Composición de polímeros procedentes de recursos renovables.

Una composición polimérica que comprende:

a) poliláctido, y basado en el peso de este polímero,

b) del 17 al 25 % en peso de un compuesto modificador de cadenas seleccionado entre los copolímeros y los terpolímeros que comprenden etileno o estireno y un monómero insaturado portador al menos de una fracción epóxido o ácido carboxílico o anhídrido de ácido carboxílico y opcionalmente de una fracción (met)acrilato,

c) del 30 al 55 % en peso de un polímero elastomérico seleccionado entre los poliésteres biodegradables, los copoliésteres alifáticos, los copoliésteres aromáticos y sus mezclas y

d) del 20 al 45 % en peso de un plastificante.

Composición de polímeros procedentes de recursos renovables Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a una composición de polímeros procedentes de recursos renovables, en particular el poliláctido (PLA), así como a los objetos obtenidos mediante procedimientos usuales de transformación de materia plástica a partir de esta composición. En particular, la composición de polímeros de la invención comprende un plastificante que es deseable que esté exento de ftalato, así como aditivos que mejoran su resistencia al impacto; más particularmente, la presente invención se refiere a este tipo de composición de polímeros procedentes de recursos renovables que tienen propiedades de elongación a la rotura superiores al 2 % así como mejoradas propiedades de resistencia al calor.

La presente invención también se refiere a los objetos, que tienen un conjunto de propiedades mecánicas y térmicas mejoradas, obtenidos a partir de esta composición mediante procedimientos usuales de transformación de materias plásticas, en particular mediante moldeo, termoconformado o mediante cualquier otro procedimiento de realización.

Antecedentes tecnológicos

Los polímeros sintéticos basados en compuestos procedentes de la petroquímica han tenido un impacto industrial muy importante a mediados del siglo XX. A pesar de las numerosas ventajas de estos materiales, por el momento quedan dos inconvenientes por solucionar: la utilización de recursos renovables para su producción y su valoración después de utilización. Teniendo en cuenta sus propiedades intrínsecas, los polímeros procedentes de recursos renovables se han convertido, por lo tanto, en una alternativa importante y se han logrado numerosos avances tanto desde el punto de vista de la síntesis como de la transformación de estos materiales. Por otra parte, estos se utilizan en un gran número de aplicaciones como el moldeo, el envasado o incluso el textil.

Entre la variedad de polímeros procedentes de recursos renovables, el ácido poliláctico o poliláctido (PLA) es uno de los más utilizados corrientemente. Teniendo en cuenta la utilización de recursos renovables, los polímeros como el PLA han retenido particularmente la atención, en particular para remplazar en parte ciertos artículos y objetos moldeados en policloruro de vinilo (PVC), que a pesar de sus buenos balances de propiedades, presentan ciertas lagunas desde el punto de vista de la humectabilidad o incluso de la resistencia térmica.

Sin embargo, estos polímeros procedentes de recursos renovables también tienen que realizarse mediante moldeo o mediante inyección, para fabricar objetos que tienen que responder a ciertos criterios desde el punto de vista de sus propiedades mecánicas y físicas. Por consiguiente, parece necesario elaborar composiciones que comprendan estos polímeros y que contengan al menos un plastificante y otros aditivos con el fin de responder a las propiedades exigidas, como la flexibilidad, la dureza, la humectabilidad, la resistencia al impacto o incluso la elongación. Además, y en función de las políticas de respeto al medio ambiente, es deseable que el plastificante utilizado esté exento de ftalato.

También parece deseable que la composición polimérica contenga compuestos para mejorar la resistencia al impacto. En este marco, a menudo se ha constatado que la utilización de plastificante exento de ftalato, modificaba la temperatura de transición vitrea (Tg) de la composición, lo que en consecuencia tenía una influencia en la resistencia al impacto.

De manera general, es cierto que se desea tener una influencia favorable en el medio ambiente y, por lo tanto, se pretende remplazar los objetos en PVC por objetos fabricados en polímeros procedentes de recursos renovables.

Por otra parte, se ha observado que incluso las composiciones a base de PVC sufren ciertos inconvenientes como un alargamiento a la rotura insuficiente, una resistencia térmica o incluso una humectabilidad inadecuadas, estas dos últimas propiedades se expresan en los objetos que presentan aparición de fisuras o incluso dificultad para pintarse.

Además, actualmente, para ciertos objetos moldeados, como por ejemplo las figuras, se exige que las composiciones poliméricas de las que proceden respondan a al menos tres criterios, concretamente a propiedades de alargamiento a la rotura significativamente mejoradas, porque tienen que ser capaces de resistir a una deformación sin daños, lo que puede adquirirse si este alargamiento a la rotura es superior al 2 %, a una dureza Shore A comprendida entre 6 y 95 porque tienen que conservar su estabilidad y a una humectabilidad expresada mediante una tensión superficial superior a 34 dyn/cm de manera que pueda aplicarse fácilmente un revestimiento de pintura. Ahora bien, actualmente, las composiciones poliméricas existentes de las que proceden los objetos moldeados o inyectados no alcanzan la totalidad de estas propiedades.

Además, es muy deseable que las composiciones poliméricas cuyo objetivo es la preparación de objetos moldeados, como por ejemplo las figuras, conserven como complemento un buen balance de otras propiedades mecánicas y físicas, concretamente como se indica a continuación:

una dureza Shore D < 5;

una resistencia térmica expresada mediante el módulo de conservación a 54 °C > 2 MPa; una buena resistencia al impacto expresada mediante un índice de ductilidad > 3 %; una energía total de fractura > 8 Julios; una deflexión > 18 mm y

una buena resistencia a la temperatura sin presentar grietas.

El documento US 25/154114 describe una composición que comprende del 5 al 95 % en peso de un polímero biodegradable flexible que tiene una temperatura de transición vitrea inferior a °C, del 95 al 5 % en peso de un polímero biodegradable rígido que tiene una temperatura de transición vitrea superior a 1 °C, y del ,25 al 1 % en peso de un agente de compatibilidad. En un modo de realización específico, el polímero biodegradable flexible es un copoliéster alifático aromático, el polímero biodegradable rígido es un ácido poliláctico, y el agente de compatibilidad es un copolímero de estireno, metacrilato y metacrilato de glicidilo. La composición tiene una alta resistencia Izod a los impactos a y una mejorada aptitud al tratamiento mediante moldeo. También es posible añadir a la composición un plastificante y preferentemente un plastificante soluble en el poliéster.

Sin embargo, no hay ninguna indicación en esta patente sobre la forma de realizar la combinación anterior de propiedades físicas y mecánicas de la composición descrita.

Por lo tanto, existe una necesidad de elaborar composiciones de polímeros procedentes de recursos renovables que respondan simultáneamente a todos los criterios y que permitan fabricar objetos mediante procedimientos usuales de transformación de materia plástica.

Resumen de la invención

La presente invención proporciona una composición que responde a los criterios requeridos de elongación, dureza Shore A y humectabilidad que se quieren alcanzar conservando al mismo tiempo un buen balance de otras propiedades mecánicas y físicas, tal como se define anteriormente y que permita obtener objetos, mediante procedimiento usual de transformación de materia plástica, que responden a las propiedades mecánicas y físicas solicitadas; comprendiendo dicha composición poliláctido, un agente modificador de cadenas, un compuesto elastomérico para mejorar la ductilidad y un plastificante preferentemente exento de ftalato.

La Solicitante ha encontrado que las composiciones de la invención presentan no solamente propiedades principales mejoradas tales como el alargamiento a la rotura mínimo, el nivel de dureza shore A y la humectabilidad, expresada mediante la tensión superficial, si no también todas las otras propiedades mecánicas y físicas deseables.

Un objeto de la invención es proporcionar una composición de polímeros procedentes de recursos renovables que presente a la vez:

- una propiedad de elongación a la rotura > 2 % medida mediante el método ASTM D-638,

- una dureza Shore A comprendida entre 6 y 95 medida mediante el método ASTM D-224 y

- una humectabilidad, expresada mediante una tensión superficial > 34 dyn/cm medida mediante el método ASTM D-2578.

Otro objeto de la invención es que la composición tenga propiedades de resistencia térmica, expresada mediante un módulo de conservación a 54 2C > 2 MPa medida mediante el método ASTM D-462.

Otro objeto de la invención es que la composición tenga una resistencia mecánica expresada mediante una dureza Shore D < 5 medida mediante ASTM D-224.

Otro... [Seguir leyendo]

1. Una composición polimérica que comprende:

a) poliláctido, y basado en el peso de este polímero,

b) del 17 al 25 % en peso de un compuesto modificador de cadenas seleccionado entre los copolímeros y los terpolímeros que comprenden etileno o estireno y un monómero insaturado portador al menos de una fracción epóxido o ácido carboxíllco o anhídrido de ácido carboxílico y opcionalmente de una fracción (met)acrilato,

c) del 3 al 55 % en peso de un polímero elastomérico seleccionado entre los poliésteres biodegradables, los copoliésteres alifáticos, los copoliésteres aromáticos y sus mezclas y

d) del 2 al 45 % en peso de un plastificante.

2. Una composición según con la reivindicación 1 caracterizada porque el poliláctido tiene una masa molecular media en número comprendida entre 5. y 25..

3. Una composición según con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque el compuesto modificador de cadenas es seleccionado entre los copolímeros y los terpolímeros que comprenden etileno o estireno y un monómero insaturado portador de una fracción de anhídrido de ácido carboxílico o portador de una fracción epóxido y de una fracción (met)acrilato.

4. Una composición según con la reivindicación 3 caracterizada porque el compuesto modificador de cadenas es seleccionado entre los copolímeros de etileno o estireno y (met)acrilato de glicidilo o anhídrido maleico y los terpolímeros de etileno o estireno, (met)acrilato de alquilo y (met)acrilato de glicidilo o anhídrido maleico.

5. Una composición según con la reivindicación 4 caracterizada porque el compuesto modificador de cadenas es seleccionado entre el copolímero de etileno y metacrilato de glicidilo y los terpolímeros de etileno o estireno, acrilato de alquilo y (met)acrilato de glicidilo o anhídrido maleico.

6. Una composición según con la reivindicación 5 caracterizada porque el compuesto modificador de cadenas es seleccionado entre el copolímero de etileno y metacrilato de glicidilo y los terpolímeros de etileno o estireno, acrilato de alquilo y metacrilato de glicidilo, preferentemente el terpolímero de etileno, acrilato de metilo y metacrilato de glicidilo.

7. Una composición según con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el polímero elastomérico es seleccionado entre el poli(butilen adipato-co-tereftalato) y el poli(butilen succinato-co-adipato).

8. Una composición según con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el plastificante se selecciona entre los ásteres citratos, los ásteres butiratos y sus mezclas.

9. Procedimiento de preparación de una composición según con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado porque se mezcla en estado fundido, el poliláctido, el modificador de cadenas, el polímero elastomérico y el plastificante.

1. Procedimiento de fabricación de un artículo caracterizado porque consiste en transformar la composición según con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 mediante moldeo por extrusión, inyección o compresión o mediante te rm oco nf o rm ado.

11. Artículo susceptible de ser obtenido mediante el procedimiento según con la reivindicación 1.

12. Artículo según con la reivindicación 11 caracterizado porque el artículo es una figura.