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Title:
METHOD FOR OBTAINING BIODEGRADABLE POLYMERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/207828
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for obtaining biodegradable polymers, which comprises a step of performing esterification and/or transesterification and/or amidiation, a step of performing pre-polycondensation, a step of performing polycondensation, a step of extracting and a step of drying, thereby dispensing with the use of chain extenders. The main advantage of the method is that the polymer thus obtained can be produced in the entire desired range of viscosities and with an improved colour in comparison with polymers obtained by means of other methods using chain extenders, all with a method that is more efficient, more ecological, cleaner and safer for the operator.

Inventors:
ALFONSO ALEGRE MARÍA JOSÉ (ES)
ZAGALAZ LASIERRA PATRICIA (ES)
CABALLERO LÓPEZ MIGUEL ÁNGEL (ES)
Application Number:
PCT/ES2016/070408
Publication Date:
December 07, 2017
Filing Date:
May 30, 2016
Export Citation:
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Assignee:
SOC ANÓNIMA MINERA CATALANO ARAGONESA (ES)
International Classes:
C08G63/18; C08G63/672; C08G63/685; C08G63/80; C08G69/40
Domestic Patent References:
WO2005035608A22005-04-21
Foreign References:
EP2252643B12013-10-02
US20120088898A12012-04-12
US20060052504A12006-03-09
EP2628761A12013-08-21
US20140128514A12014-05-08
Other References:
See also references of EP 3467002A4
Attorney, Agent or Firm:
AZAGRA SÁEZ, Pilar (ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, de los basados en ácidos dicarboxílicos alifáticos o alifáticos y aromáticos y compuestos dihidroxi alifáticos, caracterizado porque comprende

• una primera etapa de reacción de esterificación, y/o transesterificación y amidación (1 ),

• una segunda etapa de prepolicondensación (2),

• una tercera etapa de policondensación (3),

· una cuarta etapa de extracción (4) y

• una quinta etapa de secado (5).

2 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, según la reivindicación anterior, caracterizado porque la primera etapa de reacción de esterificación y/o transesterificación y amidación (1 ) comprende un primer paso (6) en el que las materias primas descritas (7) y otros aditivos (8) se mezclan en un tanque empastador, y un segundo paso (9) de alimentación continua al reactor con las materias primas ya mezcladas previamente, y opcionalmente catalizador y otros aditivos (10), a un reactor de esterificación y/o transesterificación y amidación, obteniéndose oligómero (1 1 ),

3 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda etapa de prepolicondensación (2), comprende la alimentación continua con las materias primas ya reaccionadas u oligómero (1 1 ) y opcionalmente más catalizador y otros aditivos (10), a un reactor de prepolicondensación, obteniéndose prepolímero (12).

4 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tercera etapa de policondensación (3) comprende un primer paso (13) de alimentación continua con prepolímero a un reactor de policondensación obteniendo un polímero con viscosidades intrínsecas en el rango 0,65 a 2,2 dl/g (60 a 320 cm3/g según DIN 53728) y un segundo paso (14) en el que este polímero fundido se enfría y corta, convirtiéndose en chips (15).

5 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cuarta etapa de extracción (4) comprende el lavado de los chips de polímero (15) obtenidos mediante agua (16). 6 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el agua (16) utilizada en la cuarta etapa de extracción (4) se encuentra a una temperatura comprendida entre 40eC y 98eC.

5

7 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la duración de la cuarta etapa de extracción (4) está comprendida entre 2 y 24 h.

10 8 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cuarta etapa de extracción (4) es de tipo continuo, con entrada y salida continua de agua (16) y de polímero (15).

9 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, según cualquiera de las 15 reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cuarta etapa de extracción (4) es de tipo discontinuo, cargando el polímero (15) y el agua (16) en un recipiente, manteniéndolos en contacto durante un tiempo y seguidamente renovando completamente el agua (16) y repitiendo el ciclo varias veces.

20 10 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la quinta etapa de secado (5) comprende el secado del polímero (15) procedente de la etapa de extracción hasta alcanzar niveles de humedad menores de 500 ppm y niveles de tetrahidrofurano (THF) menores a 80 ppm.

1 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, de los basados en ácidos dicarboxílicos alifáticos o alifáticos y aromáticos y compuestos dihidroxi alifáticos, caracterizado porque comprende

• una primera etapa de reacción de esterificacion, y/o transesterificacion y amidación (1 ), obteniéndose oligómero (1 1 )

• una segunda etapa de prepolicondensación (2), obteniéndose prepolímero (12),

• una tercera etapa de policondensación (3), obteniéndose polímero en chips (15), · una cuarta etapa de extracción (4) comprendiendo el lavado mediante agua (16) de los chips de polímero (15) obtenidos y

• una quinta etapa de secado (5).

2 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, según la reivindicación anterior, caracterizado porque la primera etapa de reacción de esterificacion y/o transesterificacion y amidación (1 ) comprende un primer paso (6) en el que las materias primas descritas (7) y otros aditivos (8) se mezclan en un tanque empastador, y un segundo paso (9) de alimentación continua al reactor con las materias primas ya mezcladas previamente, y opcionalmente catalizador y otros aditivos (10), a un reactor de esterificacion y/o transesterificacion y amidación.

3 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda etapa de prepolicondensación (2), comprende la alimentación continua con las materias primas ya reaccionadas u oligómero (1 1 ) y opcionalmente más catalizador y otros aditivos (10), a un reactor de prepolicondensación.

4 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tercera etapa de policondensación (3) comprende un primer paso (13) de alimentación continua con prepolímero a un reactor de policondensación obteniendo un polímero con viscosidades intrínsecas en el rango 0,65 a 2,2 dl/g (60 a 320 cm3/g según DIN 53728) y un segundo paso (14) en el que este polímero fundido se enfría y corta, convirtiéndose en chips (15). 5 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el agua (16) utilizada en la cuarta etapa de extracción (4) se encuentra a una temperatura comprendida entre 40eC y 98eC. 6 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la duración de la cuarta etapa de extracción (4) está comprendida entre 2 y 24 h.

7 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cuarta etapa de extracción (4) es de tipo continuo, con entrada y salida continua de agua (16) y de polímero (15).

8 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cuarta etapa de extracción (4) es de tipo discontinuo, cargando el polímero (15) y el agua (16) en un recipiente, manteniéndolos en contacto durante un tiempo y seguidamente renovando completamente el agua (16) y repitiendo el ciclo varias veces.

9 - Proceso de obtención de polímeros biodegradables, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la quinta etapa de secado (5) comprende el secado del polímero (15) procedente de la etapa de extracción hasta alcanzar niveles de humedad menores de 500 ppm y niveles de tetrahidrofurano (THF) menores a 80 ppm.

Description:
DESCRIPCION

Proceso de obtención de polímeros biodegradables La presente memoria descriptiva se refiere, como su título indica, a un proceso de obtención de polímeros biodegradables, que comprende una etapa de reacción de esterificación y/o transesterificación y amidación, una etapa de prepolicondensación, una etapa de policondensación, una etapa de extracción y una etapa de secado, eliminando de esta forma el uso de chain extenders, que comúnmente se usan cuando se producen estos polímeros.

Campo de la invención

La invención pertenece al campo de los procesos de obtención de polímeros biodegradables basados en ácidos dicarboxílicos alifáticos o alifáticos y aromáticos y compuestos dihidroxi alifáticos tales como la poliestereteramida biodegradable.

Antecedentes de la invención

Son numerosos y bien conocidos los procesos de obtención de polímeros biodegradables. Dichos procesos adolecen del problema de la utilización, en una o varias de sus etapas, de compuestos extensores de cadena, o chain extenders. Estos chain extenders presentan una multitud de problemas e inconvenientes ya que son generalmente compuestos químicos no amigables medioambientalmente, con los que hay que tener muchas precauciones para una manipulación segura. Estos compuestos también tienen limitaciones en aplicaciones con contacto con alimentos debido a su nivel de toxicidad.

Los chain extenders más típicos son diisocianatos. Los isocianatos son altamente tóxicos debido a la alta reactividad del grupo isocianato. Los isocianatos más tóxicos son aquellos con altas presiones de vapor que debido a su volatilidad pueden ser inhalados por vías respiratorias, como es el caso del isocianato de metilo, agente principal del desastre de Bhopal en una fábrica de pesticidas en la India.

En el caso del HDI (hexametilen diisocianato), un tipo de chain extender, es indispensable el uso de una mascarilla adecuada de gases. En contacto con la piel puede provocar irritación y por inhalación puede dar lugar a problemas respiratorios e incluso alergia. Es necesario el uso traje de protección completa, gafas, guantes y/o caretas, que deben ser desechados apropiadamente.

Otros chain extenders comunes, como los copolímeros acrílicos de glicidilo (por ejemplo el Joncryl ADR 4300, 4368 o 4380) en su ficha de seguridad exponen peligros como tóxico, cancerígeno y puede perjudicar la fertilidad.

Por otra parte, son conocidos en el mercado procesos productivos que incorporan un proceso de extracción mediante el lavado con agua, lo cual es una práctica común en algunas poliamidas, del tipo PA6, tal y como podemos encontrar en las Patentes KR920000314 "Uanufacturing process of full aromatic polyamide fibex", JP2004204027 "Continuous production process of polyamide", ES253765 "Procesos de purificación y secado de hidrogeles de polímeros" ó ES2263492 "Procedimiento para producir fibra de poliamida meta-aromática" , pero estos procesos productivos nunca se han utilizado para producir polímeros biodegradables.

El nuevo proceso aquí descrito incorpora una etapa de extracción mediante el lavado con agua para la obtención de polímeros biodegradables. Hasta donde sabemos no se ha descrito previamente esta opción de extracción, que aporta ventajas evidentes frente a procesos ya descritos y utilizados.

Descripción de la invención

Para solventar la problemática existente en la actualidad por el uso de chain extenders en la producción de polímeros biodegradables, se ha ideado el proceso de obtención objeto de la presente invención. El proceso comprende varias etapas secuenciales: una etapa de reacción de esterificación y/o transesterificación y amidación, una etapa de prepolicondensación, una etapa de policondensación hasta baja, media o alta viscosidad, una etapa de extracción y una etapa de secado, eliminando de esta forma el uso de chain extenders.

Toda la información referida a ejemplos o modos de realización, incluidas las tablas e ilustraciones, forma parte de la descripción de la invención. En particular, el detalle de cada fase se referencia en la realización preferente de la invención. Ventajas de la invención

Este proceso de obtención de polímeros biodegradables, de los basados en ácidos dicarboxílicos alifáticos o alifáticos y aromáticos y compuestos dihidroxi alifáticos, que se presenta, aporta múltiples ventajas sobre los procesos conocidos y utilizados en la actualidad. La principal es que el polímero así obtenido puede alcanzarse en todo el rango de viscosidades deseado sin necesidad de añadir chain extenders,

Otra ventaja adicional la constituye el hecho de que el polímero se obtiene con un color mejorado frente al polímero procedente de otros procesos donde no se utilizan chain extenders. Definimos color mejorado el que la tonalidad naranja habitual en el polímero procedente de procesos donde no se utilizan chain extenders disminuye o incluso desaparece. El polímero final obtenido con nuestra invención de un color beige o casi blanco, más apreciado comercialmente por el mercado.

Otra importante ventaja de eliminar la utilización de chain extenders es que se eliminan los riesgos de toxicidad y contaminación tanto para el personal de la planta productiva como para el medio ambiente, con el efecto adicional de evitar el uso del molesto equipo de protección por dicho personal.

Es importante asimismo destacar la ventaja adicional desde el punto de vista del rendimiento económico del proceso productivo que implica que, al no usar chain extenders se ahorra el uso de un reactivo que se dosifica habitualmente en un 0,5-2% en peso respecto al producto final, con el consiguiente ahorro económico.

Otra ventaja destacable estriba en la utilización de los polímeros obtenidos en aplicaciones con contacto con alimentos, ya que permite obtener productos mucho más seguros, ya que los chain extenders tienen limitaciones en aplicaciones con contacto con alimentos debido a su toxicidad.

Por último, aunque no menos importante, resaltar que la utilización de este proceso permite disminuir tanto el coste de montaje de la planta, como su consumo energético durante el proceso productivo, ya que en los procesos convencionales que añaden los chain extenders en continuo se requieren mezcladores dinámicos o extrusores, cuyo consumo energético es muy elevado, aproximadamente un 10-20% el consumo de la planta de polimerización. Instalar estos sistemas para añadir chain extenders en continuo en una planta industrial da lugar a una instalación más compleja de diseñar y operar donde hay que duplicar equipos complejos y sofisticados y colocar más sistemas de control y de medida. La implantación de un sistema de extracción con agua a temperatura moderada y posterior secado es, en términos de diseño y operación, mucho más sencillo y energéticamente mucho más eficiente que el uso convencional de chain extenders para subir la viscosidad.

Descripción de las figuras

Para comprender mejor el objeto de la presente invención, en el diagrama anexo se ha representado una realización práctica preferencial del proceso de obtención de poliestereteramida biodegradable. En la figura -1 - se muestra dicho diagrama de bloques simplificado del proceso.

Realización preferente de la invención

El proceso de obtención de polímeros biodegradables objeto de la presente invención, pertenecientes a la clase de los basados en ácidos dicarboxilicos alifáticos o alifáticos y aromáticos y compuestos dihidroxi alifáticos, comprende, como puede comprobarse en el plano anexo, varias etapas secuenciales:

· una primera etapa de reacción de esterificacion y/o transesterificacion y amidación (1 ),

• una segunda etapa de prepolicondensación (2),

• una tercera etapa de policondensación (3),

• una cuarta etapa de extracción (4) y

· una quinta etapa de secado (5).

La primera etapa de reacción de esterificacion y/o transesterificacion y amidación (1 ) comprende a su vez un primer paso (6) en el que las materias primas descritas (7) y otros aditivos (8) se mezclan en un tanque empastador, y un segundo paso de alimentación continua al reactor (9) con las materias primas ya mezcladas previamente, y opcionalmente catalizador y otros aditivos (10), a un reactor de esterificacion y/o transesterificacion y amidación, obteniéndose oligómero (1 1 ), entendiéndose como oligómero las materias primas ya reaccionadas, y como otros aditivos, aditivos tales como estabilizantes, antioxidantes, correctores de color, agentes ramificadores, otros monómeros. La segunda etapa de prepolicondensación (2), comprende la alimentación continua con las materias primas ya reaccionadas u oligómero, y opcionalmente más catalizador y otros aditivos (10), a un reactor de prepolicondensación, obteniéndose prepolímero (12). La tercera etapa de policondensación (3) comprende un primer paso (13) de alimentación continua con prepolímero a un reactor de policondensación, obteniendo un polímero con viscosidades intrínsecas en el rango 0,65 a 2,2 dl/g (60 a 320 cm 3 /g según DIN 53728) y un segundo paso (14) en el que este polímero fundido se enfría y corta, convirtiéndose en chips de polímero (15).

La cuarta etapa de extracción (4) comprende el lavado de los chips de polímero (15) anteriormente obtenidos mediante agua (16), que se encuentra preferentemente a una temperatura comprendida entre 40 e C y 98 e C, durante un tiempo preferentemente comprendido entre 2 y 24 h.

La persona experta en la técnica entenderá que el rango entre 2 y 24 horas incluye 4 , 6 , 8 , 10 , 12 , 14 , 16 , 18, 20 y 22 horas, así como que el rango entre 40 ° C y 98 ° C incluye 50 ° C , 60 ° C , 70 ° C, 80 ° y 90 e C . Esta etapa de extracción puede ser de dos tipos: de tipo continuo o de tipo discontinuo. En la etapa de extracción de tipo continuo se realiza una entrada y salida continua de polímero (15) y agua (16), mientras que en la etapa de extracción de tipo discontinuo se carga el polímero (15) y el agua (16) en un recipiente, manteniéndolos en contacto durante un tiempo y seguidamente se renueva completamente el agua (16), repitiendo el ciclo varias veces.

La quinta etapa de secado (5) comprende el secado del polímero procedente de la etapa de extracción hasta alcanzar niveles de humedad menores de 500 ppm y niveles de tetrahidrofurano (THF) menores a 80 ppm. La persona experta en la técnica comprenderá fácilmente que puede combinar características de diferentes realizaciones con características de otras posibles realizaciones siempre que esa combinación sea técnicamente posible.

A continuación, se aportan una serie de ejemplos obtenidos experimentalmente durante las pruebas del proceso. Para la realización experimental de estos ejemplos se ha utilizado una instalación con cuatro tanques conectados en cascada, el primero es el tanque mezclador-empastador, con agitación. Los tres siguientes son los tres reactores (esterificacion, prepolicondensación y policondensación) que son tanques con agitación, encamisados, capaces de resistir presión 5 bar y vacío, con sistema de extracción y condensación de volátiles.

Arranque de la planta.

Se calienta el reactor de esterificacion a 240 e C, se añaden a través del empastador 98 kg de 1 -4 butanodiol (BDO) + 62,5 kg de ácido tereftálico (PTA) y 66,8 kg de ácido adípico (ADA), se dejan reaccionar durante 4 horas, mientras se libera agua a través de la columna de destilación. Cuando la temperatura de cabeza de columna empieza a disminuir la reacción ha terminado. Se descarga parte del producto hasta que quedan aproximadamente 100 kg en el interior del reactor de esterificacion. Se ha preparado la "masa madre" donde a partir de ahora se añadirán en continuo las materias primas y aditivos.

Ejemplo 1

Se añaden al empastador 62,5 kg de PTA, 66,8 kg de ADA, 96 kg de BDO, 6 kg de polietertriamina y 1 kg de sal de sodio del ácido sulfoisoftálico (SSIPA). Se mezclan durante 1 hora y se dosifica continuadamente 93 kg/h de la mezcla al reactor esterificador, donde hay 100 kg de la masa madre preparada previamente y se encuentra a 240 e C y 400 mbar. Ya en el esterificador se añade un caudal de catalizador de 72 g/h de tetrabutil titanato (TNBT) por la parte superior y un caudal de 1 15g/h de trietilfosfato (TEP) por la parte lateral.

Continuamente entran las materias primas y salen unos 72 kg/h de producto (monómero o oligómero) y agua y otros volátiles por la cabeza de la columna. El producto obtenido entra continuamente, a la vez que 24 g/h de TNBT, a un reactor de prepolicondensación que trabaja a 240 e C y 60 mbar, y se obtiene prepolímero continuamente, que entra al reactor de policondensación, que trabaja a 240 e C y 1 -2 mbar. Se mantiene durante un tiempo de residencia de 3 horas y se obtiene un polímero con las siguientes características:

- Viscosidad intrínseca 1 ,19 dl/g.

- Melt Volume Rate (MVR) (190 e C/2,16 kg) de 20,58 cc/10min. - Color CIELAB: L * a * b * de 76,6/8,4/18,9.

Ejemplo 2

Se añaden al empastador 65 kg de PTA, 63 kg de ADA, 96 kg de BDO, 3 kg de polietertriamina y 1 ,5 kg SSIPA. Se mezclan durante 1 hora y se dosifica continuadamente 93 kg/h de la mezcla al reactor esterificador, donde hay 100 kg de la masa madre preparada previamente y se encuentra a 240 e C y 400 mbar. Ya en el esterificador se añade un caudal de 72 g/h de TNBT. Continuamente entran las materias primas y salen unos 70 kg/h de producto (monomero o oligómero) y agua y otros volátiles por la cabeza de la columna.

El producto obtenido entra continuamente, a la vez que 24 g/h de TNBT, a un reactor de prepolicondensación que trabaja a 240 e C y 60 mbar, y se obtiene prepolímero continuamente, que entra al reactor de policondensacion, que trabaja a 240 e C y 1 -2 mbar. Se mantiene durante un tiempo de residencia de 2 horas y se obtiene un polímero con las siguientes características:

Viscosidad intrínseca 1 ,15 dl/g.

- Melt Volume Rate (MVR) (190 e C/2,16 kg) de 16,10 cc/10min.

- Color CIELAB: L * a * b * de 72,5/19,5/22,8.

Ejemplo 3

Se añaden al empastador 68 kg de PTA, 61 ,8 kg de ADA, 96 kg de BDO, 7,5 kg de polietertriamine y 1 ,5 kg SSIPA. Se mezclan durante 1 hora y se dosifica continuadamente 93 kg/h de la mezcla al reactor esterificador, donde hay 100 kg de la masa madre preparada previamente y se encuentra a 240 e C y 400 mbar. Ya en el esterificador se añade un caudal de 82 g/h de TNBT. Continuamente entran las materias primas y salen unos 72 kg/h de producto (monomero o oligómero) y agua y otros volátiles por la cabeza de la columna.

El producto obtenido entra continuamente, a la vez que 33 g/h de TNBT, a un reactor de prepolicondensación que trabaja a 240 e C y 60 mbar, y se obtiene prepolímero continuamente, que entra al reactor de policondensacion, que trabaja a 240 e C y 1 -2 mbar. Se mantiene durante un tiempo de residencia de 4,5 horas y se obtiene un polímero con las siguientes características:

Viscosidad intrínseca 1 ,47 dl/g.

- Melt Volume Rate (MVR) (190 e C/2,16 kg) de 3,94 cc/10min.

- Color CIELAB: L * a * b * de 70,6/12,0/20,5.

Ejemplo 4

Los resultados de los ensayos experimentales de la etapa de extracción, se expresan a continuación en forma de tablas por cada serie de experimentos, tanto en lo relativo a viscosidad como a otros parámetros importantes. En estas tablas, por comodidad se abrevia la poliestereteramida biodegradable como PEEA.

Cuando se produce PEEA de alta viscosidad en reacción, por lo general el color del polímero es de tonalidad naranja. Son comunes valores de color CIELAB L * a * b * en el rango: (63-84), (5-20), (14-27), en especial valores de a * superiores a 5 dan tonalidad naranja al polímero.

Tabla 1 - Estudio cambio de color PEEA. Serie 1.

MVR Viscosidad

Humedad

L* a* b* (cc/10 Intrínseca

(ppm)

min) (dl/g)

PEEA, ejemplo 1 76,57 8,44 18,94 20,58 884 1 ,19

PEEA, ejemplo 1. Etapa de extracción

discontinua + secado final.

500 g PEEA en un recipiente + 1 I agua

81 ,52 0,13 15,2 2.1 13,12 1 155 0,52 a T 100 g C. A las 2 horas se renueva el

agua y así 4 veces.

TOTAL 8 horas. Secado a 65 g C, 15h

PEEA, ejemplo 1.

Sólo secado a vacío, con N 2 a 90 2 C.

77,34 6,97 17,71 20,56 734 1 ,18

Se pone en estufa de vacío, purgando

con N 2 a 90 g C, 15 h Con una extracción a 100 e C durante 8 horas se reduce casi a cero el valor de a * , pero la viscosidad ha caído a casi la tercera parte. Solo con un secado a 90 e C en nitrógeno, no se afecta a la viscosidad pero apenas se reduce el valor de a * .

Tabla 2 - Tests extracción PEEA. Serie 2.

En la serie 2, se toman 500 g de PEEA del ejemplo 1 , se pone en contacto con 1 litro de agua y se aplican 50 e C el tiempo indicado y con la renovación indicada. Finalmente se secan los chips a 65 e C durante 15 horas. Se observa que con una extracción a 50 e C se reduce levemente el valor de a * y la fluidez (MVR) sólo ha aumentado ligeramente.

Tabla 3 - Tests extracción PEEA. Serie 3. MVR Viscosidad

Humedad

L* a* b* (cc/10 Intrínseca

(ppm)

min) (di/g)

PEEA, ejemplo 1 76,57 8,44 18,94 20,58 884 1 ,16

PEEA, ejemplo 1. Etapa de extracción

discontinua + secado T 70 g C. A las 2 horas 78,61 4,47 16,56 20,19 654 1 ,11 se renueva el agua. TOTAL 2 h.

PEEA, ejemplo 1. Etapa de extracción

discontinua + secado T 70 g C. A las 2 horas

79,64 3,85 16,45 20,46 797 1 ,1 1 se renueva el agua y así 1 vez más

TOTAL 4 horas.

PEEA, ejemplo 1. Etapa de extracción

discontinua + secado T 70 g C. A las 2 horas

7914 2,79 16,58 23,62 704 1 ,12 se renueva el agua y así 2 veces más

TOTAL 6 horas.

PEEA, ejemplo 1. Etapa de extracción

discontinua + secado T 70 g C. A las 2 horas

80,5 2,0 16,39 26,95 839 1 ,08 se renueva el agua y así 3 veces más

TOTAL 8 horas.

En la serie 3, se toman 500 g de PEEA del ejemplo 1 , se pone en contacto con 1 litro de agua y se aplican 70 e C el tiempo indicado y con la renovación indicada. Finalmente se 5 secan los chips a 65 e C durante 15 horas. Se observa que con una extracción a 70 e C se reduce el valor de a * , y la fluidez (MVR) sólo ha aumentado ligeramente.

Tabla 4 - Tests extracción PEEA. Serie 4.

se renueva el agua. T TAL 2 horas.

En la serie 4, se toman 500 g de PEEA del ejemplo 2, se pone en contacto con 1 litro de agua y se aplican 100 ó 50 e C el tiempo indicado y con la renovación indicada. Finalmente se 5 secan los chips a 65 e C durante 15 horas. Se observa que en este polímero con un valor de a * elevado, con una extracción a 100 e C durante 8 horas se reduce significativamente el valor de a * y la viscosidad cae drásticamente. Sin embargo, en este polímero con color a * elevado, con una extracción a 50 e C el valor de a * se reduce ligeramente y la fluidez (MVR) se mantiene semejante.

Tabla 5 - Tests extracción PEEA. Serie 5.

MVR Viscosidad

Humedad

L* a* b* (cc/10 Intrínseca

(ppm)

min) (di/g)

PEEA, ejemplo 2. 72,5 19,5 22,8 20,5 614 1 ,15

PEEA, ejemplo 2. Etapa de extracción

discontinua + secado T 70 g C. A las 2 horas 75,98 14,18 18,92 20,2 654 1 ,12 se renueva el agua. TOTAL 2 horas. PEEA, ejemplo 2. Etapa de extracción

discontinua + secado T 70 g C. A las 2 horas 75,34 13,08 19,45 20,4 797 1 ,11 se renueva el agua y así 1 vez más

TOTAL 4 horas.

PEEA, ejemplo 2. Etapa de extracción

discontinua + secado T 70 g C. A las 2 horas 77,07 11 ,23 20,01 23,6 664 1 ,12 se renueva el agua y así 2 veces más.

TOTAL 6 horas.

PEEA, ejemplo 2. Etapa de extracción

discontinua + secado T 70 g C. A las 2 horas 78,01 10,56 19,85 26,95 839 1 ,08 se renueva el agua y así 3 veces más.

TOTAL 8 horas.

En la serie 5, se toman 500 g de PEEA del ejemplo 2, se pone en contacto con 1 litro de agua y se aplican 70 e C el tiempo indicado y con la renovación indicada. Finalmente se

5 secan los chips a 65 e C durante 15 horas. Se observa que en este polímero con color a * elevado, con una extracción a 70 e C se reduce considerablemente el valor de a * y la

I viscosidad ha caído sólo ligeramente.

1 o Tabla 6 - Tests extracción PEEA. Serie 6.

En la serie 6, se toman 4 Kg de PEEA del ejemplo 3, se pone en contacto con 8 litros de agua y se aplican 70 e C el tiempo indicado y con renovación constante de agua. Finalmente se secan los chips a 65 e C durante 15 horas. Se observa que en este polímero con valor de a * moderado, con una extracción a 70 e C semicontinua, se reduce considerablemente el valor de a * y la viscosidad ha caído sólo ligeramente.

En estos ensayos experimentales comprobamos como se obtiene un polímero con un color mejorado tras la etapa de extracción (4), entendiendo dicha mejora del color como que la tonalidad naranja habitual que toma el producto en los procesos productivos convencionales disminuye o incluso desaparece, dando lugar a un polímero final con color menos naranja, en tonalidades beige, mucho más apreciado por el mercado. Se ha comprobado en los ensayos experimentales que tras la etapa de extracción (4) a temperaturas moderadas no se produce caída de viscosidad, por lo que este proceso es compatible con cualquier viscosidad deseada. En términos de MVR según la ISO 1 133 a 190 e C/2,16 kg, permite obtener un polímero con viscosidad en un rango comprendido entre 3 y 50 cc/10 min.

Asimismo se han realizado pruebas experimentales acerca de la biodegradación de la poliestereteramida obtenida, expresando los resultados en el ejemplo 5. Para ello se han utilizado la definición y métodos de medida de la biodegradación especificados en la norma UNE-EN 13432.

Según la UNE-EN 13432 se considera biodegradabilidad a la descomposición de un compuesto químico orgánico por microorganismos en presencia de oxígeno para dar dióxido de carbono, agua sales minerales de cualquier otro elemento presente (mineralización) y nueva biomasa; o bien en ausencia de oxígeno para dar dióxido de carbono, metano, sales minerales y nueva biomasa.

La norma UNE-EN 13432 se refiere a los envases y embalajes valorizables mediante compostaje y biodegradación. Para que un envase o embalaje, o material de envase o embalaje o componente de envase y embalaje se considere orgánicamente biodegradable según la UNE-EN 13432 debe haber alcanzado en seis meses, al menos, un 90% de biodegradación total o un 90% de la biodegradación máxima de una sustancia de referencia adecuada (que suele ser polvo de celulosa microcristalina)

Según la norma UNE-EN 13432 sólo deben utilizarse aquellos ensayos de laboratorio de biodegradación que proporcionan información inequívoca sobre la biodegradabilidad última e inherente de un material de envase o embalaje o de sus componentes orgánicos significativos.

En el punto 6 la norma UNE-EN 13432 (Requisitos de los envases y embalajes valorizables mediante compostaje y biodegradabilidad) se indica que el ensayo de compostaje aerobio controlado, que se describe en la norma ISO 14855:1999 (Determinación de la biodegradabilidad aerobia en materiales plásticos en condiciones de compostaje controladas), debe ser empleado si no es inapropiado para el tipo y propiedades del material objeto de ensayo.

Ejemplo 5

El polímero obtenido en el ejemplo 1 y en el ejemplo 3 se somete al ensayo de biodegradacion aerobia según la ISO 14855:1999.

80 g de PEEA obtenida en los ejemplos 1 y 3 se trituran a polvo de tamaño de partícula menor de 200 μηι y se mezclan cada uno con 480 g de compost. Se incuban a 58 e C durante 180 días. Se prepara de la misma forma como referencia celulosa microcristalina de Sigma- Aldrich (REF: 310697-500G)

Se utilizaron recipientes de 2 litros con el fondo perforado, a través del cual se introduce constantemente aire humidificado. La humedad del compost se mantiene a 50%. De cada muestra se preparan y muestrean 3 réplicas. La concentración de C0 2 generado por la reacción de los microbios se mide cada día por titulación ácido-base. En la siguiente tabla se presentan los resultados de biodegradacion de la PEEA de los ejemplos 1 y 3 y de la referencia.

% Biodegradabilidad media % Biodegradabilidad media Duración del calculada a partir del C02 calculada a partir de la masa ensayo generado de materia orgánica

Ejemplo 1 99,85 (176 días) 98,89 180 días

Ejemplo 3 99,56 (179 días) 98,62 180 días

Referencia 99,63 (1 1 1 días) 98,8 180 días