MXPA96006224A - Polimeros degradables y productos polimericos - Google Patents

Abstract

Esta invención proporciona mezclas poliméricas, plásticas, degradables y métodos para fabricar las mismas. Las mezclas comprenden un material polimérico y una lignina de organosol. La invención también proporciona artículos de manufactura.

Description

POLÍMEROS DEGRADABLES Y PRODUCTOS POLIMÉRICOS REFERENCIA CRUZADA A LA SOLICITUD RELACIONADA Esta es una continuación en parte de la Solicitud No. de Serie 08/258,280 presentada el 10 de Junio de 1994 que es una continuación de la Solicitud No. de Serie 07/867,718 presentada el 9 de Julio de 1992 ahora Patente Norteamericana No. 5,321,065 emitida el 14 de Junio de 1994.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La mezcla de polimeros ha llegado a ser una de las maneras más comercialmente importante y barata de desarrollar nuevos materiales a partir de polímeros base fácilmente disponibles. El fin principal de la mezcla de polímeros es la producción de materiales de buen desempeño a un costo reducido o la modificación de algunas propiedades específicas de los polimeros. Esto se logra a través de las posibilidades infinitas del mezclado, la capacidad de usar el equipo existente, flexible de procesamiento, y la capacidad para combinar polímeros costosos con unos ordinarios y abundantes. REF: 23691 El polietileno se produce al polimerizar gas de etileno y el resultado es una unión conjunta de las moléculas de etileno en cadenas largas de polímero. Los aditivos más comunes son estabilizadores al calor y a la luz, agentes de deslizamiento, antibloqueo y antiestáticos, retardantes a la flama y pigmentos. Se adicionan usualmente antioxidantes para proteger contra la oxidación térmica que puede ser un problema durante el procesamiento. La fotooxidación u oxidación por luz que ocurre cuando se expone PE natural a la radiación UV se inhibe más frecuentemente por la adición de negro de carbono y/o estabilizadores a UV. El PE se clasifica ya sea como PE de densidad baja y media (LDPE y LLDPE, por sus siglas en inglés) o de densidad alta (lineal) (HDPE, por sus siglas en inglés) en base a la designación de ASTM. Los LDPE y LLDPE se han usado en varias aplicaciones: película y revestimiento, utensilios del hogar, tapas y recipientes, materiales de empaque, revestimiento de alambre y cables, moldeado por rotación, revestimiento en polvo, extrusión de tubería, bolsas de desechos o basura y revestimiento por extrusión. Las técnicas de procesamiento principales usadas para convertir HDPE en productos terminales son moldeo por soplado e inyección para recipientes y tapas, películas y recipientes grandes . El copolímero de acetato de etilen (vinilo) (EVA, por sus siglas en inglés) se obtiene en general al adicionar acetato de vinilo a PE. El EVA es más fuerte, más flexible, más suave y menos resistente al calor que el LDPE. Siendo más suaves y más flexibles que el PE, los copolímeros son frecuentemente competitivos con cauchos y PVC plastificados . A niveles superiores de incorporación del comonómero, los EVA se usan como aditivos de cera y como componentes en otras formulaciones para revestimiento en masa fundida caliente y adhesivos. En estas aplicaciones, los copolímeros proporcionan resistencia, propiedades mejoradas de barrera y mejores características de procesamiento . El polipropileno (PP) en su forma natural es particularmente vulnerable al ataque degradativo por el oxígeno y la luz solar. Se han desarrollado estabilizadores que permiten al PP conservar su equilibrio de buenas propiedades mecánicas a bajo costo, y lo hacen en varios ambientes severos. Los antioxidantes fenólicos tienen la función principal de reaccionar con los radicales peroxi del polímero para formar radicales más estables, y parar de esta manera el ataque oxidativo a la cadena. Para proteger el polímero contra periodos prolongados de exposición exterior a la radiación UV, se adicionan antes del procesamiento absorbedores de UV. Estos absorbedores son incoloros y transforman la radiación UV en una luz con una longitud de onda más larga, inocua. Las clases más comunes de aditivos de UV incluyen las benzofenonas, benzotriazoles, salicilatos y feniltriazinas. También ciertas sales de níquel proporcionan algún grado de absorción de UV y actúan como un eliminador de radicales libres, previniendo la propagación del proceso de fotodegradación de la cadena. El PP encuentra aplicaciones en productos moldeados para usos automotrices y en aparatos, empaques, fibras y películas fibriladas, filtros microporosos y equipos de desalinación, fibras hiladas, película y lámina y telas no tejidas. El estireno se usa principalmente para la fabricación de resinas termoplásticas de las cuales el poliestireno (PS) y los copolímeros de poliestireno son los más importante. El poliestireno es la tercera resina termoplástica más ampliamente usada, superada solo por el PVC y el PE. La mayoría del poliestireno se procesa por moldeo por rotación e inyección, extrusión y termoformado. Dos piezas de poliestireno se usan corrientemente: poliestireno cristal y de impacto. Ambos tipos se encuentran usos en aplicaciones en utensilios del hogar, empaque, aparatos, cubiertas de pared y muchas aplicaciones de especialidad. El PVC es el plástico más altamente modificable, conocido. Los productos se pueden formar con un amplio intervalo de propiedades mecánicas. Siendo autoextinguidor, el PVC también tiene una resistencia inherente a la flama. Los plastificantes tal como ftalatos y adipatos contribuyen a su flexibilidad. El tacto del PVC se controla por la cantidad de plastificantes y/o material de relleno, así como el tipo de resina. Se pueden incluir modificadores de impacto para incrementar la resistencia a la ruptura. Bajo radiación UV, y en la presencia de oxígeno y humedad, el PVC sufre un proceso de deshidrocloración y peroxidación muy rápido con la formación de polienos y la escisión subsecuente y/o reticulación de las cadenas. Se pueden incluir para prevenir la degradación solar, aditivos que tienen efecto de estabilización a UV. Este estabilizador es dióxido de titanio (Ti02) que proporciona protección adecuada para la mayoría de los propósitos y se introduce más frecuentemente a niveles hasta 10 a 12 phr. A estos niveles, el Ti02 puede mejorar las propiedades de descomposición a la intemperie de los productos de cierto grado de radiación UV que cae en el polímero. El Ti02 se usa ampliamente en formulaciones de color blanco y transparentes. El Ti02 es aproximadamente 50 % más costoso que el PVC no plastificado usado para servicio exterior y los productores de PVC están buscando maneras de reducir su consumo de Ti02. Los materiales termoplásticos, poliméricos, corrientes se eliminan en general por incineración. También se pueden eliminar por recirculación que se puede lograr al incrementar su temperatura de oxidación. El incremento de la temperatura de oxidación se puede lograr a través del uso de aditivos. Estos aditivos se han conocido en general porque tienen ciertas desventajas diferentes como cuando se deben incinerar estos materiales, estos aditivos generan humos tóxicos que necesitan un paso de tratamiento adicional que incrementa el costo total de la eliminación. En cualquier caso, con el PVC, es necesario el tratamiento adicional para los gases efluentes .

Ciertos materiales termoplásticos, poliméricos pueden ser ya sea fotodegradables o biodegradables. En general, los materiales termoplásticos, poliméricos fotodegradables se obtienen al introducir aditivos fotoactivos en un material base tal como por ejemplo poliolefina. Esos aditivos consisten de moléculas que contienen oxígeno y/o metales pesados que juegan un papel en la iniciación y formulación de los radicales libres bajo la acción de la radiación ultravioleta (UV) . Los radicales libres provocan una ruptura de las cadenas del polímero y por lo tanto hacen al polímero frágil y mecánicamente degradable. Aunque frecuentemente en uso, estos aditivos fotoactivos se oxidan en general fuertemente lo que puede provocar que la degradación del material plástico empiece inmediatamente después de la fabricación del material, reduciendo de esta manera la vida en estante que los materiales termoplásticos, poliméricos. En general, los materiales plásticos, biodegradables se pueden obtener por la introducción de un biopolímero tal como almidón. Puesto que el almidón se puede atacar por microorganismos, el material llega a ser susceptible a la degradación. Sin embargo, la incorporación de almidón en este material puede tener desventajas en cuanto a que se puede descomponer parcialmente durante el procesamiento y es altamente sensible al agua. Además, el almidón es compatible con la mayoría de los polímeros, y su incorporación durante la fabricación del polímero puede volver al producto final quebradizo. Adicionalmente, en las películas poliméricas con un espesor particularmente pequeño, el tamaño de partícula del almidón puede ser un factor limitante en el proceso total de fabricación y el costo llega a ser prohibitivo. También se pueden usar un número de biopolí eros además del almidón, tal como por ejemplo, otros carbohidratos con una desventaja principal que en el mezclado con el material polimérico, el biopolímero puede sufrir varias alteraciones tal como oxidación y policondensación. Esta alteración al biopolímero puede tener un efecto negativo en las propiedades mecánicas de los materiales poliméricos. Como una alternativa a lo anterior, un biopolímero tal como lignina de organosol se puede incorporar con los materiales termoplásticos, poliméricos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención proporciona polímeros degradables y productos poliméricos que tienen incorporados en los mismos una lignina de organosol. La incorporación de la lignina mejora las propiedades mecánicas de los polímeros mientras que los vuelve degradables bajo ciertas condiciones. Los polímeros de esta invención se pueden eliminar sin la incineración o recirculación, dando por resultado ahorros en la energía y mínima contaminación.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS El biopolímero empleado en esta invención es una lignina que se separa a partir de la biomasa de la planta por una nueva tecnología de deslignificación química en base a solventes orgánicos, por ejemplo etanol. En general referido como lignina de organosol, es un polvo fluido, no tóxico. Es soluble en álcalis acuosos y en solventes orgánicos seleccionados. En general, se caracteriza por su hidrofobicidad, pureza, propiedades de flujo en masa fundida y un bajo nivel de carbohidratos y contaminantes inorgánicos.

Las ligninas de esta invención se pueden incorporar en varios materiales poliméricos y pueden tener varios efectos en la mezcla polimérica tal como por ejemplo pueden funcionar como un antioxidante, un estabilizador contra la radiación ultravioleta y pueden mejorar las propiedades mecánicas de estos materiales. Las ligninas de esta invención pueden estimular la degradación de los materiales poliméricos cuando se adicionan a la mezcla fotoaditivos . Los productos pueden degradarse por la fotodegradación de los materiales poliméricos y la lignina o alternativamente por la biodegradación de la lignina bajo condiciones de abono. Las ligninas de esta invención se pueden mezclar y combinar con polímeros tal como por ejemplo polietileno, polipropileno, cloruro de poli (vinilo) y copolímeros de poliestireno en una relación en peso desde aproximadamente 0.5 % hasta aproximadamente 40 % con el polímero de elección. Las mezclas luego se pueden procesar por extrusión, calandrado, inyección o procesos conocidos en la técnica para producir artículos de manufactura que tienen diferentes utilidades tal como por ejemplo, película y productos moldeados. Alternativamente, la lignina se puede mezclar con un copolímero tal como por ejemplo acetato de etile (vinilo) o copolímeros de estireno-butadieno. La mezcla resultante es un lote principal que se puede diluir al mezclar adicionalmente con polímeros tal como por ejemplo polietileno, polipropileno, cloruro de poli (vinilo) y copolímeros de poliestireno. Las mezclas se pueden procesar usando métodos conocidos en la técnica para producir los productos finales deseados. En una modalidad preferida, se puede preparar un lote principal al mezclar con la lignina de organosol desde 35% hasta aproximadamente 85 % en una base en peso con el polímero de elección tal como EVA, SBS o cualquier otro polímero que se conozca que tiene una temperatura de transición vitrea en el mismo intervalo como aquella de la lignina. El lote principal se puede preparar al mezclar todos los ingredientes de una manera directa o en etapas sucesivas. Para aplicaciones específicas, el lote principal también se puede coextruir con un polímero de elección dependiendo del producto final deseado. Se pueden producir pelotillas con un núcleo y una envoltura con una composición variable. El núcleo de la pelotilla puede tener la composición de lote principal, mientras que la envoltura puede tener la composición de polímero del producto final propuesto.

Las pelotillas se pueden obtener en general al granular los filamentos que salen del extrusor. El núcleo de la pelotilla se puede fabricar al considerar la naturaleza del biopolímero que se va a incorporar en la misma. Cuando se usa la lignina de organosol, la pelotilla se puede fabricar sin que se provoque ningún deterioro químico o físico al mezclar lignina o un polímero de lote principal de interés particular tal como por ejemplo EVA o SBS o cualquier otro polímero del lote principal que se conozca que tiene una temperatura de transición vitrea en el mismo intervalo como aquella de la lignina. El núcleo que comprende desde aproximadamente 35 % hasta aproximadamente 85 % de lignina y 65 % a 15 % del polímero del lote principal se puede extruir a una temperatura desde aproximadamente 115°C hasta aproximadamente 145°C para formar una envoltura de polímero que tiene una composición similar como el producto final. Se cree que la extrusión a la temperatura anterior no dará por resultado el daño a la lignina. La extrusión de la envoltura requiere en general una temperatura desde aproximadamente 170° hasta aproximadamente 230°C. Como objetivo, la composición total del compuesto extruido es equivalente de manera preferente a la composición del producto terminado. El espesor de la envoltura se puede ajustar de acuerdo al diámetro del núcleo que corresponda al diámetro del filamento central tal que el nivel de lignina en el producto final coextruido es desde aproximadamente 0.5 % hasta aproximadamente 40 %. En una modalidad preferida, para un diámetro de núcleo desde aproximadamente 1 mm hasta aproximadamente 2 mm, el espesor de la envoltura es desde aproximadamente 4 mm hasta aproximadamente 5 mm tal que cada pelotilla individual del compuesto comprende desde aproximadamente 4 % hasta aproximadamente 25 % de lignina. Una ventaja de usar la coextrusión en la temperatura de combinación de los polietilenos y polipropilenos es que el problema asociado con la descomposición térmica y la oxidación del biopolímero se mitiga. En este caso particular, el compuesto coextruido en la extrusión, toma la apariencia de pelotillas que son heterogéneas bajo el microscopio pero aún son más homogéneas completamente en contraste a la apariencia de las pelotillas que resultan del mezclado mecánico de dos diferentes composiciones de pelotillas. El lote principal de esta invención se puede procesar por extrusión, soplado, inyección u otros procesos conocidos en la técnica. La maquinaria usada en general requiere adaptación a los procesos de esta invención para satisfacer los tiempos de residencia más cortos que se requieren a temperaturas críticas tal como por ejemplo la temperatura de oxidación. También se cree que los procesos de la invención se pueden operar a una temperatura menor principalmente debido a la protección adicional al calor de la envoltura al núcleo rico en lignina que es más fácil de fundir y la viscosidad de la cual no es tan sensible a la temperatura como el PE o PP. En ciertas aplicaciones específicas de esta invención, el polvo de lignina de organosol con un tamaño de partícula medio desde aproximadamente 0.1 mieras hasta aproximadamente 100 mieras y una cantidad desde aproximadamente 0.5 % hasta aproximadamente 40 % se puede mezclar con polietileno o en forma más general un copolímero de etileno para fabricar películas homogéneas que tiene un espesor desde aproximadamente 5 mieras hasta aproximadamente 100 mieras. Las mezclas de polietileno se pueden preparar al mezclar directamente o al usar una preparación de lote principal. Se ha observado que las películas resultantes pueden degradarse cuando se adiciona estearato de hierro o cualquiera de los otros aditivos fotoactivos y/o oxidantes tal como sal de serio, en un intervalo dependiente de la vida en estante de la película objetivo y las condiciones bajo las cuales se usará la película. Un intervalo preferido es desde aproximadamente 0.1 % hasta aproximadamente 0.5 % de la sal en base al peso total de la mezcla de polímero. Las películas plásticas obtenidas de esta manera se pueden usar para muchas aplicaciones agrícolas, así como para la fabricación de bolsas de plástico para los desperdicios, capachos, etc. En aplicaciones agrícolas, en los cuales la rigidez de la película es esencial, la película de polietileno que contiene lignina, de la presente invención, carece de interés particular para el uso puesto que la degradación de la película durante el tiempo es total, tanto para las superficies que están fuera de la tierra como para aquellas que están enterradas dentro de la tierra. Adicionalmente, en el campo de aplicaciones agrícolas, las capacidades de adsorción y absorción de la lignina, de los aceites esenciales, insecticidas y similares, permitirá entonces un uso de la lignina como un aditivo para las nuevas propiedades fungicidas, raticidas u otras. Igualmente, las propiedades de adsorción de la lignina se pueden usar de modo que la lignina se puede incorporar en los productos fotoactivos antes de su mezcla con los copolímeros, lo que tiene la ventaja de incrementar la homogeneidad y la degradabilidad de la película. Por otra parte, esta película plástica que contiene lignina se puede coextruir, y por lo tanto puede ser parte de una película compuesta. Se debe señalar adicionalmente que las propiedades mecánicas iniciales de la película degradable que contiene lignina de la presente invención son comparables a aquellas de una película que no contiene ninguna lignina. Dependiente en general y altamente de los procesos de preparación, la lignina se comporta térmicamente al condensarse parcialmente con fusión aparente y sin oxidación en un intervalo de temperatura desde aproximadamente 125°C hasta aproximadamente 200°C y por otra parte por oxidación sin condensación a aproximadamente 160°C. Las propiedades de la lignina son adecuadas para los procesos de esta invención. Cuando se condensa la lignina, se cree que es capaz de generar agua a aproximadamente desde alrededor de 1 % hasta alrededor de 6 % de su peso. Por lo tanto, se debe dar atención especial para eliminar el agua producida durante la fabricación del material termoplástico, polimérico.

La lignina y el polímero se pueden mezclar en un extrusor que puede ser ya sea de tornillo individual o doble. El mezclado se realiza preferentemente en un extrusor ventilado tal que se elimine cualquier vapor de agua formado de la lignina. Las condiciones de extrusión son dependientes de la escala del proceso. La velocidad de rotación del tornillo es un parámetro importante y es una función de los materiales introducidos corriente arriba. El perfil de temperatura también es un elemento importante del éxito de una buena mezcla, puesto que la lignina se debe proteger de la oxidación y la degradación térmica. Esto se puede lograr al adicionar la lignina al polímero ya fundido o al usar el lote principal descrito en la presente. En el mezclado con la lignina, la lignina se comporta como un antioxidante térmico que da por resultado un incremento en la temperatura de oxidación del polímero. Un incremento en la temperatura de oxidación de la mezcla permite la recirculación de este material, permitiendo de este modo que se funda nuevamente para la reutilización, sin la degradación. En el caso donde el material no se puede reciclar por más tiempo y puede resultar necesario incinerar efectivamente el material, la adición de la lignina es benéfica puesto que el valor de calentamiento de la lignina es equivalente a aquél del polímero usado, permitiendo así su destrucción por incineración. Por ejemplo, cuando el polímero usado es polietileno puro, su temperatura de oxidación es de aproximadamente 150°C hasta aproximadamente 160°C. En contraste con aproximadamente 10 % de lignina, la temperatura de oxidación es desde aproximadamente 185°C hasta 195°C y con aproximadamente 25 % de lignina, la temperatura de oxidación es desde aproximadamente 195°C hasta aproximadamente 205°C. En otro ejemplo, cuando el polímero usado es polipropileno, la temperatura de oxidación es desde aproximadamente 210°C hasta aproximadamente 220°C. En contraste con aproximadamente 10 % de lignina, la temperatura de oxidación es desde aproximadamente 255°C hasta aproximadamente 265°C. El material polimérico termoplástico de esta invención se puede usar en aplicaciones conocidas en la técnica, por ejemplo, en aplicaciones de extrusión/soplado, calandrado, moldeo por inyección para formar películas, placas, láminas, tubos, tapas de botella, papel para enrollar, partes de carros y similares.

A fin de mejorar el trabajo a máquina de los materiales poliméricos, termoplásticos de esta invención, se pueden adicionar durante la fabricación plastificantes tal como caucho de estireno-butadieno, estearato de zinc, aceite de soya por nombrar unos pocos. En general, puesto que los materiales poliméricos, termoplásticos no se pueden perfumar, la invención proporciona la adición de material de perfume debido a la presencia de lignina o cualquier otro biopolímero que pueda absorber estos aditivos de fragancia. En una modalidad de esta invención, la lignina se puede mezclar caliente o fría, ya sea sola o en unión con el material polimérico, termoplástico. En esta modalidad, la lignina se puede tratar por maceración en solventes que contienen aceites esenciales antes de que se mezcle con los materiales poliméricos. En otra modalidad, una mezcla de fragancias tal como por ejemplo terpenos y citronela se pueden inyectar directamente en una de las secciones del extrusor durante la fabricación de la mezcla. Se debe señalar que de manera inesperada para los polímeros tal como polietileno, la adición de un biopolímero tal como lignina a un material polimérico puede conducir a una mejora en la resiliencia del material a la radiación ultravioleta. Esto es inesperado puesto que no se adiciona un aditivo que mejoraría la resistencia a la fotodegradación sino más bien la lignina juega un papel en la estabilización del material polimérico, termoplástico para la degradación por radiación ultravioleta como se muestra en la Tabla 1. También se debe señalar que sin la lignina, un incremento en la duración de la exposición a la radiación ultravioleta provoca una fragmentación importante del polímero y una variación repentina y significante en el peso molecular del polímero.

Tabla 1 Peso Molecular Duración de exposición a Polietileno + 10 % de radiación UV (horas) Polietileno Lignina 0 320,000 300,000 30 240,000 242,000 200 35,000 120,000 En una modalidad preferida de esta invención, el PVC se puede mezclar en una base en peso con desde aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 40 % de lignina de organosol con un peso específico desde aproximadamente 1.27 y un tamaño de partícula medio desde aproximadamente 0.1 mieras hasta aproximadamente 100 mieras. Las mezclas finales de PVC/lignina tienen propiedades mecánicas más fuertes y se pueden degradar bajo el efecto de la luz. Las mezclas de PVC se pueden usar en aplicaciones médicas, alimenticias, de moda y caseras . Lo siguiente expone una modalidad particular para la mezcla de PVC con lignina de organosol. El PVC usado es una resina comercialmente no plastificada (Geon 85862 de BF Goodrich Technical Center, Avon Lake, Ohio, USA) como un polímero de suspensión de alto peso molecular (k = 67) y tiene la siguiente formulación: resina de PVC, 100 phr; estabilizador, 2 phr; ayuda de procesamiento, 1.5 phr; modificador de impacto, 6 phr; lubricantes, 3.75 phr; Ti02, variable desde 0 hasta 10 phr. Con 10 phr de Ti02, la resina de PVC tiene un peso específico de aproximadamente 1.48. Las mezclas de PVC se prepararon con la composición expuesta en la Tabla 2.

Tabla 2 Lignina de Mezcla No . TiO 2 ( % ) Organosol (%) 1 9 . 09 0 2 6 . 81 2.27 3 4 . 54 4.54 4 2 . 27 6.82 5 0 0 6 0 4.54 7 0 6.82 8 0 9.09 9 0 13.63 10 0 18.18 Las mezclas se prepararon al combinar en masa fundida en un Haake Rheomix 600 equipado con cuchillas deslizantes a una temperatura de aproximadamente 195°C. El tiempo de mezclado fue de aproximadamente 8 minutos a una velocidad de las cuchillas deslizantes de aproximadamente 65 rpm. Se adicionó PVC primero y la lignina segundo después de 30 segundos. Varios lotes se prepararon para cada formulación y después del mezclado en masa fundida, las mezclas obtenidas se molieron a un tamaño de partícula desde aproximadamente 3 hasta aproximadamente 5 mm. Las láminas con un espesor de aproximadamente 2 mm se moldearon por compresión a aproximadamente 195°C. Después del enfriamiento con aire y bajo presión, las láminas se cortaron con un troquel de corte en especímenes de forma de resalto para la prueba mecánica. Las propiedades mecánicas, resistencia a la tracción y alargamiento a la ruptura se midieron antes y después de 5 días y 20 días de la descomposición artificial a la intemperie y se correlacionaron con las propiedades de los controles de PVC. Se midieron de acuerdo con ASTM D 638 usando una máquina de prueba universal Instron. La descomposición a la intemperie de las muestras se llevó a cabo usando el equipo conocido en la técnica tal como un Q-Panel QUV. En este probador se simularon la lluvia y el rocío por un sistema de condensación y contiene una serie de lámparas UV-A con una emisión máxima a 343 nm y una distribución de energía espectral desde 295 hasta aproximadamente 400 nm. Todos los especímenes se sometieron a varios ciclos de 4 horas cada uno de exposición de UV a una temperatura de equilibrio desde aproximadamente 50°C alternando con exposición a condensación en una temperatura de equilibrio de aproximadamente 40°C. El número de días de descomposición acelerada a la intemperie fue de 5 y 20. La Tabla 3 muestra la influencia de la lignina en las características de fusión de las mismas mezclas. La procesabilidad o las características de fusión de las mezclas de PVC se ve influenciada en general por el tipo de resina y aditivos presentes. Un cambio en la formulación especialmente en el caso de una composición de PVC rígido puede afectar las características de fusión de las mezclas de PVC y en consecuencia su procesabilidad. La procesabilidad inapropiada puede tener un efecto negativo en las propiedades mecánicas del PVC y su capacidad de descomposición a la intemperie. Se ha encontrado que las características de fusión de las mezclas de PVC con lignina formuladas con o sin Ti02 presentan casi las mismas características como los controles de PVC. Se puede concluir que las características de fusión de las mezclas de lignina con PVC en comparación con los controles de PVC son muy cercanas y la presencia de lignina no tiene un efecto negativo en la procesabilidad de las mezclas de PVC y lignina. Los especímenes de las mezclas de PVC y lignina con Ti02 se colorean de color beige a tostado y las mezclas de lignina y PVC sin Ti02 fueron café obscuro.

Tabla 3 Tipo de Tiempo Valor Promedio del Temperatura promedio Mezcla promedio Par de Fuerzas de la masa fundida de fusión (°C) (S) Max En el En Par de En el ( fusión) término de fuerzas término de 3 min. máximo 8 min. 1 75 2500 1575 184 205 2 80 2530 1600 180 204 3 85 2570 1600 183 204 4 88 2425 1475 182 204 5 165 1960 1430 182 204 6 100 2280 1430 186 204 7 105 2350 1420 189 203 8 78 2370 1400 181 202 La Tabla 4 muestra los datos de tensión-esfuerzo para los controles de PVC y las mezclas de PVC y lignina antes y después de 5 y 20 días. La falta de correlación entre los valores de los datos de esfuerzo a la tracción-tensión pronosticado por el modelo teórico elaborado por Nielsen (J. Appl. Polym. Sci., Vol. 10, 97-103 (1966)) particularmente en el caso de adhesión perfecta entre el agente de relleno (en este caso lignina) y el polímero (en este caso PVC) y los valores experimentales mostrados en la Tabla 4 sugieren un cierto grado de interacción entre los dos polímeros en la mezcla. Además, hasta un cierto nivel de aproximadamente 6.81 % de lignina actúa como un agente de refuerzo sin que tenga un impacto negativo en el alargamiento. Como se puede ver después la descomposición a la intemperie, todas las mezclas muestran un valor de resistencia a la tracción más alto que los controles de PVC, y los valores incrementados se pueden correlacionar con la carga de lignina y el periodo de descomposición a la intemperie. La disminución del alargamiento en la ruptura también se puede correlacionar con el periodo de descomposición a la intemperie y la carga de lignina. También se puede ver que después de 20 días del periodo de descomposición a la intemperie, todas las mezclas a pesar de su nivel de Ti02 muestran un alto grado de fragilización y un incremento en la resistencia a la tracción con una casi carencia en el alargamiento. Se cree que el efecto observado puede ser debido a la recirculación.

Tabla 4 Tipo de Resistencia a la Alargamiento en la Ruptura Mezcla Tracción (MPA) (%) Inicial 5 Dias 20 Dias Inicial 5 Dias 20 Dias 42.30 48.36 50.52 280 289 47 1 40.15 45.76 49.73 332 292 269 2 43.85 48.30 49.86 281 193 61 3 44.14 49.40 50.58 326 110 45 4 47.05 50.41 51.60 312 91 30 8 48.66 50.26 51.67 182 51 29 Además, después del periodo de descomposición a la intemperie, las mezclas de PVC sin Ti02 y las mezclas de PVC que comprenden lignina se caracterizan por un cambio en el color observado solo en el lado expuesto a la luz UV. En el caso de las mezclas de PVC sin Ti02, el color cambio de blanco-gris a amarillo rojizo y en el caso de las mezclas de PVC que comprenden lignina, el color cambió a tonos más claros. En el caso de las mezclas de PVC que comprenden 9.09 % de Ti02, el cambio en el color después de la descomposición a la intemperie es apenas perceptible, que se cree que es debido al efecto de Ti02 en la descomposición a la intemperie del PVC. Se cree que la fragilización y el cambio de color debido a la descomposición artificial a la intemperie muestra la susceptibilidad de amb.os polímeros interactuantes a la radiación UV. Se cree que la lignina se fotodegrada como resultado de la formación de radicales libres, principalmente radicales fenoxi . Las mezclas de PVC de esta invención se pueden formular para lograr una buena descomposición a la intemperie al mezclar niveles sinergísticos de Ti02 y lignina. La invención y muchas de sus ventajas acompañantes se entenderá a partir de la descripción anterior, y será aparente que se pueden hacer varios cambios y modificaciones sin que se aparten del espíritu y alcance de la invención o se sacrifiquen todas sus ventajas materiales, los materiales específicos, procedimientos y el ejemplo descritos anteriormente en la presente que son principalmente modalidades preferidas, por ejemplo, al mezclar diferentes clases de compuestos de PVC con lignina, se pueden formular otros tipos de mezclas que tendría la ventaja de una temperatura inferior de procesamiento y condiciones más suaves de descomposición a la intemperie. Los absorbedores a UV y/o sistemas estabilizadores a la luz-térmicos, adecuados también se pueden incluir en las formulaciones para lograr las propiedades mecánicas adecuadas antes de la descomposición a la intemperie y los matices adecuados de colores en la mezcla final. En otro ejemplo, la lignina y el Ti02 se pueden formular conjuntamente para. optimizar adicionalmente la reacción fotoquímica de la lignina y el Ti02, afectando así la fotodegradabilidad final de la formulación. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la presente invención, es el que resulta claro a partir de la descripción de la presente invención. Habiéndose descrito la presente invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un método para fabricar una mezcla termoplástica, polimérica, degradable, caracterizado porque comprende el paso de mezclar un material polimérico con una lignina de organosol en una relación en peso desde aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 40 % en una base en peso con el material polimérico.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material polimérico se selecciona a partir del grupo que consiste de polietileno, polipropileno, cloruro de poli (vinilo) y copolímeros de poliestireno.

3. Una película termoplástica degradable, caracterizada porque comprende polietileno y una lignina de organosol en una relación en peso de desde aproximadamente 0.5 hasta 40 % en una base en peso con el polietileno.

4. La película de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque además comprende un aditivo oxidante en una relación en peso desde aproximadamente 0.1% hasta aproximadamente 0.5 % con la mezcla polimérica.

5. La película de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque la lignina tiene un tamaño de partícula medio desde aproximadamente 0.1 mieras hasta aproximadamente 100 mieras.

6. La película de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque tiene un espesor desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 100 mieras .

7. Un método para fabricar un lote principal, caracterizado porque comprende los pasos de mezclar una lignina de organosol con un material polimérico en una relación en peso desde aproximadamente 35 % hasta aproximadamente 85 % con el material polimérico.

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el material polimérico se selecciona a partir del grupo que consiste de acetato de etilen (vinilo) y copolímeros de estireno-butadieno.

9. Un método para fabricar una pelotilla, el método está caracterizado porque comprende los pasos de: mezclar una lignina de organosol con un primer material polimérico en una relación en peso desde aproximadamente 35 % hasta aproximadamente 85 % con el primer material polimérico para formar una mezcla de lote principal; y coextruir la mezcla del lote principal con un segundo material polimérico para formar la pelotilla, la pelotilla tiene un núcleo y una envoltura, el lote principal forma el núcleo y el segundo material polimérico forma la envoltura.

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la pelotilla comprende desde aproximadamente 0.5 % hasta aproximadamente 40 % de la lignina de organosol en una base en peso con el primer y segundo material polimérico.

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el primer material polimérico se selecciona a partir del grupo que consiste de acetato de etileno (vinilo) y copolímeros de estireno-butadieno.

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el segundo material polimérico se selecciona a partir del grupo que consiste de polietileno, polipropileno, cloruro de poli (vinilo) y copolímeros de poliestireno.

13. Un artículo de manufactura, caracterizado porque está de acuerdo con el método de la reivindicación 1.

14. Un artículo de manufactura, caracterizado porque está de acuerdo con el método de la reivindicación 7.

15. Un artículo de manufactura, caracterizado porque está de acuerdo con el método de la reivindicación 9.