DE4119915A1 - Staerke-polymer-mischung, verfahren zu ihrer herstellung sowie aus ihr erhaeltliche produkte - Google Patents
Staerke-polymer-mischung, verfahren zu ihrer herstellung sowie aus ihr erhaeltliche produkteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine biologisch abbaubare und
einphasige Stärke-Polymer-Mischung aus einem ausgewählten
linearen Polymeren und einer Stärkeformmasse, die
vorzugsweise aus chemisch modifizierter Stärke, Weichmacher,
Emulgator und Harnstoff bzw. dessen Derivaten hergestellt
wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur
Herstellung dieser einphasigen Stärke-Polymer-Mischung.
Insbesondere betrifft die Erfindung die aus der einphasigen
Stärke-Polymer-Mischung durch Spritzgießen, Extrusion,
Koextrusion, Blasformen, Spritzprägen und Umformen
hergestellten thermoplastisch geformten Teile, insbesondere
Folien.
Da Stärke ein pflanzliches Kohlehydrat ist, gibt es Bestrebungen,
sie als sogenannten "natürlichen Kunststoff" auf den verschieden
sten Gebieten unter Einsatz der bekannten Kunststoffverarbeitungs
techniken zur Anwendung zu bringen. Native Stärken müssen aber
aufgrund ihrer körnigen Struktur erst aufgeschlossen bzw.
destrukturiert werden, bevor sie thermoplastisch verarbeitbar sind.
Danach liegt die Stärke zwar als thermoplastisch verarbeitbarer,
biologisch abbaubarer Kunststoff vor, aber ohne die von den Kunst
stoffen bekannten und gewünschten guten Eigenschaften zu besitzen.
Um diese zu erzielen, muß eine solche thermoplastische Stärke
grundmasse weiter veredelt werden. Oftmals verliert sie hierbei
aber ihre vollständige biologische Abbaubarkeit.
Die EP 03 44 118 A2 betrifft ein Polymer-Blend-Material aus
einer Schmelze von zumindest einem wasserhaltigen
destrukturierten hydrophilen Polymeren und zumindest einem
synthetischen im wesentlichen wasserunlöslichen
thermoplastischen Polymeren. Anhand von Beispielen für
Blends auf der Basis von Gelatine sowie Cellulosederivaten
und Polyethylen, Polystyrol, Polyvinylether, Polyoxymethylen
und Ethylen-Acrylsäure-Copolymeren wird eine Verbesserung
der Dimensionsstabilität durch den Zusatz des
wasserunlöslichen Polymeren gezeigt. Der dort angegebene
Hinweis auf eine mögliche Bioabbaubarkeit, nämlich der
Verlust an dieser zusätzlichen Stabilität nach mehreren
Tagen ist jedoch für die aus den Blends geformten
Erzeugnisse eher als Nachteil zu werten, ohne tatsächlich
etwas über die Bioabbaubarkeit auszusagen.
Die EP OS 03 27 505 A2 beschreibt ein schmelzegemischtes Polymer
Blend-Material aus destrukturierter, aber chemisch nicht modifi
zierter Stärke und mindestens einem wasserunlöslichen, synthe
tischen thermoplastischen Polymeren.
In gleicher Weise sind aus den Offenlegungsschriften EP 04 09 789 A2,
EP 04 09 788 A2, EP 04 09 783 A2, EP 04 09 782 A2, EP 04 09 781 A1,
EP 04 08 503 A2, EP 04 08 502 A2, EP 04 08 501 A2, EP 04 07 350 A2,
EP 04 04 728 A2, EP 04 04 723 A2, und EP 04 04 727 A2 Polymer
Blend-Zusammensetzungen aus destrukturierter, ebenfalls chemisch
nicht modifizierter Stärke und einem funktionalisierten Polymeren
bekannt. Diese Zusammensetzungen können jeweils zusätzlich noch ein
wasserunlösliches, thermoplastisches Polymeres enthalten. Hierbei
wirkt dann das funktionalisierte Polymere als Verträglichkeitsver
mittler zwischen der chemisch nicht modifizierten Stärke und dem
zusätzlichen dritten thermoplastischen Polymeren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war, eine biologisch abbau
bare und einphasige Stärke-Polymer-Mischung für die thermo
plastische Verarbeitung zur Verfügung zu stellen, die keinen
polymeren Verträglichkeitsvermittler enthält sowie ein Ver
fahren zur Herstellung dieser Mischung. Weiterhin soll
diese Stärke-Polymer-Mischung als Granulat lagerstabil d. h.
feuchtigkeitsunempfindlich sein und sich zur Produktion von
thermoplastisch geformten Teilen, insbesondere hochdehnfähigen,
kaltwasserbeständigen und verschweißbaren Folien eignen. Eine
besondere Anwendung soll die einphasige Stärke-Polymer-Mischung in
der Herstellung von Koextrusionsfolien mit weiteren Polymeren ohne
Haftvermittlerzusatz finden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruches 1 und 21 bzw. 22 und 23.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß eine einphasige Stärke-
Polymer-Mischung ohne polymeren Verträglichkeitsvermittler für die
thermoplastische Verarbeitung herstellbar ist, wenn die eingesetzte
Stärke eine chemisch modifizierte Stärke mit bestimmten Additiven
ist, und das eingesetzte Polymere ein ausgewähltes, lineares
Polymeres mit einem Schmelz- oder Erweichungspunkt von 50 bis 180°C
ist.
Die erfindungsgemäße, biologisch abbaubare einphasige
Stärke-Polymer-Mischung besteht aus
- (a) 10 bis 99 Gew.-Teilen einer Stärkeformmasse aus
- (i) 95 bis 45 Gew.-Teilen chemisch modifizierter Stärke
- (ii) 5 bis 55 Gew.-Teilen an auf diesem Gebiet üblichen Weichmachern bzw. Destrukturierungs mitteln, wobei sich die Gew.-Teile von (i) und (ii) auf 100 ergänzen, sowie
- (b) 90 bis 1 Gew.-Teilen an mindestens einem ausgewählten linearen Polymeren,
wobei sich die Gewichtsteile der Komponenten (a) und (b) auf
100 ergänzen und gegebenenfalls zusätzlich
- (c) 0 bis 20 Gew.-Teilen von auf diesem Gebiet üblichen Zusatzstoffen.
Die erfindungsgemäß einzusetzende chemisch
modifizierte Stärke soll einen natürlichen Wassergehalt von
5 bis 16 Gew.-% haben.
Die Herstellung der bevorzugt verwendeten chemisch
modifizierten Stärke, erfolgt über ein spezielles Verfahren,
welches in der deutschen Patentanmeldung DE 41 17 628.6
beschrieben ist, wobei 95 bis 46,8 Gew.-Teile chemisch
modifizierte Stärke 4,8 bis 39,8 Gew.-Teile mindestens eines
Weichmachers und 0,1 bis 5 Gew.-Teile an Harnstoff und/oder
Harnstoffderivaten und 0,1 bis 2 Gew.-Teile mindestens eines
Emulgators bei hinreichend erhöhten Temperaturen und Drucken
in einem Extruder beim Vorliegen der unten angegebenen
Wassergehalte aufgeschlossen und als Schmelze extrudiert
werden.
Die vorzugsweise eingesetzte chemisch modifizierte Stärke
besitzt einen natürlichen Wassergehalt von 5 bis 16 Gew.-%,
bevorzugt 6 bis 12 Gew.-%, besonders bevorzugt 6 bis 8 Gew.-%.
In der Regel resultiert ein Endwassergehalt der
einphasigen Stärke-Polymer-Mischung von 2 bis 8 Gew.-%,
bevorzugt 2 bis 5 Gew.-%. Diese vorzugsweise eingesetzte
Stärke wurde durch Umsetzung ihrer OH-Gruppen mit
Alkylenoxiden sowie anderen Ether-, Ester-, Urethan-,
Carbamat- und/oder Isocyanat bildenden Stoffen modifiziert.
Bevorzugt sind Hydroxy- C₂ bis C₆ Alkyl-, Acetyl- oder
Carbamatstärken oder deren Mischungen.
Der Substitutionsgrad der chemisch modifizierten Stärke beträgt
0,01 bis 0,2 und der Amylosegehalt liegt bei 20 bis 100 Gew.-%,
bevorzugt 50 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt 65-100 Gew.-%.
Der Weichmacher ist eine organische Verbindung mit mindestens einer
Hydroxylgruppe, bevorzugt Polyol, besonders bevorzugt Sorbitol,
Mannitol, D-Glykose, Ethylenglykol, Polyethylenglykol, Propylen
glykol oder deren Mischungen. Er wird in Mengen von 4,8 bis 39,8 Gew.-Teilen,
bevorzugt 9,8 bis 39,8 Gew.-Teilen, besonders bevor
zugt 15 bis 30 Gew.-Teilen, eingesetzt.
Der Harnstoff und/oder die Harnstoffderivate werden in Mengen von
0,1 bis 5 Gew.-Teilen, bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-Teilen, besonders
bevorzugt 2 Gew.-Teilen, zugesetzt.
Der Emulgator besitzt einen Hydrophil-Lipophil-Balance-Wert von 0
bis 20, bevorzugt 10 bis 20, und wird in Mengen von 0,1 bis 2 Gew.-Teilen,
bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-Teilen, besonders bevorzugt
0,2 Gew.-Teilen, eingesetzt. Als Emulgatoren eignen sich
Metallstearate, Glycerolmonostearate, Polyoxyethylen (20)-
Sorbitanmonolaurat, Polyoxyethylen (20)-Sorbitanmonopalmitat,
Polyoxyethylen (40)-Stearat und/oder Polyoxyethylen (100)-Stearat.
In einer bevorzugten Ausführung besteht Komponente a) aus 70 Gew.-Teilen
Hydroxyethyl- und/oder Hydroxypropylstärke mit einem
Substitutionsgrad von 0,06 und einem Amylosegehalt von 50 Gew.-%,
15 Gew.-Teilen Glycerol, 12,8 Gew.-Teilen Sorbitol, 2 Gew.-Teilen
Harnstoff und 0,2 Gew.-Teilen Magnesiumstearat.
Als Komponente (b) eignen sich ausgewählte lineare Polymere
mit einem Schmelz- oder Erweichungspunkt von 50 bis 160°C,
bevorzugt 60 bis 150°C. Besonders
gut eignen sich Polyamide und/oder Polyester. Hierbei sind aus der
Stoffklasse der Polyamide Homopolyamide und/oder Copolyamide aus
ω-Aminocapronsäure, ω-Aminooenantsäure, ω-Aminocaprylsäure,
ω-Aminopelargonsäure, ω-Aminocaprinsäure, ω-Aminoundecylsäure,
ω-Aminolaurinsäure und/oder Caprolactam, Lactam-7, Lactam-8,
Lactam-9, Lactam-10, Lactam-11, Laurinlactam und/oder aus
Dimethylendiamin, Trimethylendiamin, Tetramethylendiamin,
Pentamethylendiamin, Hexamethylendiamin, Polyetherdiamin und
Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure,
Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure,
Nonandicarbonsäure, Decandicarbonsäure, Undecandisäure,
Dodecandisäure, dimerisierter Fettsäure bevorzugt.
Besonders bevorzugt sind solche aus Caprolactam, Laurinlactam,
ω-Aminolaurinsäure, ω-Aminocapronsäure, Hexamethylendiamin,
Polyetherdiamin, Adipinsäure, dimerisierter Fettsäure oder deren
Mischungen.
Aus der Stoffklasse der Polyester sind Homopolyester und/oder
Copolyester aus ω-Hydroxyessigsäure, ω-Hydroxypropionsäure,
ω-Hydroxybuttersäure, ω-Hydroxyvaleriansäure, ω-Hydroxycapronsäure,
ω-Hydroxyönanthsäure, ω-Hydroxycaprylsäure, ω-Hydroxypelargonsäure,
ω-Hydroxycaprinsäure, ω-Hydroxyundecylsäure, ω-Hydroxylaurinsäure,
und/oder Caprolacton, Lacton-7, Lacton-8, Lacton-9, Lacton-10,
Lacton-11, Laurinlacton und/oder Ethylenglykol, Propandiol,
Butandiol, Pentandiol, Hexandiol, einem aliphatischen Diolgemisch
mit 2 bis 18 C-Atomen und Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure,
Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure,
Sebacinsäure, Nonandicarbonsäure, Decandicarbonsäure,
Undecandisäure, Dodecandisäure, Terphthalsäure, Isophthalsäure
und/oder deren Anhydride und/oder deren Chloride und/oder Ester
bevorzugt.
Besonders bevorzugt sind solche aus einem aliphatischen Diolgemisch
mit 2 bis 18 C-Atomen, ω-Hydroxycapronsäure, Bu
tan-1,4-diol, Adipinsäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure oder
deren Mischungen.
Homopolyester und/oder Copolyester aus aliphatischen Dicarbonsäuren
mit 2 bis 12 C-Atomen und aliphatischen Diolen mit 2 bis 6 C-Atomen
sind ganz besonders geeignet.
Als Komponente b) haben sich in der Praxis die oben genannten
Copolyamide und Copolyester oder deren Mischungen besonders be
währt, wobei diese ganz oder teilweise durch die oben genannten
Homopolymeren ersetzt sein können.
Als auf diesem Gebiet übliche Zusatzstoffe können op
tische Aufheller und/oder Stabilisatoren und/oder Antioxidantien
und/oder Antiflammittel und/oder Farbstoffe und/oder Füllstoffe
und/oder Verarbeitungshilfsmittel zusätzlich als Komponente c) in
Mengen von 0 bis 20 Gew.-Teilen eingesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße
einphasige Stärke-Polymer-Mischung die Komponente a) in Gew.-Teilen
von 50 bis 95 und die Komponente b) in Gew.-Teilen von 50-5, wobei
70 bis 80 Gew.-Teile der Komponente a) und 30 bis 20 Gew.-Teile der
Komponente b) besonders bevorzugt sind.
Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen einphasigen
Stärke-Polymer-Mischung umfaßt das gemeinsame Aufschmelzen der
Komponenten a) und b) im Verhältnis von 10/90 bis 99/1
in einem Extruder oder in einer Spritzgußmaschine bei Temperaturen
von mindestens 10°C unter dem Zersetzungspunkt der Stärke und
maximal 30°C, bevorzugt 20°C, über dem Schmelz- oder Erweichungs
punkt des Polymeren.
Über die Einstellung der Verarbeitungstemperatur läßt sich
durch einfache Vorversuche ein optimales Verhältnis der
Viskosität des Polymeren zu der durch die Temperatur nur
wenig beeinflußbaren Viskosität der Stärke einstellen, indem
durch intensives Scheren der Komponenten das homogene
Mischen ihrer Schmelzen möglich wird.
Die erfindungsgemäße Stärke-Polymer-Mischung kann zur Herstellung von
thermoplastisch geformten Teilen verwendet werden, wobei
bevorzugterweise zuerst ein Granulat hergestellt wird, das dann zur
Produktion von Formteilen eingesetzt wird. Diese können durch
Spritzgießen, Blasformen, Extrusion, Koextrusion, Spritzprägen
oder Umformen hergestellt werden. Besonders bevorzugt ist hierbei
die Herstellung von Mono- oder Koextrusionsfolien, welche als
Flach- oder Blasfolien ausgebildet sein können.
Eine spezielle Ausführungsform solcher Folien besteht aus 50 bis 95 Gew.-Teilen
Stärkegranulat (Komponente a)) und 50 bis 5 Gew.-Teilen
ausgewähltem linearen Polymeren (Komponente b)).
Komponente c) kann entweder bei der Herstellung der einphasigen
Stärke-Polymer-Mischung zudosiert werden oder bevorzugterweise
bereits den Komponenten a) und/oder b) zugefügt worden sein.
Vorteile der erfindungsgemäßen Stärke-Polymer-Mischung:
- 1. Einphasigkeit ohne Zusatz eines polymeren Verträglichkeitsvermittlers,
- 2. Überraschenderweise vollständige biologische Abbaubarkeit,
- 3. Gute Reißfestigkeit bzw. Reißdehnung,
- 4. Verarbeitbarkeit zu lagerstabilem Granulat aufgrund der geringen Neigung zur Feuchtigkeitsaufnahme,
- 5. Einfache Verarbeitung ohne Blockneigung und Klebrigkeitsprobleme zu Folien und Koextrusionsfolien.
Bei der Herstellung von Koextrusionsfolien aus der
erfindungsgemäßen einphasigen Stärke-Polymer-Mischung und weiteren
Polymeren müssen diese Polymere einen Schmelz- oder Erweichungs
punkt von 50 bis 180°C besitzen. Geeignet hierfür sind Polyamide,
Polyester und/oder Polyolefine. Hierbei sind Polyolefine, ausgewählt
aus der Gruppe Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen und deren
Derivate bevorzugt. Besonders bevorzugt ist Polyethylen und/oder
dessen Derivate.
In einer speziellen Ausführungsform bildet die einphasige Stärke-
Polymer-Mischung die Mittelschicht und das/die weitere(n) Poly
mere(n) die Innen- und Außenschicht der Koextrusionsfolie.
Bei mehr als drei Schichten liegen somit die Schichten ab
wechselnd vor, wobei die Wahl der Außenschicht je nach dem
gewünschten Verwendungszweck der Folie erfolgt.
Alle Folien lassen sich in einer Dicke von 20 bis 500 µm, bevorzugt
50 bis 100 µm, herstellen.
Vorteile der erfindungsgemäßen Folien:
- 1. Gute Haftung der Koextrusionsfolienschichten ohne Zusatz eines Haftvermittlers,
- 2. Folienschicht aus der Stärke-Polymer-Mischung hat im trockenen Zustand Barrierewirkung gegen O₂, N₂ und CO₂,
- 3. Vollständige biologische Abbaubarkeit der Monofolien,
- 4. Verbesserte Feuchtigkeitsresistenz,
- 5. Kaltverstreckbarkeit,
- 6. Hohe Dehnfähigkeit, z. T. über 400%,
- 7. Verschweißung mit üblichen Heiß-Siegelgeräten möglich, wobei vollkommen transparente Siegelnähte erhalten werden,
- 8. Antistatisches Verhalten,
- 9. Bedruckbar mit wasserlöslichen Farben,
- 10. Papierartiger Griff im hochverstrecktem Zustand,
- 11. Glatte Oberflächen der Monofolien.
Die Folien eignen sich zum Beispiel zur Herstellung von
Tragtüten,
Müllsäcken, Landwirtschaftsfolien, Windeldeckfolien sowie für
biologisch abbaubare Folien und Filme jeder Art.
Außerdem können alle Folien einem thermoplastischen Umformverfah
ren, wie z. B. Tiefziehen, unterworfen werden.
In Tabelle 1 sind die Herstellungsparameter von einphasigen Stär
ke-Polymer-Mischungen und in Tabelle 2 deren Eigenschaften zusam
mengestellt. In Tabelle 3 sind die Extrusionsparameter sowie die
Eigenschaften der Mono- und Koextrusionsfolien zusammengefaßt.
Abb. 1 zeigt die DSC Kurven für die Stärke-Polymer-Mischungen von
den Beispielen 2 bis 5. Diese zeigen, daß jeweils nur ein Schmelz
punkt existiert, was die Einphasigkeit der erfindungsgemäßen Stärke-
Polymer-Mischungen beweist.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne sie zu
beschränken.
Nach dem in der deutschen Patentanmeldung DE P 41 17 628.6
beschriebenen Verfahren wurde aus 70 Gew.-Teilen
Hydroxypropylmaisstärke mit einem Substitutionsgrad von 0,06 und
einem Amylosegehalt von 50 Gew.-% sowie 15 Gew.-Teilen Glycerol,
12,8 Gew.-Teilen Sorbitol, 2 Gew.-Teilen Harnstoff und 0,2 Gew.-Teilen
Magnesiumstearat eine Stärkeformmasse hergestellt, die
anschließend granuliert wurde.
Das Stärkegranulat aus Beispiel 1 wurde mit einem Granulat des
ausgewählten, linearen Polymeren (Komponente b)) vermischt und in
die Dosierzone eines Doppelwellenextruders ZSK-30 (Firma Werner &
Pfleiderer) mit 6 Heizzonen eindosiert.
Drehzahl und Durchsatz betrugen 100 UPM bzw. 8-10 kg/h. Polymertyp,
Polymerschmelztemperatur, Gewichtsanteil des Polymeren,
Extrusionstemperaturen und Granulateigenschaften sind der Tabelle 1
zu entnehmen. Die Materialeigenschaften der resultierenden einpha
sigen Stärke-Polymer-Mischungen sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.
Der Endwassergehalt der einphasigen Stärke-Polymer-Mischungen wurde
nach Karl-Fischer gemäß DIN 53 714, der Schmelzpunkt
differentialkalorimetrisch im trockenen Zustand mit einer Aufheiz
rate von 20°C/min in einem Du Pont Thermal Analyzer-Gerät Typ 1091B
bestimmt. Die Schmelzviskosität wurde mittels Melt-Flow-Index-
Methode bei 160°C und einer Belastung von 236.4 N gemessen. Die
mechanischen Eigenschaften wurden im trockenen Zustand anhand von
Spritzgußprüfstäben nach DIN 53 457 (Zug-E-Modul) und DIN 53 455
(Reißfestigkeit und Reißdehnung) ermittelt.
Bei Versuchen zur Bestimmung der biologischen Abbaubarkeit
wurde überraschenderweise festgestellt, daß die erfindungs
gemäßen einphasigen Stärke-Polymer-Mischungen bzw. die aus
ihr hergestellten Blasfolien einen rascheren Sauerstoffver
brauch aufweisen als die reine Stärkeformmasse (Komponente a)
der Stärke-Polymer-Mischung). Eine mögliche Erklärung dieses
überraschenden Effekts ist, daß durch die Stärkekomponente
die ansonst geringe Benetzbarkeit des Polymeren mit Wasser
stark erhöht wird und zusätzlich synergistische Effekte
auftreten.
Die Vergleichsbeispiele 7 bzw. 9 bis 12 zeigen, daß bei
Nichteinhaltung der 3 Temperaturbedingungen, nämlich (a)
Schmelzpunkt des Polymeren zwischen 50 und 160°C, (b)
Verarbeitungstemperatur maximal 30°C über dem Schmelzpunkt
des Polymeren und (c) Verarbeitungstemperatur mindestens
10°C unter der Zersetzungstemperatur der Stärke, die für die
hier bevorzugt verwendete Komponente (a) 180°C beträgt,
Braunfärbung resultiert.
Auf einer dem Stand der Technik entsprechenden Koextrusionsanlage
mit drei Extrudern wurden aus der granulierten einphasigen Stär
ke-Polymer-Mischung und Lucalen (BASF) Blasfolien hergestellt.
Hierbei erzeugte Extruder 1 die Lucalen-Innenschicht, Extruder 2
die Mittelschicht aus der einphasigen Stärke-Polymer-Mischung und
Extruder 3 die Lucalen-Außenschicht. Extrusionsparameter und
Eigenschaften der Folien sind Tabelle 3 zu entnehmen. Obwohl ohne
Haftvermittlerzusatz haften die einzelnen Folienschichten sehr gut
aneinander.
Auf der gleichen Extrusionsanlage wie in den Beispielen 20 bis 22,
jedoch mit nur einem Extruder gefahren, wurden aus der granulierten
einphasigen Stärke-Polymer-Mischung Blasfolien hergestellt.
Extrusionsparameter und Eigenschaften der Folien sind Tabelle 3 zu
entnehmen.
In den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendete Marken
produkte:
- - Lucalen A-2920 M ist ein Ethylencopolymeres der Firma BASF mit einem Schmelzpunkt von 97°C;
- - Grilon CF 62 BSE ist ein Copolyamid auf Basis der Monomeren PA 6 und PA 6,9 der Firma EMS-Chemie mit einem Schmelzpunkt von 136°C;
- - Grilon CR 9 ist ein Copolyamid auf Basis der Monomeren von PA 6 und PA 12 der Firma EMS-Chemie mit einem Schmelzpunkt von 200°C;
- - Grilon CA 6E ist ein Copolyamid auf Basis der Monomeren von PA 6 und PA 12 der Firma EMS-Chemie mit einem Schmelzpunkt von 130°C;
- - Grilamid ELY 60 ist ein Copolyamid der Firma EMS-Chemie auf Basis von Lactam-12, Polyetherdiamin und dimerisierter Fettsäure mit einem Schmelzpunkt von 160°C;
- - Griltex 6 ist ein Copolyester der Firma EMS-Chemie auf Basis von Terephthal-, Isophthalsäure und Butandiol mit einem Schmelz punkt von 128°C;
- - Griltex 8 ist ein Copolyester der Firma EMS-Chemie auf Basis von Terephthal-, Isophthalsäure und Butandiol mit einem Schmelzpunkt von 115°C;
- - Griltex 9 ist ein Copolyester der Firma EMS-Chemie auf Basis von Terephthal-, Isophthalsäure und einem aliphatischen Diolgemisch mit einem Schmelzpunkt von 118°C.
Claims (30)
1. Stärke-Polymer-Mischung, dadurch gekennzeichnet, daß sie
biologisch abbaubar und einphasig ist und besteht aus
- (a) 10 bis 99 Gew.-Teilen einer Stärkeformmasse bestehend
aus
- (i) 95 bis 45 Gew.-Teilen mindestens einer chemisch modifizierten Stärke,
- (ii) 5 bis 55 Gew.-Teilen an mindestens einem auf diesem Gebiet üblichen Weichmacher bzw. Destrukturierungsmittel, wobei sich die Gew.-Teile von (i) bis (ii) auf 100 ergänzen sowie
- (b) 90 bis 1 Gew.-Teilen an mindestens einem ausgewählten linearen Polymeren,
wobei sich die Gewichtsteile der Komponenten (a) und (b)
auf 100 ergänzen
und gegebenenfalls zusätzlich
- (c) 0 bis 20 Gew.-Teilen von auf diesem Gebiet üblichen Zusatzstoffen.
2. Mischung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Komponente (a) 0,1 bis 2 Gew.-Teile mindestens eines
Emulgators enthält.
3. Mischung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Komponente (a) aus
- (i) 95 bis 46,8 Gew.-Teilen mindestens einer chemisch modifizierten Stärke,
- (ii) 4,8 bis 39,8 Gew.-Teilen an mindestens einem auf diesem Gebiet üblichen Weichmacher,
- (iii) 0,1 bis 5 Gew.-Teilen Harnstoff und/oder Harnstoffderivaten sowie
- (iv) 0,1 bis 2 Gew.-Teilen mindestens eines Emulgators besteht, wobei sich die Gew.-Teile von (i), (ii), (iii) und (iv) auf 100 ergänzen.
4. Mischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß sie aus 50 bis 95 Gew.-Teilen
bevorzugt 70 bis 80 Gew.-Teilen, der Komponente (a) und
50 bis 5 Gew.-Teilen, bevorzugt 30 bis 20 Gew.-Teilen,
der Komponente (b) besteht.
5. Mischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die chemisch modifizierte Stärke
einen natürlichen Wassergehalt von 5 bis 16 Gew.-%,
bevorzugt 6 bis 12 Gew.-%, besonders bevorzugt 6 bis 8 Gew.-%,
besitzt.
6. Mischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die chemisch modifizierte Stärke einen
Amylosegehalt von 20 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 100 Gew.-%,
besonders bevorzugt 65 bis 100 Gew.-%, besitzt.
7. Mischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeich
net, daß die chemisch modifizierte Stärke durch Umsetzung
ihrer OH-Gruppen mit Alkylenoxiden sowie anderen Ether-,
Ester-, Urethan-, Carbamat- und/oder Isocyanatbildenden
Stoffen modifiziert ist.
8. Mischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die chemisch modifizierte Stärke eine
Hydroxy- C₂ bis C₆ -alkyl-, Acetyl- oder Carbamatstärke oder
deren Mischungen ist.
9. Mischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeich
net, daß die chemisch modifizierte Stärke einen Substi
tutionsgrad von 0,01 bis 0,2 besitzt.
10. Mischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß Komponente a) den Weichmacher in Mengen
von 9,8 bis 39,8 Gew.-Teilen, bevorzugt 15-30 Gew.-Teilen,
enthält.
11. Mischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Weichmacher eine organische Verbin
dung mit mindestens einer Hydroxylgruppe, bevorzugt Polyol,
besonders bevorzugt Sorbitol, Mannitol, D-Glykose, Glycerol,
Ethylenglykol, Polyethylenglykol, Propylenglykol oder deren
Mischungen ist.
12. Mischung gemäß den Ansprüchen 1-11, dadurch gekennzeichnet,
daß Komponente a) den Emulgator in Mengen von
0,1 bis 1 Gew.-Teilen, bevorzugt 0,2 Gew.-Teilen,
enthält.
13. Mischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der Emulgator eine Verbindung mit einem
Hydrophil-Lipophil-Balance-Wert von 0 bis 20, bevorzugt 10
bis 20, besonders bevorzugt Metallstearat, Glycerolmonoste
arat, Polyoxyethylen (20)-Sorbitanmonolaurat, Polyoxyethylen
(20)-Sorbitanmonopalmitat, Polyoxyethylen (40)-Stearat,
Polyoxyethylen (100)-Stearat oder deren Mischungen, ist.
14. Mischung gemäß den Ansprüchen 3 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß Komponente a) Harnstoff und/oder Harn
stoffderivate in Mengen von 0,1 bis 2 Gew.-%, bevorzugt 2 Gew.-%,
enthält.
15. Mischung gemäß den Ansprüchen 3 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß Komponente a) aus 70 Gew.-Teilen
Hydroxyethyl- und/oder Hydroxypropylstärke mit einem Substi
tutionsgrad von 0,06 und einen Amylosegehalt von 50 Gew.-%, 15 Gew.-Teilen
Glycerol, 12,8 Gew.-Teilen Sorbitol, 2 Gew.-Teilen
Harnstoff und 0,2 Gew.-Teilen Magnesiumstearat besteht.
16. Mischung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß Komponente b) ein lineares
Polymeres mit einem Schmelz- oder Erweichungspunkt von 50 bis
160°C, bevorzugt 60 bis 150°C ist.
17. Mischung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß das lineare Polymere ein Homopolyamid und/oder Copolyamid
aus ω-Aminocarbonsäuren und/oder Lactamen mit 6 bis 12
C-Atomen und/oder aus aliphatischen Diaminen mit 2 bis 6
C-Atomen, Polyetherdiaminen und linearen Dicarbonsäuren mit 2
bis 12 C-Atomen, dimerisierter Fettsäure, bevorzugt
Caprolactam, Laurinlactam, ω-Aminolaurinsäure,
ω-Aminocapronsäure, Hexamethylendiamin, Polyetherdiamin,
Adipinsäure, dimerisierter Fettsäure oder deren Mischungen,
ist.
18. Mischung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß das lineare Polymere ein Homopolyester und/oder
Copolyester aus ω-Hydroxycarbonsäuren mit 2 bis 12 C-Atomen
und/oder Lactonen mit 6 bis 12 C-Atomen und/oder aus
aliphatischen Diolen mit 2 bis 6 C-Atomen, einem aliphatischen
Diolgemisch mit 2 bis 18 C-Atomen und linearen Dicarbonsäuren
mit 2 bis 12 C-Atomen, Terephthalsäure, Isophthalsäure,
bevorzugt ω-Hydroxycapronsäure, Butan-1,4-diol,
einem aliphatischen Diolgemisch mit 2 bis 18 C-Atomen,
Adipinsäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure oder deren
Mischungen, ist.
19. Mischung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das
lineare Polymere ein aliphatischer Homopolyester und/oder
Copolyester aus ω-Hydroxycarbonsäuren mit 2 bis 12 C-Atomen
und/oder Lactonen mit 6 bis 12 C-Atomen und/oder aus
aliphatischen Diolen mit 2 bis 6 C-Atomen und aliphatischen
Dicarbonsäuren mit 2 bis 12 C-Atomen ist.
20. Mischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die auch auf diesem Gebiet üblichen
Zusatzstoffe optische Aufheller und/oder Stabilisatoren
und/oder Antioxidantien und/oder Farbstoffe und/oder Füll
stoffe und/oder Antiflammittel und/oder Verarbeitungshilfen,
sind.
21. Verfahren zur Herstellung einer Stärke-Polymer-Mischung
gemäß den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß
die Komponenten a) und b) im Verhältnis 10/90 bis 99/1 vorge
mischt und bei Temperaturen von mindestens 10°C unter dem
Zersetzungspunkt der Stärke und maximal 30°C, bevorzugt 20°C, über dem
Schmelz- oder Erweichungspunkt des ausgewählten linearen
Polymeren in der Schmelze homogen gemischt und extrudiert oder
coextrudiert werden.
22. Verwendung einer Stärke-Polymer-Mischung gemäß den
Ansprüchen 1 bis 20 zur Herstellung von thermoplastisch
geformten Teilen durch Spritzgießen, Extrusion, Koextrusion,
Blasformen, Umformen oder Spritzprägen.
23. Thermoplastisch geformte Teile, herstellbar aus der
Stärke-Polymer-Mischung gemäß den Ansprüchen 1 bis 20 durch
Spritzgießen, Extrusion, Koextrusion, Blasformen, Umformen
oder Spritzprägen.
24. Thermoplastisch geformte Teile gemäß Anspruch 23, dadurch
gekennzeichnet, daß sie Mono- oder Koextrusionsfolien sind
und eine Dicke von 20 bis 500 µm, bevorzugt 50 bis 100 µm,
aufweisen.
25. Folien gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß sie
aus 50-95 Gew.-Teilen der Komponente a) und
50-5 Gew.-Teilen der Komponente b)
bestehen.
26. Koextrusionsfolien gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,
daß sie aus der Stärke-Polymer-Mischung und mindestens einem
weiteren Polymeren mit einem Schmelz- oder Erweichungspunkt
von 50 bis 180°C, bevorzugt 60 bis 170°C, bestehen.
27. Koextrusionsfolien gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß das weitere Polymere ein Polyamid und/oder ein Polyester
und/oder ein Polyolefin ist.
28. Koextrusionsfolien gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polyolefin ein Polyethylen und/oder Polypropylen
und/oder Polybutylen und/oder deren Derivate, bevorzugt
Polyethylen und/oder dessen Derivate, ist.
29. Koextrusionsfolien gemäß den Ansprüchen 27 oder 28, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stärke-Polymer-Zusammensetzung die
Mittelschicht und das/die weitere(n) Polymere(n) die Innen-
bzw. Außenschicht bilden.
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