СПОСОБЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НЕ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ГРАНУЛ И КОМПОНЕНТОВ В БИОРАЗЛАГАЕМЫЕ ПУТЕМ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ИХ ПОВЕРХНОСТЬ Российский патент 2024 года по МПК C08J11/18 C08J7/06 B29B9/16 C08L101/16 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к биоразлагаемости полимеров путем нанесения покрытия на основе ферментов на поверхность любого полимера, смеси полимеров или композитных гранул и полимерных компонентов, изготовленных из них. Более конкретно, изобретение относится к гранулам не биоразлагаемого полимерного материала, отформованным под давлением, экструдированным или сформированным любым другим способом производства, с покрытием поверхности композицией на основе фермента в воде или подходящем растворителе или их комбинации, чтобы сделать их биоразлагаемыми, и к способу нанесения тонкий слой покрытия на основе фермента на полной или частичной поверхности гранул не биоразлагаемого полимерного материала, отлитый под давлением, экструдированный или сформированный любым другим способом производства, чтобы вызвать биоразлагаемость гранул и/или компонентов. Компоненты с покрытием представляют собой различные полимерные компоненты, такие как преформы из ПЭТ, бутылки, мебель, жесткая упаковка, включая лотки, и коробки, листы или другие изделия из них.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Пластмассы обычно представляют собой органические полимеры с высокой молекулярной массой. Обычно они синтетические и производятся путем полимеризации, чаще всего получаются из нефтехимических продуктов. Пластмассы являются недорогими, прочными и легко обрабатываемыми веществами по сравнению с другими вариантами, которые используются для производства множества компонентов, которые находят применение в широком диапазоне приложений. Как следствие, производство пластмасс резко увеличилось за последние несколько десятилетий. Из-за долговечности полимерных продуктов, обладающих высокой устойчивостью к разрушению (из-за высоких значений молекулярной массы, гидрофобности и кристалличности), несмотря на то, что они подлежат вторичной переработке, из-за плохого сбора значительные количества одноразового пластика накапливаются на свалках и в естественной среде обитания, порождая растущие экологические проблемы во всем мире. Для решения этих проблем были разработаны различные физические, химические и/или биохимические подходы для снижения устойчивости полимерных продуктов к биоразложению и увеличения скорости их биоразложения. Например, добавки на основе ферментов были введены, которые комбинируются / смешиваются с полимерной смолой на стадиях производства полимера или с полимерными гранулами во время способов производства компонентов, чтобы сделать полимерный компонент биоразлагаемым. Добавка на основе фермента, смешанная с полимерной смолой, не используется полностью, и небольшая часть общей смешанной добавки, которая присутствует только на поверхности конечного компонента, привлекает микробы и истощает поверхность и уменьшает толщину компонента слой за слоем. Следовательно, большая часть добавок, смешанных во время производства, остается в пределах толщины компонента и не используется. Стоимость дозирования добавки этим методом увеличивает стоимость изготовления биоразлагаемых полимеров, поскольку большая часть добавки, смешанной во время производства, остается внутри поверхности компонента и, таким образом, уходит в отходы. Добавки на основе ферментов чувствительны к высоким температурам, особенно при многократных циклах нагревания и охлаждения, что приводит к тому, что прозрачные или светлые компоненты становятся мутными и коричневатыми.

Таким образом, из-за высокой стоимости добавки, потребляемой при изготовлении биоразлагаемого полимерного компонента, и ее ограничения на преобразование предварительно изготовленного полимерного компонента в биоразлагаемый компонент, существует потребность в улучшенном способе производства / преобразования не биоразлагаемых полимеров или полимерных компонентов в биоразлагаемые при часть стоимости по сравнению с предшествующим уровнем техники при минимальных температурах и минимальных тепловых циклах, а также экономия затрат на энергию. Также существует потребность в способе изготовления биоразлагаемых жестких / формованных полимерных компонентов путем преобразования не биоразлагаемого полимерного сырья или пеллет / гранул в биоразлагаемое сырье / пеллеты / гранулы перед созданием из них компонентов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении описан способ преобразования не биоразлагаемого полимерного сырья или пеллет / гранул в биоразлагаемое сырье / пеллеты / гранулы путем нанесения покрытия на основе ферментов в воде или подходящем растворителе или их комбинации на их поверхности перед строительством компоненты из них. Настоящее изобретение также описывает биоразлагаемые полимерные компоненты, изготовленные из не биоразлагаемых полимерных материалов, имеющих покрытие на основе ферментов на их поверхностях, и способ нанесения композиции на основе ферментов на поверхность (а) полимерных компонентов для превращения их в биоразлагаемые. Композицию на основе ферментов в воде или подходящем растворителе или их комбинации наносят на поверхность полимерных компонентов во время или после их изготовления путем литья под давлением, выдувного формования, экструзии, литья или любого другого производственного способа.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ НАСТОЯЩИХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Хотя настоящее изобретение было описано в связи с тем, что в настоящее время считается наиболее практичным и предпочтительным вариантом осуществления, следует понимать, что различные устройства и альтернативные варианты осуществления предназначены для включения в объем прилагаемой формулы изобретения. Настоящее изобретение относится к биоразлагаемости полимеров путем нанесения покрытия на основе ферментов на частичную или полную поверхность любого полимера, смеси полимеров или композитных гранул и полимерных компонентов, изготовленных из них. Ферменты, присутствующие в композиции на основе ферментов, представляют собой природные белковые молекулы, которые действуют как высокоэффективные катализаторы биохимических реакций, то есть помогают химической реакции протекать быстро и эффективно. Исследования показывают, что ферменты, присутствующие в покрытии на основе ферментов, привлекают микробы на поверхность компонента и колонизируют поверхность пластика, образуя биопленку. Следовательно, когда добавки на основе ферментов наносятся на поверхность, накопление микробов увеличивается и быстрее по сравнению с компонентами / гранулами с диспергированными добавками. После того, как микробы заселили поверхность компонента / гранул, они выделяют кислоты и/или ферменты, которые разрушают полимерные цепи. Микробы используют биоразлагаемый полимер в качестве компонента при отсутствии питательных веществ. Состав покрытия на основе ферментов может включать, помимо прочего, природные пептиды / ферменты / белки, полученные из пищевых биологических источников, таких как растения или овощи и т.д. Состав покрытия может быть на основе растворителя или воды. Типичные композиции на основе ферментов описаны в патентных заявках Индии № 3104 / mum / 2015 и № 201611028054 и патентах US 9925707 / ЕР3162841, однако можно также использовать любую другую подобную / модифицированную композицию без отклонения от объема настоящего изобретения. Согласно одному варианту осуществления настоящее изобретение описывает способ преобразования не биоразлагаемого полимерного сырья или пеллет / гранул в биоразлагаемое сырье / пеллеты / гранулы путем нанесения покрытия на основе ферментов в воде или подходящем растворителе или их комбинации на их поверхности, до изготовления из них полимерных компонентов. Состав покрытия может быть на основе воды или растворителя или их комбинации. Покрытие на основе ферментов может быть нанесено с использованием любого известного в данной области способа, такого как, но не ограничиваясь этим, распыление, окунание, смачивание, прессование между влажными валками, псевдоожиженный слой, ручное или автоматическое перемешивание в мешках или тумблере, физическое, химическое или электростатическое осаждение из паровой фазы и т.д. Подробности вышеупомянутых способов покрытий в данной области техники не приводятся здесь для краткости настоящего раскрытия. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящее изобретение описывает способ нанесения покрытия на гранулы во время производства гранул с использованием подводного гранулятора путем смешивания композиции на основе ферментов в рециркулирующей охлаждающей воде с использованием подводного гранулятора или в резервуаре для охлаждения прядей и затем разрезания прядей для гранулы. Периодическое дозирование композиции на основе ферментов в ручном или автоматическом режиме в воде / растворителе может потребоваться для поддержания концентрации в определенном диапазоне. Подходящие датчики могут использоваться для контроля концентрации. Подробности вышеупомянутых методологий нанесения покрытия в данной области техники не приводятся здесь для краткости настоящего раскрытия. Согласно еще одному варианту осуществления настоящее изобретение описывает биоразлагаемые полимерные компоненты, изготовленные из не биоразлагаемых полимерных материалов, имеющие покрытие на основе ферментов на их поверхностях, и способ нанесения композиции на основе ферментов на поверхность (а) полимерного материала, компоненты для преобразования их в биоразлагаемые. Композицию на основе ферментов в воде или подходящем растворителе или их комбинации наносят на поверхность полимерных компонентов во время или после их изготовления путем литья под давлением, выдувного формования, экструзии, литья или любого другого производственного способа. Согласно еще одному варианту осуществления вышеупомянутый способ нанесения тонкого слоя покрытия на основе ферментов на поверхность полимерных компонентов включает этапы подачи формованного полимерного компонента на станцию для нанесения покрытия; нанесение тонкого равномерного слоя покрытия на основе ферментов на частичную или полную поверхность (и) компонента на станции нанесения покрытия с использованием подходящего способа нанесения покрытия; и сушку / отверждение покрытия, нанесенного на компонент в оперативном / автономном режиме по отдельности или партиями. В вышеупомянутый способе, не биоразлагаемый полимерный компонент вводят с использованием механизма непрерывной подачи, известного в данной области техники, на станцию для нанесения покрытия. Подающий механизм удерживает покрываемый компонент и подает его на станцию нанесения покрытия в линию или автономно. Установка (установки) для нанесения покрытия наносит покрытие на основе фермента на полные или частичные поверхности компонента. После этого покрытый компонент проходит через подходящий способ для сушки / отверждения покрытия, нанесенного на поверхность компонента в оперативном / автономном режиме по отдельности или партиями. Покрытие также может быть нанесено на поверхность (а) компонента на линии во время производства компонента в любом подходящем месте. Покрытие отверждают с помощью процесса сушки / отверждения, которым может быть нагнетание горячего воздуха и/или источник излучения, такой как, помимо прочего, электронный луч или УФ-лампа / светодиод.

Покрытие на основе ферментов можно наносить на все типы полимерных пеллет / гранул или компонентов, изготовленных из полимерных материалов, таких как, помимо прочего, РЕ, РР, PET, нейлон, полистирол, поликарбонат и т.д. Продукты с покрытием представляют собой различные полимерные продукты, такие как, помимо прочего, преформы из PET, бутылки, мебель, жесткую упаковку, включая лотки, и коробки, листы или любые другие изделия из них. Тонкий слой покрытия на основе ферментов, нанесенный указанным выше способом настоящего изобретения на полную или частичную поверхность полимерных гранул или пеллет, вызывает биоразложение без потери физической прочности, структурных характеристик или эстетики. Составы покрытий на основе ферментов могут включать биомаркер или любой другой тип скрытого маркера для включения механизма обнаружения / идентификации / дифференциации биоразлагаемых полимерных гранул / компонента от биоразлагаемых гранул / полимерного компонента с использованием подходящих средств после нанесения. Настоящее изобретение требует существенно меньшего количества композиции на основе ферментов по сравнению с композициями предшествующего уровня техники, поскольку композиции наносятся только на поверхность гранул / компонента и, таким образом, делают процесс рентабельным. Хотя настоящее изобретение было описано в связи с тем, что в настоящее время считается наиболее практичным и предпочтительным вариантом осуществления, следует понимать, что различные устройства и альтернативные варианты осуществления предназначены для включения в объем прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к способу преобразования не биоразлагаемых полимерных гранул, изготовленных по меньшей мере из одного из: ПЭ, ПП, ПЭТ, нейлона, полистирола, поликарбоната или их комбинации, в биоразлагаемые полимерные гранулы. Способ заключается в нанесении покрытия на частичную или полную поверхность гранул, причём покрытие представляет собой композицию, содержащую ферменты, полученные из пищевых биологических источников, таких как растения или овощи, и которые привлекают микробы на поверхность гранул, с последующей сушкой или отверждением покрытия, причем способ осуществляют во время производства гранул в подводном грануляторе путем смешивания композиции на основе ферментов в рециркулирующей охлаждающей воде или в резервуаре для охлаждения прядей с последующим разрезанием прядей на гранулы. Технический результат – обеспечение способа получения гранул, содержащих покрытие на основе ферментов, требующего существенно меньшего количества композиции на основе ферментов, поскольку композиции наносятся только на поверхность гранул. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ преобразования не биоразлагаемых полимерных гранул, изготовленных по меньшей мере из одного из: ПЭ, ПП, ПЭТ, нейлона, полистирола, поликарбоната или их комбинации, в биоразлагаемые полимерные гранулы, путем нанесения покрытия на частичную или полную поверхность гранул, причём покрытие представляет собой композицию, содержащую ферменты, полученные из пищевых биологических источников, таких как растения или овощи, и которые привлекают микробы на поверхность гранул, с последующей сушкой или отверждением покрытия, причем способ осуществляют во время производства гранул в подводном грануляторе путем смешивания композиции на основе ферментов в рециркулирующей охлаждающей воде или в резервуаре для охлаждения прядей с последующим разрезанием прядей на гранулы.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий контроль с помощью датчика концентрации композиции на основе ферментов в рециркулирующей охлаждающей воде.

3. Способ по п. 1, дополнительно включающий периодическое дозирование композиции на основе ферментов в рециркулирующую охлаждающую воду для поддержания концентрации композиции, на основе ферментов в рециркулирующей охлаждающей воде, в определенном диапазоне.