Пластмасса, обладающая бактерицидными и ароматическими свойствами

 

Изобретение относится к полимерной промышленности и может быть использовано при производстве пластмассовых товаров народного потребления, изделий медицинского и сельскохозяйственного назначения. Пластмасса, обладающая бактерицидными и ароматическими свойствами, содержит полимер и один или более экстрактов из растений, представляющих собой ароматизированный ароматическим эфирным маслом порошок экстрактов из растительного сырья. Полимер представляет собой полиэтилен высокого давления с термостабилизатором либо без или полистирол. Соотношение компонентов, мас.%: вышеуказанный полимер 90-99,9; вышеуказанный порошок экстрактов из растительного сырья 0,01-10. Изобретение позволяет получить пластмассу обладающую бактерицидными и ароматическими свойствами, снизить трудоемкость и длительность изготовления готовых изделий и соответственно снизить их себестоимость.

Изобретение относится к полимерной промышленности и может быть использовано при производстве пластмассовых товаров народного потребления, изделий медицинского и сельскохозяйственного назначения и др.

Пластмассы находят все большее применение во всех сферах человеческой деятельности, заменяя традиционные материалы, такие как металл, стекло, керамика, дерево, кожа, а также строительные и отделочные материалы. Соответственно возрастают требования к качеству пластмассовых изделий, особенно к тем, с которыми человек контактирует непосредственно.

Пластмассы - это материалы на основе высокомолекулярных соединений - полимеров. В ряде случаев для придания тех или иных свойств пластмассовым изделиям их изготавливают на основе композиции полимеров, т.е. полимеров с добавками пластификаторов, наполнителей, стабилизаторов, красителей, смазывающих и других добавок.

Известна полимерная композиция для изготовления изделий с перламутровым блеском, содержащая полипропилен, полистирол и модификатор. В качестве модификатора применяют смесь полиэтилена высокой плотности и простого олигоэфира. Компоненты в полимерной композиции взяты в следующем соотношении, мас.%: полипропилен 66,7-86,92; полистирол 10-25; полиэтилен высокой плотности 3-8; простой олигоэфир 0,08-0,3. Из этой композиции изготавливают товары народного потребления, в частности банки для сыпучих продуктов (Авт. свид. СССР №1502582, кл. C 08 L ²³/₁₂, С 08 К ⁵/₀₆, 1989).

Недостатком известной композиции является то, что изделия из нее имеют специфический запах пластмассы и продукты при длительном хранении в них обретают неприятный запах. Кроме того, посуда, изготовленная из этой композиции, не обладает бактерицидными свойствами.

Известна также полимерная композиция для получения медицинской пленки, содержащей на 100 мас.ч. поливинилхлорида (ПВХ) 40-45 мас.ч. пластификатора и 1,5 мас.ч. стабилизатора. Пленку выпускают прозрачной, неокрашенной, толщиной 0,3-0,4 мм (В.Н.Красовский. Переработка полимерных материалов на валковых машинах. - Л.: "Химия", 1979, с.10).

Недостатком известной полимерной композиции является то, что полученная медицинская пленка биологически не активна, не ароматизирована и поэтому не может положительно влиять на лечебный процесс.

Для изготовления различных товаров народного потребления применяют галантерейную пленку, которую получают из полимерной композиции следующего состава, мас.ч.: полимер ПВХ 100; пластификатор 18,3; стеарат кальция 4; метанол 54; редоксайд 1,35; пигменты 0,41.

Галантерейную пленку выпускают толщиной 0,2-0,7 мм (В.Н.Красовский. Переработка полимерных материалов на валковых машинах. - Л.: "Химия", 1979, с.11).

Известная композиция обладает рядом недостатков. В состав композиции входит сильный яд - метанол. Производные метанола и сам метанол по экологическим и санитарным нормам не рекомендуется использовать в пластмассах, с которыми непосредственно контактирует человек. Кроме того, полученная пленка не ароматизирована и не обладает биологической активностью, что снижает потребительские качества этой пленки и изделий из нее.

Известен полимер - полиэтилен высокого давления (низкой плотности), получаемый полимеризацией этилена при высоком давлении с применением инициаторов радикального типа.

Полиэтилен выпускают без добавок - базовые модели и в виде композиций на их основе с наполнителями, стабилизаторами и другими добавками в окрашенном и неокрашенном виде.

Полиэтилен - термопластичный эластичный материал, прочный на удар и изгиб, устойчив к действию органических растворителей, почти всех кислот и щелочей и физиологически безвреден для человека, что обеспечивает его широкое использование в изделиях культурно- и хозяйственно-бытового назначения, в медицине и сельском хозяйстве. Из полиэтилена изготавливают посудохозяйственные изделия, пленочные материалы (занавески, скатерти, упаковку для пищевых продуктов и пр.), листовые отделочные материалы, детскую мебель и другие предметы быта.

Полиэтилен может хорошо перерабатываться в изделия различными методами пластической деформации: литьем под давлением, компрессорным и литьевым прессованием, выдуванием, экструзией, вакуум-формованием, пламенным напылением.

Для производства изделий полиэтилен поставляют в виде порошка или гранул.

Одна из известных композиций полимера для изготовления детских игрушек - "Полиэтилен 158-03", красновато-оранжевый 244, сорт 1, ГОСТ 16337-77" - содержит полиэтилен базовой марки 15803-20 с добавкой термостабилизатора и пигментов: лак оранжевый 0,4 мас.% в окрашенной композиции и титана двуокись пигментная марки Р-0,2 0,2 мас.% (ГОСТ 16337-77. Полиэтилен высокого давления. Технические условия).

Недостатком известной композиции является то, что у игрушек отсутствуют ароматизация и биологические возможности (бактерицидные, энергетические и антистатические свойства).

Известен также продукт из синтетической смолы с содержанием различных веществ: пахучих, репелентов, инсектицидов, противоплесневых и противогрибковых, которые предварительно инактивируются в различные формы циклодекстрина (альфа-, бета- и гамма-циклодекстрина) и покрываются глицидными спиртами. Глицидный спирт используется в виде восстановленных желеобразных гранул с циклодекстрином или без него.

Восстановленные желеобразные гранулы, используемые в известном продукте, получают путем гидролиза крахмала кислотой или ферментом мальтолигосахаридной смеси, содержащей глюкозу, мальтозу, мальтотриозу и тому подобные примеси, с последующим гидрированием смеси в присутствии никелевого катализатора при высоком давлении. Восстановительные функциональные группы распадающихся сахаров гидрируются для получения глицидных спиртов.

Восстановленные желеобразные гранулы и циклодекстрин могут быть получены путем каталитического восстановления желеобразных гранул, содержащих циклодекстрин, согласно описанному выше процессу. Содержащийся там циклодекстрин не проявляет никаких изменений при проведении описанного выше процесса, однако сахара восстанавливаются по другому по сравнению с циклодекстрином и превращаются в соответствующие глицидные спирты.

В качестве пахучих веществ в известном продукте используют экстракты из растений (лавандовое, нардовое, розовое, лимонное и жасминовое масло, т.е. эфирные масла) или синтетические пахучие вещества.

В качестве бактерицидных веществ используют в основном синтетические.

Готовый продукт получают смешиванием циклодекстрина, восстановленных желеобразных гранул и пахучего или бактерицидного вещества, перемешивания смеси при температуре 65-70°С в течение часа. Полученный материал измельчают в вакуумной или распылительной сушилке при 60-90°С в порошок, который смешивают со смолой, гранулируют, а из гранул с добавкой еще смолы (или без добавки смолы) формуют изделие (Патент США №4722815, М. кл B 29 C ⁵⁹/₀₀, ⁶⁷/₀₂ НКИ-264-117, 1988).

Недостатком известного продукта является большое количество исходных компонентов, сложность получения некоторых из них (получение восстановленных желеобразных гранул с циклодекстрином и без него), а также большая трудоемкость и длительность изготовления конечного продукта, обусловленная сложностью состава (смешивание циклодекстрина и восстановленных желеобразных гранул с пахучим или бактерицидным веществом, длительное перемешивание при высокой температуре, сушка и измельчение смеси в порошок и затем только сплавление со смолой), приводят к высокой себестоимости готовых изделий.

При этом смешивание ароматических эфирных масел (пахучих веществ) с циклодекстрином и восстановленными желеобразными гранулами при длительном процессе приготовления из них порошка значительно снижает насыщенность аромата в готовом изделии.

Кроме того, введение синтетических пахучих и бактерицидных веществ в пластмассу лишает готовое изделие биологической энергии растений, что снижает эффективность контакта человека с изделиями из такой пластмассы.

Задачей настоящего изобретения является создание пластмассы, обладающей бактерицидными и ароматическими свойствами, у которой за счет изменения состава ароматических и бактерицидных добавок достигаются упрощение состава заявляемой пластмассы, снижение трудоемкости и длительности изготовления готовых изделий и соответственно снижение их себестоимости при увеличении эффекта ароматических и бактерицидных свойств, а также биологической энергии.

Поставленная задача решается тем, что в пластмассу, обладающую бактерицидными и ароматическими свойствами, содержащую полимер и один или более экстрактов из растений, согласно изобретению в качестве экстрактов из растений пластмасса содержит ароматизированный ароматическим эфирным маслом порошок экстрактов из растительного сырья, а в качестве полимера - полиэтилен высокого давления с термостабилизатором или без такового или полистирол при следующем соотношении компонентов, мас.%: вышеуказанный полимер 90-99,9; вышеуказанный порошок экстрактов из растительного сырья 0,01-10.

Благодаря введению в пластмассу порошка экстрактов из растений достигается упрощение состава заявляемой пластмассы, уменьшение трудоемкости и длительности процесса изготовления готовых изделий и снижение их себестоимости.

Порошок экстрактов из растений, являясь носителем биологически активных веществ растений, обогащает пластмассу и изделия из нее бактерицидными свойствами, биоэнергией и ароматом растений, что делает контакт человека с такими изделиями приятным и полезным.

Ароматизация порошка экстрактов из растений эфирными маслами позволяет усиливать или корректировать ароматические и бактерицидные свойства, а также биоэнергию изделий из заявляемой пластмассы.

В экстрактах растений образуются парамагнитные центры, излучающие энергию с большой частотой колебаний, которая положительно влияет на мембраны клеток человека. При этом запахи оказывают мощное эмоционально-психическое воздействие на человека и на ход физиологических процессов в организме.

Экстракты из растительного сырья могут быть получены в виде порошка, ароматических эфирных масел или в виде жирных масел.

Порошки в большинстве случаев получают путем водной экстракции растительной массы с концентрированием и сушкой. Технология получения порошков воспроизводит естественный процесс мумификации растительного сырья и позволяет исходный продукт переводить в термолиотропное состояние (подобие мумие). В состав порошков входят аминокислоты, моносахара, углеводы, уроновые кислоты, гуминовые вещества, флавоноиды, липиды, микроэлементы и др.

Ароматические эфирные масла получают из растительной массы методом гидродистилляции, холодного прессования, анфлеража, экстрагирования органическими растворителями, криогенным методом и др. Эфирные масла представляют собой сложные смеси летучих душистых веществ, относящихся к многочисленному и разнообразному по химическому строению классу природных соединений - терпеноидам.

Жирные масла получают из растений в основном отжимом и экстрагированием. Жирные масла содержат триглицериды высших жирных кислот, фосфатиды, стеарины, токоферолы и др. Жирные масла используют как транспортное масло для эфирных масел.

Растительные экстракты вводят в пластмассу в виде порошков или в виде порошков с эфирными маслами.

Введение растительных экстрактов в биопластмассу осуществляют известным способом при производстве пластмассовых изделий. Например порошками растительных экстрактов опудривают гранулы полимера перед расплавлением. Эфирные масла либо вводят в порошок растительного экстракта при его изготовлении, либо распыляют на гранулы полимера (опудренные порошком растительного экстракта) перед их расплавлением. При этом эфирные масла вводят в чистом виде, либо их спиртовые растворы (в основном в этаноле), либо смешанные с транспортным жирным маслом (например, маслом грецкого ореха, кукурузным маслом и др.).

Одним из распространенных методов изготовления изделий из термопластичных полимеров является экструзионный. По этому методу гранулы полимера в смесителе опудривают заранее ароматизированным эфирным маслом порошком растительного экстракта и разогревают до вязкоупругого состояния. При этом ароматизированный порошок растительного экстракта хорошо сцепляется с гранулами полимера. Затем опудренные гранулы загружают в экструдер, в котором происходят плавление гранул, гомогенизация расплава и выдавливание его через выходную головку экструдера, формование изделия с последующим охлаждением.

При поиске по патентной и научно-технической литературе не выявлена совокупность признаков, аналогичной заявляемой, которая не следует из уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критерию патентоспособности "новизна" и "изобретательский уровень".

Предлагаемое изобретение промышленно применимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует критерию патентоспособности "промышленная применимость".

Заявляемое изобретение иллюстрируется примерами.

Пример 1. Изготавливали крышки для стеклянных банок. В качестве исходного сырья использовали гранулы полимерной композиции, содержащей полиэтилен высокого давления марки 15803-20 и термостабилизатор (ГОСТ 16337-77).

В качестве биодобавки брали порошок экстракта из люцерны и стевии медовой, ароматизированный эфирным маслом шалфея.

50 кг гранул полимера, что составляет 90 мас.% от общего состава пластмассы, загружали в смеситель и опудривали 5555,6 г (т.е. 10 мас.%) ароматизированного порошка растительного экстракта. При перемешивании гранулы разогревали горячим воздухом. При этом порошок экстракта хорошо сцеплялся с гранулами. Затем опудренные гранулы загружали в экструдер с тремя зонами нагрева. В экструдере происходили постепенное плавление гранул и гомогенизация расплава и одновременное продвижение всей массы вдоль цилиндра экструдера до формующей выходной головки. При этом в экструдере создавалось гидростатическое давление, которое выдавливало расплав биопластмассы через головку в форму для прессования. Готовые крышки охлаждали, очищали от наплывов и отправляли на склад.

Готовые крышки были полупрозрачными и имели приятный запах.

При испытаниях молоко, закрытое изготовленными по изобретению крышками, в стеклянной банке сохранялось в два раза дольше до скисания, нежели в контроле, закрытое обыкновенной крышкой. Это подтверждает то, что крышка, изготовленная по изобретению, обладает бактерицидными свойствами. При этом на крышке в процессе эксплуатации не возникало статического электричества.

Пример 2. Изготавливали пленку рукавным методом. В качестве исходного сырья использовали 60 кг гранул полиэтилена высокого давления марки 17504-006 (ГОСТ 16337-77), что составило 99,9 мас.% от общего состава пластмассы. В качестве биологической добавки вводили 60,06 г порошка экстракта крапивы двудомной, ароматизированного эфирным маслом эвкалипта. Биодобавка составляла 0,1 мас.% от общего состава пластмассы.

Получение расплава полимера с биодобавкой осуществляли так же, как в примере 1.

Изготовление пленки рукавным методом (раздувом) осуществляли непрерывным выдавливанием расплава полимера через узкую кольцевую щель формующей головки экструдера с последующей вытяжкой рукава в продольном и поперечном направлениях и его охлаждении. Расплав выдавливали в виде тонкостенного рукава, внутрь которого подавали сжатый воздух. Снаружи рукав также обдували струей воздуха. После растяжения до заданного размера рукав охлаждали, складывали сдвоенным полотном. Из этого рукава нарезали отдельные полотнища, которые заваривали с одного торца и получали прозрачные кульки упаковочные для пищевых продуктов.

Кульки обладали слабым приятным запахом, напоминающим эвкалипт, при этом имели бактерицидные свойства, за счет чего увеличивались консервирующие возможности кульков и соответственно увеличивался срок хранения без порчи пищевых продуктов.

Кроме того, при использовании крышек и кульков, изготовленных из предложенной биопластмассы, несколько улучшалось качество хранимых продуктов за счет активации их биодобавками, введенными в полимер.

Изготовленные кульки, также как и крышки, имели антистатические свойства.

Пример 3. Изготавливали корпус телефона. Использовали ударопрочный полистирол марки УПМ-508 и биодобавку из порошка экстракта крапивы двудомной, ароматизированного эфирным маслом пихты на транспортном масле грецкого ореха.

60 кг гранул полистирола (94 мас.% от общего состава пластмассы) загружали в смеситель и смешивали с 3,83 кг биодобавки (6 мас.%). Затем массу загружали в литьевую машину и разогревали до получения однородного расплава. Далее в разогретую литьевую форму нагнетали расплав термопласта под давлением, делали температурную выдержку, по истечении которой форму с изделием резко охлаждали. После достижения изделием твердого агрегатного состояния его удаляли из формы.

Корпус телефона источал тонкий аромат хвойного леса.

При пользовании телефоном больными и здоровыми людьми не было переноса заболеваний, т.к. корпус обладал бактерицидными свойствами. Кроме того, корпус телефона имел антистатические свойства.

В приведенных примерах использовались порошки "Эконика" из растительных экстрактов ТУ У 194560658-001-99.

Для ароматизации порошков из растительных экстрактов к ним добавляли 1-1,5 мас.% эфирных масел от количества порошка в соответствии с методиками аромотерапии.

Использование в заявляемой пластмассе более 10 мас.% растительных экстрактов практически не приводит к увеличению эффекта, но увеличивает затраты и может повлиять на физико-механические свойства пластмасс, т.к. большое количество порошков растительных экстрактов увеличивает количество наполнителей в полимерной композиции, что не всегда желательно.

Введение биодобавок в пластмассу менее 0,1% практически не дает ощутимого эффекта, бактерицидные свойства и аромат не наблюдаются.

Биоактивные свойства изделий, изготовленных из заявляемой пластмассы, сохраняются длительное время, их можно мыть моющими средствами без снижения их активности.

Помимо приведенных примеров изобретение можно использовать для получения изделий из различных полимеров и композиций на их основе, другие методы изготовления.

Таким образом, предложенная пластмасса по сравнению с прототипом обладает значительным преимуществом: более простой состав, менее сложная технология получения изделий, соответственно ниже себестоимость готовых изделий и более высокие бактерицидные свойства изделий, более насыщенный аромат. При этом готовые изделия из предлагаемой пластмассы обладают биоэнергией растений.

Формула изобретения

Пластмасса, обладающая бактерицидными и ароматическими свойствами, содержащая полимер и один или более экстрактов из растений, отличающаяся тем, что в качестве экстрактов из растений она содержит ароматизированный ароматическим эфирным маслом порошок экстрактов из растительного сырья, а в качестве полимера - полиэтилен высокого давления или полиэтилен высокого давления с термостабилизатором, или полистирол при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Вышеуказанный полимер 90-99,9

Вышеуказанный порошок экстрактов из

растительного сырья 0,01-10