Composiciones biodegradables polifásicas que contienen por lo menos un polímero de origen vegetal.

Composiciones biodegradables polifásicas que presentan una buena resistencia al envejecimiento,

que comprenden:

(a) una fase continua que comprende por lo menos un poliéster hidrófobo,

(b) por lo menos una fase dispersa que comprende por lo menos un polímero de origen vegetal, en las que el poliéster hidrófobo de la fase continua es incompatible con el polímero de origen vegetal, estando dichas composiciones caracterizadas por que comprenden 2-70% en peso, con respecto al peso de polímero de origen vegetal, de un plastificante que comprende por lo menos 75% en peso, con respecto al peso total de dicho plastificante, de una mezcla de diglicerol, triglicerol y tetraglicerol

Composiciones biodegradables polifásicas que contienen por lo menos un polímero de origen vegetal.

La presente invención se refiere a composiciones biodegradables polifásicas que contienen por lo menos un polímero de origen vegetal, tal como el almidón, que pueden convertirse en películas flexibles de alta resistencia isótropas en las dos direcciones longitudinal y transversal, en particular en lo que respecta a la resistencia al desgarro, en las que los polímeros vegetales se plastifican mediante mezclas de plastificantes que comprenden diglicerol, triglicerol y tetraglicerol.

Dichas películas se han revelado particularmente adecuadas para la producción de bolsas y envolturas que pueden soportar cargas pesadas sin sufrir una gran deformación y sin que se produzcan fracturas transversales.

En particular, la presente invención se refiere a composiciones biodegradables polifásicas con una buena resistencia al envejecimiento, que comprenden:

(a) una fase continua que comprende por lo menos un poliéster hidrófobo,

(b) por lo menos una fase dispersa que comprende por lo menos un polímero de origen vegetal,

en las que el poliéster hidrófobo de la fase continua es incompatible con el polímero de origen vegetal, caracterizándose dichas composiciones por que comprenden 2-70% en peso, con respecto al peso de polímero de origen vegetal, de un plastificante que comprende por lo menos 75% en peso, con respecto al peso total de dicho plastificante, de una mezcla de diglicerol, triglicerol y tetraglicerol.

Cuando se transforman en películas con un espesor comprendido entre 20 y 30 μm, dichas composiciones muestran una resistencia al desgarro Elmendorf mayor de 100 N/m en la dirección longitudinal y mayor de 60 N/mm en la dirección transversal, medida según la norma ASTM D1922 a 23º C, 55% de HR (humedad relativa) . Además, dichas películas muestran un comportamiento inesperado en cuanto a las migraciones de plastificante.

Incluso si son altamente solubles en agua, como el glicerol, los plastificantes según la presente invención muestran una tendencia mucho menor a migrar cuando las composiciones biodegradables polifásicas según la presente invención se someten a ensayos de migración con agua. Dicho resultado indica que dichas películas son particularmente adecuadas para la producción de bolsas y envolturas para aplicaciones de envasado de alimentos.

Un inconveniente de las bolsas biodegradables producidas a partir de composiciones biodegradables polifásicas que contienen fases dispersas de almidón actualmente disponibles en el mercado surge de la falta de uniformidad en sus propiedades mecánicas, en particular su resistencia al desgarro en las direcciones transversal y longitudinal. Las bolsas de la compra de 60 x 60 cm disponibles en los principales puntos de venta minoristas están hechas mayoritariamente de PE con un grosor de aproximadamente 18-20 μm. Por ejemplo, para estos espesores, las películas biodegradables a base de almidón plastificado con plastificantes distintos del agua, tales como glicerina, siguen siendo, en general, muy anisótropas en cuanto a su resistencia al desgarro. La fabricación de estas películas también da lugar a problemas derivados de la acumulación de plastificante en los cabezales productores de la película durante la etapa de extrusión de burbujas, que, si no se elimina a intervalos regulares, da lugar a la producción de humos y condensados aceitosos. Además, dicho plastificante migra al entrar en contacto con alimentos o simuladores alimentarios, como el agua.

Además, las películas que comprenden almidón que se ha desestructurado y resultado termoplástico con agua son más isótropas, pero tienen una productividad reducida en las etapas de composición y de formación de película, y dan lugar a mayores irregularidades del proceso.

Por consiguiente, existe el problema de encontrar nuevas composiciones biodegradables polifásicas que contengan fases dispersas de polímeros de origen vegetal capaces de proporcionar buenas propiedades de procesabilidad junto con buenas propiedades mecánicas, y en particular isotropía de la resistencia al desgarro en las direcciones transversal y longitudinal.

A partir del problema técnico expuesto anteriormente, se ha descubierto sorprendentemente que, gracias a la utilización de mezclas particulares de diglicerol, triglicerol y tetraglicerol, es posible obtener nuevas composiciones biodegradables polifásicas que comprenden por lo menos una fase dispersa que comprende por lo menos un polímero de origen vegetal que se puede convertir en películas con una productividad igual a la de las composiciones que contienen glicerina, pero sin que se produzcan humos ni condensados aceitosos en los cabezales de formación de la película y que, al mismo tiempo, se caracterizan por buenas propiedades mecánicas, y en particular isotropía de la resistencia al desgarro en las direcciones transversal y longitudinal.

De hecho, las composiciones biodegradables según la presente invención hacen posible la producción de bolsas con un espesor del orden de 18-20 μm, es decir, con un espesor comparable a las de polietileno de densidad media. También es posible producir bolsas con asas de lazo con un tamaño de aproximadamente 70 x 70 cm y un espesor

menor de 40 μm, es decir, menor que el espesor de las bolsas de LDPE de asa de lazo, que actualmente es del orden de 50 μm.

Además, cuando se someten a ensayos de migración con agua, dichas nuevas composiciones biodegradables polifásicas según la presente invención muestran menores pérdidas de plastificante que las composiciones a base de almidón plastificado con glicerina.

Particularmente, cuando se pone en contacto con agua a 20º C durante 24 horas, menos del 50%, preferentemente menos del 30% en peso de dicho plastificante migra de la composición biodegradable según la presente invención.

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

En particular, la composición biodegradable según la presente invención comprende:

(a) en cuanto a la fase continua, por lo menos un poliéster hidrófobo en un porcentaje comprendido entre 98 y 45%, preferentemente entre 95 y 55% en peso, y más preferentemente entre 90 y 65% en peso con respecto a la suma de los componentes (a) y (b) ,

(b) en cuanto a la fase dispersa, por lo menos un polímero de origen vegetal en un porcentaje comprendido entre 2 y 55%, preferentemente entre 5 y 45%, y más preferentemente entre 10 y 35% en peso con respecto a la suma de los componentes (a) y (b) .

En una forma de realización preferida, dichas composiciones comprenden otra fase dispersa, que comprende por lo menos un polímero que es rígido en comparación con el poliéster hidrófobo que forma la fase continua, con un módulo de Young mayor por lo menos en un 300%, más preferentemente mayor en un 500%, y aún más preferentemente mayor en un 700%, con respecto a dicho poliéster hidrófobo, estando comprendido dicho polímero rígido en un porcentaje preferentemente comprendido entre 1 y 40%, más preferentemente entre 2 y 30%, y aún más preferentemente entre 5 y 25% en peso con respecto al peso total de la composición.

A fin de obtener el material polifásico según la presente invención, con una rigidez y una tenacidad en las dos direcciones transversal y longitudinal mayores que las de los materiales que contienen polímeros de origen vegetal plastificados con glicerina, descritos en la técnica anterior, es necesario aplicar un proceso en una extrusora o cualquier otra máquina capaz de garantizar condiciones de temperatura y cizallamiento (deformación por cizallamiento) que permitan la formación de la fase dispersa del polímero de origen vegetal. Otro elemento sorprendente de la presente invención consiste en que es posible obtener películas flexibles de alta resistencia isótropas en ambas direcciones longitudinal y transversal, en particular en lo que respecta a la resistencia al desgarro, incluso con una fase dispersa de polímero de origen vegetal con un tamaño medio mayor de 1 μm.

El tamaño de las partículas de polímero de origen vegetal se mide en la sección transversal con respecto a la dirección del flujo de extrusión o, en cualquier caso, con respecto a la dirección de salida del material.

Con este propósito, una muestra de la composición biodegradable que debe examinarse se sumerge en nitrógeno líquido y a continuación se fractura con el fin de obtener una superficie de fractura a lo largo de una sección transversal de la muestra. A continuación, la porción de la muestra que debe examinarse se somete a ataque químico selectivo, se seca y se dispone... [Seguir leyendo]

1. Composiciones biodegradables polifásicas que presentan una buena resistencia al envejecimiento, que comprenden:

(a) una fase continua que comprende por lo menos un poliéster hidrófobo,

(b) por lo menos una fase dispersa que comprende por lo menos un polímero de origen vegetal,

en las que el poliéster hidrófobo de la fase continua es incompatible con el polímero de origen vegetal, estando dichas composiciones caracterizadas por que comprenden 2-70% en peso, con respecto al peso de polímero de origen vegetal, de un plastificante que comprende por lo menos 75% en peso, con respecto al peso total de dicho plastificante, de una mezcla de diglicerol, triglicerol y tetraglicerol.

2. Composiciones biodegradables polifásicas según la reivindicación 1, que comprenden:

(a) en cuanto a la fase continua por lo menos un poliéster hidrófobo en un porcentaje de entre 98 y 45% en peso con respecto a la suma de los componentes (a) y (b) ,

(b) en cuanto a la fase dispersa, por lo menos un polímero de origen vegetal en un porcentaje entre 2 y 55% en peso con respecto a la suma de los componentes (a) y (b) .

3. Composiciones biodegradables polifásicas según cada una de las reivindicaciones 1-2, en las que el poliéster hidrófobo es de tipo diácidos-diol.

4. Composiciones biodegradables polifásicas según la reivindicación 3, en las que dicho poliéster hidrófobo de tipo diácidos-diol es alifático-aromático.

5. Composiciones biodegradables polifásicas según la reivindicación 4, en las que el poliéster alifático-aromático de tipo diácido/diol contiene, como ácido alifático, un ácido seleccionado de entre ácido oxálico, ácido malónico, ácido succínico, ácido glucárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido undecanodioico, ácido dodecanoico y ácido brasílico, sus ésteres y sus mezclas.

6. Composiciones biodegradables polifásicas según la reivindicación 4, en las que el poliéster alifático-aromático de tipo diácido/diol contiene, como ácido aromático de tipo ácido ftálico, un ácido dicarboxílico aromático heterocíclico o sus mezclas.

7. Composiciones biodegradables polifásicas según la reivindicación 6, en las que dicho ácido aromático de tipo ácido ftálico es el ácido tereftálico.

8. Composiciones biodegradables polifásicas según la reivindicación 6, en las que dicho ácido dicarboxílico aromático heterocíclico es el ácido 2, 5-furanodicarboxílico.

9. Composiciones biodegradables polifásicas según las reivindicaciones 1-8, en las que el poliéster hidrófobo es biodegradable según la norma EN 13432.

10. Composiciones biodegradables polifásicas según cada una de las reivindicaciones 1-9, en las que la fase dispersa de polímero de origen vegetal comprende almidón.

11. Composiciones biodegradables polifásicas según la reivindicación 10, en las que el almidón es harina, almidón natural, almidón química y/o físicamente modificado, almidón hidrolizado, almidón desestructurado, almidón gelatinizado, almidón plastificado, almidón termoplástico o mezclas de los mismos.

12. Composiciones biodegradables polifásicas según cada una de las reivindicaciones 1-11, que comprenden otra fase dispersa de por lo menos un polímero rígido que presenta un módulo de Young de más de por lo menos 300% con respecto al del poliéster hidrófobo que forma la fase continua.

13. Composiciones biodegradables polifásicas según la reivindicación 12, en las que dicho polímero rígido está comprendido entre 1 y 40%, preferentemente entre 2 y 30%, y más preferentemente entre 5 y 25% en peso con respecto al peso total de la composición.

14. Composiciones biodegradables polifásicas según cada una de las reivindicaciones 12-13, en las que dicho polímero rígido es un polihidroxialcanoato.

15. Composiciones biodegradables polifásicas según la reivindicación 14, en las que el polihidroxialcanoato es un polímero o copolímero de ácido poliláctico que contiene por lo menos 75% de ácido L-láctico o D-láctico, o combinaciones de los mismos, con un peso molecular Mw mayor de 70.000 y un módulo mayor de 1.500 MPa.

16. Composiciones biodegradables polifásicas según cada una de las reivindicaciones 1-15, en las que el plastificante comprende por lo menos 90% de una mezcla de diglicerol, triglicerol y tetraglicerol.

17. Composiciones biodegradables polifásicas según la reivindicación 16, en las que dicha mezcla contiene más de 50% en peso de diglicerol con respecto a la suma de di-, tri-y tetraglicerol.

18. Composiciones biodegradables polifásicas según cada una de las reivindicaciones 1-17, en las que el diglicerol comprende por lo menos 70% en peso de diglicerol alfa-alfa. 10

19. Película producida utilizando composiciones biodegradables polifásicas según cada una de las reivindicaciones 1-18.

20. Bolsas y envolturas en general, extrudidas y termoconformadas, laminadas con cartón, aluminio, plásticos y 15 bioplásticos, con perforaciones múltiples, producidas utilizando la película según la reivindicación 19.