímero hidrófobo resistente incompatible con el almidón, seleccionándose dicho polímero de entre la clase de los poliésteres de tipo diácido-diol;

(b) una fase de almidón nanoparticulado homogéneamente dispersada con un tamaño de partícula promedio en número inferior a 0,25 μm;

estando dicha película flexible caracterizada porque presenta unas propiedades de tracción longitudinales medidas según la norma ASTM D882 que dan lugar a un factor K superior a 28, y porque presenta:

- una distribución de las nanopartículas de almidón del tipo siguiente:

- el 80% de las partículas de almidón tiene un diámetro inferior a 0,35 μm;

- dicho 80% de partículas de almidón representa un área de más del 45% con respecto al área total de las partículas de almidón;

u

- otra fase dispersada que comprende un polihidroxialcanoato;

en la que dicho factor K se define mediante la siguiente fórmula:

K = (carga de rotura) x (módulo de Young) x (energía de rotura) / 1.000.000

Composiciones biodegradables a base de almidón nanoparticulado.

La presente invención se refiere a composiciones multifásicas biodegradables a base de almidón susceptibles de transformarse en películas flexibles con propiedades de tracción longitudinales a 23ºC y un 50% de humedad relativa que dan lugar a un factor K superior a 28, preferentemente superior a 30 y aún más preferentemente superior a 33, el cual se define del modo siguiente:

K = (carga de rotura) x (módulo de Young) x (energía de rotura) / 1.000.000

expresándose la carga de rotura y el módulo de Young en MPa y la energía de rotura en kJ/m2. Estas películas no experimentan ningún fenómeno de desgarro transversal incluso a una humedad relativa inferior al 20% y a 23ºC, y son particularmente adecuadas para la producción de bolsas y embalajes muy resistentes. Estas propiedades son particularmente destacables si se tiene en cuenta que se refieren a películas obtenidas sin estirado posterior a su formación.

Las composiciones según la presente invención son insolubles en agua y no dispersables en agua según la norma UNI 10956 o EN 14987.

Particularmente, la presente invención se refiere a composiciones multifásicas biodegradables que comprenden, por lo menos dos fases:

(a) una fase continua compuesta por una matriz formada por lo menos por un polímero hidrófobo resistente 25 incompatible con el almidón, seleccionándose dicho polímero de entre la clase de los poliésteres de tipo diácido-diol;

(b) una fase homogéneamente dispersada de almidón nanoparticulado con un tamaño de partícula promedio inferior a 0, 25 μm, preferentemente inferior a 0, 20 μm y aún más preferentemente inferior a 0, 18 μm;

siendo el factor K superior a 28, preferentemente superior a 30 y aún más preferentemente superior a 33.

El tamaño de las partículas de almidón se mide en su sección transversal con respecto a la dirección del flujo de extrusión o, en cualquier caso, con respecto a la dirección de salida del material. Por consiguiente, el tamaño de una partícula de almidón se mide en la forma bidimensional que resulta de su sección transversal.

El tamaño de partícula promedio de las partículas de almidón se calcula como el promedio en número (o aritmético) del tamaño de las partículas.

Si se trata de una partícula esférica, el tamaño de partícula corresponde al diámetro de un círculo.

Si se trata de una partícula no esférica, el tamaño (d) de la partícula se calcula según la siguiente fórmula:

45 en la que d1 es el diámetro menor y d2 el diámetro mayor de la elipse en la que se puede inscribir o a la cual se puede aproximar la partícula en cuestión.

Preferentemente, las composiciones según la presente invención presentan una distribución de las partículas de almidón del tipo siguiente: 50

- el tamaño del 80% de las partículas de almidón es inferior a 0, 35 μm;

- el área de dicho 80% de partículas de almidón es superior a 45% con respecto al área total de las partículas de almidón;

55 Son particularmente preferentes según la presente invención las composiciones que presentan una distribución de las partículas de almidón del tipo siguiente:

- el tamaño del 80% de las partículas de almidón es inferior a 0, 25 μm; 60

- el área de dicho 80% de partículas de almidón es superior al 50% con respecto al área total de las partículas de almidón.

Una desventaja de las bolsas biodegradables a base de almidón disponibles actualmente en el mercado es la falta de uniformidad de sus propiedades mecánicas, particularmente la resistencia al desgarro, en las direcciones transversal y longitudinal. Mayoritariamente, las bolsas para la compra con un tamaño de 60 x 60 cm utilizadas por los grandes comercios están fabricadas en PE y tienen un espesor de aproximadamente 18-20 μm, a pesar de que, con dicho espesor, las películas biodegradables a base de almidón son demasiado blandas o demasiado frágiles para soportar ciertos límites de peso (en concreto, 10 kg) . Estas limitaciones se hacen particularmente evidentes en condiciones de humedad baja.

Ahora, el problema técnico mencionado anteriormente ha quedado solucionado con las composiciones biodegradables a base de almidón según la presente invención, que, al presentar una carga elevada, un módulo superior al de un LDPE normal y una tenacidad extremadamente alta en las dos direcciones, sin ningún desplazamiento transversal, son particularmente ventajosas para la producción de películas finas.

De hecho, las composiciones biodegradables según la presente invención permiten obtener bolsas con espesores del orden de 18-20 μm, e incluso inferiores a 18 μm si es necesario para una aplicación práctica; dicho de otro modo, con espesores comparables a las bolsas hechas con polietileno de densidad media. También se pueden obtener bolsas con "asas de lazo" con un tamaño de aproximadamente 70 x 70 cm y un espesor del orden de 50 μm, el mismo que en las bolsas con asas de lazo de LDPE.

Las composiciones según la presente invención son biodegradables de acuerdo con la norma EN 13432.

Particularmente, los materiales según la presente invención comprenden:

(a) con respecto a la matriz hidrófoba, por lo menos un polímero termoplástico resistente incompatible con el almidón en la fase continua en una cantidad comprendida entre el 55 y el 95%, preferentemente entre el 58 y el 90%, más preferentemente entre el 60 y el 85%, y aún más preferentemente entre el 62 y el 80%.

(b) con respecto a la fase de almidón dispersada, por lo menos un almidón nanoparticulado desestructurado en un porcentaje comprendido entre el 5 y el 45%, preferentemente entre el 10 y el 42%, más preferentemente entre el 15 30 y el 40%, y aún más preferentemente entre el 20 y el 38%.

Para obtener un material con una carga de rotura y una tenacidad superiores a las de los materiales descritos en la técnica anterior en las dos direcciones transversal y longitudinal, es necesario utilizar determinadas proporciones en peso de los diversos componentes y aplicar un proceso en extrusora o en cualquier otra máquina capaz de proporcionar unas condiciones de temperatura y cizallamiento que permitan la reducción de las fases dispersadas en partículas muy pequeñas.

Por regla general, los sistemas de extrusión más adecuados son los que utilizan husillos de laminación con una relación entre los diámetros máximo y mínimo del husillo inferior a 1, 6, y más preferentemente inferior a 1, 4.

Con respecto a la matriz hidrófoba, en la presente memoria se tienen en cuenta los poliésteres resistentes de diácido-diol, es decir, los poliésteres caracterizados por un módulo inferior a 200 MPa y un alargamiento a la rotura superior al 500%, tales como los poliésteres aromáticos alifáticos de diácido/diol del tipo descrito en los documentos EP 559 785 (Eastman) , EP 792 309 (BASF) y WO 2006/097353 (Novamont) . Dentro de los límites indicados, 45 también se tienen en cuenta los poliésteres alifáticos de diácido/diol del tipo descrito en el documento EP 1 117 738.

El documento WO 98/20073 A (NOVAMONT SPA [IT]; BASTIOLI CATIA [IT]; BELLOTTI VITTORIO [IT]; CELLA) , del 14 de mayo de 1998 () , se refiere a composiciones multifásicas biodegradables, y a la correspondiente película que comprende una fase de poliéster continua y almidón dispersado en la misma, que exhiben buenas 50 propiedades mecánicas, aunque con un factor K menor de 28.

Son particularmente preferentes los poliésteres en los que el resto diácido se selecciona, por lo menos, de entre uno de los siguientes diácidos: ácido succínico, adípico, azelaico, sebácico, undecandioico, dodecandioico, brasílico o mezclas de los mismos.

55 Resultan aún más preferentes los poliésteres de diácido-diol en los que el resto diácido comprende, además de los diácidos mencionados anteriormente, diácidos aromáticos.

Dichos ácidos aromáticos se seleccionan de entre el grupo constituido por los compuestos dicarboxílicos de tipo 60 ácido ftálico y sus ésteres, preferentemente ácido tereftálico. Dichos ácidos aromáticos están presentes en una cantidad comprendida entre el 49 y el 66% en moles, preferentemente entre el 49, 5 y el 63% en moles, aún más preferentemente entre... [Seguir leyendo]

1. Película flexible que se puede obtener a partir de una composición multifásica biodegradable, que comprende:

(a) una fase continua compuesta por una matriz formada, por lo menos por un polímero hidrófobo resistente incompatible con el almidón, seleccionándose dicho polímero de entre la clase de los poliésteres de tipo diácido-diol;

(b) una fase de almidón nanoparticulado homogéneamente dispersada con un tamaño de partícula promedio en número inferior a 0, 25 μm;

estando dicha película flexible caracterizada porque presenta unas propiedades de tracción longitudinales medidas según la norma ASTM D882 que dan lugar a un factor K superior a 28, y porque presenta:

- una distribución de las nanopartículas de almidón del tipo siguiente: 15

- el 80% de las partículas de almidón tiene un diámetro inferior a 0, 35 μm;

- dicho 80% de partículas de almidón representa un área de más del 45% con respecto al área total de las partículas de almidón;

u

- otra fase dispersada que comprende un polihidroxialcanoato;

en la que dicho factor K se define mediante la siguiente fórmula:

K = (carga de rotura) x (módulo de Young) x (energía de rotura) / 1.000.000

2. Película flexible según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha composición multifásica biodegradable 30 comprende:

(a) con respecto a la matriz hidrófoba, por lo menos un polímero termoplástico resistente incompatible con el almidón en la fase continúa en una cantidad comprendida entre el 55 y el 95%;

(b) con respecto a la fase de almidón dispersada, por lo menos un almidón nanoparticulado desestructurado en una cantidad comprendida entre el 5 y el 45%.

3. Película flexible según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho poliéster comprende un resto diácido derivado de un diácido seleccionado de entre el grupo constituido por los siguientes diácidos alifáticos: ácido 40 succínico, adípico, azelaico, sebácico, undecandioico, dodecandioico, brasílico o mezclas de los mismos.

4. Película flexible según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho poliéster comprende un resto diácido derivado de por lo menos un ácido aromático.

45 5. Película flexible según la reivindicación 4, caracterizada porque dicho resto diácido se selecciona de entre el grupo constituido por los compuestos dicarboxílicos de tipo ftálico y sus ésteres.

6. Película flexible según la reivindicación 5, caracterizada porque dicho ácido ftálico está presente en una cantidad comprendida entre el 49 y el 66% con respecto a la cantidad total de los componentes ácidos. 50

7. Película flexible según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha matriz formada, por lo menos por un polímero hidrófobo resistente comprende aditivos seleccionados de entre policarbodiimidas, resinas poliepoxídicas, peróxidos u oxazolinas.

55 8. Película flexible según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho polihidroxialcanoato es el ácido poliláctico.

9. Película flexible según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha composición multifásica biodegradable comprende:

60 (a) con respecto a la matriz hidrófoba, por lo menos un polímero termoplástico resistente incompatible con el almidón en la fase continua en una cantidad comprendida entre el 55 y el 95%;

(b) con respecto a la fase de almidón dispersada, por lo menos un almidón nanoparticulado desestructurado en una cantidad comprendida entre el 5 y el 45%. 65

10. Película flexible según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho poliéster de tipo diácido-diol comprende un resto diácido derivado de un diácido seleccionado de entre el grupo constituido por los siguientes diácidos alifáticos: ácido succínico, adípico, azelaico, sebácico, undecandioico, dodecandioico, brasílico o mezclas de los mismos.

11. Película flexible según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho poliéster de tipo diácido-diol comprende un resto diácido derivado por lo menos de un ácido aromático.

12. Película flexible según la reivindicación 11, caracterizada porque dicho resto diácido se selecciona dentro del grupo constituido por compuestos dicarboxílicos de tipo ftálico y sus ésteres. 10

13. Película flexible según la reivindicación 12, caracterizada porque dicho ácido ftálico está presente en una cantidad comprendida entre el 49 y el 66% con respecto a la cantidad total de los componentes ácidos.

14. Película flexible según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha matriz formada por lo menos por un

polímero hidrófobo resistente comprende aditivos seleccionados de entre policarbodiimidas, resinas poliepoxídicas, peróxidos u oxazolinas.

15. Utilización de películas flexibles según la reivindicación 1 para la producción de sacos y bolsas para el transporte de productos, películas y bolsas para el envasado de alimentos, películas extensibles, termorretráctiles, para bandas 20 adhesivas, para bandas de pañales desechables y para bandas de colores decorativas.