Полимерная композиция, содержащая добавку основного типа, способ и изделия, содержащие упомянутую полимерную композицию
Изобретение относится к полимерной композиции для получения изделий, содержащей, по меньшей мере, один полимер и, по меньшей мере, одну добавку основного типа, причем, по меньшей мере, одна добавка основного типа имеет значение pH, равное или составляющее менее чем 13 и равное или составляющее более чем 7 при измерении в водном растворе 1 мас.% при 20°C, причем, по меньшей мере, одна добавка основного типа выбрана из группы, состоящей из оксидов щелочноземельных металлов, гидроксидов щелочноземельных металлов, MgCO3, ZnO и Al2O3 основного типа, и причем, по меньшей мере, один полимер выбран из группы, состоящей из сложных эфиров полисахаридов. Данная композиция, как правило, проявляет повышенную биоразлагаемость. 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 табл.
Настоящая заявка испрашивает приоритет в отношении европейской патентной заявки № EP 14197348.7, причем полное содержание этой заявки включается в настоящий документ посредством ссылки для всех целей.
Настоящее изобретение относится к полимерным композициям, содержащим, по меньшей мере, одну добавку основного типа, и способам, включающим, по меньшей мере, одну технологическую стадию, для получения полимерной композиции или изделий, содержащих полимерную композицию.
Изделия, содержащие полимерные композиции, присутствуют повсеместно. Зачастую изделия, содержащие полимерные композиции, имеют короткий срок службы и выбрасываются после использования, например, упаковочные материалы, связующие материалы и сигаретные фильтры. Стало проблемой загрязнение окружающей среды в результате ненадлежащей утилизации. Оказывается желательным получение полимерных композиций с повышенной биоразлагаемостью в целях сокращения продолжительности пребывания полимерных загрязняющих веществ в окружающей среде. Кроме того, оказывается желательным сокращение продолжительности пребывания полимерных загрязняющих веществ на мусорных свалках посредством повышения биоразлагаемости полимерных композиций.
Международная патентная заявка № WO 9410238 описывает способ повышения биоразлагаемости сложных эфиров целлюлозы посредством введения в контакт сложных эфиров целлюлозы с определенными активаторами основного гидролиза.
Было обнаружено, что полимерные композиции, содержащие, по меньшей мере, одну добавку основного типа, где, по меньшей мере, одна добавка основного типа имеет значение pH, равное или составляющее менее чем 13 и равное или составляющее более чем 7 при измерении в водном растворе 1 мас.% при 20°C, проявляют повышенную биоразлагаемость по сравнению с полимерными композициями, в которых не содержится, по меньшей мере, одна добавка. Данный эффект оказывается особенно преимущественным для полимерных композиций, содержащих добавки основного типа, имеющие низкую растворимость. Считается, что, по меньшей мере, одна добавка скорее создает благоприятное место для обитания разлагающих микробов, чем выступает в качестве активатора гидролиза; при этом низкая растворимость представляет собой преимущество, поскольку добавка медленно выщелачивается из полимерной композиции, и в результате этого предотвращается создание чрезмерно основной среды, которая является потенциально вредной для разлагающих микробов. Кроме того, медленное выщелачивание добавки основного типа, имеющей низкую растворимость, обеспечивает более продолжительное и устойчивое высвобождение добавки; таким образом, данный эффект может сохраняться в течение продолжительного периода времени.
Таким образом, настоящее изобретение относится к полимерной композиции, содержащей, по меньшей мере, один полимер и, по меньшей мере, одну добавку основного типа, в которой, по меньшей мере, одна добавка основного типа имеет значение pH, равное или составляющее менее чем 13 и равное или составляющее более чем 7 при измерении в водном растворе 1 мас.% при 20°C. Данная полимерная композиция, как правило, проявляет повышенную биоразлагаемость по сравнению с полимерной композицией, в которой не содержится, по меньшей мере, одна добавка. Таким образом, данная добавка представляет собой добавку, которая повышает биоразлагаемость полимерной композиции. Полимерная композиция может дополнительно содержать, по меньшей мере, один ингибитор реакций автоконденсации, происходящих в растворителях, содержащих, по меньшей мере, одну карбонильную функциональную группу и связь C-H в α-положении по отношению к вышеупомянутой карбонильной функциональной группе, причем данные реакции часто происходят в условиях кислотного или основного катализа. Еще один аспект настоящего изобретения относится к способу получения полимерной композиции согласно настоящему изобретению или к способу изготовления изделий, содержащих полимерную композицию согласно настоящему изобретению, который включает, по меньшей мере, одну стадию, причем, по меньшей мере, одна стадия выбирается из группы стадий, представляющих собой:
a) введение в контакт, по меньшей мере, одной добавки основного типа и необязательно, по меньшей мере, одного ингибитора с, по меньшей мере, одним полимером в жидкой фазе, содержащей, по меньшей мере, один растворитель, и последующее отделение, по меньшей мере, одного растворителя с получением полимерной композиции согласно настоящему изобретению;
b) введение в контакт, по меньшей мере, одной добавки основного типа и необязательно, по меньшей мере, одного ингибитора с, по меньшей мере, одним полимером в жидкой фазе, содержащей, по меньшей мере, один растворитель, и последующее прядение получаемой в результате смеси с получением волокон, содержащих полимерную композицию;
c) введение в контакт, по меньшей мере, одной добавки основного типа и необязательно, по меньшей мере, одного ингибитора с, по меньшей мере, одним полимером в жидкой фазе, содержащей, по меньшей мере, один растворитель, и последующее применение способа литья пленки с получением пленок, содержащих полимерную композицию;
d) введение в контакт, по меньшей мере, одной добавки основного типа с, по меньшей мере, одним полимером, где, по меньшей мере, часть, по меньшей мере, одного полимера находится в расплавленном состоянии, и необязательное охлаждение смеси с получением полимерной композиции согласно настоящему изобретению;
e) введение в контакт, по меньшей мере, одной добавки основного типа с, по меньшей мере, одним полимером, где, по меньшей мере, часть, по меньшей мере, одного полимера находится в расплавленном состоянии, и последующее экструдирование и/или раздувание с получением пленки полученной смеси для получения формованного изделия, волокна, пленки, глубоко вытянутой пленки, полученного инжекционным формованием изделия, толстостенного формованного изделия, в частности, цветочного горшка, гранулята, микрогранулы, гранулы или сосуда, содержащих полимерную композицию.
Согласно еще одному аспекту, настоящее изобретение относится к фильтрующему жгуту, содержащему полимерную композицию согласно настоящему изобретению, или к фильтрующему жгуту, содержащему волокна, полученные способом, включающим, по меньшей мере, одну стадию (b) согласно вышеупомянутому способу.
По меньшей мере, один полимер, содержащийся в полимерной композиции согласно настоящему изобретению, представляет собой биоразлагающийся полимер. Зачастую, по меньшей мере, один полимер представляет собой биополимер. В частности, по меньшей мере, один полимер представляет собой полимер на основе полисахарида, предпочтительно целлюлозы или крахмала. Предпочтительно, по меньшей мере, один полимер представляет собой сложный эфир полисахарида. Предпочтительнее, по меньшей мере, один полимер представляет собой сложный эфир целлюлозы, выбранный из группы, состоящей из ацетата целлюлозы, пропионата целлюлозы, бутирата целлюлозы, ацетат-пропионата целлюлозы и ацетат-бутирата целлюлозы. Ацетат целлюлозы является наиболее предпочтительным. Средняя степень замещения (DS) сложного эфира целлюлозы составляет от 1,5 до 3,0, в частности, от 2,2 до 2,7, это, в частности, имеет место в случае ацетата целлюлозы. Оптимальная средняя степень полимеризации сложного эфира целлюлозы составляет от 150 до 500, в частности, от 180 до 280. Согласно еще одному аспекту, по меньшей мере, один полимер выбирается из группы, состоящей из полилактида, поликапролактона и полигидроксимасляной кислоты.
Согласно настоящему изобретению, термин «добавка основного типа» используется для обозначения добавки, которая имеет значение pH, равное или составляющее менее чем 13 и равное или составляющее более чем 7 при измерении в водном растворе 1 мас.% при 20°C. Как правило, добавка основного типа имеет значение pH, равное или составляющее менее чем 13 при измерении в водном растворе 1 мас.% при 20°C; предпочтительно, значение pH, равное или составляющее менее чем 12 при измерении в водном растворе 1 мас.% при 20°C, и наиболее предпочтительно значение pH, равное или составляющее менее чем 11 при измерении в водном растворе 1 мас.% при 20°C. Как правило, добавка основного типа имеет значение pH, равное или составляющее более чем 7 при измерении в водном растворе 1 мас.% при 20°C; предпочтительно, значение pH, равное или составляющее более чем 7,8 при измерении в водном растворе 1 мас.% при 20°C, и наиболее предпочтительно значение pH, равное или составляющее более чем 8,5 при измерении в водном растворе 1 мас.% при 20°C. Особенно преимущественной является добавка основного типа, имеющая значение pH, составляющее от 8,5 до 11 при измерении в водном растворе 1 мас.% при 20°C. Значение pH измеряется согласно стандартным процедурам, например, с помощью стеклянного электрода для измерения pH.
Как правило, по меньшей мере, одна добавка основного типа выбирается из группы, состоящей из оксидов щелочноземельных металлов, гидроксидов щелочноземельных металлов, карбонатов щелочноземельных металлов, карбонатов щелочных металлов, бикарбонатов щелочных металлов, ZnO и Al2O3 основного типа. Предпочтительно, по меньшей мере, одна добавка основного типа выбирается из группы, состоящей из MgO, Mg(OH)2, MgCO3, CaO, Ca(OH)2, CaCO3, NaHCO3, Na2CO3, K2CO3, ZnO, KHCO3 и Al2O3 основного типа. Согласно еще одному предпочтительному аспекту, по меньшей мере, одна добавка основного типа выбирается из группы, состоящей из MgO, Mg(OH)2, MgCO3, CaO, Ca(OH), NaHCO3, K2CO3, ZnO, KHCO3 и Al2O3 основного типа. Предпочтительнее, по меньшей мере, одна добавка основного типа выбирается из группы, состоящей из MgO, Mg(OH)2, CaO, Ca(OH)2, ZnO и Al2O3 основного типа. Согласно одному аспекту, оксиды щелочноземельных металлов, ZnO и Al2O3 основного типа являются особенно предпочтительными в качестве добавки основного типа; таким образом,, по меньшей мере, одна добавка основного типа предпочтительнее выбирается из группы, состоящей из MgO, ZnO, CaO и Al2O3, и еще предпочтительнее из группы, состоящей из MgO, CaO и ZnO. Наиболее предпочтительная добавка основного типа представляет собой MgO.
Зачастую, по меньшей мере, одна добавка основного типа имеет растворимость, составляющую от 10-5 до 70 г/100 мл воды при 20°C. Как правило, по меньшей мере, одна добавка основного типа имеет растворимость, равную или составляющую более чем 10-6 г/100 мл воды при 20°C. Предпочтительно, по меньшей мере, одна добавка основного типа имеет растворимость, равную или составляющую более чем 10-5 г/100 мл воды при 20°C. Наиболее предпочтительно, по меньшей мере, одна добавка основного типа имеет растворимость, равную или составляющую более чем 10-4 г/100 мл воды при 20°C. Как правило, по меньшей мере, одна добавка основного типа имеет растворимость, равную или составляющую менее чем 70 г/100 мл воды при 20°C. Предпочтительно, по меньшей мере, одна добавка основного типа имеет растворимость, равную или составляющую менее чем 10 г/100 мл воды при 20°C. Предпочтительнее, по меньшей мере, одна добавка основного типа имеет растворимость, равную или составляющую менее чем 1 г/100 мл воды при 20°C. Наиболее предпочтительно, по меньшей мере, одна добавка основного типа имеет растворимость, равную или составляющую менее чем 0,1 г/100 мл воды при 20°C. Примеры добавок, имеющих растворимость, составляющую приблизительно 10-4 г/100 мл в воде при 20°C, представляют собой MgO, ZnO и Mg(OH)2. Один пример добавки, имеющих растворимость, составляющую приблизительно 10-2 г/100 мл в воде при 20°C, представляет собой MgCO3. Примеры добавок, имеющих растворимость, составляющую приблизительно 0,1 г/100 мл в воде при 20°C, представляют собой CaO и Ca(OH)2.
Согласно еще одному аспекту, по меньшей мере, одна добавка основного типа часто выбирается из группы, состоящей из K2CO3 и Al2O3 основного типа.
Как правило, по меньшей мере, одна добавка основного типа присутствует в полимерной композиции в форме тонкодисперсных частиц.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна добавка основного типа присутствует в полимерной композиции в форме тонкодисперсных частиц, у которых размер частиц D90 равняется или составляет менее чем 10 мкм. Предпочтительнее размер частиц D90 тонкодисперсной добавки основного типа равняется или составляет менее чем 5 мкм. Предпочтительнее размер частиц D90 тонкодисперсной добавки основного типа равняется или составляет менее чем 3 мкм. Наиболее предпочтительным является размер частиц, равный или составляющий менее чем 2 мкм. Как правило, нижний предельный размер частиц D90, по меньшей мере, одной добавки основного типа не имеет решающего значения для настоящего изобретения. Частицы, имеющие описанный размер частиц, могут быть получены согласно процедурам, известным специалисту в данной области техники, таким как, например, влажное или сухое измельчение в мельнице, например, шаровой или бисерной мельнице, такой как WAB Dyno® Mill Multi Lab. Частицы могут быть также получены посредством измельчения одной добавки в присутствии других добавок, таких как пигменты, наполнители или красители. Размер частиц D90 может быть предпочтительно определен посредством лазерной дифракции, например, с помощью лазерного дифракционного датчика, такого как Helos® BR.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна добавка основного типа присутствует в полимерной композиции в форме тонкодисперсных частиц в количестве от 0,01 до 40 мас.%. Термин «мас.%» относится к полной массе полимерной композиции, включающей, например, другие добавки, такие как, пигменты, наполнители или красители. Зачастую, по меньшей мере, одна добавка основного типа присутствует в полимерной композиции в форме тонкодисперсных частиц в количестве, равном или составляющем более чем 0,01 мас.%. Предпочтительно, по меньшей мере, одна добавка основного типа присутствует в полимерной композиции в форме тонкодисперсных частиц в количестве, равном или составляющем более чем 0,05 мас.%. Наиболее предпочтительно, по меньшей мере, одна добавка основного типа присутствует в полимерной композиции в форме тонкодисперсных частиц в количестве, равном или составляющем более чем 0,1 мас.%. Зачастую, по меньшей мере, одна добавка основного типа присутствует в полимерной композиции в форме тонкодисперсных частиц в количестве, равном или составляющем менее чем 40 мас.%. Предпочтительно, по меньшей мере, одна добавка основного типа присутствует в полимерной композиции в форме тонкодисперсных частиц в количестве, равном или составляющем менее чем 30 мас.%. Предпочтительнее, по меньшей мере, одна добавка основного типа присутствует в полимерной композиции в форме тонкодисперсных частиц в количестве, равном или составляющем менее чем 20 мас.%. Еще предпочтительнее, по меньшей мере, одна добавка основного типа присутствует в полимерной композиции в форме тонкодисперсных частиц в количестве, равном или составляющем менее чем 10 мас.%. Наиболее предпочтительно, по меньшей мере, одна добавка основного типа присутствует в полимерной композиции в форме тонкодисперсных частиц в количестве, равном или составляющем менее чем 8 мас.%.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, полимерная композиция содержит, помимо, по меньшей мере, одной добавки, по меньшей мере, один ингибитор реакций автоконденсации, происходящих в растворителях, содержащих, по меньшей мере, одну карбонильную функциональную группу и связь C-H в α-положении по отношению к вышеупомянутой карбонильной функциональной группе. Было обнаружено, что полезное воздействие, по меньшей мере, одной добавки основного типа на повышение биоразлагаемости может сопровождаться каталитическим воздействием, по меньшей мере, одной добавки основного типа на растворители, содержащие, по меньшей мере, одну карбонильную функциональную группу и связь C-H в α-положении по отношению к вышеупомянутой карбонильной функциональной группе, которые могут присутствовать при последующей переработке полимерной композиции, которая может подвергаться автоконденсация в присутствии, по меньшей мере, одной добавки основного типа. Автоконденсация может наблюдаться, например, в процессе прядения фильтрующего жгута, в который полимерная композиция, содержащая, по меньшей мере, одну добавку основного типа, перерабатывается в присутствии ацетона. Образование продуктов автоконденсации, таких как диацетоновый спирт из ацетона, преимущественно должно предотвращаться в процессе переработки полимерных композиций. Растворители, которые зачастую присутствуют в процессе переработки полимерной композиции, представляют собой растворители, содержащие, по меньшей мере, одну карбонильную функциональную группу и связь C-H в α-положении по отношению к вышеупомянутой карбонильной функциональной группе, например, кетоны, более конкретно, C3-C6-кетон, и наиболее конкретно ацетон. Предпочтительно, по меньшей мере, один ингибитор выбирается из группы, состоящей из карбоновых кислот и спиртов. Предпочтительнее ингибитор выбирается из группы, состоящей из лимонной кислоты, молочной кислоты, яблочной кислоты, винной кислоты и глицерина. Лимонная кислота представляет собой наиболее предпочтительный ингибитор. Согласно одному аспекту, по меньшей мере, один ингибитор присутствует в полимерной композиции в количестве от 0,001 до 10 мас.%. Как правило, по меньшей мере, один ингибитор присутствует в полимерной композиции в количестве, равном или составляющем более чем 0,001 мас.%. Термин «мас.%» относится к полной массе полимерной композиции. Предпочтительно, по меньшей мере, один ингибитор присутствует в полимерной композиции в количестве, равном или составляющем более чем 0,01 мас.%. Наиболее предпочтительно, по меньшей мере, один ингибитор присутствует в полимерной композиции в количестве, равном или составляющем более чем 0,1 мас.%. Как правило, по меньшей мере, один ингибитор присутствует в полимерной композиции в количестве, равном или составляющем менее чем 10 мас.%. Предпочтительно, по меньшей мере, один ингибитор присутствует в полимерной композиции в количестве, равном или составляющем менее чем 5 мас.%. Предпочтительнее, по меньшей мере, один ингибитор присутствует в полимерной композиции в количестве, равном или составляющем менее чем 1 мас.%. Наиболее предпочтительным является количество ингибитора, равное или составляющее менее чем 0,5 мас.%. Согласно одному аспекту, по меньшей мере, один ингибитор присутствует в полимерной композиции в форме тонкодисперсных частиц, в которой размер частиц D90 равняется или составляет менее чем 10 мкм. Предпочтительнее, размер частиц D90 тонкодисперсного ингибитора равняется или составляет менее чем 5 мкм. Предпочтительнее размер частиц D90 тонкодисперсного ингибитора равняется или составляет менее чем 3 мкм. Наиболее предпочтительным является размер частиц, равный или составляющий менее чем 2 мкм. Как правило, нижний предельный размер частиц D90, по меньшей мере, одного ингибитора не имеет решающего значения для настоящего изобретения. Частицы, имеющие надлежащий размер частиц, могут быть получены согласно процедурам, известным специалисту в данной области техники, таким как, например, влажное или сухое измельчение в мельнице, например, бисерной мельнице, такой как WAB Dyno® Mill Multi Lab. Частицы могут быть также получены посредством измельчения ингибитора в присутствии других добавок, таких как, по меньшей мере, одна добавка основного типа, пигменты или красители. Размер частиц D90 может быть предпочтительно определен посредством лазерной дифракции, например, с помощью лазерного дифракционного датчика, такого как Helos® BR.
Размер частиц любых других добавок, таких как пигменты или красители, должен находиться в таком же интервале, как размер частиц ингибитора и/или добавки основного типа. Размер частиц D90 любой другой добавки предпочтительно определяется методом лазерной дифракции, как описано выше.
Согласно еще одному аспекту, по меньшей мере, один ингибитор присутствует в полимерной композиции, представляющей собой смесь, содержащую, по меньшей мере, один растворитель в растворе. По меньшей мере, ингибитор часто осаждается, когда удаляется растворитель, и тогда ингибитор присутствует в полимерной композиции в форме тонкодисперсных частиц, которые также обозначаются терминами «домен» или «фаза».
Согласно еще одному аспекту, по меньшей мере, один ингибитор представляет собой вещество, которое является растворимым в полимерной композиции, представляющей собой смесь, содержащую, по меньшей мере, один растворитель и/или полимерную композицию.
Полимерная композиция, содержащая, по меньшей мере, одну добавку основного типа, как правило, проявляет повышенную биоразлагаемость. Согласно одному аспекту, термин «повышенная биоразлагаемость» используется для обозначения биоразлагаемости, которая измеряется посредством определения сопротивления содержащих целлюлозу текстильных материалов по отношению к микроорганизмам согласно процедуре, описанной в стандарте DIN EN ISO 11721-1. При измерении согласно процедуре, описанной в стандарте DIN EN ISO 11721-1, «повышенная биоразлагаемость» означает увеличение средней потери массы полимерной композиции в испытании захоронения в почве через 2 месяца, которое равняется или составляет более чем 10% абсолютного значения, предпочтительно равняется или составляет более чем 13% абсолютного значения, и наиболее предпочтительно равняется или составляет более чем 15% абсолютного значения по сравнению с биоразлагаемостью полимерной композиции без добавки основного типа. Согласно еще одному аспекту, термин «повышенная биоразлагаемость» используется для обозначения биоразлагаемости, которая измеряется посредством определения биоразложения водными аэробными микроорганизмами по потреблению O2 согласно процедуре, описанной в стандарте ISO 14851. При измерении согласно описанию стандарта ISO 14851, «повышенная биоразлагаемость» означает увеличение биоразложения, которое определяется по потреблению O2 в процессе биоразложения полимерной композиции водными аэробными микроорганизмами через 28 суток и равняется или составляет более чем двукратное увеличение, предпочтительно равняется или составляет более чем трехкратное увеличение, и наиболее предпочтительно равняется или составляет более чем четырехкратное увеличение по сравнению с полимерной композицией без добавки основного типа. Полимерная композиция согласно настоящему изобретению, как правило, проявляет повышенную биоразлагаемость по сравнению с полимерными композициями, не содержащими добавку основного типа согласно настоящему изобретению.
Еще один вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу получения полимерной композиции, содержащей, по меньшей мере, одну добавку основного типа и необязательно ингибитор, или способ получения изделий, содержащих такую полимерную композицию, который включает, по меньшей мере, одну стадию, причем, по меньшей мере, одна стадия выбирается из группы стадий, представляющих собой:
a) введение в контакт, по меньшей мере, одной добавки основного типа и необязательно, по меньшей мере, одного ингибитора с, по меньшей мере, одним полимером в жидкой фазе, содержащей, по меньшей мере, один растворитель, и последующее отделение, по меньшей мере, одного растворителя с получением полимерной композиции согласно настоящему изобретению;
b) введение в контакт, по меньшей мере, одной добавки основного типа и необязательно, по меньшей мере, одного ингибитора с, по меньшей мере, одним полимером в жидкой фазе, содержащей растворитель, и последующее прядение получаемой в результате смеси с получением волокон, содержащих полимерную композицию;
c) введение в контакт, по меньшей мере, одной добавки основного типа и необязательно, по меньшей мере, одного ингибитора с, по меньшей мере, одним полимером в жидкой фазе, содержащей, по меньшей мере, один растворитель, где получаемая в результате смесь подвергается последующей обработке способом получения пленок, предпочтительно способом литья пленок, с получением пленок, содержащих полимерную композицию;
d) введение в контакт, по меньшей мере, одной добавка основного типа с, по меньшей мере, одним полимером, где, по меньшей мере, часть, по меньшей мере, одного полимера находится в расплавленном состоянии, и необязательное охлаждение смеси, с получением полимерной композиции согласно настоящему изобретению; и
e) введение в контакт, по меньшей мере, одной добавка основного типа с, по меньшей мере, одним полимером, где, по меньшей мере, часть, по меньшей мере, одного полимера находится в расплавленном состоянии, и последующее экструдирование и/или раздувание с получением пленки из смеси с получением формованного изделия, волокна, пленки, глубоко вытянутой пленки, полученного инжекционным формованием изделия, толстостенного формованного изделия, гранулята, микрогранулы, гранулы, сосуда или цветочного горшка, содержащих полимерную композицию.
Один вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу получения полимерной композиции, содержащей, по меньшей мере, одну добавку основного типа и необязательно ингибитор, или к способу получения изделий, содержащих такую полимерную композицию, причем данный способ включает одну стадию, на которой, по меньшей мере, одна добавка основного типа и необязательно, по меньшей мере, один ингибитор вводятся в контакт с, по меньшей мере, одним полимером в жидкой фазе, содержащей, по меньшей мере, один растворитель, и последующее отделение, по меньшей мере, одного растворителя с получением полимерной композиции согласно настоящему изобретению. Согласно одному аспекту, по меньшей мере, один растворитель представляет собой растворитель, содержащий, по меньшей мере, одну карбонильную функциональную группу и связь C-H в α-положении по отношению к вышеупомянутой карбонильной функциональной группе. Зачастую, по меньшей мере, один растворитель представляет собой кетон, более конкретно, C3-C6-кетон и, наиболее конкретно, ацетон. Согласно одному аспекту данного варианта осуществления, по меньшей мере, один полимер растворяется, по меньшей мере, в одном растворителе, предпочтительно при температуре, составляющей от 10 до 60°C, и добавляются, по меньшей мере, один основный ингибитор и необязательно, по меньшей мере, один ингибитор. Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, по меньшей мере, один растворитель выбирается из группы, состоящей из простых эфиров, спиртов и сложных эфиров карбоновых кислот, таких как этилацетат, изопропанол, этиловый спирт и диэтиловый эфир. Если не присутствует ни один растворитель, содержащий, по меньшей мере, одну карбонильную функциональную группу и связь C-H в α-положении по отношению к вышеупомянутой карбонильной функциональной группе, то необязательный ингибитор, как правило, не присутствует. Согласно предпочтительному аспекту данного варианта осуществления, от 5 до 90 массовых частей полимера, предпочтительно ацетата целлюлозы, растворяется в растворителе, предпочтительно представляющем собой ацетон и составляющем от 10 до 95 массовых частей смеси, после этого она вводится в контакт с добавкой основного типа, составляющей от 0,01 до 40 мас.%, причем термин «мас.%» относится к массе полимера и добавки. Когда полимер представляет собой сложный эфир целлюлозы, в частности, ацетат целлюлозы, оказывается предпочтительным, что сложный эфир целлюлозы имеет значение DS, составляющее от 1,5 до 3,0, в частности, от 2,2 до 2,7. Необязательно смесь может затем вводиться в контакт с ингибитором, составляющим от 0,001 до 10 мас.%, причем термин «мас.%» относится к совокупной массе полимера ингибитора и добавки основного типа. Согласно еще одному аспекту, смесь может затем вводиться в контакт с другими компонентами, такими как пигменты и красители. Предпочтительный пигмент, который может присутствовать, представляет собой TiO2. Как правило, добавка основного типа может подвергаться обработке перед введением в контакт с полимером в растворителе посредством влажного или сухого измельчения, предпочтительно влажного измельчения, в присутствии, по меньшей мере, одного растворителя и необязательно в присутствии других добавок, таких как ингибитор и/или пигменты и/или красители. Зачастую измельчение осуществляется в шаровой мельнице. Согласно еще одному аспекту, добавка основного типа измельчается в присутствии полимера, предпочтительно посредством процедуры влажного измельчения, необязательно в присутствии, по меньшей мере, одного вещества, представляющего собой ингибитор, пигмент и/или краситель. Таким способом может предотвращаться повторная агломерация добавки основного типа. Смесь, содержащая, по меньшей мере, один полимер, по меньшей мере, один растворитель, по меньшей мере, одну добавку основного типа, необязательно, по меньшей мере, один ингибитор, краситель, пигмент и другие добавки, затем направляется на стадию отделения растворителя с получением полимерной композиции согласно настоящему изобретению. Стадия отделения растворителя зачастую осуществляется посредством применения, по меньшей мере, одной из процедур, выбранных из группы, состоящей из нагревания, применения вакуума и воздействия воздушного потока на смесь.
Еще один вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу изготовления полимерной композиции, содержащей, по меньшей мере, одну добавку основного типа и необязательно ингибитор, или к способу изготовления изделий, содержащих такую полимерную композицию, причем данный способ включает одну стадию, на которой, по меньшей мере, одна добавка основного типа и необязательно, по меньшей мере, один ингибитор вводятся в контакт с, по меньшей мере, одним полимером в жидкой фазе, содержащей, по меньшей мере, один растворитель, и последующее прядение получаемой в результате смеси с получением волокон, содержащих полимерную композицию. Предпочтительные условия для получения смеси содержащей, по меньшей мере, один полимер, по меньшей мере, одну добавку основного типа и другие необязательные добавки и, по меньшей мере, один растворитель, определены в описанном выше варианте осуществления. Смесь может затем направляться в процесс прядения, предпочтительно в процесс сухого прядения с получением волокон, содержащих полимерную композицию согласно настоящему изобретению. Подробности технологии сухого прядения известны специалисту в данной области техники и описаны, например, в документах «Полимер на биологической основе: материалы и применения», редактор S. Kabasci, с. 49 и далее, издательство 2014 г., и «Ацетаты целлюлозы: свойства и применения», Симпозиумы по высокомолекулярным соединениям, том 208, выпуск 1, с. 267-292, издательство Wiley, 2004 г. Оба процитированных выше документа во всей своей полноте включаются в настоящий документ посредством данной ссылки.
Следующий вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу изготовления полимерной композиции, содержащей, по меньшей мере, одну добавку основного типа и необязательно ингибитор, или к способу изготовления изделий, содержащих такую полимерную композицию, причем данный способ включает одну стадию, на которой, по меньшей мере, одна добавка основного типа и необязательно, по меньшей мере, один ингибитор вводятся в контакт с, по меньшей мере, одним полимером в жидкой фазе, содержащей, по меньшей мере, один растворитель, где получаемая в результате смесь подвергается последующей обработке способом получения пленок, предпочтительно способом литья пленок, с получением пленок, содержащих полимерную композицию. Согласно одному аспекту, по меньшей мере, один растворитель представляет собой растворитель, содержащий, по меньшей мере, одну карбонильную функциональную группу и связь C-H в α-положении по отношению к вышеупомянутой карбонильной функциональной группе. Зачастую, по меньшей мере, один растворитель представляет собой кетон, более конкретно, C3-C6-кетон, и наиболее конкретно, ацетон. Согласно одному аспекту данного варианта осуществления, по меньшей мере, один полимер растворяется, по меньшей мере, в одном растворителе, предпочтительно при температуре, составляющей от 10 до 60°C, и добавляются, по меньшей мере, одна добавка основного типа и необязательно, по меньшей мере, один ингибитор. Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, по меньшей мере, один растворитель выбирается из группы, состоящей из простых эфиров, спиртов и сложных эфиров карбоновых кислот, таких как этилацетат, изопропанол, этиловый спирт и диэтиловый эфир. Если не присутствует ни один растворитель, содержащий, по меньшей мере, одну карбонильную функциональную группу и связь C-H в α-положении по отношению к вышеупомянутой карбонильной функциональной группе, то необязательный ингибитор, как правило, не присутствует. Получаемая в результате смесь подвергается процедуре литья пленок с получением пленок, содержащих полимерную композицию. Согласно предпочтительному аспекту данного варианта осуществления, от 5 до 30 массовых частей полимера, предпочтительно ацетата целлюлозы, растворяется в растворителе, предпочтительно представляющем собой ацетон и составляющем от 70 до 95 массовых частей смеси, после этого она вводится в контакт с добавкой основного типа, составляющей от 0,01 до 40 мас.%, причем термин «мас.%» относится к массе полимера и добавки, причем термин «мас.%» относится к массе полимера и добавки. Когда полимер представляет собой сложный эфир целлюлозы, в частности, ацетат целлюлозы, оказывается предпочтительным, что сложный эфир целлюлозы имеет значение DS, составляющее от 1,5 до 3,0, в частности, от 2,2 до 2,7. Необязательно смесь после этого вводится в контакт с ингибитором, составляющим от 0,001 до 10 мас.%, причем термин «мас.%» относится к совокупной массе полимера, ингибитора и добавки основного типа. Согласно еще одному аспекту, смесь может далее вводиться в контакт с другим, по меньшей мере, еще одним компонентом, который может, например, выбираться из группы, включающей пластификаторы, пигменты и красители. Предпочтительный пигмент, который может присутствовать, представляет собой TiO2. Как правило, добавка основного типа может подвергаться обработке перед введением в контакт с полимером в растворителе посредством влажного или сухого измельчения, предпочтительно влажного измельчения, в присутствии, по меньшей мере, одного растворителя, и необязательно в присутствии других добавок, такой как ингибитор и/или пластификатор и/или пигменты и/или красители. Зачастую измельчение осуществляется в шаровой мельнице. Согласно еще одному аспекту, добавка основного типа измельчается посредством процедуры влажного или сухого измельчения в присутствии полимера, предпочтительно посредством процедуры влажного измельчения, необязательно в присутствии, по меньшей мере, одного вещества, представляющего собой ингибитор, пигмент и/или краситель. Таким способом может предотвращаться повторная агломерация добавки основного типа. Технические подробности разнообразных процедур известны специалисту в данной области техники, например, описаны в книге «Промышленные пластмассы: теория и приложения», автор E. Lokensgard, пятое издание, издательство Delmar, 2010 г., и они могут применяться в процессе литья пленки согласно настоящему изобретению. Процитированный выше документ во всей своей полноте включается в настоящий документ посредством данной ссылки.
Следующий вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу изготовления полимерной композиции, содержащей, по меньшей мере, одну добавку основного типа, или к способу изготовления изделий, содержащих такую полимерную композицию, причем данный способ включает одну стадию, на которой, по меньшей мере, одна добавка основного типа вводится в контакт с, по меньшей мере, одним полимером, где, по меньшей мере, часть, по меньшей мере, одного полимера находится в расплавленном состоянии, и необязательное охлаждение смеси, с получением полимерной композиции согласно настоящему изобретению. Согласно одному аспекту настоящего изобретения, влажное измельчение, по меньшей мере, одной добавки основного типа и необязательно ингибитора и других необязательных добавок, в первую очередь, осуществляется в не содержащем воды растворителе в шаровой мельнице. В процессе измельчения может присутствовать первая фракция полимера. Фракция полимера затем незначительно увеличивается и высушивается в суспензии, например, на роликовом сушильном устройстве или распылительном сушильном устройстве. Если полимер не растворяется в обычных растворителях, таких как ацетон, этилацетат, бутилацетат и т. д., твердые частицы, подлежащие измельчению, можно, например, измельчать в ацетоне и стабилизировать, добавляя от 1 до 5% ацетата целлюлозы и получая прядильную смесь, содержащую добавку основного типа. Согласно еще одному аспекту, по меньшей мере, одна добавка основного типа подвергается сухому измельчению, необязательно с фракцией полимера, необязательно во фракции, содержащей другой полимер, а также необязательно в присутствии еще одной добавки, такой как добавка, препятствующая образованию конгломератов, с получением прядильной смеси, содержащей добавку основного типа. Согласно еще одному аспекту, добавка основного типа измельчается в присутствии, по меньшей мере, одного пластификатора, и получается прядильная смесь. Получаемая прядильная смесь может затем гомогенно диспергироваться в форме концентрата вместе с, по меньшей мере, одним полимером в расплавленном состоянии в целях получения, необязательно после охлаждения, полимерной композиции согласно настоящему изобретению. В качестве альтернативы, полностью измельченная суспензия может быть внедрена в матричный полимер в смесительном устройстве, а затем подвергаться высушиванию и повторному формованию как обычный гранулят в расплаве.
Следующий вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу изготовления полимерной композиции, содержащей, по меньшей мере, одну добавку основного типа и необязательно ингибитор, или к способу изготовления изделий, содержащих такую полимерную композицию, причем данный способ включает одну стадию в которой, по меньшей мере, одна добавка основного типа и необязательно, по меньшей мере, один ингибитор вводятся в контакт с, по меньшей мере, одним полимером, где, по меньшей мере, часть, по меньшей мере, одного полимера находится в расплавленном состоянии, и после этого осуществляется экструдирование и/или формование и/или выдувание пленки из смеси с получением формованного изделия, волокна, пленки, глубоко вытянутой пленки, полученного инжекционным формованием изделия, толстостенного формованного изделия, гранулята, микрогранулы, гранулы, сосуда или цветочного горшка, содержащих полимерную композицию. Технические подробности разнообразных процедур экструзии, формования и выдувания пленок известны специалисту в данной области техники, например, описаны в книге «Промышленные пластмассы: теория и приложения», автор E. Lokensgard, пятое издание, издательство Delmar, 2010 г., и они могут применяться в процессе литья пленки согласно настоящему изобретению. Согласно одному аспекту настоящего изобретения, влажное измельчение, по меньшей мере, одной добавки основного типа и необязательно ингибитора и других необязательных добавок, в первую очередь, осуществляется, в не содержащем воды растворителе в шаровой мельнице. Первая фракция полимера может присутствовать в процессе измельчения. Фракция полимера затем незначительно увеличивается и высушивается в суспензии, например, на роликовом сушильном устройстве или распылительном сушильном устройстве. Если полимер не растворяется в обычных растворителях, таких как ацетон, этилацетат, бутилацетат и т. д., твердые частицы, подлежащие измельчению, можно, например, измельчать в ацетоне и стабилизировать, добавляя от 1 до 5% ацетата целлюлозы и получая прядильную смесь, содержащую добавку основного типа. Согласно еще одному аспекту, по меньшей мере, одна добавка основного типа подвергается сухому измельчению, необязательно с фракцией полимера, необязательно во фракции, содержащей другой полимер, а также необязательно в присутствии еще одной добавки, такой как добавка, препятствующая образованию конгломератов, с получением прядильной смеси, содержащей добавку основного типа. Согласно еще одному аспекту, добавка основного типа измельчается в присутствии, по меньшей мере, одного пластификатора, и получается прядильная смесь. Получаемая прядильная смесь может затем гомогенно диспергироваться в форме концентрата вместе с полимерами в смесительной зоне экструдера. В качестве альтернативы, полностью измельченная суспензия может быть внедрена в матричный полимер в смесительном устройстве, а затем подвергаться высушиванию, если прядильная смесь содержит растворители, и повторному формованию как обычный гранулят в расплаве. Расплавленные полимерные композиции, получаемые посредством введения в контакт, по меньшей мере, одного полимера, по меньшей мере, одной добавки основного типа, необязательного ингибитора и дополнительных добавок, при повышенных температурах, могут подвергаться формованию, экструдированию и/или выдуванию пленок согласно способу, подробности которого известны специалисту в данной области техники и описаны, например, в книге «Промышленные пластмассы: теория и приложения», автор E. Lokensgard, пятое издание, издательство Delmar, 2010 г.
Еще один вариант осуществления настоящего изобретения относится к фильтрующему жгуту, содержащему полимерную композицию согласно настоящему изобретению, которая описана выше, в частности, к фильтрующему жгуту, в котором полимерная композиция содержит, по меньшей мере, одну добавку основного типа, по меньшей мере, один ингибитор и пигмент. Предпочтительной является полимерная композиция, содержащая MgO, лимонную кислоту и TiO2. Еще один предпочтительный полимерная композиция содержит MgO и не содержит ингибитора. Еще один аспект настоящего изобретения представляет собой фильтрующий жгут, содержащий волокна, изготовленные способом, включающим, по меньшей мере, одну стадию (b), описанную выше.
Если описание публикаций, которые включаются в настоящий документ посредством ссылки, противоречит описанию настоящей заявки в такой степени, что это может сделать неясным какой-либо термин, преобладающую силу будет иметь описание настоящей заявки.
Следующие примеры предназначаются, чтобы проиллюстрировать настоящее изобретение, не ограничивая, однако, его объем.
Пример 1 - Разлагаемость литых пленок
Пленки изготавливали путем растворения ацетата целлюлозы, имеющего DS 2,45, в ацетоне и введения добавки основного типа и необязательного ингибитора. Получаемую в результате смесь направляли на процедуру литья пленок с использованием автоматического устройства для нанесения пленок. Пленки высушивали, разрезали на образцы, имеющие размеры 6,5 см × 6,5 см, эти образцы устанавливали в рамки и подвергали захоронению в почве согласно стандарту EN ISO 11721-1. Через 1 месяц и через 2 месяца образцы извлекали из почвы, тщательно очищали от крупных отложений, измеряли массу и визуально определяли потерю площади. Каждое зарегистрированное значение потери массы и потери площади, соответственно, представляет собой, соответственно, среднее значение для 6 пленок и относится к частям пленок, которые находились в контакте с почвой.
Пленка A: использовали 15 частей ацетата целлюлозы и 85 частей ацетон (сравнительный пример)
Пленка B: использовали 15 частей ацетата целлюлозы, 85 частей ацетона, 0,79 частей MgO (в результате получали 5 мас.% MgO в конечном продукте)
Пленка C: использовали 15 частей ацетата целлюлозы, 85 частей ацетона, 0,38 частей MgO (в результате получали 2,5 мас.% MgO в конечном продукте)
Пленка D: использовали 15 частей ацетата целлюлозы, 85 частей ацетона, 0,79 частей MgO (в результате получали 5 мас.% MgO в конечном продукте) и 0,08 части лимонной кислоты (в результате получали 0,5 мас.% лимонной кислоты в конечном продукте)
Таблица 1. Разлагаемость, определяемая согласно стандарту EN ISO 11721-1.
| Пленка | MgO (мас.%) | Лимонная кислота (мас.%) | Средняя потеря массы (%) | Средняя потеря площади (%) | ||
| 1 месяц | 2 месяца | 1 месяц | 2 месяца | |||
| A | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| B | 5 | 0 | 13 | 29 | 29 | 49 |
| C | 2,5 | 0 | 3 | 16 | 12 | 28 |
| D | 5 | 0,5 | 16 | 26 | 32 | 45 |
Пример 2 - Разлагаемость спряденных волокон
Прядильные растворы изготавливали, смешивая ацетат целлюлозы (DS 2,45) и ацетон, и осуществляли прядение волокон, имеющих линейную плотность 1,9 денье и Y-образное поперечное сечение, с использованием способа сухого прядения. Волокна измельчали и подвергали испытанию путем биоразложения под действием водных аэробных микроорганизмов согласно стандарту ISO 14851. Биоразложение определяли посредством измерения потребления O2.
Волокно A (сравнительное): прядильный раствор содержал 26,9 частей ацетата целлюлозы и 0,1 части TiO2 в 73 частях ацетона.
Волокно B: прядильный раствор содержал 25,6 частей ацетата целлюлозы, 1,35 части MgO (в результате получали 5 мас.% в конечном продукте), 0,07 частей лимонная кислота (в результате получали 0,25 мас.% в конечном продукте) и 0,1 части TiO2 в 73 частях ацетона.
Таблица 2. Разлагаемость, определяемая согласно стандарту ISO 14851
| Волокно | MgO (мас.%) | Лимонная кислота (мас.%) | Биоразложение (%) через 28 суток | Биоразложение (%) через 56 суток |
| A | 0 | 0 | 8 | 12 |
| B | 5 | 0,25 | 60 | 87 |
1. Полимерная композиция для получения изделий, содержащая, по меньшей мере, один полимер и, по меньшей мере, одну добавку основного типа, причем, по меньшей мере, одна добавка основного типа имеет значение pH, равное или составляющее менее чем 13 и равное или составляющее более чем 7 при измерении в водном растворе 1 мас.% при 20°C, причем, по меньшей мере, одна добавка основного типа выбрана из группы, состоящей из оксидов щелочноземельных металлов, гидроксидов щелочноземельных металлов, MgCO3, ZnO и Al2O3 основного типа, и причем, по меньшей мере, один полимер выбран из группы, состоящей из сложных эфиров полисахаридов.
2. Композиция по п. 1, в которой сложный эфир полисахарида выбран из сложного эфира целлюлозы и сложного эфира крахмала.
3. Композиция по п. 2, в которой, по меньшей мере, один полимер представляет собой сложный эфир целлюлозы, и причем, по меньшей мере, один сложный эфир целлюлозы выбран из группы, состоящей из ацетата целлюлоза, пропионата целлюлозы, бутирата целлюлозы, ацетат-пропионата целлюлозы и ацетат-бутирата целлюлозы.
4. Композиция по любому из пп. 1-3, в которой, по меньшей мере, одна добавка основного типа имеет растворимость, составляющую от 10-6 до 70 г/100 мл воды при 20°C.
5. Композиция по любому из пп. 1-4, в которой, по меньшей мере, одна добавка основного типа выбрана из группы, состоящей из MgO, Mg(OH)2, MgCO3, CaO, Ca(OH)2 и ZnO.
6. Композиция по любому из пп. 1-3, в которой, по меньшей мере, одна добавка основного типа представляет собой Al2O3 основного типа.
7. Композиция по любому из пп. 1-6, в которой, по меньшей мере, одна добавка основного типа присутствует в полимерной композиции в форме тонкодисперсных частиц, у которых размер частиц D90 равен или составляет менее чем 10 мкм.
8. Композиция по любому из пп. 1-7, в которой, по меньшей мере, одна добавка основного типа присутствует в полимерной композиции в форме тонкодисперсных частиц в количестве от 0,01 до 40 мас.%.
9. Композиция по любому из пп. 1-8, причем данная композиция дополнительно содержит, по меньшей мере, один ингибитор реакций автоконденсации, происходящих в растворителях, содержащих, по меньшей мере, одну карбонильную функциональную группу и связь C-H в α-положении по отношению к карбонильной функциональной группе.
10. Композиция по п. 9, в которой, по меньшей мере, один ингибитор выбран из группы, состоящей из карбоновых кислот и спиртов.
11. Композиция по п. 10, в которой, по меньшей мере, один ингибитор выбран из группы, состоящей из лимонной кислоты, молочной кислоты, яблочной кислоты, винной кислоты и глицерина.
12. Композиция по любому из пп. 8-11, в которой, по меньшей мере, один ингибитор присутствует в полимерной композиции в количестве от 0,001 до 10 мас.%.
13. Способ получения полимерной композиции по любому из пп. 1-12, который включает, по меньшей мере, одну стадию, причем, по меньшей мере, одну стадию выбирают из группы стадий, включающей:
введение в контакт, по меньшей мере, одной добавки основного типа и необязательно, по меньшей мере, одного ингибитора с, по меньшей мере, одним полимером в жидкой фазе, содержащей, по меньшей мере, один растворитель, и последующее отделение, по меньшей мере, одного растворителя с получением полимерной композиции;
введение в контакт, по меньшей мере, одной добавки основного типа с, по меньшей мере, одним полимером, где, по меньшей мере, часть, по меньшей мере, одного полимера находится в расплавленном состоянии, и необязательное охлаждение смеси с получением полимерной композиции.
14. Способ получения изделия, содержащего полимерную композицию по любому из пп. 1-12, который включает, по меньшей мере, одну стадию, причем, по меньшей мере, одну стадию выбирают из группы стадий, включающей:
введение в контакт, по меньшей мере, одной добавки основного типа и необязательно, по меньшей мере, одного ингибитора с, по меньшей мере, одним полимером в жидкой фазе, содержащей, по меньшей мере, один растворитель, и последующее прядение получаемой смеси с получением волокон, содержащих полимерную композицию;
введение в контакт, по меньшей мере, одной добавки основного типа и необязательно, по меньшей мере, одного ингибитора с, по меньшей мере, одним полимером в жидкой фазе, содержащей, по меньшей мере, один растворитель, где получаемую смесь подвергают последующей обработке способом получения пленок, предпочтительно способом литья пленок, с получением пленок, содержащих полимерную композицию; и
введение в контакт, по меньшей мере, одной добавки основного типа с, по меньшей мере, одним полимером, где, по меньшей мере, часть, по меньшей мере, одного полимера находится в расплавленном состоянии, и последующее экструдирование и/или раздувание с получением пленки из смеси с получением формованного изделия, волокна, пленки, глубоко вытянутой пленки, полученного инжекционным формованием изделия, толстостенного формованного изделия, гранулята, микрогранулы, гранулы, сосуда или цветочного горшка, содержащих полимерную композицию.
15. Фильтрующий жгут, содержащий полимерную композицию по любому из пп. 1-12.
16. Фильтрующий жгут, содержащий волокна, полученные способом, включающим, по меньшей мере, одну стадию получения волокон по п. 14, причем, по меньшей, одна добавка основного типа представляет собой добавку как определено в п.1.
