Composición de plástico biodegradable, artículo moldeado a partir de la composición y método para controlar la velocidad de biodegradación.

Una composición de plástico biodegradable, que comprende:

un plástico biodegradable,

en donde el plástico biodegradable es un poliéster alifático,

un compuesto de policarbodiimida alifática como compuesto de carbodiimida, que tiene un grado de polimerización de 2 o más,

un absorbente de ultravioleta, y

un antioxidante.

Composición de plástico biodegradable, artículo moldeado a partir de la composición y método para controlar la velocidad de biodegradación

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a una composición de plástico biodegradable, un artículo moldeado a partir de la composición, y un método para controlar una velocidad de biodegradación, y más específicamente, a una composición de plástico biodegradable en la que se mezcla un plástico biodegradable con tres tipos de aditivos específicos para que su velocidad de biodegradación sea controlada, su velocidad de hidrólisis sea retardada, y su resistencia a la intemperie sea significativamente mejorada por el efecto sinérgico de los aditivos, un artículo moldeado a partir de la composición, y un método para controlar la velocidad de degradación del plástico biodegradable.

2. Descripción de la técnica relacionada

En los últimos años, donde se ha centrado la atención en un problema tal como la contaminación medioambiental debida a los residuos plásticos, la frecuencia en la que se usa un plástico biodegradable ha aumentado, y la modificación de los plásticos ha avanzado debido a una creciente necesidad de, y creciente importancia de, la protección del medio ambiente.

Los plásticos biodegradables se clasifican en líneas generales en poliésteres alifáticos que tienen enlaces éster en una cadena principal molecular de los mismos (incluyendo los producidos por microorganismos), polímeros naturales de tipo macromolecular tales como celulosa, polisacáridos producidos por microorganismos, poli(alcohol vindico) (PVA), y poliéteres tales como polietilenglicol (PEG).

De estos, los poliésteres alifáticos no se han utilizado como plásticos biodegradables porque tienen, en general, puntos de fusión bajos y escasa estabilidad al calor en sus etapas de producción, y el peso molecular que se obtiene no es lo suficientemente grande para proporcionar propiedades físicas adecuadas para artículos moldeados prácticos. Con los desarrollos tecnológicos para resolver estos problemas, ha aparecido un poliéster alifático de peso molecular alto, y se ha empezado a usar en campos tales como materiales para agricultura, silvicultura y pesquería (película para abono agrícola, maceta de plantación, sedal, red de pesca y similares), materiales para trabajo de ingeniería civil (bandeja para retención del agua, red para plantas, saco terrero y similares), y envases y recipientes (los difíciles de reciclar debido a tierra adherida, alimentos y similares).

Un plástico biodegradable tipificado por el poliéster alifático polimérico anterior es degradado preferiblemente de manera rápida por microorganismos ampliamente presentes en el mundo natural después de haber sido desechado. Sin embargo, cuando un plástico biodegradable es puesto en uso generalizado para ser utilizado como alternativa a un plástico convencional, en particular, como un bien duradero para el consumidor, es indispensable hacer que el plástico biodegradable conserve funciones tales como resistencia a la intemperie, resistencia al agua, resistencia al calor, y propiedades mecánicas tan altas como las de los plásticos convencionales durante el uso a largo plazo del plástico biodegradable. Ha sido suficiente que un plástico biodegradable convencional usado en un bien duradero para el consumidor conservara tales funciones durante aproximadamente cinco años. En los últimos años, sin embargo, se ha solicitado un plástico biodegradable capaz de conservar tales funciones durante aproximadamente diez años o más.

Un método que implica ajustar la velocidad de biodegradación de un plástico biodegradable para mejorar la resistencia del plástico biodegradable a la hidrólisis es un método para hacer que el plástico biodegradable conserve funciones tan altas como las de un plástico convencional durante el uso a largo plazo del plástico biodegradable. Como ejemplo del método, el documento JP 11-80522 A, por ejemplo, propone una composición de plástico biodegradable en la que se mezcla un plástico biodegradable con un compuesto de carbodiimida para que su velocidad de degradación sea controlada. Sin embargo, la composición tiene una función insuficiente para ajustar la velocidad de hidrólisis o la velocidad de biodegradación del plástico en algunos casos.

Además, el documento JP 2001-525473 A, por ejemplo, propone un plástico biodegradable al que se añade una carbodiimida aromática como estabilizador de la hidrólisis para que la degradación del plástico sea retardada. Sin embargo, el plástico implica un problema en que los productos resultantes del mismo pierden su transparencia, independientemente de la cantidad en la que se añade el estabilizador.

Además, el documento JP 06-184417 A, por ejemplo, propone una composición basada en ácido láctico y similares en la que un polímero basado en ácido láctico como plástico biodegradable se mezcla con al menos un tipo de aditivo seleccionado del grupo que consiste en absorbentes de ultravioleta y estabilizadores de la luz. Sin embargo, esta invención está dirigida a controlar la descomposición del polímero por los rayos solares o similares, pero no a controlar la biodegradación.

Entretanto, el documento JP 2002-114893 A, por ejemplo, propone una composición de resina de poliéster termoplástica, que no es biodegradable, en la que se combina una resina de poliéster termoplástica con un absorbente de ultravioleta basado en resina y un compuesto de policarbodiimida de base alifática para mejorar las resistencias de la resina, que tiene una resistencia al calor, resistencia a la intemperie, resistencia a los álcalis o a la hidrólisis relativamente alta. Sin embargo, el absorbente de ultravioleta basado en resina descrito en el documento JP 2002-114893 A implica el problema de no ser compatible con una resina de poliéster termoplástica.

Para resolver los problemas anteriores, el documento JP 2003-313436 A, por ejemplo, propone una composición de plástico biodegradable obtenida mezclando un plástico biodegradable con un compuesto de carbodiimida y un antioxidante basado en fenol impedido.

Además, el documento JP 2004-155993 A, por ejemplo, propone una composición de plástico biodegradable obtenida mezclando un plástico biodegradable con un compuesto de carbodiimida y al menos un tipo de un compuesto seleccionado de un compuesto basado en benzotriazol, un compuesto basado en triazina, y un compuesto basado en hidroxilamina.

Además, el documento JP2005-82642 A, por ejemplo, propone una composición de plástico biodegradable que usa un estabilizador resistente a la hidrólisis compuesto de una composición de carbodiimida obtenida mezclando un compuesto de carbodiimida alifática con un antioxidante basado en fósforo.

Sin embargo, la resistencia de cada una de las composiciones anteriores a la hidrólisis es insuficiente en algunos casos.

Además, ninguno de los respectivos documentos de patente descritos anteriormente describe que se usen activamente tanto un absorbente de ultravioleta (en lo sucesivo, denominado absorbente UV) como un antioxidante en combinación con un compuesto de carbodiimida, ni un efecto por el uso combinado.

Además, en particular, se producen plásticos biodegradables derivados de productos naturales, entre los plásticos biodegradables, a partir de recursos orgánicos reproducibles, y han estado atrayendo la atención recientemente desde el punto de vista de la prevención del calentamiento global y el establecimiento de una sociedad cíclica. Sin embargo, no hay ninguna descripción concerniente al hecho de que tanto un absorbente de ultravioleta y un antioxidante como un compuesto de carbodiimida se mezclen juntos activamente en uno cualquiera de esos plásticos biodegradables derivados de productos naturales, ni a un efecto ejercido por la mezcla.

La solicitud de patente internacional WO 2006/118096 A1 describe una composición de resina biodegradable, un cuerpo moldeado y un método de producción de la misma. El documento EP 1 505 110 A1 describe una composición de carbodiimida con amarilleo suprimido, un estabilizador contra la hidrólisis y una composición de resina termoplástica.

Compendio de la invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar una composición de plástico biodegradable que: tiene biodegradabilidad controlada; y muestra resistencia a la hidrólisis significativamente mejorada y resistencia a la intemperie significativamente mejorada, un artículo moldeado a partir de la composición, y un método para controlar la velocidad de biodegradación de un plástico biodegradable.

Los inventores de la presente invención... [Seguir leyendo]

1. Una composición de plástico biodegradable, que comprende:

un plástico biodegradable, en donde el plástico biodegradable es un poliéster alifático,

un compuesto de policarbodiimida alifática como compuesto de carbodiimida, que tiene un grado de polimerización de 2 o más,

un absorbente de ultravioleta, y

un antioxidante.

2. Una composición de plástico biodegradable según la reivindicación 1, en donde el poliéster alifático se selecciona del grupo que consiste en un poliéster alifático de tipo ácido hidroxicarboxílico, un poliéster alifático como producto de la reacción de condensación de un alcohol polivalente y un ácido polibásico, polihidroxibutilato, un poliéster alifático de tipo policaprolactona, un copolímero de carbonato del poliéster alifático producido introduciendo al azar una estructura de carbonato en una cadena molecular principal del poliéster alifático, y un copolímero de una poliamida y el poliéster alifático que tiene enlaces amida y producido introduciendo una unidad poliamida alifática en una cadena molecular principal del poliéster alifático.

3. Una composición de plástico biodegradable según la reivindicación 1 o 2, en donde el compuesto de carbodiimida está compuesto principalmente de un componente derivado de al menos un tipo de diisocianatos orgánicos seleccionados del grupo que consiste en diisocianato de 4,4-diciclohexilmetano, diisocianato de isoforona y diisocianato de tetrametilxilileno.

4. Una composición de plástico biodegradable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el absorbente de ultravioleta es al menos un tipo de un absorbente de rayos ultravioleta seleccionado del grupo que consiste en un compuesto basado en benzotriazol, un compuesto basado en triazina y un compuesto basado en hidroxilamina.

5. Una composición de plástico biodegradable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el absorbente de ultravioleta tiene un peso molecular de 400 o más.

6. Una composición de plástico biodegradable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el antioxidante es al menos uno de un antioxidante basado en fenol Impedido y un antioxidante basado en fosfito.

7. Una composición de plástico biodegradable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el antioxidante tiene un peso molecular de 400 o más.

8. Una composición de plástico biodegradable según la reivindicación 5 o 7, en donde el absorbente de ultravioleta y/o el antioxidante se mezclan en el momento de una síntesis del compuesto de carbodiimida para preparar una composición de carbodiimida, seguido de mezclar con un plástico biodegradable.

9. Una composición de plástico biodegradable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde 100 partes en masa del plástico biodegradable se mezclan con 0,01 a 10 partes en masa del compuesto de carbodiimida, 0,01 a 5 partes en masa del absorbente de ultravioleta, y 0,01 a 3 partes en masa del antioxldante.

10. Un artículo moldeado, moldeado a partir de la composición de plástico biodegradable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

11. Un método para controlar una velocidad de biodegradación de un plástico biodegradable, método que comprende mezclar el plástico biodegradable con un compuesto de policarbodiimida alifática como compuesto de carbodiimida que tiene un grado de polimerización de 2 o más, un absorbente de rayos ultravioleta y un antioxidante, en donde el plástico biodegradable es un poliéster alifático.