MANUFACTURING PROCESS FOR EXPANDING THE PROCESSABILITY WINDOW OF POLYVINYL ALCOHOL USING STARCH AS A CO-PLASTICIZING AGENT

• Main Authors: FONSECA FLORIDO Heidi Andrea, CEDILLO GARCÍA Rodrigo, SORIANO CORRAL Florentino, RODRÍGUEZ VELÁZQUEZ Jesús Gilberto, MÉNDEZ PADILLA Ma. Guadalupe, SALINAS HERNÁNDEZ Myrna, LÓPEZ RIVERA José, RODRÍGUEZ FERNÁNDEZ Oliverio Santiago, COVARRUBIAS GORDILLO Carlos Andrés, LEDEZMA PÉREZ Antonio Serguei
• Format: Patent
• Language: English; Spanish
• Published: 21.03.2024
• Subjects: CHEMISTRY; COMPOSITIONS BASED THEREON; COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS; METALLURGY; ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP

The present invention discloses the expansion of the processability window of polyvinyl alcohol (PVA) by reducing the melting temperature (Tm) and increasing the decomposition temperature (Td) of compounds based on PVA/glycerol/starch corn, using corn starch as a co-plasticizing and thermal stability agent. The process consists of two steps: the one-step processing of the components mixed and moistened before their incorporation into the extrusion process in starch contents of 30%, 40%, and 50% by weight. The two-step processing consists of pre-plasticizing PVA with glycerol and corn starch/water/glycerol by extrusion, mixing in the melt to contents of starch of 30%, 40%, and 50% by weight. The thermal analysis of the compounds shows that Tm, crystallization temperature (Tc), and enthalpy of fusion (H) decrease with corn starch content as long as Td increases, meaning an extension of the processability window of 35 °C for compounds obtained in one step and 43 °C for compounds obtained in two steps. In this case, both processing windows are higher than that established for PVA/glycerol. Herein, Tm and Td overlap, being 203°C and 200°C, respectively. Further, the analysis of the viscosity curves shows a decrease in this parameter as a function of the increase in starch content, corroborating the plasticizing effect, processing the compounds by extrusion blowing under process conditions, and the extended processing window to obtain biodegradable films with potential application in packaging and agro-industrial areas. La presente invención consiste en la ampliación de la ventana de procesabilidad del polivinil alcohol (PVA) mediante la reducción de la temperatura de fusión (Tm) y el aumento en la temperatura de descomposición (Td) de compuestos basados en PVA/glicerol/almidón de maíz, utilizando como agente co-plastificante y de estabilidad térmica almidón de maíz. Lo anterior mediante dos formas de procesado en "uno y dos pasos". Donde en el procesado de "un paso" los componentes son mezclados y humectados previo a la incorporación de estos al proceso de extrusión en contenidos de almidón de 30, 40 y 50 % en peso. Mientras que en el procesado de "dos pasos" consiste en pre-plastificar por un lado, PVA con glicerol, y por otro almidón de maíz/agua/glicerol en ambos casos por extrusión, posteriormente, se mezclan en fundido estos compuestos a contenidos de almidón de 30, 40 y 50 % en peso. El análisis térmico de los compuestos muestra que la Tm, la temperatura de cristalización (Tc) y la entalpía de fusión (?H) disminuyen con el contenido de almidón de maíz, mientras que Td se incrementa. Lo anterior significa una ampliación de la ventana de procesabilidad de 35 ºC para los compuestos obtenidos en "un paso" y de 43 ºC para los compuestos obtenidos en "dos pasos". En este caso ambas ventanas de procesado son más amplias que aquella establecida para el PVA/glicerol que, aunque puede procesarse, Tm y Td se traslapan siendo 203 y 200 ºC, respectivamente. Por otro lado, el análisis de las curvas de viscosidad se observa una disminución de este parámetro en función del incremento del contenido de almidón, corroborando el efecto plastificante. Finalmente, los compuestos fueron procesados por extrusión soplado bajo condiciones del proceso y la ventana de procesamiento ampliada para la obtención de películas biodegradables con potencial aplicación en las áreas de empaque y embalaje, y agroindustriales.