IT202300024147A1 - POLYESTERS FOR AUTOCLAVE EXPANSION - Google Patents
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Description
POLIESTERI PER ESPANSIONE IN AUTOCLAVE POLYESTERS FOR AUTOCLAVE EXPANSION
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce a un poliestere biodegradabile particolarmente adatto all?uso per espansione in autoclave, al relativo processo di espansione e agli articoli espansi che lo comprendono. The present invention relates to a biodegradable polyester particularly suitable for use in autoclave expansion, to the related expansion process and to the expanded articles comprising it.
In particolare, per espansione in autoclave si intende un processo di espansione batch in cui il materiale polimerico, ad esempio in forma di pellet, viene sospeso in un mezzo liquido ed esposto a un agente espandente fisico a pressione e temperatura elevate. In corrispondenza di una repentina diminuzione della pressione, l?agente espandente inizia a nucleare e a dilatarsi, formando celle che determinano l?espansione della matrice polimerica. Si ottiene un pellet espanso che viene quindi modellato in articoli espansi tridimensionali, ad esempio tramite il processo di modanatura a vapore (steam-chest molding). Specifically, autoclave expansion refers to a batch expansion process in which the polymer material, for example in the form of pellets, is suspended in a liquid medium and exposed to a physical blowing agent at elevated pressure and temperature. With a sudden decrease in pressure, the blowing agent begins to nucleate and expand, forming cells that cause the polymer matrix to expand. The resulting expanded pellet is then shaped into three-dimensional foamed articles, for example through the steam-chest molding process.
La tecnologia di espansione in autoclave ? un processo industriale largamente praticato nel settore degli articoli espansi. Autoclave expansion technology is a widely used industrial process in the foam industry.
In alcuni casi ? effettuato a partire da una matrice polimerica in forma di pellet. Sono preferiti pellet di dimensioni pi? piccole perch? richiedono meno tempo sia per la diffusione del gas durante la saturazione che per la conduzione del calore durante l?espansione. Durante l'espansione, l'agente espandente pu? fuoriuscire nell'ambiente attraverso la diffusione da cellula a cellula prima che la struttura a celle del pellet espanso sia completamente stabilizzata. Pertanto, a causa della perdita di gas dallo strato superficiale, in quest?ultimo la concentrazione di gas ? tipicamente pi? bassa. In some cases, it is performed starting from a polymer matrix in the form of pellets. Smaller pellets are preferred because they require less time for both gas diffusion during saturation and heat conduction during expansion. During expansion, the blowing agent can escape into the environment through cell-to-cell diffusion before the cellular structure of the expanded pellet is fully stabilized. Therefore, due to the loss of gas from the surface layer, the gas concentration in the latter is typically lower.
Di conseguenza, la densit? della schiuma dello strato superficiale ? solitamente superiore a quella dell'area centrale e l'area centrale del pellet espanso possiede celle molto pi? grandi. Inoltre, lo strato superficiale che raffredda prima ? fortemente orientato nella direzione biassiale quando avviene l'espansione. Pertanto, le propriet? meccaniche dell?espanso tipicamente non sono uniformi e sono migliori a livello dello strato superficiale del pellet. Una alternativa consiste nell?effettuare l?espansione della matrice polimerica in forma di foglia o di preforma ottenuta, ad esempio, mediante injection molding. As a result, the foam density of the surface layer is usually higher than that of the core area, and the core area of the expanded pellet has much larger cells. Furthermore, the surface layer, which cools first, is strongly oriented in the biaxial direction when expansion occurs. Therefore, the mechanical properties of the foam are typically non-uniform and are better at the surface layer of the pellet. An alternative is to perform the expansion of the polymer matrix in the form of a sheet or preform obtained, for example, by injection molding.
Gli articoli espansi ottenuti mediante tali processi industriali sono particolarmente idonei per il settore degli imballaggi protettivi per elettronica e nel settore degli articoli sportivi. The expanded articles obtained through these industrial processes are particularly suitable for the protective packaging sector for electronics and in the sporting goods sector.
Per ottenere articoli espansi con propriet? adeguate all?impiego nei settori indicati, tradizionalmente si utilizzano materiali come il polistitirene espanso (EPS) e poliolefine come il polipropilene (EPP). To obtain expanded articles with properties suitable for use in the indicated sectors, materials such as expanded polystyrene (EPS) and polyolefins such as polypropylene (EPP) are traditionally used.
Tuttavia, l?impiego di tali materiali comporta delle limitazioni in termini di impatto ambientale non essendo biodegradabili o riciclabili, mentre l?uso di materiali biodegradabili (come ad esempio PLA o PBTA non ramificato) con propriet? adeguate all?impiego nei settori indicati, comporta delle limitazioni in termini di complessit? del processo di espansione che richiede di effettuare una reticolazione mediante additivi chimici. However, the use of these materials entails limitations in terms of environmental impact as they are not biodegradable or recyclable, while the use of biodegradable materials (such as PLA or unbranched PBTA) with properties suitable for use in the sectors indicated, entails limitations in terms of the complexity of the expansion process which requires cross-linking using chemical additives.
? quindi di particolare interesse lo sviluppo di nuovi materiali in grado non solo di garantire prestazioni analoghe a quelli convenzionali nei processi di espansione, ma che non richiedano di effettuare reticolazione mediante additivi chimici e che siano inoltre biodegradabili. ? It is therefore of particular interest to develop new materials that not only guarantee performance similar to conventional materials in expansion processes, but which also do not require cross-linking using chemical additives and are also biodegradable.
Costituisce pertanto un primo oggetto della presente invenzione una preforma biodegradabile adatta per l'espansione in autoclave mediante schiumatura fisica, in assenza di espandenti chimici e/o reticolanti, comprendente un poliestere biodegradabile da diacido-diolo caratterizzato da A first object of the present invention is therefore a biodegradable preform suitable for expansion in an autoclave by physical foaming, in the absence of chemical expanding agents and/or cross-linkers, comprising a biodegradable polyester from diacid-diol characterised by
- una viscosit? di taglio a 190?C da 1500 Pa.s a 150 Pa.s, - a shear viscosity at 190?C from 1500 Pa.s to 150 Pa.s,
- una melt strenght a 190?C da 0,04 N a 0,002 N, e - a melt strength at 190?C of 0.04 N to 0.002 N, and
- un rapporto viscoelastico RVE da 15.000 a 200.000. - a viscoelastic ratio RVE of 15,000 to 200,000.
Secondo un aspetto dell?invenzione, detto poliestere biodegradabile ? ramificato, essendo ottenuto in presenza di un composto polifunzionale. According to one aspect of the invention, said biodegradable polyester is branched, being obtained in the presence of a multifunctional compound.
Detta preforma ? vantaggiosamente riciclabile. This preform is advantageously recyclable.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione ? un processo per l?ottenimento di schiume in presenza di gas espandente in condizioni supercritiche a partire dalla preforma biodegradabile sopra descritta. Detto processo comprende le fasi di: A further object of the present invention is a process for obtaining foams in the presence of expanding gas under supercritical conditions starting from the biodegradable preform described above. Said process comprises the following steps:
a) porre in autoclave una preforma, non espansa o parzialmente espansa e comprendente un poliestere biodegradabile caratterizzato da una viscosit? di taglio a 190?C da 1500 Pa.s a 150 Pa.s, una melt strenght a 190?C da 0,04 N a 0,002 N, e un rapporto viscoelastico (RVE) da 15.000 a 200.000, in contatto con un gas espandente; a) placing in an autoclave a preform, unexpanded or partially expanded and comprising a biodegradable polyester characterized by a shear viscosity at 190°C of 1500 Pa.s to 150 Pa.s, a melt strength at 190°C of 0.04 N to 0.002 N, and a viscoelastic ratio (RVE) of 15,000 to 200,000, in contact with an expanding gas;
b) raggiungere una temperatura compresa tra il punto di rammollimento e la temperatura di chiusura del picco di fusione di detto poliestere, ad una pressione sufficiente a mantenere il gas espandente in condizioni supercritiche e per un tempo sufficiente a consentire l?adsorbimento di detto gas da parte del materiale; b) reach a temperature between the softening point and the melting point closure temperature of said polyester, at a pressure sufficient to maintain the expanding gas in supercritical conditions and for a time sufficient to allow the adsorption of said gas by the material;
c) ridurre la pressione mantenendo la temperatura al di sopra del punto di rammollimento di detto poliestere, ottenendo una schiuma. c) reduce the pressure while maintaining the temperature above the softening point of said polyester, obtaining a foam.
Detto gas espandente ? vantaggiosamente scelto tra CO2, N2, idrocarburi e loro miscele. CO2, N2 e loro miscele sono preferiti; miscele comprendenti azoto sono particolarmente preferite. Said expanding gas is advantageously chosen from CO2, N2, hydrocarbons, and mixtures thereof. CO2, N2, and mixtures thereof are preferred; mixtures containing nitrogen are particularly preferred.
Secondo una forma di realizzazione preferita, nella fase a) del processo la preforma ? posta in contatto con un gas espandente in presenza di un agente co-espandente scelto tra acqua, alcoli C1-C4 e loro miscele, preferibilmente acqua. Detto agente co-espandente ha sorprendentemente dimostrato di contribuire a ridurre la densit? e migliorare la distribuzione delle celle nella matrice polimerica. According to a preferred embodiment, in step a) of the process, the preform is placed in contact with a blowing gas in the presence of a co-blowing agent selected from water, C1-C4 alcohols, and mixtures thereof, preferably water. This co-blowing agent has surprisingly been shown to help reduce density and improve cell distribution in the polymer matrix.
Gli articoli espansi ottenuti in autoclave utilizzando il poliestere dell?invenzione possiedono infatti una particolare densit? e omogeneit? dimensionale delle celle, risultando particolarmente adatti all?applicazione nel settore degli articoli sportivi, in particolare nella produzione di footware. The expanded articles obtained in an autoclave using the polyester of the invention have a particular density and dimensional homogeneity of the cells, proving particularly suitable for application in the sporting goods sector, in particular in the production of footwear.
Un terzo oggetto dell?invenzione sono pertanto articoli espansi biodegradabili e riciclabili comprendenti il poliestere biodegradabile sopra descritto, in cui la densit? ? inferiore a 0,9 g/cm<3 >e superiore a 0,1 g/cm<3>, preferibilmente da 0,10 a 0,50, pi? preferibilmente da 0,15 a 0,40 g/cm3, ancora pi? preferibilmente da 0,18 a 0,3 g/cm<3>. A third object of the invention is therefore biodegradable and recyclable expanded articles comprising the biodegradable polyester described above, in which the density is lower than 0.9 g/cm<3> and higher than 0.1 g/cm<3>, preferably from 0.10 to 0.50, more preferably from 0.15 to 0.40 g/cm3, even more preferably from 0.18 to 0.3 g/cm<3>.
L?invenzione verr? descritta nel seguito con maggiore dettaglio. The invention will be described in greater detail below.
La preforma secondo l?invenzione pu? essere ottenuta tramite tecniche note all?esperto del settore, ad esempio scelte tra stampaggio a compressione, stampaggio a iniezione, estrusione, ivi comprese pre-espansioni attraverso l?utilizzo di agenti espandenti in fase di stampaggio, iniezione o estrusione. Detta preforma pu? essere ottenuta mediante sagomatura del prodotto di compressione, iniezione o estrusione, e.g. mediante fustellatura. Detta preforma pu? altres? essere ottenuta mediante sinterizzazione di materiale polimerico in granuli o pellet. The preform according to the invention can be obtained using techniques known to those skilled in the art, for example, compression molding, injection molding, extrusion, including pre-expansion through the use of blowing agents during the molding, injection, or extrusion process. This preform can be obtained by shaping the compression, injection, or extrusion product, e.g., by die-cutting. This preform can also be obtained by sintering polymeric material in granules or pellets.
Il poliestere contenuto nella preforma biodegradabile secondo la presente invenzione ? vantaggiosamente scelto fra i poliesteri biodegradabili alifatici ed alifatico-aromatici. The polyester contained in the biodegradable preform according to the present invention is advantageously selected from aliphatic and aliphatic-aromatic biodegradable polyesters.
In una forma di realizzazione preferita il poliestere secondo la presente invenzione ? un poliestere biodegradabile alifatico-aromatico. In a preferred embodiment the polyester according to the present invention is a biodegradable aliphatic-aromatic polyester.
Per quanto riguarda i poliesteri alifatico-aromatici della preforma secondo l?invenzione, essi presentano: As regards the aliphatic-aromatic polyesters of the preform according to the invention, they present:
a) una componente dicarbossilica comprendente a) a dicarboxylic component comprising
a1) unit? derivanti da almeno un acido dicarbossilico aromatico e a1) units derived from at least one aromatic dicarboxylic acid and
a2) unit? derivanti da almeno un acido dicarbossilico alifatico saturo o insaturo (preferibilmente saturo), a2) units derived from at least one saturated or unsaturated (preferably saturated) aliphatic dicarboxylic acid,
b) una componente diolica comprendente unit? derivanti da almeno un diolo alifatico saturo o insaturo (preferibilmente saturo). b) a diol component comprising units derived from at least one saturated or unsaturated (preferably saturated) aliphatic diol.
Il contenuto di acido dicarbossilico aromatico a1) ? preferibilmente compreso tra il 30 e il 60%, preferibilmente tra il 35 e il 55%, pi? preferibilmente tra il 40 e il 48% in moli rispetto al contenuto in moli della componente dicarbossilica a) totale. The content of aromatic dicarboxylic acid a1) is preferably between 30 and 60%, preferably between 35 and 55%, more preferably between 40 and 48% by moles with respect to the content by moles of the total dicarboxylic component a).
Detti acidi dicarbossilici aromatici della componente a1) sono selezionati preferibilmente tra gli acidi dicarbossilici aromatici del tipo acido ftalico, preferibilmente acido tereftalico o acido isoftalico, pi? preferibilmente acido tereftalico, e i composti aromatici dicarbossilici eterociclici, preferibilmente acido 2,5-furandicarbossilico, acido 2,4-furandicarbossilico, acido 2,3-furandicarbossilico, acido 3,4-furandicarbossilico, pi? preferibilmente acido 2,5-furandicarbossilico, loro esteri, loro sali e loro miscele. Said aromatic dicarboxylic acids of component a1) are preferably selected from aromatic dicarboxylic acids of the phthalic acid type, preferably terephthalic acid or isophthalic acid, more preferably terephthalic acid, and heterocyclic aromatic dicarboxylic compounds, preferably 2,5-furandicarboxylic acid, 2,4-furandicarboxylic acid, 2,3-furandicarboxylic acid, 3,4-furandicarboxylic acid, more preferably 2,5-furandicarboxylic acid, their esters, their salts and mixtures thereof.
Detti acidi dicarbossilici alifatici della componente a2) sono preferibilmente selezionati tra gli acidi dicarbossilici saturi C2-C24, preferibilmente C4-C13, pi? preferibilmente C4-C11, loro esteri alchilici C1-C24, preferibilmente C1-C4, loro sali e loro miscele. Said aliphatic dicarboxylic acids of component a2) are preferably selected from saturated dicarboxylic acids C2-C24, preferably C4-C13, more preferably C4-C11, their alkyl esters C1-C24, preferably C1-C4, their salts and mixtures thereof.
Secondo un aspetto preferito, detti acidi dicarbossilici alifatici sono selezionati tra: acido succinico, acido 2-etilsuccinico, acido glutarico, acido 2-metilglutarico, acido adipico, acido pimelico, acido suberico, acido azelaico, acido sebacico, acido undecandioico, acido dodecandioico, acido brassilico, acido esadecandioico, acido octadecandioico e loro esteri alchilici C1-24. According to a preferred embodiment, said aliphatic dicarboxylic acids are selected from: succinic acid, 2-ethylsuccinic acid, glutaric acid, 2-methylglutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, brassylic acid, hexadecanedioic acid, octadecanedioic acid and their C1-24 alkyl esters.
Vantaggiosamente detti acidi dicarbossilici alifatici comprendono acido succinico, acido adipico, acido azelaico, acido sebacico o loro miscele. Secondo un aspetto, miscele di acido adipico e acido azelaico sono preferite. Secondo un altro aspetto, acido adipico ? preferito. Secondo un?altra forma di realizzazione, il poliestere biodegradabile secondo l?invenzione ? un poliestere alifatico. Advantageously, said aliphatic dicarboxylic acids include succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, or mixtures thereof. In one aspect, mixtures of adipic acid and azelaic acid are preferred. In another aspect, adipic acid is preferred. In another embodiment, the biodegradable polyester according to the invention is an aliphatic polyester.
In tal caso la componente dicarbossilica ? preferibilmente scelta tra gli acidi dicarbossilici saturi a catena C2-C24, preferibilmente C4-C18, pi? preferibilmente C4-C11, loro esteri alchilici C1-C24, preferibilmente C1-C4, loro sali e loro miscele. In this case the dicarboxylic component is preferably selected from saturated dicarboxylic acids with a chain length of C2-C24, preferably C4-C18, more preferably C4-C11, their alkyl esters of C1-C24, preferably C1-C4, their salts and mixtures thereof.
Preferibilmente, gli acidi dicarbossilici alifatici sono selezionati tra: acido succinico, acido 2-metilsuccinico, acido 2-etilsuccinico, acido glutarico, acido 2-metilglutarico, acido adipico, acido pimelico, acido suberico, acido azelaico, acido sebacico, acido undecandioico, acido dodecandioico, acido brassilico e loro esteri alichilici C1-C24. Preferibilmente detti acidi dicarbossilici alifatici sono selezionati nel gruppo che consiste di acido succinico, acido adipico, acido azelaico, acido sebacico, acido undecandioico, acido dodecandioico, acido brassilico, acido esadecandioico, acido octadecandioico e loro miscele. Detti acidi dicarbossilici alifatici sono vantaggiosamente scelti tra acido succinico, acido sebacico e loro miscele. Preferably, the aliphatic dicarboxylic acids are selected from: succinic acid, 2-methylsuccinic acid, 2-ethylsuccinic acid, glutaric acid, 2-methylglutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, brassylic acid, and their C1-C24 alkyl esters. Preferably, said aliphatic dicarboxylic acids are selected from the group consisting of succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, brassylic acid, hexadecanedioic acid, octadecanedioic acid, and mixtures thereof. Said aliphatic dicarboxylic acids are advantageously selected from succinic acid, sebacic acid, and mixtures thereof.
La componente dicarbossilica dei poliesteri alifatici o alifatico-aromatici secondo la presente invenzione pu? comprendere fino al 5 % di acidi dicarbossilici alifatici non saturi, preferibilmente selezionati tra acido itaconico, acido fumarico, acido 4-metilen-pimelico, acido 3,4-bis (metilene) nonandioico, acido 5-metilen-nonandioico, loro esteri alchilici C1-C24, preferibilmente C1-C4, loro sali e loro miscele. In una forma preferita di realizzazione della presente invenzione, gli acidi dicarbossilici alifatici non saturi comprendono miscele comprendenti almeno il 50 % in moli, preferibilmente pi? dell?60 % in moli, pi? preferibilmente pi? del 65 % in moli di acido itaconico e/o suoi esteri C1-C24, preferibilmente C1-C4. Pi? preferibilmente, gli acidi dicarbossilici alifatici non saturi consistono di acido itaconico. The dicarboxylic component of the aliphatic or aliphatic-aromatic polyesters according to the present invention may comprise up to 5% of unsaturated aliphatic dicarboxylic acids, preferably selected from itaconic acid, fumaric acid, 4-methylene-pimelic acid, 3,4-bis(methylene)nonanedioic acid, 5-methylene-nonanedioic acid, their C1-C24, preferably C1-C4, alkyl esters, their salts and mixtures thereof. In a preferred embodiment of the present invention, the unsaturated aliphatic dicarboxylic acids comprise mixtures comprising at least 50% by moles, preferably more than 60% by moles, more preferably more than 65% by moles of itaconic acid and/or its C1-C24, preferably C1-C4, esters. More preferably Preferably, unsaturated aliphatic dicarboxylic acids consist of itaconic acid.
Nei poliesteri alifatici o alifatico-aromatici secondo la presente invenzione per dioli si intendono composti recanti due gruppi idrossilici, preferibilmente selezionati tra 1,2-etandiolo, 1,2-propandiolo, 1,3-propandiolo, 1,4-butandiolo, 1,5-pentandiolo, 1,6-esandiolo, 1,7eptandiolo, 1,8-octandiolo, 1,9-nonandiolo, 1,10-decandiolo, 1,11-undecandiolo, 1,12-dodecandiolo, 1,13-tridecandiolo, 1,4-cicloesandimetanolo, neopentilglicole, 2-metil-1,3propandiolo, dianidrosorbitolo, dianidromannitolo, dianidroiditolo, cicloesandiolo, 1,4-bis(idrossimetil)cicloesano, dialchilenglicoli e polialchilene glicoli con peso molecolare 100-4000 quali ad esempio polietilene glicol, polipropilene glicol e loro miscele. Preferibilmente, la componente diolica comprende per almeno il 50 % in moli uno o pi? dioli scelti tra 1,2-etandiolo, 1,3-propandiolo, 1,4-butandiolo. In una forma preferita di realizzazione della presente invenzione, il diolo alifatico saturo ? 1,4-butandiolo. In the aliphatic or aliphatic-aromatic polyesters according to the present invention, diols are understood to be compounds bearing two hydroxyl groups, preferably selected from 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,11-undecanediol, 1,12-dodecanediol, 1,13-tridecanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, neopentylglycol, 2-methyl-1,3-propanediol, dianhydrosorbitol, dianhydromannitol, dianhydroiditol, cyclohexanediol, 1,4-bis(hydroxymethyl)cyclohexane, dialkylene glycols and polyalkylene glycols with molecular weights of 100-4000, such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, and mixtures thereof. Preferably, the diol component comprises at least 50 mol% of one or more diols selected from 1,2-ethanediol, 1,3-propanediol, and 1,4-butanediol. In a preferred embodiment of the present invention, the saturated aliphatic diol is 1,4-butanediol.
Vantaggiosamente il diolo pu? essere ottenuto da fonte rinnovabile, a partire da zuccheri di prima o seconda generazione. Advantageously, the diol can be obtained from renewable sources, starting from first or second generation sugars.
La componente diolica dei poliesteri alifatici o alifatico-aromatici secondo la presente invenzione pu? comprendere fino al 5 % di acidi dioli alifatici non saturi, preferibilmente selezionati tra cis 2-buten 1,4 diolo, trans 2-buten 1,4 diolo, 2-butin 1,4 diolo, cis 2-penten 1,5 diolo, trans 2-penten 1,5 diolo, 2-pentin 1,5 diolo, cis 2-esen 1,6 diolo, trans 2-esen 1,6 diolo, 2-esin 1,6 diolo, cis 3esen 1,6 diolo, trans 3-esen 1,6 diolo, 3-esin 1,6 diolo. The diol component of the aliphatic or aliphatic-aromatic polyesters according to the present invention may comprise up to 5% of unsaturated aliphatic diol acids, preferably selected from cis 2-buten 1,4 diol, trans 2-buten 1,4 diol, 2-butyn 1,4 diol, cis 2-penten 1,5 diol, trans 2-penten 1,5 diol, 2-pentyn 1,5 diol, cis 2-hexen 1,6 diol, trans 2-hexen 1,6 diol, 2-hexyn 1,6 diol, cis 3hexen 1,6 diol, trans 3-hexen 1,6 diol, 3-hexyn 1,6 diol.
I poliesteri alifatici o alifatico-aromatici della presente invenzione possono inoltre vantaggiosamente comprendere unit? ripetitive derivanti da almeno un idrossiacido in quantit? compresa fra 0 - 49% preferibilmente fra 0 - 30% in moli rispetto alle moli totali della componente dicarbossilica. The aliphatic or aliphatic-aromatic polyesters of the present invention can also advantageously comprise repeating units deriving from at least one hydroxyacid in an amount between 0 - 49%, preferably between 0 - 30%, by moles with respect to the total moles of the dicarboxylic component.
Esempi di convenienti idrossiacidi sono acido glicolico, glicolide, idrossibutirrico, idrossicaproico, idrossivalerico, 7-idrossieptanoico, 8-idrossicaproico, 9-idrossinonanoico, acido lattico o lattide. Gli idrossiacidi possono essere inseriti in catena come tali o come prepolimeri/oligomeri, oppure possono anche essere preventivamente fatti reagire con diacido dioli. Examples of suitable hydroxy acids are glycolic acid, glycolide, hydroxybutyric acid, hydroxycaproic acid, hydroxyvaleric acid, 7-hydroxyheptanoic acid, 8-hydroxycaproic acid, 9-hydroxynonanoic acid, lactic acid, or lactide. Hydroxy acids can be inserted into the chain as such or as prepolymers/oligomers, or they can also be reacted with diacid diols beforehand.
In una forma di realizzazione preferita i poliesteri sono alifatico-aromatici e sono preferibilmente selezionati tra: poli(1,4-butilene adipato-co-1,4-butilene tereftalato), poli(1,4-butilene sebacato-co-1,4-butilene tereftalato), poli(1,4-butilene azelato-co-1,4-butilene tereftalato), poli(1,4-butilene brassilato-co-1,4-butilene tereftalato), poli(1,4-butilene succinato-co-1,4butilene tereftalato), poli(1,4-butilene adipato-co-1,4-butilene sebacato-co-1,4-butilene tereftalato), poli(1,4-butilene azelato-co-1,4-butilene sebacato-co-1,4-butilene tereftalato), poli(1,4-butilene adipato-co-1,4-butilene azelato-co-1,4-butilene tereftalato), poli(1,4-butilene succinato-co-1,4-butilene sebacato-co-1,4-butilene tereftalato), poli(1,4-butilene adipato-co 1,4-butilene succinato-co-1,4-butilene tereftalato), poli(1,4-butilene azelato-co-1,4-butilenesuccinato-co-1,4-butilene tereftalato). In una forma di realizzazione particolarmente preferita il poliestere alifatico-aromatico ? scelto tra poli(1,4-butilene adipatoco-1,4-butilene tereftalato) e poli(1,4-butilene adipato-co-1,4-butilene azelato-co-1,4-butilene tereftalato). In a preferred embodiment the polyesters are aliphatic-aromatic and are preferably selected from: poly(1,4-butylene adipate-co-1,4-butylene terephthalate), poly(1,4-butylene sebacate-co-1,4-butylene terephthalate), poly(1,4-butylene azelate-co-1,4-butylene terephthalate), poly(1,4-butylene brassylate-co-1,4-butylene terephthalate), poly(1,4-butylene succinate-co-1,4-butylene terephthalate), poly(1,4-butylene adipate-co-1,4-butylene sebacate-co-1,4-butylene terephthalate), poly(1,4-butylene azelate-co-1,4-butylene sebacate-co-1,4-butylene terephthalate), poly(1,4-butylene adipate-co-1,4-butylene azelate-co-1,4-butylene terephthalate), poly(1,4-butylene succinate-co-1,4-butylene sebacate-co-1,4-butylene terephthalate), poly(1,4-butylene adipate-co-1,4-butylene succinate-co-1,4-butylene terephthalate), poly(1,4-butylene azelate-co-1,4-butylene succinate-co-1,4-butylene terephthalate). In a particularly preferred embodiment the aliphatic-aromatic polyester is chosen between poly(1,4-butylene adipateco-1,4-butylene terephthalate) and poly(1,4-butylene adipate-co-1,4-butylene azelate-co-1,4-butylene terephthalate).
In un?altra forma di realizzazione preferita, i poliesteri sono alifatici e preferibilmente scelti tra: polibutile succinato, polibutilensebacato, polietilensebacato. In another preferred embodiment, the polyesters are aliphatic and preferably selected from: polybutyl succinate, polybutylensebacate, polyethylensebacate.
Il poliestere della preforma secondo la presente invenzione ha vantaggiosamente un Mn compreso tra 20000 e 85000, preferibilmente tra 30000 e 50000, una viscosit? inerente compresa tra 0.3 e 1.1 dl/g, preferibilmente tra 0.5 e 1.0 dl/g, ed un'acidit? inferiore a 100 meq/kg, preferibilmente inferiore a 60 meq/kg. Il MFR a 190?/2,16 Kg, sul poliestere essiccato, ? compreso vantaggiosamente tra 1 e 50 g/10min. The polyester of the preform according to the present invention advantageously has a Mn between 20,000 and 85,000, preferably between 30,000 and 50,000, an inherent viscosity between 0.3 and 1.1 dl/g, preferably between 0.5 and 1.0 dl/g, and an acidity lower than 100 meq/kg, preferably lower than 60 meq/kg. The MFR at 190?/2.16 kg, on the dried polyester, is advantageously between 1 and 50 g/10 min.
Fanno parte dell'invenzione anche preforme comprendenti miscele dei diversi poliesteri dell'invenzione. The invention also includes preforms comprising mixtures of the different polyesters of the invention.
Sorprendentemente il poliestere ottenuto con il processo della presente invenzione presenta migliorate caratteristiche reologiche in termini di stabilit? termica del fuso, di elevato rapporto di stiro a rottura (Breaking Stretching Ratio). Surprisingly, the polyester obtained with the process of the present invention presents improved rheological characteristics in terms of thermal stability of the melt and high breaking stretching ratio.
Dal punto di vista reologico, ? ottimale l?impiego di un polimero caratterizzato da un?idonea combinazione di valori di resistenza allo stato fuso e valori di viscosit? di taglio. Per valutare la qualit? del fuso e del suo possibile comportamento in lavorazione nei processi di espansione industriale ? quindi necessario considerare entrambe le propriet?, mediante il rapporto viscoelastico, RVE. Questo viene calcolato tramite il quoziente tra la viscosit? di taglio e la resistenza allo stato fuso. La viscosit? di taglio ? determinata a 190?C e con gradiente di flusso ? =103,7s?1 con un capillare avente un diametro di 1 mm e L/D=30 secondo lo standard ASTM D3835-90 "Metodo di prova standard per la determinazione delle propriet? dei materiali polimerici per mezzo di un reometro capillare", mentre la resistenza allo stato fuso ? misurata secondo ISO 16790:2021 a 190?C e ? =103,7s- l usando un capillare de1 diametro di 1 mm e L/D=30 a un'accelerazione costante di 6 mm/sec2 e una lunghezza di stiramento di 150 mm. Secondo un aspetto, il poliestere biodegradabile da diacido-diolo dell?invenzione ? ramificato. In tal caso, esso viene ottenuto in presenza di un composto polifunzionale, in quantit? preferibilmente da 0,05 % a 0,7% in moli rispetto alle moli totali della componente dicarbossilica, preferibilmente da 0,2 a 0,5% in moli. Per composto polifunzionale si intende una molecola comprendente almeno 3 gruppi funzionali capaci di formare legami con le funzionalit? dicarbossiliche o ossidriliche, ad esempio gruppi idrossido. From a rheological point of view, the optimal choice is a polymer characterized by a suitable combination of melt strength and shear viscosity values. To evaluate the quality of the melt and its possible processing behavior in industrial expansion processes, it is therefore necessary to consider both properties using the viscoelastic ratio, RVE. This is calculated by calculating the quotient between the shear viscosity and the melt strength. The shear viscosity is determined at 190°C and with a flow gradient of ? = 103.7 s?1 with a capillary tube having a diameter of 1 mm and L/D = 30 according to the ASTM D3835-90 standard "Standard Test Method for Determination of Properties of Polymeric Materials by Means of a Capillary Rheometer", while the melt strength is measured according to ISO 16790:2021 at 190°C and ? =103.7s- l using a capillary with a diameter of 1 mm and L/D=30 at a constant acceleration of 6 mm/sec2 and a draw length of 150 mm. According to one aspect, the biodegradable diacid-diol polyester of the invention is branched. In this case, it is obtained in the presence of a polyfunctional compound, in an amount preferably from 0.05% to 0.7% by moles with respect to the total moles of the dicarboxylic component, preferably from 0.2 to 0.5% by moles. A polyfunctional compound is understood to be a molecule comprising at least 3 functional groups capable of forming bonds with the dicarboxylic or hydroxyl functionalities, for example hydroxide groups.
Detto composto polifunzionale ? preferibilmente scelto tra pentaeritritolo, dipentaeritritolo, ditrimetilolpropano, diglicerolo, triglicerolo, tetraglicerolo, glicerolo, sorbitolo, mannitolo e loro miscele. Said multifunctional compound is preferably selected from pentaerythritol, dipentaerythritol, ditrimethylolpropane, diglycerol, triglycerol, tetraglycerol, glycerol, sorbitol, mannitol and mixtures thereof.
Secondo un aspetto preferito, detto composto polifunzionale comprende almeno quattro acidi (COOH) o almeno quattro gruppi funzionali idrossilici (OH), in cui almeno due di detti gruppi funzionali idrossilici sono primari e almeno due di detti gruppi funzionali idrossilici sono primari o secondari, a condizione che, se presente, il gruppo idrossilico secondario non sia vicinale ad un altro gruppo ossidrile secondario. Per funzionalit? ossidrilica primaria si intende una funzionalit? in cui l?atomo di carbonio legato al gruppo ossidrile ? legato a un solo atomo di carbonio. Per funzionalit? ossidrilica secondaria si intende una funzionalit? in cui l?atomo di carbonio legato al gruppo ossidrile ? legato a due atomi di carbonio. Per funzionalit? ossidriliche vicinali si intendono due gruppi ossidrilici legati a due atomi di carbonio adiacenti. Secondo un altro aspetto, il poliestere biodegradabile secondo la presente invenzione ? caratterizzato da ramificazioni ottenute mediante un processo di preparazione che impiega una miscela di composti polifunzionali, comprendente almeno il 50% mol rispetto al totale dei composti polifunzionali di almeno un composto polifunzionale contenente almeno quattro funzionalit? tra COOH e/o OH, in cui preferibilmente almeno due di detti gruppi funzionali idrossilici sono primari e almeno due di detti gruppi funzionali idrossilici sono primari o secondari, a condizione che, se presente, il gruppo idrossilico secondario non sia vicinale ad un altro gruppo ossidrile secondario. According to a preferred aspect, said polyfunctional compound comprises at least four acids (COOH) or at least four hydroxyl functional groups (OH), wherein at least two of said hydroxyl functional groups are primary and at least two of said hydroxyl functional groups are primary or secondary, provided that, if present, the secondary hydroxyl group is not vicinal to another secondary hydroxyl group. By primary hydroxyl functionality is meant a functionality in which the carbon atom bonded to the hydroxyl group is bonded to only one carbon atom. By secondary hydroxyl functionality is meant a functionality in which the carbon atom bonded to the hydroxyl group is bonded to two carbon atoms. By vicinal hydroxyl functionality is meant two hydroxyl groups bonded to two adjacent carbon atoms. According to another aspect, the biodegradable polyester according to the present invention is characterized by branches obtained by a preparation process using a mixture of polyfunctional compounds, comprising at least 50% mol with respect to the total polyfunctional compounds of at least one polyfunctional compound containing at least four COOH and/or OH functionalities, wherein preferably at least two of said hydroxyl functional groups are primary and at least two of said hydroxyl functional groups are primary or secondary, provided that, if present, the secondary hydroxyl group is not proximal to another secondary hydroxyl group.
Detto composto polifunzionale ? scelto nel gruppo delle molecole polifunzionali quali poliacidi, polioli e loro miscele. This polyfunctional compound is chosen from the group of polyfunctional molecules such as polyacids, polyols, and their mixtures.
Esempi di detti poliacidi sono: acido piromellitico, anidride piromellitica, acido etilendiammino tetraacetico, acido furan-2,3,4,5-tetracarbossilico, acido naftalen-1,4,5,8-tetracarbossilico, anidride naftalen-1,4,5,8-tetracarbossilica. Examples of such polyacids are: pyromellitic acid, pyromellitic anhydride, ethylenediamine tetraacetic acid, furan-2,3,4,5-tetracarboxylic acid, naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid, naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic anhydride.
Esempi di detti polioli sono: pentaeritritolo, dipentaeritritolo, ditrimetilolpropano, diglicerolo, triglicerolo, tetraglicerolo e loro miscele. Examples of such polyols are: pentaerythritol, dipentaerythritol, ditrimethylolpropane, diglycerol, triglycerol, tetraglycerol and mixtures thereof.
Preferibilmente il composto polifunzionale ? pentaeritritolo. Preferably the multifunctional compound is pentaerythritol.
Sorprendentemente l?uso del poliestere secondo la presente invenzione nei processi di espansione in autoclave consente di ottenere delle migliorate propriet? in termini di stabilit? termica del fuso e di rapporto di stiro a rottura (Breaking Stretching Ratio). Surprisingly, the use of polyester according to the present invention in autoclave expansion processes allows for improved properties in terms of thermal stability of the melt and breaking stretching ratio.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione ? l?uso della preforma comprendente il poliestere avente migliorate caratteristiche reologiche ottenuto secondo il processo della presente invenzione per processi di espansione in autoclave e/o con gas in condizioni supercritiche. A further object of the present invention is the use of the preform comprising the polyester having improved rheological characteristics obtained according to the process of the present invention for expansion processes in autoclave and/or with gas under supercritical conditions.
Il poliestere della preforma secondo la presente invenzione ? caratterizzato da una viscosit? di taglio minore di 1500 Pa*s, preferibilmente 1200 Pa*s, pi? preferibilmente minore di 1000 Pa*s, e preferibilmente maggiore di 150 Pa*s, determinata a 190?C e con gradiente di flusso ? =103,7s<?1 >con un capillare avente un diametro di 1 mm e L/D=30 secondo lo standard ASTM D3835-90 "Metodo di prova standard per la determinazione delle propriet? dei materiali polimerici per mezzo di un reometro capillare". The polyester of the preform according to the present invention is characterized by a shear viscosity of less than 1500 Pa*s, preferably 1200 Pa*s, more preferably less than 1000 Pa*s, and preferably greater than 150 Pa*s, determined at 190?C and with a flow rate ? =103.7s<?1 >with a capillary having a diameter of 1 mm and L/D=30 according to the ASTM D3835-90 standard "Standard Test Method for Determination of Properties of Polymeric Materials Using a Capillary Rheometer".
E? altres? caratterizzato da una resistenza allo stato fuso maggiore di 0,002 N, preferibilmente maggiore di 0,005 N, e preferibilmente minore di 0,04 N, pi? preferibilmente minore di 0,03 N, misurata secondo ISO 16790:2021 a 190?C e ? =103,7s- l usando un capillare de1 diametro di 1 mm e L/D=30 a un'accelerazione costante di 6 mm/sec2 e una lunghezza di stiramento di 150 mm. It is also characterized by a melt strength greater than 0.002 N, preferably greater than 0.005 N, and preferably less than 0.04 N, more preferably less than 0.03 N, measured according to ISO 16790:2021 at 190?C and ? =103.7s- l using a capillary of 1 mm diameter and L/D=30 at a constant acceleration of 6 mm/sec2 and a draw length of 150 mm.
Il poliestere della preforma secondo la presente invenzione ? inoltre caratterizzato da un rapporto tra la viscosit? e la resistenza allo stato fuso, rapporto viscoelastico (RVE), minore di 200000, preferibilmente minore di 100000, pi? preferibilmente minore di 80000, ancor pi? preferibilmente minore di 70000 e preferibilmente maggiore di 15000. The polyester preform according to the present invention is further characterized by a ratio between the viscosity and the melt strength, viscoelastic ratio (RVE), less than 200,000, preferably less than 100,000, more preferably less than 80,000, even more preferably less than 70,000 and preferably greater than 15,000.
Tali caratteristiche reologiche tali da garantire una buona espansione del poliestere secondo la presente invenzione utilizzando i comuni processi industriali per espansione in autoclave. These rheological characteristics are such as to guarantee good expansion of the polyester according to the present invention using common industrial processes for autoclave expansion.
La preforma ed i poliesteri biodegradabili secondo l'invenzione sono biodegradabili secondo la norma EN13432. The preform and the biodegradable polyesters according to the invention are biodegradable according to the EN13432 standard.
Il poliestere biodegradabile da diacido-diolo secondo l?invenzione ? ottenuto mediante un processo di sintesi di poliesteri noto nell?arte. The biodegradable diacid-diol polyester according to the invention is obtained by a polyester synthesis process known in the art.
Il poliestere biodegradabile della preforma secondo l?invenzione presenta un contenuto di carbonio di origine biologica superiore o uguale a 40%, determinato secondo lo Standard EN16640 - Annex E- Method B. The biodegradable polyester of the preform according to the invention has a carbon content of biological origin greater than or equal to 40%, determined according to Standard EN16640 - Annex E - Method B.
Il poliestere della preforma secondo la presente invenzione pu? comprendere inoltre opzionalmente 0 - 5% in peso, pi? preferibilmente 0,05 - 4% in peso, ancor pi? preferibilmente 0,05 - 3% in peso rispetto al totale della miscela, di almeno un agente reticolante e/o estensore di catena. The polyester of the preform according to the present invention may also optionally comprise 0 - 5% by weight, more preferably 0.05 - 4% by weight, even more preferably 0.05 - 3% by weight based on the total mixture, of at least one crosslinking agent and/or chain extender.
Detto agente reticolante e/o estensore di catena migliora la stabilit? all?idrolisi ed ? selezionato tra composti di- e/o poli-funzionali recanti gruppi isocianato, perossido, carbodiimmide, isocianurato, ossazolina, epossido, anidride, diviniletere e miscele di questi. Preferibilmente l?agente reticolante e/o estensore di catena comprende almeno un composto di- e/o polifunzionale recante gruppi epossido o carbodiimide. Said cross-linking agent and/or chain extender improves hydrolysis stability and is selected from di- and/or polyfunctional compounds bearing isocyanate, peroxide, carbodiimide, isocyanurate, oxazoline, epoxide, anhydride, divinylether groups, and mixtures thereof. Preferably, the cross-linking agent and/or chain extender comprises at least one di- and/or polyfunctional compound bearing epoxide or carbodiimide groups.
Preferibilmente l?agente reticolante e/o estensore di catena comprende almeno un composto di- e/o polifunzionale recante gruppi isocianato. Pi? preferibilmente, l?agente reticolante e/o estensore di catena comprende almeno il 25% in peso di uno o pi? composti di- e/o polifunzionali recanti gruppi isocianato. Particolarmente preferite sono le miscele di composti di- e/o polifunzionali recanti gruppi isocianato con i composti di- e/o polifunzionali recanti gruppi epossido, ancor pi? preferibilmente comprendenti almeno il 75% in peso di composti di- e/o polifunzionali recanti gruppi isocianato. Preferably, the cross-linking agent and/or chain extender comprises at least one di- and/or polyfunctional compound bearing isocyanate groups. More preferably, the cross-linking agent and/or chain extender comprises at least 25% by weight of one or more di- and/or polyfunctional compounds bearing isocyanate groups. Particularly preferred are mixtures of di- and/or polyfunctional compounds bearing isocyanate groups with di- and/or polyfunctional compounds bearing epoxide groups, even more preferably comprising at least 75% by weight of di- and/or polyfunctional compounds bearing isocyanate groups.
I composti di- e polifunzionali recanti gruppi isocianato preferibilmente sono selezionati tra pfenilene diisocianato, 2,4-toluene diisocianato, 2,6-toluene diisocianato, 4,4-difenilmetanodiisocianato, 1,3-fenilene-4-cloro diisocianato, 1,5-naftalene diisocianato, 4,4-difenilene diisocianato, 3,3?-dimetil-4,4difenilmetano diisocianato, 3-metil-4,4?-difenilmetano diisocianato, difenilestere diisocianato, 2,4-cicloesano diisocianato, 2,3-cicloesano diisocianato, 1-metil 2,4-cicloesil diisocianato, 1-metil 2,6-cicloesil diisocianato, bis(isocianato cicloesil) metano, 2,4,6-toluene triisocianato, 2,4,4-difeniletere triisocianato, polimetilene-polifenil-poliisocianati, metilene difenil diisocianato, trifenilmetano triisocianato, 3,3?ditolilene-4,4-diisocianato, 4,4?-metilenebis (2-metil-fenil isocianato), esametilene diisocianato, 1,3-cicloesilene diisocianato, 1,2-cicloesilene diisocianato e loro miscele. In una forma di realizzazione preferita, il composto recante gruppi isocianato ? il 4,4-difenilmetano-diisocianato. The di- and polyfunctional compounds bearing isocyanate groups are preferably selected from pphenylene diisocyanate, 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, 4,4-diphenylmethane diisocyanate, 1,3-phenylene-4-chloro diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 4,4-diphenylene diisocyanate, 3,3?-dimethyl-4,4-diphenylmethane diisocyanate, 3-methyl-4,4?-diphenylmethane diisocyanate, diphenyl ester diisocyanate, 2,4-cyclohexane diisocyanate, 2,3-cyclohexane diisocyanate, 1-methyl 2,4-cyclohexyl diisocyanate, 1-methyl 2,6-cyclohexyl diisocyanate, bis(cyclohexyl isocyanate) methane, 2,4,6-Toluene triisocyanate, 2,4,4-diphenyl ether triisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanates, methylene diphenyl diisocyanate, triphenylmethane triisocyanate, 3,3-ditolylene-4,4-diisocyanate, 4,4-methylenebis(2-methylphenyl isocyanate), hexamethylene diisocyanate, 1,3-cyclohexylene diisocyanate, 1,2-cyclohexylene diisocyanate and mixtures thereof. In a preferred embodiment, the compound bearing isocyanate groups is 4,4-diphenylmethane diisocyanate.
Per quanto riguarda i composti di- e poli-funzionali recanti gruppi perossido, questi sono preferibilmente selezionati tra benzoil perossido, lauroil perossido, isononanoil perossido, di-(t-butilperossiisopropil)benzene, t-butil perossido, dicumil perossido, alfa,alfa?di(tbutilperossi)diisopropilbenzene, 2,5-dimetil-2,5di(t-butilperossi)esano, t-butil cumil perossido, di-t-butilperossido, 2,5-dimetil-2,5-di(t-butilperossi)es-3-ino, di(4-tbutilcicloesil)perossi dicarbonato, dicetil perossidicarbonato, dimiristil perossidicarbonato, 3,6,9-trietil-3,6,9-trimetil-1,4,7-triperossonano, di(2-etilesil) perossidicarbonato e loro miscele. I composti di- e poli-funzionali recanti gruppi carbodiimmide che sono preferibilmente utilizzati nella miscela secondo la presente invenzione sono scelti tra poli(cicloottilene carbodiimide), poli(1,4-dimetilencicloesilene carbodiimide), poli(cicloesilene carbodiimide), poli(etilene carbodiimide), poli(butilene carbodiimide), poli(isobutilene carbodiimide), poli(nonilene carbodiimide), poli(dodecilene carbodiimide), poli(neopentilene carbodiimide), poli(1,4-dimetilene fenilene carbodiimide), poli(2,2',6,6', tetraisopropildifenilene carbodiimide) (Stabaxol ? D), poli(2,4,6-triisolpropil-1,3-fenilene carbodiimide) (Stabaxol ? P-100), poli(2,6 diisopropil-1,3-fenilene carbodiimide) (Stabaxol ? P), poli (tolil carbodiimide), poli(4,4'-difenilmetano carbodiimide), poli(3,3'-dimetil-4,4'bifenilene carbodiimide), poli(p-fenilene carbodiimide), poli(m-fenilene carbodiimide), poli(3,3'-dimetil-4,4'-difenilmetano carbodiimide), poli(naftilene carbodiimide), poli(isoforone carbodiimide), poli(cumene carbodiimide), p-fenilene bis(etilcarbodiimide), 1,6-esametilene bis(etilcarbodiimide), 1,8-ottametilene bis(etillcarbodiimide), 1,10decametilene bis(etilcarbodiimide), 1,12-dodecametilene bis(etilcarbodiimide) e loro miscele. As for di- and polyfunctional compounds bearing peroxide groups, these are preferably selected from benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, isononanoyl peroxide, di-(t-butylperoxyisopropyl)benzene, t-butyl peroxide, dicumyl peroxide, alpha,alpha?di(t-butylperoxy)diisopropylbenzene, 2,5-dimethyl-2,5di(t-butylperoxy)hexane, t-butylcumyl peroxide, di-t-butylperoxide, 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hex-3-yne, di(4-t-butylcyclohexyl)peroxy dicarbonate, dicetyl peroxydicarbonate, dimyristyl peroxydicarbonate, 3,6,9-triethyl-3,6,9-trimethyl-1,4,7-triperoxonane, di(2-ethylhexyl) peroxydicarbonate and their mixtures. The di- and polyfunctional compounds bearing carbodiimide groups which are preferably used in the mixture according to the present invention are selected from poly(cyclooctylene carbodiimide), poly(1,4-dimethylenecyclohexylene carbodiimide), poly(cyclohexylene carbodiimide), poly(ethylene carbodiimide), poly(butylene carbodiimide), poly(isobutylene carbodiimide), poly(nonylene carbodiimide), poly(dodecylene carbodiimide), poly(neopentylene carbodiimide), poly(1,4-dimethylene phenylene carbodiimide), poly(2,2',6,6',tetraisopropyldiphenylene carbodiimide) (Stabaxol ? D), poly(2,4,6-triisolpropyl-1,3-phenylene carbodiimide) (Stabaxol ? P-100), poly(2,6 (Stabaxol ? P), poly(tolyl carbodiimide), poly(4,4'-diphenylmethane carbodiimide), poly(3,3'-dimethyl-4,4'biphenylene carbodiimide), poly(p-phenylene carbodiimide), poly(m-phenylene carbodiimide), poly(3,3'-dimethyl-4,4'-diphenylmethane carbodiimide), poly(naphthylene carbodiimide), poly(isophorone carbodiimide), poly(cumene carbodiimide), p-phenylene bis(ethylcarbodiimide), 1,6-hexamethylene bis(ethylcarbodiimide), 1,8-octamethylene bis(ethylcarbodiimide), 1,10-decamethylene bis(ethylcarbodiimide), 1,12-Dodecamethylene bis(ethylcarbodiimide) and mixtures thereof.
Esempi di composti di- e poli-funzionali recanti gruppi epossido che possono essere vantaggiosamente utilizzati nella miscela secondo la presente invenzione sono tutti i poliepossidi da oli epossidati e/o da stirene - glicidiletere-metilmetacrilato, glicidiletere metilmetacrilato, compresi in un intervallo di pesi molecolari tra 1000 e 10000 e con un numero di epossidi per molecola nell?intervallo da 1 a 30 e preferibilmente tra 5 e 25, e gli epossidi scelti nel gruppo comprendente: dietilenglicole diglicidiletere, polietileneglicole diglicidil etere, glicerolo poliglicidil etere, diglicerolo poliglicidil etere, 1,2-epossibutano, poliglicerolo poliglicidil etere, isoprene diepossido, e diepossidi cicloalifatici, 1,4cicloesandimetanolo diglicidil etere, glicidil 2-metilfenil etere, glicerolo propossilatotriglicidil etere, 1,4-butandiolo diglicidil etere, sorbitolo poliglicidil etere, glicerolo diglicidil etere, tetraglicidil etere di meta-xilendiammina e diglicidil etere del bisfenolo A e loro miscele. Examples of di- and poly-functional compounds bearing epoxide groups that can be advantageously used in the mixture according to the present invention are all polyepoxides from epoxidized oils and/or from styrene - glycidyl ether methyl methacrylate, glycidyl ether methyl methacrylate, in a molecular weight range from 1000 to 10000 and with a number of epoxides per molecule in the range from 1 to 30 and preferably from 5 to 25, and the epoxides selected from the group comprising: diethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, 1,2-epoxybutane, polyglycerol polyglycidyl ether, isoprene diepoxide, and cycloaliphatic diepoxides, 1,4-cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, glycidyl 2-methylphenyl ether, glycerol propoxylated triglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, glycerol diglycidyl ether, meta-xylenediamine tetraglycidyl ether and bisphenol A diglycidyl ether and mixtures thereof.
In una forma di realizzazione particolarmente preferita dell?invenzione, l?agente reticolante e/o estensore di catena comprende composti recanti gruppi isocianato, preferibilmente il 4,4-difenilmetanodiisocianato, e/o recanti gruppi carbodiimmide, e/o recanti gruppi epossido, preferibilmente del tipo stirene-glicidiletere-metilmetacrilato. In una forma di realizzazione particolarmente preferita dell?invenzione, l?agente reticolante e/o estensore di catena comprende composti recanti gruppi epossido del tipo stireneglicidiletere-metilmetacrilato. Insieme ai composti di- e poli-funzionali recanti gruppi isocianato, perossido, carbodiimmide, isocianurato, ossazolina, epossido, anidride, diviniletere, possono essere anche utilizzati catalizzatori per rendere pi? elevata la reattivit? dei gruppi reattivi. Nel caso dei poliepossidi vengono preferibilmente utilizzati sali di acidi grassi, ancor pi? preferibilmente stearati di calcio e di zinco. In a particularly preferred embodiment of the invention, the crosslinking agent and/or chain extender comprises compounds bearing isocyanate groups, preferably 4,4-diphenylmethanediisocyanate, and/or bearing carbodiimide groups, and/or bearing epoxide groups, preferably of the styrene-glycidyl ether-methyl methacrylate type. In a particularly preferred embodiment of the invention, the crosslinking agent and/or chain extender comprises compounds bearing epoxide groups of the styrene-glycidyl ether-methyl methacrylate type. In addition to the di- and polyfunctional compounds bearing isocyanate, peroxide, carbodiimide, isocyanurate, oxazoline, epoxide, anhydride, and divinylether groups, catalysts can also be used to increase the reactivity of the reactive groups. In the case of polyepoxides, fatty acid salts are preferably used, even more preferably calcium and zinc stearates.
Il poliestere ramificato biodegradabile della preforma secondo l'invenzione pu? essere mescolato con altri polimeri di origine sintetica o naturale, biodegradabili e non. Sono oggetto della presente invenzione anche le composizioni comprendenti il poliestere secondo la presente invenzione. The branched, biodegradable polyester of the preform according to the invention can be mixed with other polymers of synthetic or natural origin, whether biodegradable or not. The present invention also covers compositions comprising the polyester according to the present invention.
Per quanto riguarda i polimeri di origine sintetica o naturale, biodegradabili e non, questi sono vantaggiosamente selezionati nel gruppo che consiste di poliidrossialcanoati, polimeri vinilici, poliesteri da diacido diolo, poliammidi, poliuretani, polieteri, poliuree, policarbonati e loro miscele. In una forma particolarmente preferita, detti polimeri possono essere miscelati in quantit? fino all?80% in peso al poliestere biodegradabile secondo l'invenzione. As for polymers of synthetic or natural origin, biodegradable or not, these are advantageously selected from the group consisting of polyhydroxyalkanoates, vinyl polymers, diacid diol polyesters, polyamides, polyurethanes, polyethers, polyureas, polycarbonates, and mixtures thereof. In a particularly preferred form, these polymers can be mixed in quantities of up to 80% by weight with the biodegradable polyester according to the invention.
Per quanto riguarda i poliidrossialcanoati, questi possono essere presenti in quantit? tra il 30 e l?80 % in peso, preferibilmente tra il 40 e il 75 in peso, ancor pi? preferibilmente tra il 45 e il 70 % in peso, rispetto al totale della composizione. As regards polyhydroxyalkanoates, these can be present in quantities between 30 and 80% by weight, preferably between 40 and 75% by weight, even more preferably between 45 and 70% by weight, with respect to the total composition.
Detti polidrossialcanoati sono selezionati preferibilmente nel gruppo che consiste dei poliesteri dell?acido lattico, poli-?-caprolattone, poli idrossibutirrato, poli idrossibutirrato-valerato, poli idrossibutirrato propanoato, poli idrossibutirrato-esanoato, poli idrossibutirrato-decanoato, poli idrossibutirrato- dodecanoato, poli idrossibutirrato-esadecanoato, poli idrossibutirratoottadecanoato, poli 3-idrossibutirrato 4-idrossibutirrato. Preferibilmente, il poliidrossialcanoato della composizione comprende almeno l?80 % in peso di uno o pi? poliesteri dell?acido lattico. Said polyhydroxyalkanoates are preferably selected from the group consisting of polyesters of lactic acid, poly-?-caprolactone, polyhydroxybutyrate, polyhydroxybutyrate valerate, polyhydroxybutyrate propanoate, polyhydroxybutyrate hexanoate, polyhydroxybutyrate decanoate, polyhydroxybutyrate dodecanoate, polyhydroxybutyrate hexadecanoate, polyhydroxybutyrate octadecanoate, poly3-hydroxybutyrate 4-hydroxybutyrate. Preferably, the polyhydroxyalkanoate of the composition comprises at least 80% by weight of one or more polyesters of lactic acid.
In una forma di realizzazione preferita, i poliesteri dell?acido lattico sono selezionati nel gruppo che consiste di acido poli L-lattico, poli D-lattico, stereo complesso poli D-L lattico, copolimeri comprendenti pi? del 50 % in moli di detti poliesteri dell?acido lattico o loro miscele. In a preferred embodiment, the lactic acid polyesters are selected from the group consisting of poly L-lactic acid, poly D-lactic acid, poly D-L lactic stereocomplex, copolymers comprising more than 50 mol % of said lactic acid polyesters or mixtures thereof.
Sono particolarmente preferiti poliesteri dell?acido lattico contenenti almeno 95% in peso di unit? ripetitive derivanti da acido L-lattico o D-lattico o loro combinazioni, con peso molecolare Mw maggiore di 50000 e con shear viscosity compresa tra 50?700 Pa*s preferibilmente tra 80?500 Pa*s (misurata secondo lo standard ASTM D3835 a T=190 ?C, shear rate=1000s-1, D=1mm, L/D=10). Particularly preferred are lactic acid polyesters containing at least 95% by weight of repeating units derived from L-lactic or D-lactic acid or combinations thereof, with a molecular weight Mw greater than 50000 and with a shear viscosity between 50 and 700 Pa*s, preferably between 80 and 500 Pa*s (measured according to the ASTM D3835 standard at T=190°C, shear rate=1000s-1, D=1mm, L/D=10).
In una forma di realizzazione particolarmente preferita della presente invenzione, il poliestere dell?acido lattico comprende almeno il 95 % in peso di unit? derivanti da acido L-lattico, ? 5 % di unit? ripetitive derivanti da acido D-Lattico, mostra una Temperatura di fusione nel range 135-175?C, una Temperatura di transizione vetrosa (Tg) nel range 55-65?C ed un MFR (misurato secondo lo standard ASTM-D1238 a 190?C e 2.16kg) nel range 1-50 g/10 min. Esempi commerciali di poliesteri dell?acido lattico aventi queste propriet? sono ad esempio i prodotti a marchio Ingeo? Biopolymer 4043D, 3251D, 6202D, il prodotto a marchio Luminy? L105. In a particularly preferred embodiment of the present invention, the lactic acid polyester comprises at least 95% by weight of L-lactic acid derived units, ≥ 5% of D-lactic acid derived repeating units, exhibits a melting temperature in the range 135-175°C, a glass transition temperature (Tg) in the range 55-65°C and an MFR (measured according to the ASTM-D1238 standard at 190°C and 2.16kg) in the range 1-50 g/10 min. Commercial examples of lactic acid polyesters having these properties are, for example, the products branded Ingeo® Biopolymer 4043D, 3251D, 6202D, the product branded Luminy® L105.
Tra i polimeri vinilici, preferiti sono: polietilene, polipropilene, loro copolimeri, polivinilalcool, polivinilacetato, poli etilene vinilacetato e polietilene vinilalcol, polistirene, polimeri vinilici clorurati, poliacrilati. Among the vinyl polymers, preferred are: polyethylene, polypropylene, their copolymers, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, polyethylene vinyl acetate and polyethylene vinyl alcohol, polystyrene, chlorinated vinyl polymers, polyacrylates.
Tra i polimeri vinilici clorurati sono qui da intendersi ricompresi, oltre al polivinilcloruro, polivinilidenecloruro, polietilene cloruro, poli(vinicloruro-vinilacetato), poli(vinilcloruroetilene), poli(vinilcloruro-propilene), poli(vinilcloruro-stirene), poli(vinilcloruro-isobutilene) nonch? copolimeri in cui il polivinilcloruro rappresenta pi? del 50% in moli. Detti copolimeri possono essere random, a blocchi o alternati. Chlorinated vinyl polymers include, in addition to polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyethylene chloride, poly(vinyl chloride-vinyl acetate), poly(vinyl chloride-ethylene), poly(vinyl chloride-propylene), poly(vinyl chloride-styrene), poly(vinyl chloride-isobutylene), as well as copolymers in which polyvinyl chloride represents more than 50% by mole. These copolymers may be random, block, or alternating.
Per quanto riguarda le poliammidi della composizione secondo la presente invenzione, queste sono selezionate preferibilmente nel gruppo che consiste di poliammide 6 e 6,6, poliammide 9 e 9,9, poliammide 10 e 10,10, poliammide 11 e 11,11, poliammide 12 e 12,12 e loro combinazioni del tipo 6/9, 6/10, 6/11, 6/12 loro miscele e copolimeri sia random che a blocchi. Preferibilmente, i policarbonati della composizione secondo la presente invenzione sono selezionati nel gruppo che consiste di polialchilene carbonati, pi? preferibilmente polietilenecarbonati, polipropilenecarbonati, polibutilenecarbonati, loro miscele e copolimeri sia random che a blocchi. As for the polyamides of the composition according to the present invention, these are preferably selected from the group consisting of polyamide 6 and 6,6, polyamide 9 and 9,9, polyamide 10 and 10,10, polyamide 11 and 11,11, polyamide 12 and 12,12 and combinations thereof such as 6/9, 6/10, 6/11, 6/12, their mixtures and copolymers, both random and block. Preferably, the polycarbonates of the composition according to the present invention are selected from the group consisting of polyalkylene carbonates, more preferably polyethylene carbonates, polypropylene carbonates, polybutylene carbonates, their mixtures and copolymers, both random and block.
Tra i polieteri, preferiti sono quelli selezionati nel gruppo che consiste di polietilenglicoli, polipropilenglicoli, polibutilenglicoli loro copolimeri e loro miscele con pesi molecolari da 70000 a 500000. Among polyethers, preferred are those selected from the group consisting of polyethylene glycols, polypropylene glycols, polybutylene glycols, their copolymers and mixtures thereof with molecular weights from 70,000 to 500,000.
Per quanto riguarda i poliesteri da diacido diolo, questi preferibilmente comprendono: a) una componente dicarbossilica comprendente, rispetto al totale della componente dicarbossilica: For diacid diol polyesters, these preferably comprise: a) a dicarboxylic component comprising, in relation to the total dicarboxylic component:
a1) 20 -100 % in moli di unit? derivanti da almeno un acido dicarbossilico aromatico, a2) 0-80 % in moli di unit? derivanti da almeno un acido dicarbossilico alifatico saturo, a3) 0-5 % in moli di unit? derivanti da almeno un acido dicarbossilico alifatico non saturo; b) una componente diolica comprendente, rispetto al totale della componente diolica: b1) 95-100 % in moli di unit? derivanti da almeno un diolo alifatico saturo; a1) 20-100 mol % of units derived from at least one aromatic dicarboxylic acid, a2) 0-80 mol % of units derived from at least one saturated aliphatic dicarboxylic acid, a3) 0-5 mol % of units derived from at least one unsaturated aliphatic dicarboxylic acid; b) a diol component comprising, with respect to the total diol component: b1) 95-100 mol % of units derived from at least one saturated aliphatic diol;
b2) 0-5 % in moli di unit? derivanti da almeno un diolo alifatico non saturo. b2) 0-5 mol% of units derived from at least one unsaturated aliphatic diol.
Preferibilmente, acidi dicarbossilici aromatici a1, acidi dicarbossilici alifatici saturi a2, acidi dicarbossilici alifatici non saturi a3, dioli alifatici saturi b1 e dioli alifatici non saturi b2 per detti poliesteri sono selezionati tra quelli descritti sopra per il poliestere secondo la presente invenzione. Preferably, aromatic dicarboxylic acids a1, saturated aliphatic dicarboxylic acids a2, unsaturated aliphatic dicarboxylic acids a3, saturated aliphatic diols b1 and unsaturated aliphatic diols b2 for said polyesters are selected from those described above for the polyester according to the present invention.
Per quanto riguarda i polimeri di origine naturale, questi sono vantaggiosamente selezionati tra amido, chitina, chitosano, alginati, proteine come glutine, zeina, caseina, collagene, gelatina, gomme naturali, cellulosa (anche in nanofibrille) e pectina. As for polymers of natural origin, these are advantageously selected from starch, chitin, chitosan, alginates, proteins such as gluten, zein, casein, collagen, gelatin, natural gums, cellulose (including nanofibrils) and pectin.
Con il termine amido si intendono qui tutti i tipi di amido, vale a dire: farina, amido nativo, amido idrolizzato, amido destrutturato, amido gelatinizzato, amido plastificato, amido termoplastico, biofiller comprendenti amido complessato o miscele di questi. Particolarmente adatti secondo l?invenzione sono gli amidi quali quello di patata, mais, tapioca e pisello. Particolarmente vantaggiosi si dimostrano gli amidi in grado di essere facilmente destrutturati e che abbiano elevati pesi molecolari iniziali, quale ad esempio l?amido di patata o di mais. L?amido pu? essere presente sia come tale che in forma chimicamente modificata, come ad esempio in forma di esteri di amido con grado di sostituzione compreso fra 0,2 e 2,5, di amido idrossipropilato, di amido modificato con catene grasse. The term "starch" herein refers to all types of starch, namely: flour, native starch, hydrolyzed starch, destructured starch, gelatinized starch, plasticized starch, thermoplastic starch, biofillers comprising complexed starch or mixtures thereof. Starches such as potato, corn, tapioca, and pea starches are particularly suitable according to the invention. Starches that can be easily destructured and have high initial molecular weights, such as potato or corn starch, are particularly advantageous. Starch can be present either as such or in chemically modified form, such as starch esters with a degree of substitution between 0.2 and 2.5, hydroxypropylated starch, or starch modified with fatty chains.
Per amido destrutturato si richiamano qui gli insegnamenti contenuti nei Brevetti EP-0118240 e EP-0 327 505, intendendosi come tale l?amido lavorato in modo da non presentare sostanzialmente le cosiddette ?croci di malta? al microscopio ottico in luce polarizzata e i cosiddetti ?ghost? al microscopio ottico in contrasto di fase. Vantaggiosamente, la destrutturazione dell?amido viene effettuata mediante un processo di estrusione a temperature comprese tra 110-250 ?C, preferibilmente 130-180 ?C, pressioni comprese tra 0,1-7 MPa, preferibilmente 0,3-6 MPa, preferibilmente fornendo, durante detta estrusione, un?energia specifica maggiore di 0,1 kWh/kg. By destructured starch, reference is made here to the teachings contained in Patents EP-0118240 and EP-0 327 505, meaning starch processed in such a way as to substantially eliminate the so-called "Maltese crosses" under a polarized light microscope and the so-called "ghosts" under a phase-contrast optical microscope. Advantageously, the destructuring of the starch is carried out through an extrusion process at temperatures between 110-250 °C, preferably 130-180 °C, pressures between 0.1-7 MPa, preferably 0.3-6 MPa, preferably supplying, during said extrusion, a specific energy greater than 0.1 kWh/kg.
La destrutturazione dell?amido avviene preferibilmente in presenza dell?1-40 % in peso, rispetto al peso dell?amido, di uno o pi? plastificanti scelti tra acqua e polioli aventi da 2 a 22 atomi di carbonio. Per quanto riguarda l?acqua, questa pu? essere anche quella naturalmente presente nell?amido. Tra i polioli sono preferiti i polioli aventi da 1 a 20 gruppi idrossile contenenti da 2 a 6 atomi di carbonio, loro eteri, tioetieri ed esteri organici e inorganici. Starch destructurization preferably occurs in the presence of 1-40% by weight, based on the weight of the starch, of one or more plasticizers selected from water and polyols with 2 to 22 carbon atoms. Water may also be that naturally present in starch. Among polyols, preferred are those with 1 to 20 hydroxyl groups containing 2 to 6 carbon atoms, their organic and inorganic ethers, thioethers, and esters.
Esempi di detti polioli sono glicerina, diglicerolo, poliglicerolo, pentaritritolo, poliglicerolo etossilato, etilene glicole, polietilene glicole, 1,2-propandiolo, 1,3-propandiolo, 1,4-butandiolo, neopentilglicole, sorbitolo, sorbitolo monoacetato, sorbitolo diacetato, sorbitolo monoetossilato, sorbitolo dietossilato, e miscele di questi. Examples of such polyols are glycerin, diglycerol, polyglycerol, pentaritritol, ethoxylated polyglycerol, ethylene glycol, polyethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentylglycol, sorbitol, sorbitol monoacetate, sorbitol diacetate, sorbitol monoethoxylate, sorbitol diethoxylate, and mixtures thereof.
In una forma di realizzazione preferita, l?amido ? destrutturato in presenza di glicerolo o di una miscela di plastificanti comprendente glicerolo, pi? preferibilmente comprendente tra il 2 ed il 90 % in peso di glicerolo. Preferibilmente, l?amido destrutturato e reticolato secondo la presente invenzione comprende tra l?1-40% in peso, rispetto al peso dell?amido, di plastificanti. In a preferred embodiment, the starch is destructured in the presence of glycerol or a mixture of plasticizers comprising glycerol, more preferably comprising between 2 and 90% by weight of glycerol. Preferably, the destructured and cross-linked starch according to the present invention comprises between 1 and 40% by weight, based on the weight of the starch, of plasticizers.
Quando presente, l?amido nella composizione secondo la presente invenzione ? preferibilmente in forma di particelle aventi sezione circolare, ellittica o comunque assimilabile ad un?ellisse aventi diametro medio aritmetico, misurato prendendo in considerazione l?asse maggiore della particella, inferiore ad 1 micron e pi? preferibilmente inferiore a 0,5 ?m di diametro medio. When present, the starch in the composition according to the present invention is preferably in the form of particles having a circular, elliptical or in any case elliptical cross-section having an arithmetic mean diameter, measured taking into consideration the major axis of the particle, of less than 1 micron and more preferably less than 0.5 μm in mean diameter.
Il poliestere biodegradabile della preforma secondo l'invenzione pu? essere inoltre mescolato opzionalmente con uno o pi? additivi selezionati nel gruppo che consiste di plastificanti, stabilizzanti UV, lubrificanti, agenti nucleanti, tensioattivi, agenti antistatici, pigmenti, agenti compatibilizzanti, lignina, silimarina acidi organici, antiossidanti, agenti antimuffa, cere, coadiuvanti di processo e componenti polimerici selezionati preferibilmente nel gruppo che consiste di polimeri vinilici e poliesteri da diacido diolo differenti o uguali dai poliesteri alifatici e/o alifatico-aromatici sopra descritti. The biodegradable polyester of the preform according to the invention may also be optionally mixed with one or more additives selected from the group consisting of plasticizers, UV stabilizers, lubricants, nucleating agents, surfactants, antistatic agents, pigments, compatibilizing agents, lignin, silymarin, organic acids, antioxidants, anti-mold agents, waxes, processing aids and polymeric components preferably selected from the group consisting of vinyl polymers and diacid-diol polyesters different from or identical to the aliphatic and/or aliphatic-aromatic polyesters described above.
Ciascun additivo ? presente in quantit? preferibilmente inferiore al 10% in peso, pi? preferibilmente inferiore al 5% in peso, ancor pi? preferibilmente inferiore al 1% in peso rispetto al peso totale della miscela. Each additive is present in a quantity preferably less than 10% by weight, more preferably less than 5% by weight, even more preferably less than 1% by weight with respect to the total weight of the mixture.
Per quanto riguarda i plastificanti, oltre ai plastificanti preferibilmente utilizzati per la preparazione dell?amido destrutturato sopra descritti, questi sono selezionati nel gruppo che consiste di trimellitati, quale ad esempio gli esteri dell?acido trimellitico con monoalcoli C4-C20 preferibilmente selezionati nel gruppo che consiste di n-ottanolo e n-decanolo, e esteri alifatici aventi la seguente struttura: As regards plasticizers, in addition to the plasticizers preferably used for the preparation of destructured starch described above, these are selected from the group consisting of trimellitates, such as for example the esters of trimellitic acid with C4-C20 monoalcohols preferably selected from the group consisting of n-octanol and n-decanol, and aliphatic esters having the following structure:
R1-O- C(O)-R4-C(O)-[-O-R2-O-C(O)-R5-C(O)-]m-O-R3 R1-O- C(O)-R4-C(O)-[-O-R2-O-C(O)-R5-C(O)-]m-O-R3
in cui: in which:
R1 ? selezionato tra uno o pi? dei gruppi formati da H, residui alchilici lineari e ramificati, saturi e insaturi del tipo C1-C24, residui di polioli esterificati con acidi monocarbossilici C1-C24; R1 is selected from one or more of the groups formed by H, linear and branched alkyl residues, saturated and unsaturated of the C1-C24 type, residues of polyols esterified with C1-C24 monocarboxylic acids;
R2 comprende gruppi -CH2-C(CH3)2-CH2- ed alchilene C2-C8, ed ? costituito per almeno il 50% in moli da detti gruppi -CH2-C(CH3)2-CH2-; R2 comprises -CH2-C(CH3)2-CH2- and C2-C8 alkylene groups, and is constituted by at least 50% by moles of said -CH2-C(CH3)2-CH2- groups;
R3 ? selezionato tra uno o pi? dei gruppi formati da H, residui alchilici lineari e ramificati, saturi e insaturi del tipo C1-C24, residui di polioli esterificati con acidi monocarbossilici C1-C24; R3 is selected from one or more of the groups formed by H, linear and branched alkyl residues, saturated and unsaturated of the C1-C24 type, residues of polyols esterified with C1-C24 monocarboxylic acids;
R4 ed R5 sono uguali o differenti, comprendono uno o pi? alchileni C2-C22, preferibilmente C2-C11, pi? preferibilmente C4-C9, e sono costituiti per almeno il 50 % in moli da alchileni C7; R4 and R5 are the same or different, comprise one or more C2-C22 alkylenes, preferably C2-C11, more preferably C4-C9, and consist of at least 50 mol % C7 alkylenes;
m ? un numero compreso tra 1-20, preferibilmente 2-10, pi? preferibilmente 3-7. m is a number between 1-20, preferably 2-10, more preferably 3-7.
Preferibilmente, in detti esteri almeno uno dei gruppi R1 e/o R3 comprende, preferibilmente in quantit? ? 10 % in moli, pi? preferibilmente ? 20 %, ancor pi? preferibilmente ? 25 % in moli, rispetto alla quantit? totale di gruppi R1 e/o R3, di residui di polioli esterificati con almeno un acido monocarbossilico C1-C24 selezionato nel gruppo che consiste di acido stearico, acido palmitico, acido 9-chetostearico, acido 10-chetostearico e miscele di questi. Esempi di esteri alifatici di questo tipo sono descritti nella domanda di brevetto italiana MI2014A000030 e nelle domande di brevetto internazionale WO 2015/104375 e WO 2015/104377. Preferably, in said esters at least one of the groups R1 and/or R3 comprises, preferably in an amount of ? 10 mol %, more preferably ? 20 mol %, even more preferably ? 25 mol %, with respect to the total amount of groups R1 and/or R3, polyol residues esterified with at least one C1-C24 monocarboxylic acid selected from the group consisting of stearic acid, palmitic acid, 9-ketostearic acid, 10-ketostearic acid and mixtures thereof. Examples of aliphatic esters of this type are described in Italian patent application MI2014A000030 and in international patent applications WO 2015/104375 and WO 2015/104377.
I lubrificanti sono preferibilmente scelti tra esteri e sali metallici di acidi grassi quali per esempio zinco stearato, calcio stearato, alluminio stearato ed acetil stearato. Preferibilmente, la composizione secondo la presente invenzione comprende fino all?1% in peso di lubrificanti, pi? preferibilmente fino al 0,5 % in peso, rispetto al peso totale della composizione. The lubricants are preferably selected from esters and metal salts of fatty acids, such as zinc stearate, calcium stearate, aluminum stearate, and acetyl stearate. Preferably, the composition according to the present invention comprises up to 1% by weight of lubricants, more preferably up to 0.5% by weight, based on the total weight of the composition.
Esempi di agenti nucleanti includono sale sodico della saccarina, calcio silicato, sodio benzoato, calcio titanato, boro nitruro, polipropilene isotattico, PLA a basso peso molecolare. Pigmenti possono anche essere aggiunti se necessario, ad esempio Biossido di Titanio, argille, rame ftalocianina, biossido di titanio, silicati, ossidi e idrossidi di ferro, nerofumo, e ossido di magnesio. Examples of nucleating agents include sodium saccharin, calcium silicate, sodium benzoate, calcium titanate, boron nitride, isotactic polypropylene, and low molecular weight PLA. Pigments can also be added if necessary, such as titanium dioxide, clays, copper phthalocyanine, titanium dioxide, silicates, iron oxides and hydroxides, carbon black, and magnesium oxide.
Per quanto riguarda i coadiuvanti di processo come gli agenti scivolanti e/o distaccanti, si intendono ad esempio ammidi biodegradabili di acidi grassi, come oleammmide, erucammide, etilene-bis-stearilammide, esteri di acidi grassi come il glicerol oleati o glicerol stearati, acidi grassi saponificati come gli stearati, agenti inorganici come le silici o il talco. I coadiuvanti di processo sono presenti in quantit? preferibilmente inferiore al 10% in peso, pi? preferibilmente inferiore al 5% in peso, ancor pi? preferibilmente inferiore al 2% in peso rispetto al peso totale della miscela. Processing aids such as slip and/or release agents include, for example, biodegradable fatty acid amides such as oleamamide, erucamide, ethylene-bis-stearylamide, fatty acid esters such as glycerol oleates or glycerol stearates, saponified fatty acids such as stearates, and inorganic agents such as silica or talc. Processing aids are present in quantities preferably less than 10% by weight, more preferably less than 5% by weight, and even more preferably less than 2% by weight of the total weight of the mixture.
E? oggetto della presente invenzione anche l?uso della preforma per la produzione di manufatti espansi, preferibilmente manufatti espansi ottenuti mediante estrusione o stampaggio a iniezione. The present invention also relates to the use of the preform for the production of expanded products, preferably expanded products obtained by extrusion or injection molding.
In particolare, il poliestere sopra descritto risulta particolarmente adatto all?applicazione in un processo per l?ottenimento di schiume in presenza di gas espandente in condizioni supercritiche comprendente le fasi di: In particular, the polyester described above is particularly suitable for application in a process for obtaining foams in the presence of expanding gas under supercritical conditions, comprising the following phases:
a) porre in autoclave detta preforma non espansa o parzialmente espansa, in contatto con gas espandente; a) placing the said unexpanded or partially expanded preform in an autoclave, in contact with expanding gas;
b) raggiungere una temperatura compresa tra il punto di rammollimento e la temperatura di chiusura del picco di fusione del poliestere, ad una pressione sufficiente a mantenere il gas espandente in condizioni supercritiche e per un tempo sufficiente a consentire l?adsorbimento di detto gas da parte del materiale; b) reach a temperature between the softening point and the melting point of the polyester, at a pressure sufficient to maintain the expanding gas in supercritical conditions and for a time sufficient to allow the adsorption of said gas by the material;
c) ridurre istantaneamente la pressione mantenendo la temperatura al di sopra del punto di rammollimento di detto poliestere, ottenendo una schiuma. c) instantly reduce the pressure while maintaining the temperature above the softening point of said polyester, obtaining a foam.
Detto gas espandente ? scelto tra CO2, N2, idrocarburi e loro miscele. N2, CO2 e loro miscele sono particolarmente preferiti. Said expanding gas is chosen from CO2, N2, hydrocarbons, and their mixtures. N2, CO2, and their mixtures are particularly preferred.
Secondo una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa, durante la fase a) il poliestere posto in contatto con gas espandente in presenza di un agente co-espandente scelto tra acqua, alcoli C1-C4 e loro miscele. Detto agente coespandente ? preferibilmente acqua; esso ? preferibilmente impiegato quando il gas espandente ? N2. According to a particularly advantageous embodiment, during step a), the polyester is placed in contact with a blowing gas in the presence of a co-blowing agent selected from water, C1-C4 alcohols, and mixtures thereof. Said co-blowing agent is preferably water; it is preferably used when the blowing gas is N2.
Il rapporto tra il volume di detto co-espandente ed il volume totale dell?autoclave ? compreso tra 0.01 e 0.25. The ratio between the volume of said co-expander and the total volume of the autoclave is between 0.01 and 0.25.
La temperatura di rammollimento ? determinabile ad esempio dalla variazione di pendenza della curva (onset) del picco di fusione in analisi DSC. The softening temperature can be determined, for example, from the variation in slope of the melting peak curve (onset) in DSC analysis.
Durante la fase b), il poliestere viene impregnato con detto agente espandente ad una temperatura intorno al punto di fusione (Tm) per un periodo di tempo sufficiente affinch? questo si diffonda al suo interno allo stato ammorbidito, ad esempio 90 minuti. During step b), the polyester is impregnated with the said blowing agent at a temperature around the melting point (Tm) for a period of time sufficient for it to diffuse inside it in the softened state, for example 90 minutes.
La fase c) ? effettuata in un tempo inferiore a 20 secondi, preferibilmente inferiore a 10 secondi. Preferibilmente, durante la fase c) la temperatura viene ridotta. Phase c) is performed in less than 20 seconds, preferably less than 10 seconds. Preferably, the temperature is reduced during phase c).
Sono oggetto della presente invenzione articoli espansi, preparati dalla preforma secondo la presente invenzione, ottenuti per espansione fisica, senza reticolazione mediante additivi chimici. Detti articoli includono imballaggi protettivi per il settore elettronico quali separatori o pellicole, articoli sportivi quali attrezzature tecniche e footwear, articoli per il settore calzaturiero. The subject of this invention are expanded articles, prepared from the preform according to the present invention, obtained by physical expansion, without cross-linking using chemical additives. These articles include protective packaging for the electronics sector, such as separators or films, sporting goods such as technical equipment and footwear, and articles for the footwear sector.
Gli articoli espansi comprendenti il poliestere biodegradabile sopra descritto presentano vantaggiosamente una densit? < 0.9 g/ml, preferibilmente ? 0.7 g/ml, pi? preferibilmente ? 0.3 g/ml, e preferibilmente > 0,005 g/ml. Expanded articles comprising the biodegradable polyester described above advantageously have a density < 0.9 g/ml, preferably 0.7 g/ml, more preferably 0.3 g/ml, and preferably > 0.005 g/ml.
In detti articoli, la parete delle celle, misurata come minima distanza tra due celle adiacenti attraverso microscopia SEM, ha uno spessore vantaggiosamente inferiore a 30?m, preferibilmente <20?m, ancora pi? preferibilmente <15 ?m, e superiore a 1 ?m. In said articles, the cell wall, measured as the minimum distance between two adjacent cells by SEM microscopy, has a thickness advantageously less than 30?m, preferably <20?m, even more preferably <15?m, and greater than 1?m.
Inoltre, la dimensione media delle celle ? vantaggiosamente superiore o uguale a 25 micron, preferibilmente superiore o uguale a 30 micron, pi? preferibilmente compresa tra 50 e 200 micron. Furthermore, the average cell size is advantageously greater than or equal to 25 microns, preferably greater than or equal to 30 microns, more preferably between 50 and 200 microns.
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