WO2014009176A1 - Method for complete anaerobic degradation of polymer mixtures - Google Patents

Method for complete anaerobic degradation of polymer mixtures Download PDF

Info

Publication number
WO2014009176A1
WO2014009176A1 PCT/EP2013/063647 EP2013063647W WO2014009176A1 WO 2014009176 A1 WO2014009176 A1 WO 2014009176A1 EP 2013063647 W EP2013063647 W EP 2013063647W WO 2014009176 A1 WO2014009176 A1 WO 2014009176A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hydroxybutyrate
poly
components
mol
biogas
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/063647
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Carsten SINKEL
Robert Loos
Karlheinz JOCHEM
Kai Oliver SIEGENTHALER
Xin Yang
Ulf KÜPER
Mathias ZIMMERMANN
Original Assignee
Basf Se
Basf Schweiz Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Basf Se, Basf Schweiz Ag filed Critical Basf Se
Publication of WO2014009176A1 publication Critical patent/WO2014009176A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/02Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/04Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2367/02Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2367/04Polyesters derived from hydroxy carboxylic acids, e.g. lactones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2467/00Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2467/02Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2467/00Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2467/04Polyesters derived from hydroxy carboxylic acids, e.g. lactones

Abstract

The invention relates to a method for complete anaerobic degradation of polymer mixtures containing : a) 25 - 95 wt. % of a polyhydroxyalcanoate selected from the group consisting of poly-4-hydroxybutyrates, poly-3-hydroxybutyrates, poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerates), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoates and poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyratea) and b) 5 - 75 wt. % of an aliphatic-aromatic polyester containing i) 65 - 95 mol %, in relation to the components i - ii, one or more C5-C36-dicarboxylic acid derivatives or C5-C36-dicarboxylic acids; ii) 35 - 5 mol %, in relation to the components i - ii, of a terephthalic acid derivative or a terephthalic acid; iii) 98 - 100 mol %, in relation to the components i - ii, of a C2-C8-alkylene diol or C2-C6-oxyalkylene diol; iv) 0 - 2 wt.-%, in relation to the components i - iii, of at least one polyfunctional compound containing at least two isocyanate-, isocyanurate-, oxazoline- or epoxide-groups or at least three alcohol- or carboxylic acid groups.

Description

Verfahren zum vollständigen anaeroben Abbau von Polymermischungen  Process for the complete anaerobic degradation of polymer mixtures
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum vollständigen anaeroben Abbau von Polymermischungen enthaltend: The present invention relates to a process for the complete anaerobic degradation of polymer mixtures comprising:
25 bis 95 Gew.-% eines Polyhydroxyalkanoats ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly-4-hydroxybutyrate, Poly-3-hydroxybutyrate, Poly(3- hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), Poly(3-hydroxybutyrate-co-3- hydroxyhexanoate) und Poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) und b) 5 bis 75 Gew.-% eines aliphatisch-aromatischen Polyesters enthaltend: From 25 to 95% by weight of a polyhydroxyalkanoate selected from the group consisting of poly-4-hydroxybutyrate, poly-3-hydroxybutyrate, poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), poly (3-hydroxybutyrate-co-3-) hydroxyhexanoates) and poly (3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate); and b) 5 to 75% by weight of an aliphatic-aromatic polyester containing:
65 bis 95 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines oder mehrerer C5-C36-Dicarbonsäurederivate oder C5-C36-Dicarbonsäuren; 65 to 95 mol%, based on the components i to ii, of one or more C5-C36 dicarboxylic acid derivatives or C5-C36 dicarboxylic acids;
35 bis 5 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines Terephthalsäu- rederivats oder einer Terephthalsäure; From 35 to 5 mol%, based on the components i to ii, of a terephthalic acid derivative or a terephthalic acid;
98 bis 100 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines C2-C8- Alkylendiols oder C2-C6-Oxyalkylendiols; 98 to 100 mol%, based on the components i to ii, of a C 2 -C 8 -alkylenediol or C 2 -C 6 -oxyalkylenediol;
0 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Komponenten i bis iii, mindestens einer polyfunktionellen Verbindung enthaltend mindestens zwei Isocyanat-, Iso- cyanurat-, Oxazolin- oder Epoxid-Gruppen oder mindestens drei Alkoholoder Carbonsäure-Gruppen. 0 to 2 wt .-%, based on the components i to iii, of at least one polyfunctional compound containing at least two isocyanate, isocyanurate, oxazoline or epoxide groups or at least three alcohol or carboxylic acid groups.
WO-A 92/09654 beschreibt lineare aliphatisch-aromatische Polyester, die biologisch abbaubar sind. Vernetzte, biologisch abbaubare Polyester werden in der WO-A WO-A 92/09654 describes linear aliphatic-aromatic polyesters which are biodegradable. Crosslinked, biodegradable polyesters are described in WO-A
96/15173 beschrieben. Die in WO-A 92/09654 und WO-A 96/15173 beschriebenen Polyester weisen in Mischungen mit Polyhydroxyalkanoaten jedoch keine anaerobe Abbauquote auf, die rechnerisch signifikant über den Polyhydroxyalkanoatanteil hinausgeht.  96/15173 described. However, the polyesters described in WO-A 92/09654 and WO-A 96/15173 do not have an anaerobic degradation rate in mixtures with polyhydroxyalkanoates, which is significantly greater than the polyhydroxyalkanoate content.
US 5,281 ,691 und US 2004/0225269 beschreiben Mischungen von Polyhydroxyalkanoaten und aliphatisch-aromatischen Polyestern mit einem sehr unspezifischen Terephthalsäuregehalt. Anaerobe Abbauraten dieser Mischungen werden nicht beschrieben, insbesondere ist in diesen Schriften kein Hinweis zu finden, dass auch der aliphatisch-aromatische Polyester selbst ebenfalls anaerob abgebaut werden kann, wenn der Terephthalsäuregehalt entsprechend klein und das richtige Mischungsverhältnis mit Polyhydroxyalkanoat gewählt wird. Folien, die ausschließlich aus Polymerkomponente a (Polyhydroxyalkanoat) bestehen, sind zwar anaerob abbaubar, können jedoch hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften und ihrer Verarbeitbarkeit nicht überzeugen. Ziel der vorliegenden Erfindung war es demnach ein Verfahren zur Herstellung von mechanisch belastbaren Folien bereitzustellen, die zudem eine gute anaerobe biologische Abbaubarkeit und eine gute Verarbeitbarkeit aufweisen. US 5,281,691 and US 2004/0225269 describe mixtures of polyhydroxyalkanoates and aliphatic-aromatic polyesters having a very unspecific terephthalic acid content. Anaerobic degradation rates of these mixtures are not described, in particular, no indication can be found in these documents that the aliphatic-aromatic polyester itself can also be anaerobically degraded if the terephthalic acid content is selected to be correspondingly small and the correct mixing ratio with polyhydroxyalkanoate. Although films consisting exclusively of polymer component a (polyhydroxyalkanoate) are anaerobically degradable, they can not be convincing in terms of their mechanical properties and their processability. The aim of the present invention was therefore to provide a method for the production of mechanically loadable films, which also have a good anaerobic biodegradability and good processability.
Interessanterweise weisen die erfindungsgemäßen Mischungen, deren Polymerkom- ponente b einen niedrigeren Terephthalsäuregehalt aufweist, eine gesteigerte anaerobe Abbauquote auf, die deutlich über den berechneten Wert des Polyhydroxyalka- noatanteils hinausgeht. Dies ist überraschend und spricht dafür, dass die erfindungsgemäßen Polymermischungen hinsichtlich des anaeroben Abbaus eine Synergie aufweisen. Interestingly, the inventive mixtures whose polymer component b has a lower terephthalic acid content have an increased anaerobic degradation rate, which clearly exceeds the calculated value of the polyhydroxyalkanoate content. This is surprising and indicates that the polymer mixtures according to the invention have a synergy with respect to anaerobic degradation.
Durch Verwendung der eingangs beschriebenen Polyester, die einen eng definierten Terephthalsäuregehalt und einen eng definierten Gehalt einer polyfunktionellen Komponente iv aufweisen, ließen sich überraschenderweise mechanisch belastbare Folien mit hoher anaerober Abbauquote herstellen. By using the polyesters described at the outset, which have a narrowly defined terephthalic acid content and a narrowly defined content of a polyfunctional component iv, it was possible, surprisingly, to prepare mechanically loadable films having a high anaerobic degradation rate.
Im Folgenden wird die Erfindung näher beschrieben. The invention will be described in more detail below.
Unter Polyhydroxyalkanoaten (Polymerkomponente a) werden in erster Linie Poly-4- hydroxybutyrate und Poly-3-hydroxybutyrate oder Poly-3-hydroxybutyrate-co-4- hydroxybutyrate sowie Copolyester der vorgenannten Poly-Hydroxybutyrate mit 3- Hydroxyvalerat, 3-Hydroxyhexanoat und/oder 3-Hydroxyoctanoat verstanden. Poly-3- hydroxybutyrate werden beispielsweise von der Fa. PHB Industrial unter dem Markennamen Biocycle® und von der Fa. Tianan unter dem Namen Enmat® vertrieben. Poly-3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate sind insbesondere von der Fa. Metabolix bekannt. Sie werden unter dem Handelsnamen Mirel® vertrieben. Polyhydroxyalkanoates (polymer component a) are primarily poly-4-hydroxybutyrates and poly-3-hydroxybutyrates or poly-3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrates and copolyesters of the abovementioned polyhydroxybutyrates with 3-hydroxyvalerate, 3-hydroxyhexanoate and / or 3-hydroxyoctanoate. Poly-3-hydroxybutyrates are sold, for example, by PHB Industrial under the brand name Biocycle® and by Tianan under the name Enmat®. Poly-3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrates are known in particular from Metabolix. They are sold under the trade name Mirel®.
Poly-3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate sind beispielsweise von der Fa. Kane- ka bekannt. Poly-3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate weisen in der Regel einen 3-Hydroxyhexanoatanteil von 1 bis 20 und vorzugsweise von 3 bis 15 mol % bezogen auf den Butyratanteil auf. Poly-3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoates are known, for example, from Kaneka. Poly-3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoates generally have a 3-hydroxyhexanoate content of 1 to 20 and preferably from 3 to 15 mol%, based on the butyrate fraction.
Die Synergie beim anaeroben Abbau wird bei allen zuvor genannten Polyhydroxyalkanoaten gefunden. Besonders ausgeprägt ist sie bei den Copolymeren: Poly-3- hydroxybutyrat-co-3-hydroxyvalerat und insbesondere bei Poly-3-hydroxybutyrat-co-4- hydroxybutyrat und Poly-3-hydroxybutyrat-co-3-hydroxyhexanoat. Die zuvor genannten Copolymere sind für die erfindungsgemäßen Polymermischungen besonders bevorzugt. Die Polyhydroxyalkanoate weisen in der Regel ein Molekulargewicht Mw von 100.000 bis 1 .000.000 und vorzugsweise von 300.000 bis 600.000 auf. The synergy in anaerobic degradation is found in all of the aforementioned polyhydroxyalkanoates. It is particularly pronounced for the copolymers: poly-3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate and especially for poly-3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate and poly-3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate. The abovementioned copolymers are particularly preferred for the novel polymer blends. The polyhydroxyalkanoates generally have a molecular weight Mw of from 100,000 to 1,000,000, and preferably from 300,000 to 600,000.
Die Polyhydroxyalkanoate werden vorzugsweise fermentativ hergestellt wie beispiels- weise in der WO-A 2008010296 oder WO-A 1999064498 beschrieben. The polyhydroxyalkanoates are preferably prepared by fermentation, as described, for example, in WO-A 2008010296 or WO-A 1999064498.
Die Synthese der Polyesterkomponente b) erfolgt in der Regel in einer zweistufigen Reaktionskaskade (s. WO09/127555 und WO09/127556). Zunächst werden die Dicar- bonsäurederivate wie in den Synthesebeispielen zusammen mit dem Diol (beispiels- weise 1 ,4-Butandiol) in Anwesenheit eines Umesterungskatalysators zu einem Präpolyester umgesetzt. Anschließend wird die Schmelze des so erhaltenen Präpolyesters üblicherweise bei einer Innentemperatur von 200 bis 250°C innerhalb von 3 bis 6 Stunden bei vermindertem Druck unter Abdestillieren freiwerdenden Diols bis zur gewünschten Viskosität kondensiert. Als Katalysatoren werden üblicherweise Zink-, Alu- minium- und insbesondere Titankatalysatoren eingesetzt. Titankatalysatoren wie Tet- ra(isopropyl)orthotitanat und insbesondere Tetrabutylorthotitanat (TBOT) haben gegenüber den in der Literatur häufig verwendeten Zinn-, Antimon-, Kobalt- und Bleikatalysatoren wie beispielsweise Zinndioctanoat den Vorteil, dass im Produkt verbleibende Restmengen des Katalysators oder Folgeprodukt des Katalysators weniger toxisch sind. Dieser Umstand ist bei den biologisch abbaubaren Polyestern besonders wichtig, da sie beispielsweise als Kompostierbeutel oder Mulchfolien unmittelbar in die Umwelt gelangen. The synthesis of the polyester component b) is generally carried out in a two-stage reaction cascade (see WO09 / 127555 and WO09 / 127556). First, the dicarboxylic acid derivatives, as in the synthesis examples, are reacted together with the diol (for example 1,4-butanediol) in the presence of a transesterification catalyst to give a prepolyester. Subsequently, the melt of the prepolyester thus obtained is usually condensed at an internal temperature of 200 to 250 ° C within 3 to 6 hours at reduced pressure while distilling off released diol to the desired viscosity. The catalysts used are usually zinc, aluminum and in particular titanium catalysts. Titanium catalysts such as tetra (isopropyl) orthotitanate and in particular tetrabutyl orthotitanate (TBOT) have the advantage over the tin, antimony, cobalt and lead catalysts frequently used in the literature, such as, for example, tin dioctanoate, that residual amounts of catalyst or secondary product of the catalyst remaining in the product are less toxic. This fact is particularly important in the case of biodegradable polyesters, since they enter the environment directly, for example as composting bags or mulch films.
Die erfindungsgemäßen Polyester werden gegebenenfalls anschließend nach den in WO 96/15173 und EP-A 488 617 beschriebenen Verfahren kettenverlängert. Der Präpolyester wird beispielsweise mit Kettenverlängerern vib), wie mit Diisocyanaten oder mit epoxidhaltigen Polymethacrylaten in einer Kettenverlängerungsreaktion zu einem Polyester mit einer VZ von 60 bis 450 mL/g, vorzugsweise 80 bis 250 mL/g umgesetzt. Besonders bevorzugt wird die Polyesterkomponente b) nach dem in WO2009127556 beschriebenen kontinuierlichen Verfahren hergestellt. Die obengenannten Viskositätszahlbereiche dienen lediglich als Anhaltspunkte für bevorzugte Verfahrensvarianten, sollen jedoch nicht beschränkend für den vorliegenden Anmeldegegenstand gelten. Neben dem oben beschriebenen kontinuierlichen Verfahren können die erfindungsgemäßen Polyester auch in einem Batch-Prozess hergestellt werden. Hierzu werden das aliphatische und das aromatische Dicarbonsäurederivat, das Diol und ein Verzweiger iva in beliebiger Dosierreihenfolge gemischt und zu einem Präpolyester kondensiert. Gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Kettenverlängerers kann ein Polyester mit der gewünschten Viskositätszahl hergestellt werden. Mit den obengenannten Verfahren sind beispielsweise Polybutylenterephthalt- succinate, -azelate, -brassylate und insbesondere -adipate und -sebacate erhältlich mit einer Säurezahl gemessen nach DIN EN 12634 von kleiner als 1 ,0 mg KOH/g und einer Viskositätszahl von größer 130 mL/g, sowie einer MVR nach ISO 1 133 von kleiner 6 cm3/10 min (190°C, 2,16 kg Gewicht). The polyesters according to the invention are optionally subsequently chain-extended according to the processes described in WO 96/15173 and EP-A 488 617. The prepolyester is reacted, for example, with chain extenders vib), such as with diisocyanates or with epoxy-containing polymethacrylates, in a chain extension reaction to give a polyester having a viscosity of 60 to 450 ml / g, preferably 80 to 250 ml / g. Particularly preferably, the polyester component b) is prepared by the continuous process described in WO2009127556. The abovementioned ranges of viscosity numbers merely serve as indications for preferred process variants, but are not intended to be limiting for the present application subject. In addition to the continuous process described above, the polyesters according to the invention can also be prepared in a batch process. For this purpose, the aliphatic and the aromatic dicarboxylic acid derivative, the diol and a branching agent iva are mixed in any metering order and condensed to form a prepolyester. Optionally, with the aid of a chain extender, a polyester having the desired viscosity number can be prepared. Examples of polybutylene terephthalate succinates, azelates, brassates and, in particular, adipates and sebacates having an acid number, measured in accordance with DIN EN 12634, of less than 1.0 mg KOH / g and a viscosity number greater than 130 ml / g can be obtained by the abovementioned processes and a MVR according to ISO 1133 of less than 6 cm 3/10 min (190 ° C, 2.16 kg weight).
Für andere Anwendungen können erfindungsgemäße Polyester mit höheren MVR nach ISO 1 133 von bis zu 30 cm3/10 min (190°C, 2,16 kg Gewicht) interessant sein. Die Polyester weisen in der Regel einen MVR nach ISO 1 133 von 1 bis 30 cm3/10 min und vorzugsweise 2 bis 20 cm3/10 min (190°C, 2, 16 kg Gewicht) auf. For other applications, polyester according to the invention with higher MVR can be interesting to ISO 1133 of up to 30 cm 3/10 min (190 ° C, 2.16 kg weight). The polyesters generally have an MVR according to ISO 1133 1-30 cm 3/10 min and preferably 2 to 20 cm 3/10 min (190 ° C, 2, 16 kg weight).
Sebacinsäure, Azelainsäure und Brassylsäure (i) sind aus nachwachsenden Rohstoffen, insbesondere aus Pflanzenölen wie z.B. Rizinusöl zugänglich.  Sebacic acid, azelaic acid and brassylic acid (i) are derived from renewable resources, in particular from vegetable oils such as e.g. Castor oil accessible.
Die Terephthalsäure ii wird in 5 bis 35 mol-% und vorzugsweise 10 bis 25 mol-% bezo- gen auf die Disäurekomponenten i und ii eingesetzt. The terephthalic acid ii is used in 5 to 35 mol% and preferably 10 to 25 mol% based on the diacid components i and ii.
Terephthalsäure und die aliphatische Dicarbonsäure können entweder als freie Säure oder in Form esterbildender Derivate eingesetzt werden. Als esterbildende Derivate sind insbesondere die Di-d- bis C6-Alkylester, wie Dimethyl-, Diethyl-, Di-n-propyl, Di- isopropyl, Di-n-butyl, Di-iso-butyl, Di-t-butyl, Di-n-pentyl-, Di-iso-pentyl oder Di-n- hexylester zu nennen. Anhydride der Dicarbonsäuren können ebenfalls eingesetzt werden. Terephthalic acid and the aliphatic dicarboxylic acid can be used either as the free acid or in the form of ester-forming derivatives. Particularly suitable ester-forming derivatives are the di-C 1 - to C 6 -alkyl esters, such as dimethyl, diethyl, di-n-propyl, diisopropyl, di-n-butyl, diisobutyl, di-t-butyl, Di-n-pentyl, di-iso-pentyl or di-n-hexyl esters to name. Anhydrides of dicarboxylic acids can also be used.
Dabei können die Dicarbonsäuren oder deren esterbildende Derivate, einzeln oder als Gemisch eingesetzt werden. The dicarboxylic acids or their ester-forming derivatives can be used individually or as a mixture.
1 ,4-Butandiol ist ebenfalls aus nachwachsenden Rohstoffen zugänglich. WO 1, 4-butanediol is also available from renewable raw materials. WHERE
09/024294 offenbart ein biotechnologisches Verfahren zur Herstellung von 1 ,4- Butandiol ausgehend von unterschiedlichen Kohlehydraten mit Mikroorganismen aus der Klasse der Pasteurellaceae. Bernsteinsäure ist ebenfalls mittels biotechnologischer Verfahren zugänglich. 09/024294 discloses a biotechnological process for the production of 1,4-butanediol from different carbohydrates with microorganisms from the class of Pasteurellaceae. Succinic acid is also accessible by biotechnological methods.
In der Regel wird zu Beginn der Polymerisation das Diol (Komponente iii) zu den Säuren (Komponenten i und ii) in einem Verhältnis von Diol zu Disäuren von 1 ,0 bis 2,5 : 1 und vorzugsweise 1 ,3 bis 2,2 : 1 eingesetzt. Überschüssige Diolmengen werden während der Polymerisation abgezogen, sodass sich am Ende der Polymerisation ein ungefähr äquimolares Verhältnis einstellt. Unter ungefähr äquimolar wird ein Diol/Di- säuren-Verhältnis von 0,98 bis 1 : 1 verstanden. Die genannten Polyester können Hydroxy- und/oder Carboxylendgruppen in jedem beliebigen Verhältnis aufweisen. Die genannten teilaromatischen Polyester können auch endgruppenmodifiziert werden. So können beispielsweise OH-Endgruppen durch Umsetzung mit Phthalsäure, Phthalsäureanhydrid, Trimellithsäure, Trimellithsäurean- hydrid, Pyromellithsäure oder Pyromellithsäureanhydrid säuremodifiziert werden. Bevorzugt sind Polyester mit Säurezahlen kleiner als 1 ,5 mg KOH/g. In der Regel werden ein Verzweiger iva und gegebenenfalls zusätzlich ein Kettenver- längerer ivb ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem polyfunktionellen Iso- cyanat, Isocyanurat, Oxazolin, Epoxid, Carbonsäureanhydrid, einem mindestens trifu- nktionellen Alkohol oder einer mindestens trifunktionellen Carbonsäure eingesetzt. Als Kettenverlängerer ivb kommen polyfunktionelle und insbesondere difunktionelle Iso- cyanate, Isocyanurate, Oxazoline, Carbonsäureanhydrid oder Epoxide in Frage. Die Vernetzer iva) werden in der Regel in einer Konzentration von 0 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise 0,07 bis 1 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 0,1 bis 0,5 Gew.-% bezogen auf das Polymer erhältlich aus den Komponenten i bis iii eingesetzt. Die Kettenverlängerer ivb) werden im Allgemeinen in einer Konzentration von 0 bis 2 Gew.-%, vor- zugsweise 0,1 bis 1 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 0,35 bis 1 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten i bis iii eingesetzt. As a rule, at the beginning of the polymerization, the diol (component iii) is added to the acids (components i and ii) in a ratio of diol to diacids of from 1.0 to 2.5: 1 and preferably from 1.3 to 2.2: 1 used. Excess diol are withdrawn during the polymerization, so that sets an approximately equimolar ratio at the end of the polymerization. By approximately equimolar is meant a diol / diacid ratio of 0.98 to 1: 1. The said polyesters may have hydroxyl and / or carboxyl end groups in any ratio. The abovementioned partially aromatic polyesters can also be end-group-modified. Thus, for example, OH end groups by Reaction with phthalic acid, phthalic anhydride, trimellitic acid, trimellitic anhydride, pyromellitic acid or pyromellitic anhydride are acid-modified. Preference is given to polyesters having acid numbers of less than 1.5 mg KOH / g. As a rule, a branching agent iva and optionally additionally a chain extender ivb selected from the group consisting of: a polyfunctional isocyanate, isocyanurate, oxazoline, epoxide, carboxylic anhydride, an at least trifunctional alcohol or an at least trifunctional carboxylic acid are used. Suitable chain extenders ivb are polyfunctional and in particular difunctional isocyanates, isocyanurates, oxazolines, carboxylic anhydride or epoxides. The crosslinkers iva) are generally obtainable in a concentration of 0 to 2% by weight, preferably 0.07 to 1% by weight and more preferably 0.1 to 0.5% by weight, based on the polymer the components i to iii used. The chain extenders ivb) are generally used in a concentration of 0 to 2 wt .-%, preferably 0.1 to 1 wt .-% and particularly preferably 0.35 to 1 wt .-% based on the total weight of the components i used to iii.
Kettenverlängerer sowie Alkohole oder Carbonsäurederivate mit mindestens drei funktionellen Gruppen können auch als Verzweiger aufgefasst werden. Besonders bevor- zugte Verbindungen haben drei bis sechs funktionelle Gruppen. Beispielhaft seien genannt: Weinsäure, Zitronensäure, Äpfelsäure; Trimethylolpropan, Trimethylolethan; Pentaerythrit; Polyethertriole und Glycerin, Trimesinsäure, Trimellitsäure, Trimellitsäu- reanhydrid, Pyromellitsäure und Pyromellitsäuredianhydrid. Bevorzugt sind Polyole wie Trimethylolpropan, Pentaerythrit und insbesondere Glycerin. Mittels der Komponenten iv lassen sich biologisch abbaubare Polyester mit einer strukturellen Viskosität aufbauen. Das rheologische Verhalten der Schmelzen verbessert sich; die biologisch abbaubaren Polyester lassen sich leichter verarbeiten, beispielsweise besser durch Schmelzeverfestigung zu Folien ausziehen. In der Regel ist es sinnvoll die vernetzenden (mindestens trifunktionellen) Verbindungen zu einem früheren Zeitpunkt der Polymerisation zuzugeben. Chain extenders as well as alcohols or carboxylic acid derivatives having at least three functional groups can also be regarded as branching agents. Especially preferred compounds have three to six functional groups. Examples include: tartaric acid, citric acid, malic acid; Trimethylolpropane, trimethylolethane; pentaerythritol; Polyether triols and glycerol, trimesic acid, trimellitic acid, trimellitic anhydride, pyromellitic acid and pyromellitic dianhydride. Preference is given to polyols such as trimethylolpropane, pentaerythritol and in particular glycerol. By means of components iv, biodegradable polyesters with a structural viscosity can be built up. The rheological behavior of the melts improves; The biodegradable polyesters are easier to process, for example, better by melt consolidation to remove films. In general, it is useful to add the crosslinking (at least trifunctional) compounds at an earlier stage of the polymerization.
Als bifunktionelle Kettenverlängerer eignen sich die folgenden Verbindungen: Unter einem aromatischen Diisocyanat ivb werden vor allem Toluylen-2,4-diisocyanat, Toluylen-2,6-diisocyanat, 2,2'-Diphenylmethandiisocyanat, 2,4'-Diphenylmethan- diisocyanat, 4,4'-Diphenylmethan-diisocyanat, Naphthylen-1 ,5-diisocyanat oder Xyly- len-diisocyanat verstanden. Darunter werden 2,2'-, 2,4'- sowie 4,4'-Diphenylmethandi- isocyanat besonders bevorzugt. Im Allgemeinen werden letztere Diisocyanate als Mi- schung eingesetzt. In untergeordneten Mengen, z.B. bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht können die Diisocyanate auch Uretdiongruppen, beispielsweise zum Verkappen der Isocyanatgruppen, enthalten. Unter einem aliphatischen Diisocyanat werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung vor allem lineare oder verzweigte Alkylendiisocyanate oder Cycloalkylendiisocyanate mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, z.B. 1 ,6-Hexa- methylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat oder Methylen-bis(4-isocyanatocyclo- hexan), verstanden. Besonders bevorzugte aliphatische Diisocyanate sind Isophorondiisocyanat und insbesondere 1 ,6-Hexamethylendiisocyanat. Suitable bifunctional chain extenders are the following compounds: Under an aromatic diisocyanate ivb are mainly toluylene-2,4-diisocyanate, toluylene-2,6-diisocyanate, 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4 , 4'-diphenylmethane diisocyanate, naphthylene-1, 5-diisocyanate or xylylene diisocyanate understood. Of these, 2,2'-, 2,4'- and 4,4'-diphenylmethanediisocyanate are particularly preferred. In general, the latter diisocyanates are used as a mixture. In minor amounts, for example up to 5% by weight, based on the total weight, the diisocyanates may also contain uretdione groups, for example for capping the isocyanate groups. In the context of the present invention, an aliphatic diisocyanate is primarily linear or branched alkylene diisocyanates or cycloalkylene diisocyanates having 2 to 20 carbon atoms, preferably 3 to 12 carbon atoms, for example 1, 6-hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate or methylene bis (4-isocyanatocyclohexane ), Understood. Particularly preferred aliphatic diisocyanates are isophorone diisocyanate and in particular 1,6-hexamethylene diisocyanate.
Die erfindungsgemäßen Polyester weisen in der Regel ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 5000 bis 100000, insbesondere im Bereich von 10000 bis 60000 g/mol, bevorzugt im Bereich von 15000 bis 38000 g/mol, ein gewichtmittleres Molekulargewicht (Mw) von 30000 bis 300000, vorzugsweise 35000 bis 200000 g/mol und ein Mw/Mn-Verhältnis von 1 bis 6, vorzugsweise 2 bis 4 auf. Die Viskositätszahl liegt zwischen 30 und 450, vorzugsweise von 50 bis 400 mL/g und insbesondere bevorzugt von 80 bis 250 mL/g (gemessen in o-Dichlorbenzol/Phenol (Gewichtsverhältnis 50/50)). Der Schmelzpunkt liegt im Bereich von 30 bis 100, bevorzugt im Bereich von 35 bis 80°C. The polyesters of the invention generally have a number average molecular weight (Mn) in the range of 5000 to 100,000, in particular in the range of 10,000 to 60,000 g / mol, preferably in the range of 15,000 to 38,000 g / mol, a weight-average molecular weight (Mw) of 30,000 to 300,000, preferably 35,000 to 200,000 g / mol and a Mw / Mn ratio of 1 to 6, preferably 2 to 4. The viscosity number is between 30 and 450, preferably from 50 to 400 ml / g and particularly preferably from 80 to 250 ml / g (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50)). The melting point is in the range of 30 to 100, preferably in the range of 35 to 80 ° C.
Bevorzugt sind biologisch abbaubare Polyester mit folgenden Bestandteilen: Komponente i), die aliphatische Dicarbonsäure ist vorzugsweise Adipinsäure und/oder Sebazinsäure. Preference is given to biodegradable polyesters having the following constituents: component i), the aliphatic dicarboxylic acid is preferably adipic acid and / or sebacic acid.
Komponente iii), das Diol, ist vorzugsweise 1 ,4-Butandiol. Komponete iv), der Verzweiger iva, ist vorzugsweise Glycerin. Component iii), the diol, is preferably 1,4-butanediol. Komponete iv), the branching agent iva, is preferably glycerol.
Die erfindungsgemäßen Polymermischungen enthalten 25 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 90 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 35 bis 85 Gew.-% Polyhydroxyalka- noat (a) und dementsprechend 5 bis 75 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 70 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 15 bis 65 Gew.-% Polyesterkomponente b. The novel polymer blends contain from 25 to 95% by weight, preferably from 30 to 90% by weight and particularly preferably from 35 to 85% by weight, of polyhydroxyalkanoate (a) and accordingly from 5 to 75% by weight, preferably from 10 to 70 Wt .-% and particularly preferably 15 to 65 wt .-% polyester component b.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Folie (Komponenten a bis c), eines organischen Füllstoffs c) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: nativer oder plastifizierter Stärke, Naturfasern, Holzmehl, zerkleinertem Kork, gemahlenen Rinden, Nussschalen, gemahlene Presskuchen (Pflanzenölraffinerie), getrocknete Produktionsrückstände aus der Fermentation oder Destillation von Getränken wie z.B. Bier, gebrauten Limonaden (z.B. Bionade), Wein oder Sake und/oder eines anorganischen Füllstoffs ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Kreide, Graphit, Gips, Leitruß, Eisenoxid, Calciumchlorid, Dolomit, Kaolin, Siliziumdioxid (Quarz), Natriumcarbonat, Titandioxid, Silikat, Wollastonit, Glimmer, Montmorillonite, Talkum, Glasfasern und Mineralfasern zugesetzt. Stärke und Amylose können nativ, d.h. nicht thermoplastifiziert oder mit Weichmachern wie beispielsweise Glycerin oder Sorbit thermoplastifiziert sein (EP-A 539 541 , EP-A 575 349, EP 652 910). Thermoplastifizierte Stärke ist insbesondere bevorzugt, weil sie selbst ebenfalls anaerob abgebaut wird und Folien, die neben Stärke die Polymerkom- ponenten a und b enthalten, gute mechanische Werte liefert. Überraschenderweise zeigen Mischungen von Stärke und Polymerkomponente b (ohne Polymerkomponente a) keine Synergie hinsichtlich der anaeroben Abbaubarkeit. Setzt man Stärke der Polymermischung a und b zu, wird neben dem Abbau der Stärke auch das zuvor beschriebene synergistische anaerobe Abbauverhalten gefunden. Die thermoplastifizierte Stärke wird den Polymermischungen, enthaltend die Komponenten a und b, in der Regel in einem Verhältnis von 0 bis 50, vorzugsweise 5 bis 50 und insbesondere bevorzugt 10 bis 35 Gew.-% zugesetzt. Daraus hergestellte Folien weisen eine hervorragende Weiterreißfestigkeit und gleichzeitig einen vollständigen anaeroben Abbau auf. Sie eignen sich insbesondere zur Herstellung sehr dünner, weiterreißfester Folien. In a preferred embodiment, from 1 to 50% by weight, based on the total weight of the film (components a to c), of an organic filler c) is selected from the group consisting of: native or plasticized starch, natural fibers, wood flour, crushed cork, ground bark, nut shells, ground press cakes (vegetable oil refinery), dried production residues from fermentation or distillation of beverages such as beer, brewed sodas (eg bionade), wine or sake and / or an inorganic filler selected from the group consisting of: chalk, graphite , Gypsum, carbon black, iron oxide, calcium chloride, dolomite, kaolin, silica (quartz), sodium carbonate, titanium dioxide, silicate, wollastonite, mica, montmorillonite, talc, glass fibers and mineral fibers. Starch and amylose may be native, ie non-thermoplasticized or thermoplasticized with plasticizers such as glycerol or sorbitol (EP-A 539 541, EP-A 575 349, EP 652 910). Thermoplastified starch is particularly preferred because it itself is likewise degraded anaerobically and films which, in addition to starch, contain the polymer components a and b, provide good mechanical properties. Surprisingly, mixtures of starch and polymer component b (without polymer component a) show no synergy with respect to anaerobic degradability. If one adds strength of the polymer mixture a and b, in addition to the degradation of the starch and the previously described synergistic anaerobic degradation behavior is found. The thermoplasticized starch is added to the polymer blends containing the components a and b, usually in a ratio of 0 to 50, preferably 5 to 50 and particularly preferably 10 to 35 wt .-%. Sheets produced from this have excellent tear resistance and at the same time complete anaerobic degradation. They are particularly suitable for the production of very thin, tear-resistant films.
Unter Naturfasern werden zum Beispiel Cellulosefasern, Hanffasern, Sisal, Kenaf, Jute, Flax, Abacca, Kokosfaser oder aber auch Regeneratcellulosefasern (Rayon) wie z. B. Cordenkafasern verstanden. Durch Zusatz von mineralischen Füllstoffen wie Kreide, Graphit, Gips, Leitruß, Eisenoxid, Calciumchlorid, Dolomit, Kaolin, Siliziumdioxid (Quarz), Natriumcarbonat, Titandioxid, Silikat, Wollastonit, Glimmer, Montmorillonite oder Talkum lassen sich die mechanischen Eigenschaften der Folien wie beispielsweise die Weiterreissfestigkeit wesentlich verbessern. In der Regel werden die mineralischen Füllstoffe in einer Konzent- ration von 1 bis 50, vorzugsweise 4 bis 30 und insbesondere bevorzugt 8 bis 25 Gew.- % bezogen auf die Polymerkomponenten i bis iv eingesetzt. Among natural fibers are, for example, cellulose fibers, hemp fibers, sisal, kenaf, jute, flax, abaca, coconut fiber or even regenerated cellulose fibers (rayon) such. B. Cordenkafasern understood. By adding mineral fillers such as chalk, graphite, gypsum, Leitruß, iron oxide, calcium chloride, dolomite, kaolin, silica (quartz), sodium carbonate, titanium dioxide, silicate, wollastonite, mica, montmorillonite or talc, the mechanical properties of the films such as Significantly improve tear propagation resistance. As a rule, the mineral fillers are used in a concentration of 1 to 50, preferably 4 to 30 and particularly preferably 8 to 25% by weight, based on the polymer components i to iv.
Die anaerob abbaubaren Polyestermischungen a,b können noch weiter Polymere wie Polymilchsäure, Polycaprolacton, aliphatische Polyester, Polyglykolsäure und Polypro- pylencarbonat in einer Menge von 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-% enthalten. Unter aliphatischen Polyestern werden Polyester aus aliphatischen C2-C12- Alkandiolen und aliphatischen C4-C36-Alkandicarbonsäuren wie Polybutylensuccinat (PBS), Polybutylenadipat (PBA), Polybutylensuccinatadipat (PBSA), Polybutylensuc- cinatsebacat (PBSSe), Polybutylensebacatadipat (PBSeA), Polybutylensebacat (PBSe) oder entsprechende Polyesteramide verstanden. Die aliphatischen Polyester werden von den Firmen Showa Highpolymers unter dem Namen Bionolle® und von Mitsubishi unter dem Namen GSPIa® vermarktet. Neuere Entwicklungen sind in der WO The anaerobically degradable polyester mixtures a, b may further contain polymers such as polylactic acid, polycaprolactone, aliphatic polyesters, polyglycolic acid and polypropylene propylene carbonate in an amount of 0 to 30% by weight, preferably 5 to 20% by weight. Aliphatic polyesters include polyesters of aliphatic C 2 -C 12 alkanediols and C 4 -C 36 aliphatic alkanedicarboxylic acids such as polybutylene succinate (PBS), polybutylene adipate (PBA), polybutylene succinate adipate (PBSA), polybutylene succein sebacate (PBSSe), polybutylene sebacate adipate (PBSeA), polybutylene sebacate (PBSe) or corresponding polyesteramides understood. The aliphatic polyesters are marketed by Showa Highpolymers under the name Bionolle® and by Mitsubishi under the name GSPIa®. Newer developments are in the WO
2010/03471 1 beschrieben. Die biologisch abbaubaren Polyestermischungen können weitere dem Fachmann bekannte, aber nicht erfindungswesentliche Inhaltsstoffe enthalten. Beispielsweise die in der Kunststofftechnik üblichen Zusatzstoffe wie Stabilisatoren; Nukleierungsmittel; Neutralisationsmittel; Gleit- und Trennmittel wie Stearate (insbesondere Calziumstea- rat) oder Erucasäureamid oder Behenamid; Weichmacher (Plastifizierer) wie beispielsweise Zitronensäureester (insbesondere Acetyl-tributylcitrat), Glycerinsäureester wie Triacetylglycerin oder Ethylenglykolderivate, Tenside wie Polysorbate, Palmitate oder Laurate; Wachse wie beispielsweise Bienenwachs oder Bienenwachsester; Anti- statikum, UV-Absorber; UV-Stabilisatoren; Antifog-Mittel oder Farbstoffe. Die Additive werden in Konzentrationen von 0 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 2 Gew.-% bezogen auf die erfindungsgemäßen Polyester eingesetzt. Weichmacher können in 0,1 bis 10 Gew.-% in den erfindungsgemäßen Polyestern enthalten sein. 2010/03471 1 described. The biodegradable polyester mixtures may contain further ingredients known to the person skilled in the art but not essential to the invention. For example, the usual additives in plastics technology such as stabilizers; nucleating agents; Neutralizing agents; Lubricants and release agents such as stearates (in particular calcium stearate) or erucic acid amide or behenamide; Plasticizers such as citric acid esters (especially acetyl tributyl citrate), glyceric acid esters such as triacetylglycerol or ethylene glycol derivatives, surfactants such as polysorbates, palmitates or laurates; Waxes such as beeswax or beeswax esters; Antistatic, UV absorber; UV stabilizers; Antifog agents or dyes. The additives are used in concentrations of 0 to 5 wt .-%, in particular 0.1 to 2 wt .-% based on the polyesters of the invention. Plasticizers may be present in 0.1 to 10% by weight in the polyesters of the invention.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Polyestermischungen aus den einzelnen Komponenten kann nach bekannten Verfahren erfolgen (EP 792 309 und US 5,883,199). Beispielsweise können alle Mischungspartner in einem Verfahrensschritt in dem Fachmann bekannten Mischvorrichtungen, beispielsweise Kne- tern oder Extrudern bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise von 120°C bis 250°C, gemischt und zur Reaktion gebracht werden. The production of the biodegradable polyester mixtures according to the invention from the individual components can be carried out by known processes (EP 792 309 and US Pat. No. 5,883,199). For example, all mixing partners can be mixed and reacted at elevated temperatures, for example from 120 ° C. to 250 ° C., in mixing apparatuses known in the art, for example kneaders or extruders, in one process step.
Die Polymermischungen können ihrerseits 0,05 bis 2 Gew.-% eines Verträglichkeitsvermittlers enthalten. Bevorzugte Verträglichkeitsvermittler sind Carbonsäureanhydride wie Maleinsäureanhydrid und insbesondere die zuvor beschriebenen epoxid-gruppen- haltige Copolymere auf Basis Styrol, Acrylsäureester und/oder Methacrylsäureester. Die Epoxidgruppen tragenden Einheiten sind vorzugsweise Glycidyl(meth)-acrylate. Epoxidgruppen-haltige Copolymere des obengenannten Typs werden beispielsweise von der BASF Resins B.V. unter der Marke Joncryl® ADR vertrieben. Als Verträglich- keitsvermittler besonders geeignet ist beispielsweise Joncryl® ADR 4368. The polymer blends may in turn contain from 0.05 to 2% by weight of a compatibilizer. Preferred compatibilizers are carboxylic acid anhydrides such as maleic anhydride and in particular the previously described epoxide group-containing copolymers based on styrene, acrylic ester and / or methacrylic acid ester. The epoxy groups bearing units are preferably glycidyl (meth) acrylates. The epoxy-containing copolymers of the above type are sold for example by BASF Resins BV under the trademark Joncryl ® ADR. As tolerability keitsvermittler particularly suitable Joncryl ® ADR, for example, the 4368th
Die Komponente iv, die zuvor genannten Füllstoffe oder die anderen zuvor genannten Hilfsstoffe werden vorzugsweise durch zuvor hergestellte Masterbatche der Hilfsstoffe in Polymerkomponente a bzw. b zugegeben. Component iv, the aforementioned fillers or the other auxiliaries mentioned above are preferably added by previously prepared masterbatches of the auxiliaries in polymer component a or b.
Im Folgenden wird der Prozess des Abbaus von Polymeren näher erläutert und auf die Unterschiede zwischen abiotischen, aeroben und anaeroben Abbau näher eingegangen. In Allgemeinen können Polymere bzw. Polymergemische auf zwei grundsätzlich verschiedene Arten einem Abbauprozess unterliegen. Zum einen kann die polymere Struktur eines Makromoleküls ausschließlich unter dem Einfluss abiotischer Faktoren (physikalisch-chemische Parameter, wie z.B.: UV-Strahlung, Temperatur, pH-Wert, Feuchtigkeit, Einfluss von Sauerstoffradikalen) aufgelöst werden, was letztendlich zu einer Überführung des Polymers in Oligomere, Monomere bzw. aus dem Abbau resultierender Reaktionsprodukte führt. Im Gegensatz dazu steht der biologische Abbau von Polymeren, der primär auf der biochemischen Interaktion von Mikroorganismen (Bakte- rien, Archaeen, Pilzen) mit dem Polymer beruht. Der Bruch der chemischen Bindungen im Polymer wird hierbei durch spezifische Wechselwirkungen mit den Enzymen der Mikroorganismen erreicht. Das Zusammenspiel unterschiedlichster Mikroorganismen und deren Enzymen führt schließlich zur Mineralisierung des Polymers. Bei der Minera- lisierung wird das Polymer nicht nur in Monomere bzw. Oligomere zurückgeführt, vielmehr erfolgt eine enzymatische Umwandlung in die mikrobiellen Stoffwechselendprodukte Wasser, Kohlendioxid und Methan (unter anaeroben Bedingungen). Abiotischer und biologischer Abbau laufen häufig auch parallel ab - entscheidend ist aber, dass am Ende des biologischen Abbaus die Mineralisation steht. In the following, the process of degradation of polymers is explained in more detail and the differences between abiotic, aerobic and anaerobic degradation are discussed in more detail. In general, polymers or polymer mixtures can undergo a degradation process in two fundamentally different ways. First, the polymeric structure of a macromolecule can be resolved solely under the influence of abiotic factors (physico-chemical parameters, such as: UV radiation, temperature, pH, moisture, influence of oxygen radicals), which ultimately leads to a transfer of the polymer in Oligomers, monomers or from the degradation resulting reaction products leads. In contrast, the biodegradation of polymers is primarily due to the biochemical interaction of microorganisms (bacteria rien, archaea, fungi) with the polymer. The breakage of the chemical bonds in the polymer is achieved by specific interactions with the enzymes of the microorganisms. The interplay of different microorganisms and their enzymes eventually leads to mineralization of the polymer. During mineralization, the polymer is not only recycled into monomers or oligomers, but rather is converted enzymatically into the microbial metabolic end products water, carbon dioxide and methane (under anaerobic conditions). Abiotic and biological degradation often occur in parallel - but it is crucial that the mineralization is at the end of biodegradation.
Sowohl der biologische wie auch der physikalisch-chemisch Abbau von Polymeren führen zu einem Verlust der charakteristischen Polymereigenschaften. Both the biological and the physico-chemical degradation of polymers lead to a loss of the characteristic polymer properties.
Der biologische Abbau von Makromolekülen an sich ist ein sehr diverser Prozess, der in Bezug auf das Habitat und der dort vorherrschenden abiotischen Parameter in un- terschiedlich hohen Abbauraten resultiert. Neben den abiotische Rahmenbedingungen ist für einen effizienten biologischen Abbau auch eine entsprechend hohe Kompatibilität zwischen Polymer und Enzym notwendig. Folglich kann eine hohe Abbaurate dann erreicht werden, wenn die im Habitat vorherrschenden Bedingungen optimal für die beteiligten Mikroorganismen sind und eine spezifische Interaktion zwischen Polymer- kette und Enzym gewährleistet ist. Entscheidende Faktoren sind hierbei die Temperatur, der pH-Wert, die An- bzw. Abwesenheit von Sauerstoff sowie die Verfügbarkeit von Nährstoffen, Mineralien und Spurenelementen. Je nach Kombination dieser Faktoren dominieren das entsprechende Habitat unterschiedliche Konsortien mit einer sehr variablen Anzahl von Mikroorganismen (Gesamtzellzahl: Zellen pro Volumen; Artenvielfalt: Anzahl der mikrobiellen Spezies im Habitat) und führen zu den beschriebenen unterschiedlich hohen Abbauraten. The biological degradation of macromolecules per se is a very diverse process that results in different rates of degradation in terms of habitat and the abiotic parameters prevailing there. In addition to the abiotic framework, a correspondingly high compatibility between polymer and enzyme is necessary for efficient biodegradation. Consequently, a high degradation rate can be achieved if the conditions prevailing in the habitat are optimal for the microorganisms involved and a specific interaction between the polymer chain and the enzyme is ensured. Decisive factors here are the temperature, the pH value, the presence or absence of oxygen and the availability of nutrients, minerals and trace elements. Depending on the combination of these factors, the respective habitat will dominate different consortia with a very variable number of microorganisms (total cell count: cells per volume, biodiversity: number of microbial species in the habitat) and lead to the described different rates of degradation.
Für den biologischen Abbau von synthetisch hergestellten Polymeren, stehen vor allem die„ökologischen Systeme" im Fokus, die im Rahmen der biologischen Abfallbehand- lung Anwendung finden. Neben der Kompostierung, der biologischen Behandlung von Abwässern ist vor allem auch der biogasbildende Abbau unter anaeroben Bedingungen in Biogasanlagen zu nennen. Hierbei wird neben den Stoffwechselendprodukten des aeroben Abbaus (H2O und CO2) zusätzlich Methan gebildet, das im weiteren zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt oder als Biomethan in das Erdgasnetz einge- speist werden kann. Der Prozess des anaeroben Abbaus (AD = anaerobic digestion) ist eine komplexe mehrstufige mikrobieller Reaktionskaskade (Hydrolyse -»· Acidogene- se -»· Acetogenese -»· Methanogenese), die die Umwandlung der Polymere in Monomere sowie folgende metabolische Reaktionen der Intermediate bis hin zu H2O, CO2 und CH4 in sich vereint. Wichtig ist hierbei zu erwähnen, dass dieser Prozess nicht durch einen einzelnen, eigenständigen Mikroorganismus, sondern durch eine Vielzahl von Mikroorganismen durchgeführt wird, die jeweils für einen entsprechenden Teilschritt der Reaktionskaskade verantwortlich sind. Im industriellen Maßstab findet der Prozess entweder in Anlagen zur trockenen Vergärung (Trockensubstanz > 20 - 40 % (w/w)) oder zur nassen Vergärung (Trockensubstanz < 12 - 15 % (w/w)) statt. Während Nassanlagen in Deutschland derzeit hauptsächlich von Landwirten für die Biogasgewinnung aus Gülle oder nachwachsenden Rohstoffen verwendet werden, finden Anla- gen zur trockenen Vergärung auch Anwendung bei der Beseitigung von organischem Abfall im Abfallmanagement. Man kann bei der trockenen Vergärung wiederum zwischen den kontinuierlich betriebenen Pfropfenstromanlagen (Konti-Verfahren; Trockensubstanz > 20 - 30 % (w/w)) und den diskontinuierlich betriebenen Boxenfermen- tern (Batch-Verfahren; Trockensubstanz > 30 - 40 % (w/w)) unterscheiden. Dies ist nur eine Auswahl der verfügbaren Technologien. Die Effizienz des jeweiligen Prozesses wird darauf bezogen, wie viel Biogas (Volumen CO2 und CH4) aus der Menge des zugeführten Substrates (Kohlenstoffquelle) gewonnen werden kann und wie qualitativ hochwertig das entstandene Biogas ist (Anteil CH4). Das Methanbildungspotenzial eines Substrates kann somit über die Messung des gebildeten Methans in einer definier- ten Zeiteinheit bestimmt und quantitativ mit anderen Substraten verglichen werden. Zur Vereinfachung und Reproduzierbarkeit der Methode wird oft eine einfache Volumenbestimmung des gebildeten Biogases durchgeführt, bei der das CO2 im Vorfeld mittels Natronlauge ausgewaschen wird. So kann auf direktem Weg das Volumen des gebildeten Methans bestimmt werden. Alternativ kann auch zuerst das Gesamtvolumen des Biogases bestimmt werden und die quantitative Analyse der Biogaszusammensetzung folgt im Nachgang mittels Gaschromatograph. In Anbetracht einer späteren technischen Anwendung und einer besseren Vergleichbarkeit wird in der Regel bei allen Testverfahren der anaerobe Abbau über einen Zeitraum von maximal 2 Monate berücksichtigt. For the biodegradation of synthetically produced polymers, the main focus is on the "ecological systems" that are used in the context of biological waste treatment: In addition to composting, the biological treatment of wastewater is biogas-forming degradation under anaerobic conditions In addition to the metabolic end products of aerobic degradation (H2O and CO2), methane is also formed, which can then be used to generate electrical energy or fed into the natural gas grid as biomethane.The process of anaerobic degradation (AD = anaerobic Digestion) is a complex multistage microbial cascade reaction (hydrolysis - »· Acidogene- se -» · acetogenesis - »· methanogenesis), the conversion of the polymers into monomers and the following metabolic reactions of the intermediates to H2O, CO2 and CH4 in It is important to mention that this process is not by a a single, independent microorganism, but by a variety of microorganisms is performed, each responsible for a corresponding sub-step of the reaction cascade. On an industrial scale, the process takes place either in plants for dry fermentation (dry matter> 20 - 40% (w / w)) or for wet fermentation (dry matter <12 - 15% (w / w)) instead. While wet plants in Germany are currently mainly used by farmers for biogas production from liquid manure or renewable raw materials, systems for dry fermentation are also used for the elimination of organic waste in waste management. Dry fermentation can again be carried out between continuously operated plug flow systems (continuous process, dry substance> 20-30% (w / w)) and the batchwise operated vessel fermenters (batch process, dry matter> 30-40% (w / w)). w)). This is just a selection of the technologies available. The efficiency of the respective process is related to how much biogas (volume CO2 and CH4) can be obtained from the amount of substrate (carbon source) and how high the quality of the biogas produced is (proportion CH4). The methane formation potential of a substrate can thus be determined by measuring the methane formed in a defined time unit and compared quantitatively with other substrates. For simplification and reproducibility of the method, a simple volume determination of the biogas formed is often carried out, in which the CO2 is washed out in advance by means of sodium hydroxide solution. Thus, the volume of methane formed can be determined directly. Alternatively, the total volume of the biogas can be determined first and the quantitative analysis of the biogas composition is subsequently followed by gas chromatography. Considering later technical application and better comparability, anaerobic degradation is usually taken into account for a maximum of 2 months in all test procedures.
Bereits beschriebene Verfahren zur Bestimmung der biologischen Abbaubarkeit von Polymeren und anderen chemischen Stoffen finden sich beispielsweise in den ISO Test Methoden: · ISO 1 1734 Already described methods for determining the biodegradability of polymers and other chemical substances can be found for example in the ISO test methods: · ISO 1 1734
Wasserbeschaffenheit - Bestimmung der vollständigen anaeroben Abbaubarkeit organischer Verbindungen im Faulschlamm - Verfahren durch Messung der Biogasproduktion · ISO 15985  Water quality - Determination of the complete anaerobic degradability of organic compounds in digested sludge - Method by measuring biogas production · ISO 15985
Kunststoffe - Bestimmung der vollständigen anaeroben Bioabbaubarkeit und Zersetzung unter den Bedingungen hochfester anaerober Faulung - Verfahren mittels Analyse des freigesetzten Biogases  Plastics - Determination of complete anaerobic biodegradability and decomposition under conditions of high-strength anaerobic digestion - Method by analysis of released biogas
ISO 14853 ISO 14853
Kunststoffe - Bestimmung der vollständigen anaeroben Abbaubarkeit Kunststoffmaterialien in einem wässrigen Medium - Verfahren mittels Analyse des freigesetzten Biogases in der VDI-Richtlinie Plastics - Determination of complete anaerobic degradability Plastic materials in an aqueous medium - Method by analysis of the released biogas in the VDI guideline
VDI 4630 VDI 4630
Vergärung organischer Stoffe Substratcharakterisierung, Probenahme, Stoffdatenerhebung, Gärversuche - die Richtlinie VDI stellt einheitliche Regeln und Vorgaben für die Praxis von Vergärungsversuchen bereit, mit dieser Richtlinie lassen sich erstmals vergleichbare, repräsentative Versuchsergebnisse erzielen. Die im experimentellen Teil aufgeführten Vergärungsversuche wurden deshalb in Analogie zur VDI 4630 erstellt.  Fermentation of organic substances Substrate characterization, sampling, substance data collection, fermentation tests - the guideline VDI provides uniform rules and guidelines for the practice of fermentation tests, this guideline can be used for the first time to achieve comparable, representative test results. The fermentation tests listed in the experimental part were therefore prepared in analogy to VDI 4630.
Der Nachweis der vollständigen anaeroben Vergärung der erfindungsgemäßen Poly- mermischungen gelang insbesondere mit den Methoden gemäß ISO 15985 und VDIThe proof of the complete anaerobic fermentation of the polymer mixtures according to the invention succeeded in particular with the methods according to ISO 15985 and VDI
4630. Das vorliegende Verfahren soll auch Testverfahren umfassen, die sich von dem4630. The present method is also intended to include test methods other than the
Meßprinzip, den zugrunde gelegten Mikroorganismen und den Konzentrationen der eingesetzten Mikroorganismen der beiden obengenannten Prüfmethoden ableiten.Derive principle, the underlying microorganisms and the concentrations of the microorganisms used in the two above-mentioned test methods.
Aufgrund der einfachen Reproduzierbarkeit und der Aussagekraft der Ergebnisse ist die Methode gemäß VDI 4630 ganz besonders bevorzugt. Der in der vorliegendenDue to the simple reproducibility and the significance of the results, the method according to VDI 4630 is particularly preferred. The in the present
Anmeldung verwendete Term anaerobe Abbaubarkeit bezieht sich somit in erster Linie auf die VDI 4630. The term anaerobic degradability used in the application thus refers primarily to VDI 4630.
Die vorliegende Erfindung betrifft demnach insbesondere ein Verfahren zum vollständigen anaeroben Abbau von Polymermischungen der Zusammensetzung: The present invention accordingly relates in particular to a process for the complete anaerobic degradation of polymer mixtures of the composition:
25 bis 95 Gew.-%, bezogen auf die Komponenten a und b, eines Polyhydroxyal- kanoats ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly-4-hydroxybutyrate, Poly-3-hydroxybutyrate, Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), Poly(3- hyd roxybutyrate-co-3-hyd roxyhexa noate und Poly(3-hyd roxybutyrate-co-4- hydroxybutyrate) und From 25 to 95% by weight, based on the components a and b, of a polyhydroxyalkanoate selected from the group consisting of poly-4-hydroxybutyrates, poly-3-hydroxybutyrates, poly (3-hydroxybutyrates-co-3-hydroxyvalerates) , Poly (3-hydoxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate and poly (3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) and
5 bis 75 Gew.-%, bezogen auf die Komponenten a und b, eines aliphatisch- aromatischen Polyesters enthaltend: i) 65 bis 95 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines oder mehrerer C5-C36-Dicarbonsäurederivate oder C5-C36-Dicarbonsäuren; ii) 35 bis 5 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines Terephthalsäu- rederivats oder einer Terephthalsäure; iii) 98 bis 100 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines C2-C8- Alkylendiols oder C2-C6-Oxyalkylendiols; iv) 0 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Komponenten i bis iii, mindestens einer polyfunktionellen Verbindung enthaltend mindestens zwei Isocyanat-, Iso- cyanurat-, Oxazolin- oder Epoxid-Gruppen oder mindestens drei Alkoholoder Carbonsäure-Gruppen; From 5 to 75% by weight, based on the components a and b, of an aliphatic-aromatic polyester comprising: i) from 65 to 95 mol%, based on the components i to ii, of one or more C5-C36 dicarboxylic acid derivatives or C5- C36-dicarboxylic acids; ii) from 35 to 5 mol%, based on the components i to ii, of a terephthalic acid derivative or a terephthalic acid; iii) from 98 to 100 mol%, based on components i to ii, of a C 2 -C 8 -alkylenediol or C 2 -C 6 -oxyalkylenediol; iv) from 0 to 2% by weight, based on the components i to iii, of at least one polyfunctional compound containing at least two isocyanate, isocyanurate, oxazoline or epoxide groups or at least three alcohol or carboxylic acid groups;
wobei sich der anaerobe Abbau mittels eines der Verfahren gemäß VDI 4630 oder ISO 15985 ermitteln läßt. Die Methode gemäß VDI 4630 ist wie oben erwähnt besonders bevorzugt. wherein the anaerobic degradation can be determined by means of one of the methods according to VDI 4630 or ISO 15985. The method according to VDI 4630 is particularly preferred as mentioned above.
Als Impfmaterial wurde bei der VDI 4630 ein LUFA Schlamm eingesetzt. Der Gehalt an Trockensubstanz betrug 3,7 % der Frischsubstanz, wobei die Asche 1 ,8 % der Frischsubstanz (49,5 % der Trockensubstanz) und die organische Substanz (Glühver- lust) 1 ,9 % der Frischsubstanz (50,5 % der Trockensubstanz) ausgemacht hat; der pH-Wert betrug ca. 7,4 bis 7,8. The inoculum used in the VDI 4630 was an LUFA sludge. The content of dry matter was 3.7% of the fresh substance, with the ash 1, 8% of the fresh substance (49.5% of the dry matter) and the organic substance (loss on ignition) 1, 9% of the fresh substance (50.5% of Dry matter); the pH was about 7.4 to 7.8.
Unter dem vorgenannten vollständigen anaeroben Abbau der genannten Polymermischungen wird verstanden, dass nicht nur die Mischungskomponente a (Polyhydro- xyalkanoat) abgebaut wird, was bereits literaturbekannt ist, sondern auch der alipha- tisch-aromatische Polyester b. Under the aforementioned complete anaerobic degradation of the polymer mixtures mentioned is understood that not only the mixture component a (polyhydroxyalkanoate) is degraded, which is already known from the literature, but also the aliphatic-aromatic polyester b.
Unter einem vollständigen anaeroben Abbau wird eine Abbaurate (Biogasentwicklung gemessen nach VDI 4630 in 42 Tagen) der Polymermischung a + b, bezogen auf die Polymerkomponente a, von größer 70 % verstanden. Beispiele hierfür sind in der Tabelle 1 aufgeführt. Under a complete anaerobic degradation, a degradation rate (biogas development measured according to VDI 4630 in 42 days) of the polymer mixture a + b, based on the polymer component a, understood by greater than 70%. Examples of these are listed in Table 1.
Der vollständige anaerobe Abbau von Polymermischungen mit einem hohen Gehalt von Polymerkomponente a von größer 70 % und insbesondere größer 90 %, wird wie folgt ermittelt. Es wird angenommen, dass der Anteil der Polymerkomponente a zu 100 % abgebaut ist. Die dafür experimentell ermittelte Menge an Biogas wird von der gebildeten Menge an Biogas abgezogen und der Überschuss dem Abbau der Polymerkomponente b zugeschrieben. Aus diesem Wert kann man anhand oben tabellierter Werte prüfen, ob die Komponente b zu größer 90% abgebaut hat. The complete anaerobic degradation of polymer blends with a high content of polymer component a greater than 70% and in particular greater than 90%, is determined as follows. It is assumed that the proportion of the polymer component a is degraded to 100%. The experimentally determined amount of biogas is deducted from the amount of biogas formed and the excess attributed to the degradation of the polymer component b. From this value, it is possible to check, based on the above tabulated values, whether component b has degraded to greater than 90%.
Bei Polymermischungen, die 80 Gew.-% oder mehr Polymerkomponente b , bezogen auf die Komponenten a und b, enthalten, werden nach den obengenannten Kriterien nicht vollständig abgebaut. Wie bereits erwähnt wird die Polymerkomponente b als Reinsubstanz überhaupt nicht anaerob abgebaut. For polymer blends containing 80 wt .-% or more polymer component b, based on the components a and b, are not completely degraded according to the above criteria. As already mentioned, the polymer component b as a pure substance is not degraded at all anaerobically.
Die eingangs genannten biologisch abbaubaren Polyestermischungen sind zur Herstellung von Folien und Folienbändchen für Netze und Gewebe, Schlauchfolien, Chill-Roll- Folien mit und ohne einer Orientierung in einem weiteren Verfahrensschritt, mit und ohne Metallisierung oder SiOx-Beschichtung geeignet. Im Hinblick auf das Abbauverhalten sind Schichtdicken der Folien von 5 bis 45 μηη und insbesondere von 10 bis 30 μηη vorteilhaft. The abovementioned biodegradable polyester mixtures are suitable for the production of films and film tapes for nets and fabrics, tubular films, chill-roll Films with and without orientation in a further process step, with and without metallization or SiOx coating suitable. With regard to the degradation behavior, layer thicknesses of the films of 5 to 45 μm and in particular of 10 to 30 μm are advantageous.
Insbesondere eignen sich die Folien enthaltend die Polymerkomponenten a) und b) zu Schlauchfolien und Stretchfolien. Mögliche Anwendungen sind hier Bodenfaltbeutel, Seitennahtbeutel, Tragetaschen mit Griffloch, Schrumpfetiketten oder Hemdchentragetaschen, Inliner, Schwergutsäcke, Gefrierbeutel, Kompostierbeutel, Landwirtschaftsfo- lien (Mulchfilme), Folienbeutel zur Verpackung von Nahrungsmitteln, abziehbare Verschlussfolie - transparent oder undurchsichtig - schweißbare Verschlussfolie - transparent oder undurchsichtig - , Wursthülle, Salatfolie, Frischhaltefolie (Stretchfolie) für Obst und Gemüse, Fleisch und Fisch, Stretchfolie zum Einschlagen von Paletten, Folie für Netze, Verpackungsfolien für Snacks, Schoko- und Müsliriegel, peelbare Deckelfo- lien für Molkereiverpackungen (Joghurt, Sahne etc.), Obst und Gemüse, halbharte Verpackungen für geräucherte Wurst und Käse. In particular, the films containing the polymer components a) and b) are suitable for tubular films and stretch films. Possible applications here are bottom folding bags, side seam bags, carrying bags with handle holes, shrink labels or shirt carrier bags, inliners, heavy bags, freezer bags, composting bags, agricultural films (mulch films), film bags for food packaging, removable sealing film - transparent or opaque - weldable sealing film - transparent or opaque -, sausage casing, salad foil, plastic wrap (stretch film) for fruit and vegetables, meat and fish, stretch wrap for wrapping pallets, foil for nets, packaging foils for snacks, chocolate and muesli bars, peelable lid foils for dairy packs (yoghurt, cream, etc.) ), Fruits and vegetables, semi-hard packaging for smoked sausage and cheese.
Aufgrund ihrer für biologisch abbaubare Folien hervorragenden Barriereeigenschaften gegenüber Sauerstoff und Aromen sind die genannten Folien prädestiniert zum Verpa- cken von Fleisch, Geflügel, Fleischprodukten, verarbeitetem Fleisch, Würstchen, geräucherter Wurst, Meeresfrüchten, Fisch, Krebsfleisch, Käse, Käseprodukten, Desserts, Pasteten z. B. mit Fleisch-, Fisch-, Geflügel-, Tomatenfüllung, Pasten und Brotaufstrichen; Brot, Kuchen, andere Backwaren; Obst, Obstsäfte, Gemüse, Tomatenmark, Salate; Tiernahrung; pharmazeutische Produkte; Kaffee, kaffeeartige Produkte; Milch- oder Kakaopulver, Kaffeeweißer, Babynahrung; getrocknete Nahrungsmittel; Marmeladen und Gelees; Brotaufstriche, Schokocreme; Fertiggerichte. Weitere Informationen siehe Referenz in„Food Processing Handbook", James G. Brennan, Wiley- VCH, 2005. Die Folien haben zudem sehr gute Hafteigenschaften. Dadurch eignen sie sich hervorragend zur Papierbeschichtung z.B. für Pappbecher und Pappteller. Für deren Herstellung eignet sich sowohl die Extrusionsbeschichtung wie auch Laminierverfahren. Auch eine Kombination dieser Verfahren oder eine Beschichtung durch Besprühen, Rakeln oder Eintauchen ist denkbar. Due to their barrier properties against oxygen and aromas, which are outstanding for biodegradable films, the films mentioned are predestined for packaging meat, poultry, meat products, processed meat, sausages, smoked sausages, seafood, fish, crabmeat, cheese, cheese products, desserts, patties, etc. , With meat, fish, poultry, tomato stuffing, pastes and spreads; Bread, cakes, other baked goods; Fruit, fruit juices, vegetables, tomato paste, salads; Pet food; pharmaceutical products; Coffee, coffee-based products; Milk or cocoa powder, coffee whitener, baby food; dried foods; Jams and jellies; Spreads, chocolate cream; Ready meals. For more information, see reference in "Food Processing Handbook," James G. Brennan, Wiley-VCH, 2005. The films also have very good adhesion properties, making them ideal for paper coating, such as paper cups and paper plates A combination of these methods or a coating by spraying, knife coating or dipping is conceivable.
In vielen Ländern wird Biogut, das Bioabfall, Grünabfall, abgelaufene und ungenießbare Lebensmittel, Schalen, Strünke etc. des sogenannten Hausmüll umfasst, sowie Abfälle, Rückstände beim Anbau von Lebensmittel und bei der Herstellung von Lebensmitteln umfasst, auf Mülldeponien entsorgt. Bei der Verrottung auf den Deponien ge- langen nicht unerhebliche Mengen Methan, einem schädlichen Treibhausgas, ungehindert in die Atmosphäre. Auch eine Verbrennung des Bioguts ist wegen seines hohen Wassergehalts und der damit verbundenen schlechten Energiebilanz bei der Ver- brennung keine gute Alternative. Die Entsorgung des Bioguts in Kompostieranlagen und insbesondere Biogasanlagen (zusätzliche Gewinnung von Biogas, das als Energiequelle eingesetzt werden kann) stellt von der Gesamtökobilanz die beste Lösung dar. Bisher wurde das Biogut oft mittels Papiertüten oder Zeitungspapier gesammelt, die leicht durchweichen, gesammelt oder es kamen hygienische und atmungsaktive Verpackungen wie beispielsweise Müllbeutel oder Verpackungen für Lebensmittel zum Einsatz, die jedoch in Biogasanlagen unter den dort herrschenden anaeroben Bedingungen nicht abgebaut werden. Mit den vorliegenden Polymermischungen können erstmals Verpackungen (für Lebensmittel wie auch Abfallbeutel für Biomüll) bereitgestellt werden, die die Entsorgung zusammen mit dem darin gesammelten Biogut in einer Biogasanlage ermöglichen. In Gemeinden, die über eine Entsorgung in einer Biogasanlage verfügen, stellt das folgende Verfahren eine äußerst interessante Alternative dar: In many countries biogood, which includes biowaste, green waste, expired and inedible food, trays, stalks, etc. of so-called domestic waste, as well as waste, residues in the cultivation of food and in the production of food, disposed of in landfills. When rotting in landfills, significant amounts of methane, a harmful greenhouse gas, enter the atmosphere unhindered. Combustion of the biogas is also a problem due to its high water content and the associated poor energy balance. burning is not a good alternative. Disposal of the biogas in composting facilities, and biogas plants in particular (additional biogas that can be used as an energy source), is the best solution of total eco-balance. So far, the biogood has often been collected using paper bags or newsprint that are easily soaked, collected, or collected Hygienic and breathable packaging such as garbage bags or packaging for food are used, but are not degraded in biogas plants under the prevailing anaerobic conditions there. With the present polymer blends packaging (for food and waste bags for organic waste) can be provided for the first time, which allow the disposal together with the biogood collected in a biogas plant. In municipalities that dispose of a biogas plant, the following process is an extremely interesting alternative:
Verfahren zur Entsorgung von Biogut in einer Biogasanlage, indem in einem ersten Schritt das Biogut in einer Verpackung, enthaltend Polymermischungen der Zusammensetzung: a) 25 bis 95 Gew.-% eines Polyhydroxyalkanoats ausgewählt aus der Gruppe be- stehend aus Poly-4-hydroxybutyrate, Poly-3-hydroxybutyrate, Poly(3- hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), Poly(3-hydroxybutyrate-co-3- hydroxyhexanoate und Poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) und b) 5 bis 75 Gew.-% eines aliphatischen Polyesters enthaltend: A method of disposing of biogas in a biogas plant, comprising, in a first step, the biogas in a package containing polymer blends of the composition: a) from 25 to 95% by weight of a polyhydroxyalkanoate selected from the group consisting of poly-4-hydroxybutyrate, Poly-3-hydroxybutyrate, poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate and poly (3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) and b) 5 to 75 wt % of an aliphatic polyester containing:
65 bis 95 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines oder mehrerer C5-C36-Dicarbonsäurederivate oder C5-C36-Dicarbonsäuren; 65 to 95 mol%, based on the components i to ii, of one or more C5-C36 dicarboxylic acid derivatives or C5-C36 dicarboxylic acids;
35 bis 5 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines Terephthalsäu- rederivats oder einer Terephthalsäure; From 35 to 5 mol%, based on the components i to ii, of a terephthalic acid derivative or a terephthalic acid;
Iii) 98 bis 100 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines C2-C8- Alkylendiols oder C2-C6-Oxyalkylendiols; iv) 0 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Komponenten i bis iii, mindestens einer polyfunktionellen Verbindung enthaltend mindestens zwei Isocyanat-, Iso- cyanurat-, Oxazolin- oder Epoxid-Gruppen oder mindestens drei Alkoholoder Carbonsäure-Gruppen; gesammelt oder abgefüllt wird, in einem zweiten Schritt das Biogut in dieser Verpackung von einem Entsorgungsunternehmen eingesammelt wird und in einem dritten Schritt das Biogut in dieser Verpackung der anaeroben Vergährung in einer Biogasanlage zugeführt wird. Iii) 98 to 100 mol%, based on the components i to ii, of a C 2 -C 8 -alkylenediol or C 2 -C 6 -oxyalkylenediol; iv) from 0 to 2% by weight, based on the components i to iii, of at least one polyfunctional compound containing at least two isocyanate, isocyanurate, oxazoline or epoxide groups or at least three alcohol or carboxylic acid groups; is collected or bottled, in a second step, the biogas is collected in this packaging by a disposal company and in a third Step the biogas is supplied in this packaging of anaerobic fermentation in a biogas plant.
Anwendungstechnische Messungen: Application-technical measurements:
Die Molekulargewichte Mn und Mw der teilaromatischen Polyester wurden gemäß DIN 55672-1 bestimmt Elutionsmittel Hexafluoroisopropanol (HFIP) + 0,05 Gew.-% Trifluor- oessigsäure-Ka-Salz; Die Kalibrierung erfolgte mit eng verteilten Polymethylmethac- rylat-Standards. Die Bestimmung der Viskositätszahlen erfolgte nach DIN 53728 Teil 3, 3. Januar 1985, Kapillarviskosimetrie. Zum Einsatz kam ein Mikro-Ubbelohde Viskosi- meter, Typ M-Il. Als Lösungsmittel wurde das Gemisch: Phenol/o-Dichlorbenzol im Gewichtsverhältnis 50/50 verwendet. Der E-Modul und die Reißdehnung wurden mittels eines Zugversuchs gemäß ISO 527- 3 : 2003 bestimmt. The molecular weights Mn and Mw of the partially aromatic polyesters were determined in accordance with DIN 55672-1. Eluent hexafluoroisopropanol (HFIP) + 0.05% by weight of trifluoroacetic acid Ka salt; The calibration was carried out with narrowly distributed polymethyl methacrylate standards. The determination of the viscosity numbers was carried out according to DIN 53728 Part 3, January 3, 1985, capillary viscometry. A micro Ubbelohde viscometer, type M-II, was used. The solvent used was the mixture: phenol / o-dichlorobenzene in a weight ratio of 50/50. Modulus of elasticity and elongation at break were determined by means of a tensile test according to ISO 527-3: 2003.
Die Weiterreißfestigkeit wurde durch einen Elmendorf-Test gemäß The tear strength was determined by an Elmendorf test according to
EN ISO 6383-2:2004 bestimmt an Prüfkörpern mit konstantem Radius (43 mm Riss- länge) bestimmt. EN ISO 6383-2: 2004 determined on specimens of constant radius (43 mm crack length).
In einem Puncture Resistance Test wurde die maximale Kraft und die Brucharbeit der Polyester gemessen: Bei der verwendeten Prüfmaschine handelt es sich um eine Zwick 1 120 ausgerüstet mit einem kugelförmigen Stempel mit einem Durchmesser von 2,5 mm. Die Probe, ein kreisförmiges Stück der zu vermessenden Folie, wurde senkrecht zum Prüfstempel eingespannt und dieser mit einer konstanten Prüfgeschwindigkeit von 50 mm/min durch die Ebene, die durch die Einspannvorrichtung aufgespannt wird, hindurch gefah- ren. Während des Versuchs wurde sowohl die Kraft wie auch die Dehnung aufgezeichnet und so die Durchstoßarbeit bestimmt. In a puncture resistance test, the maximum force and the breaking strength of the polyester were measured: The test machine used is a Zwick 1 120 equipped with a spherical punch with a diameter of 2.5 mm. The sample, a circular piece of film to be measured, was clamped perpendicular to the test die and passed through it at a constant test speed of 50 mm / min. Through the plane defined by the jig. During the test, both the force as well as the elongation recorded, thus determining the puncture work.
Die anaeroben Abbauraten der biologisch abbaubaren Polyestermischungen und der zum Vergleich hergestellten Mischungen wurden wie folgt bestimmt: The anaerobic degradation rates of the biodegradable polyester blends and the blends prepared for comparison were determined as follows:
Der Versuchsaufbau und die Durchführung erfolgten analog der entsprechenden Methode„4.1 .1 Bestimmung der Biogas- und Methanausbeute in Gärtests" aus dem VDLUFA Methodenbuch VII (Umweltanalytik). Die verwendeten Reaktionsgefäße (Fermenter) für die Bestimmung des Biogasbildungspotenzials (anaerober Abbau) wa- ren Glasbehälter mit einem Volumen von 5 I, die mit einem Butylseptum und einem Schraubdeckel gasdicht verschlossen werden konnten. Die Prozesstemperatur wurde mittels Wasserbad und Thermostat, entsprechend der Versuchsbedingungen (meso- phil: 38±1 °C; thermophil: 55±1 °C), konstant gehalten. Die Durchmischung der Testansätze erfolgte diskontinuierlich einmal pro Tag. Als Fermenterinhalt diente Impfmaterial, das aus Messungen von Biogaserträgen im Batch-Verfahren stammte und unter definierten Bedingungen vorbereitet wurde (gemäß VDI 4630). Abweichend von den gewählten Vorgaben (VDI 4630) hatte das Material allerdings einen erhöhten Trockensubstanzanteil (TS) von ca. 4,5% (w/v) und einen erhöhten Anteil an organischer Trockensubstanz (oTS) von ca. 50 % (w/w). Die enthaltenen Mikroorganismen wurden vor Versuchsbeginn für einen Zeitraum von 5 Wochen ohne Substratzufuhr unter anaeroben Bedingungen konditioniert. Vorbereitend wurden die Fermenter mit 4,5 I konditio- niertem Impfmaterial gefüllt, 30 g der entsprechenden Testsubstanz zugesetzt (entspricht einem Verhältnis von oTS Impfmaterial zu oTS Testsubstanz von 3,375:1 (v/w)), der Fermenter gasdicht verschlossen und die Gasphase des Fermenters mit Stickstoff substituiert. Mit Versuchsbeginn wurde das entstandene Biogas in einem Gassammeibeutel aufgefangen, der über gasdichte Schlauchanschlüsse mit dem Gas- räum des Fermenters verbunden war. Die Volumenmessung des gebildeten Biogases erfolgte diskontinuierlich, die Bestimmung der Gaszusammensetzung erfolgte durch IR-Messung (CFU, CO2, O2) sowie mittels elektrochemischer Sensoren (H2S) im Gaschromatographen. Einsatzstoffe: The experimental set-up and the procedure were carried out analogously to the corresponding method "4.1 .1 Determination of the biogas and methane yield in fermentation tests" from the VDLUFA method book VII (environmental analysis) The reaction vessels (fermenters) used for the determination of the biogas formation potential (anaerobic degradation) 5 l glass container, which could be closed in a gas-tight manner with a butyl septum and a screw cap, and the process temperature was determined by means of a water bath and a thermostat, corresponding to the experimental conditions (meso). phil: 38 ± 1 ° C; thermophilic: 55 ± 1 ° C), kept constant. The mixing of the test mixtures was carried out discontinuously once a day. The contents of the fermenter were inoculum derived from measurements of biogas yields in a batch process and prepared under defined conditions (according to VDI 4630). Deviating from the chosen specifications (VDI 4630), however, the material had an increased dry matter content (TS) of approx. 4.5% (w / v) and an increased proportion of organic dry substance (oTS) of approx. 50% (w / w ). The microorganisms contained were conditioned under anaerobic conditions for a period of 5 weeks before the start of the test without substrate feed. The fermenters were initially filled with 4.5 l of conditioned seed material, 30 g of the corresponding test substance were added (corresponds to a ratio of oTS inoculum to oTS test substance of 3.375: 1 (v / w)), the fermenter sealed gas-tight and the gas phase of the Fermenter substituted with nitrogen. At the start of the test, the resulting biogas was collected in a gas collection bag, which was connected to the gas compartment of the fermenter via gastight hose connections. The volume measurement of the biogas formed was discontinuous, the determination of the gas composition was carried out by IR measurement (CFU, CO2, O2) and by means of electrochemical sensors (H2S) in the gas chromatograph. Starting Materials:
Polymerkomponente a (Polyhydroxyalkanoat) Polymer component a (polyhydroxyalkanoate)
Polyester A1 Polyester A1
Poly-3-hydroxybutyrat der Firma PHB-Isa (Handelsname Biocycle 1000). Poly-3-hydroxybutyrate from PHB-Isa (trade name Biocycle 1000).
Polymerkomponente b (aliphatisch-aromatischer Polyester) Polyester B1 (Vergleich) Polymer component b (aliphatic-aromatic polyester) Polyester B1 (comparative)
Polybutylenterephthalatadipat (Adipinsäure : Terephthalsäure = 50 : 50). Polybutylene terephthalate adipate (adipic acid: terephthalic acid = 50: 50).
In einem 2L - Vierhalskolben werden 398,1 g Dimethylterephthalat (50 mol%), 480,3 g In a 2L four-necked flask, 398.1 g of dimethyl terephthalate (50 mol%), 480.3 g
1 ,4-Butandiol (130 mol%) und 0,92 g Tetrabutylorthotitanat (TBOT) eingebracht und unter Stickstoffatmosphäre auf 190°C Innentemperatur erhitzt und aufgeschmolzen. Die Schmelze wird dabei ständig gerührt. Methanol wird abgespalten und abdestilliert. Nach ca. 90 min werden 299,6 g Adipinsäure (50 mol%) zur Schmelze hinzugegeben. Die Temperatur wird vorsichtig auf 200°C erhöht und das dabei entstehende Wasser abdestilliert. Nachdem kein Wasserübergang mehr zu beobachten ist wird die Tempe- ratur auf 190°C reduziert. Weitere 0,92 g Tetrabutylorthotitanat (TBOT) werden hinzugefügt. Vakuum wird an die Apparatur angelegt und die Temperatur schrittweise auf 220°C erhöht. Hierbei wird das überschüssige 1 ,4-Butandiol abdestilliert. Nach Errei- chen der angestrebten Endviskosität wird das Vakuum gebrochen und der Polyester auf einer Teflonfolie ausgegossen. 1, 4-butanediol (130 mol%) and 0.92 g of tetrabutyl orthotitanate (TBOT) and heated under an atmosphere of nitrogen at 190 ° C internal temperature and melted. The melt is constantly stirred. Methanol is split off and distilled off. After about 90 minutes 299.6 g of adipic acid (50 mol%) are added to the melt. The temperature is carefully raised to 200 ° C and the resulting water distilled off. After no more water transfer is observed, the temperature is reduced to 190 ° C. An additional 0.92 g of tetrabutyl orthotitanate (TBOT) is added. Vacuum is applied to the apparatus and the temperature is gradually increased to 220 ° C. In this case, the excess 1, 4-butanediol is distilled off. After reaching the desired final viscosity, the vacuum is broken and the polyester is poured out on a Teflon film.
Der so erhaltene Polyester B1 hat eine Viskositätszahl von 84 ml/g und einen  The polyester B1 thus obtained has a viscosity number of 84 ml / g and a
Schmelzpunkt von ca. 129°C. Das Molekulargewicht (Mn) lag bei 16500, das Moleku- largewicht (Mw) bei 40500. Melting point of about 129 ° C. The molecular weight (Mn) was 16500, the molecular weight (Mw) was 40500.
Polyester B2 (Vergleich) Polyester B2 (comparative)
Polybutylenterephthalatadipat (Adipinsäure : Terephthalsäure = 60 : 40), hergestellt analog Polyester B1 Polybutylene terephthalate adipate (adipic acid: terephthalic acid = 60: 40), prepared analogously to polyester B1
Smp.: 104°C Mp .: 104 ° C
Polyester B3 Polybutylenterephthalatadipat (Adipinsäure : Terephthalsäure = 70 : 30), hergestellt analog Polyester B1 Polyester B3 polybutylene terephthalate adipate (adipic acid: terephthalic acid = 70:30), prepared analogously to polyester B1
Smp.: 73°C Mp .: 73 ° C
Polyester B4 Polyester B4
Polybutylenterephthalatadipat (Adipinsäure : Terephthalsäure = 80 : 20), hergestellt analog Polyester B1 Polybutylene terephthalate adipate (adipic acid: terephthalic acid = 80:20), prepared analogously to polyester B1
Smp.: 35°C Polyester B5 Mp .: 35 ° C polyester B5
Polybutylenterephthalatadipat (Adipinsäure : Terephthalsäure = 90 : 10), hergestellt analog Polyester B1 Polybutylene terephthalate adipate (adipic acid: terephthalic acid = 90:10), prepared analogously to polyester B1
Smp.: 44°C; 50°C Mp: 44 ° C; 50 ° C
Polyester B6 Polyester B6
Polybutylenadipat (Adipinsäure 100), hergestellt analog Polyester B1 Polybutylene adipate (adipic acid 100), prepared analogously to polyester B1
Smp.: 60°C Mp .: 60 ° C
Beispiele: Examples:
Vergleichsbeispiele 1 , 2, 6 bis 8 und Beispiele 3 bis 5 Comparative Examples 1, 2, 6 to 8 and Examples 3 to 5
Die in Tabelle 1 angegebenen Anteile an PHB A1 und Polyester B1 bis B6 wurden auf einem gleichläufigen Zweischneckenextruder (Eigenbau) FTS 16 (l/d =25) bei einer Massetemperatur (Kopfzone) von ca. 170°C, einer Drehzahl von 200 min-1 und einem Durchsatz von 1 ,5 kg/h compoundiert und als Stranggranulat ausgefahren. The proportions of PHB A1 and polyesters B1 to B6 given in Table 1 were determined on a co-rotating twin-screw extruder FTS 16 (l / d = 25) at a Melting temperature (head zone) of about 170 ° C, a speed of 200 min -1 and a throughput of 1, 5 kg / h compounded and extended as extruded granules.
Alle in Tabelle 1 aufgeführten Proben (Vergleichsbeispiele 1 , 2, 6 bis 8 und Beispiele 3 bis 5) wurden für die anaeroben Abbautests mit Hilfe einer Pralltellermühle (Firma Pallmann; Typ PPL 18) zu Pulver zerkleinert. All of the samples listed in Table 1 (Comparative Examples 1, 2, 6 to 8 and Examples 3 to 5) were comminuted for the anaerobic degradation tests with the aid of a baffle plate mill (Pallmann, type PPL 18).
Stichprobenartig wurde die Partikelgrößenverteilung der Pulver mit einem Mastersizer 2000 der Firma Malvern bestimmt. Beispielsweise lagen für die Mischung V1 (50% Polybutylenterephthalatadipat (Adipinsäure : Terephthalsäure = 50 : 50) und 50% PHB) die gemessenen Kennwerte (d 10/50/90) bei 88 μηη / 245 μηη / 538 μηη. Für alle gemesse- nen Proben war der dgoWert unterhalb von 1000 μηη. Das heißt, dass 90 Vol.-% des Pulvers eine Partikelgröße kleiner 1000 μηη aufweist.  The particle size distribution of the powders was determined randomly with a Mastersizer 2000 from Malvern. For example, for the mixture V1 (50% polybutylene terephthalate adipate (adipic acid: terephthalic acid = 50:50) and 50% PHB), the measured characteristics (d 10/50/90) were 88 μηη / 245 μηη / 538 μηη. For all measured samples the dgo value was below 1000 μηη. This means that 90% by volume of the powder has a particle size of less than 1000 μm.
Tabelle 1 : Table 1 :
Beispiel V1 V2 3 4 5 V6 V7 V8Example V1 V2 3 4 5 V6 V7 V8
Komp. A1 50 50 50 50 50 50 - 100Comp. A1 50 50 50 50 50 50 - 100
[Gew.-%] [Wt .-%]
Komp. B1 50  Comp. B1 50
[Gew.-%]  [Wt .-%]
Komp. B2 50  Comp. B2 50
[Gew.-%]  [Wt .-%]
Komp. B3 50  Comp. B3 50
[Gew.-%]  [Wt .-%]
Komp. B4 50  Comp. B4 50
[Gew.-%]  [Wt .-%]
Komp. B5 50  Comp. B5 50
[Gew.-%]  [Wt .-%]
Komp. B6 50 100  Comp. B6 50 100
[Gew.-%]  [Wt .-%]
Biogas-Entw.* 484 520 559 653 642 536 18 1004Biogas Dev. * 484 520 559 653 642 536 18 1004
[L/kg] [L / kg]
Biogas- 495 553 620 782 713 583 22 1005 Biogas 495 553 620 782 713 583 22 1005
Entw.** Development **
[L/kg]  [L / kg]
Biogas- 499 571 645 832 733 605 19 1005 Biogas 499 571 645 832 733 605 19 1005
Entw.*** Development ***
[L/kg]  [L / kg]
Methananteil 58,3 58,7 58,6 58,7 58,8 58,9 - 56,2 im Biogas am  Methane content 58.3 58.7 58.6 58.7 58.8 58.9 - 56.2 in biogas at
Versuchsende  trying
[%] *Biogasentwicklung nach 21 Tagen [%] * Biogas development after 21 days
**Biogasentwicklung nach 42 Tagen * * Biogas development after 42 days
***Biogasentwicklung nach 56 Tagen Die in Tabelle 1 abgebildeten Daten zeigen die Biogaserträge (CO2 + CH4) der verschiedenen Polymermischungen nach einem Inkubationszeitraum von 21 , 42 und 56 Tagen unter mesophilen Bedingungen bei 38°C. In den Vergleichsversuchen V7 und V8 wurden zwei Einzelkomponenten der Polymermischungen in den Abbautest eingesetzt. Für die Komponente A1 (PHB, s. V8) zeigt sich mit einer Biogasentwicklung von 1005 L/kg bereits nach 14 Tagen ein vollständiger anaerober biologischer Abbau. Die Komponente B6 (Polybutylenadipat, V7) zeigt selbst nach 56 Tagen keinen nennenswerten Abbau. * Biogas development after 56 days The data presented in Table 1 show the biogas yields (CO2 + CH4) of the different polymer mixtures after an incubation period of 21, 42 and 56 days under mesophilic conditions at 38 ° C. In comparative experiments V7 and V8, two individual components of the polymer blends were used in the degradation test. For component A1 (PHB, see V8), biogas development of 1005 L / kg results in complete anaerobic biodegradation already after 14 days. Component B6 (polybutylene adipate, V7) shows no appreciable degradation even after 56 days.
In Mischungen mit Poly-3-hydroxybutyrat stellt man vor allem unter mesophilen Bedingungen in den Beispielen 3 bis 5 eine Biogasproduktion signifikant über dem theore- tisch erwarteten Wert (50% PHB in der Mischung entsprechen max. 503 L/kg Biogas) fest (3: +28%; 4: +65%; 5: +45%). Dieser synergistische Effekt ist überraschend. Die biologische Abbaubarkeit der Polymermischung, die in den Versuchen V1 , V2 und V6 eingesetzt wurden, ist deutlich niedriger im betrachteten Zeitintervall.  In mixtures with poly-3-hydroxybutyrate, especially under mesophilic conditions in examples 3 to 5, biogas production is significantly above the theoretically expected value (50% PHB in the mixture corresponds to a maximum of 503 L / kg biogas) : + 28%, 4: + 65%, 5: + 45%). This synergistic effect is surprising. The biodegradability of the polymer mixture, which was used in the experiments V1, V2 and V6, is significantly lower in the considered time interval.

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zum vollständigen anaeroben Abbau von Polymermischungen der Zusammensetzung: a) 25 bis 95 Gew.-% eines Polyhydroxyalkanoats ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly-4-hydroxybutyrate, Poly-3-hydroxybutyrate, Poly(3- hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), Poly(3-hydroxybutyrate-co-3- hydroxyhexanoate und Poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) und b) 5 bis 75 Gew.-% eines aliphatisch-aromatischen Polyesters enthaltend: i) 65 bis 95 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines oder mehrerer C5-C36-Dicarbonsäurederivate oder C5-C36-Dicarbonsäuren; ii) 35 bis 5 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines Tereph- thalsäurederivats oder einer Terephthalsäure; iii) 98 bis 100 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines C2-C8- Alkylendiols oder C2-C6-Oxyalkylendiols; iv) 0 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Polymer erhältlich aus den Komponenten i bis iii, mindestens einer polyfunktionellen Verbindung enthaltend mindestens zwei Isocyanat-, Isocyanurat-, Oxazolin- oder Epo- xid-Gruppen oder mindestens drei Alkohol- oder Carbonsäure- Gruppen. A process for the complete anaerobic degradation of polymer blends of the composition: a) from 25 to 95 weight percent of a polyhydroxyalkanoate selected from the group consisting of poly-4-hydroxybutyrate, poly-3-hydroxybutyrate, poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate ), Poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate and poly (3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) and b) 5 to 75 wt% of an aliphatic-aromatic polyester containing: i) 65 to 95 mol% , based on the components i to ii, of one or more C5 to C36 dicarboxylic acid derivatives or C5 to C36 dicarboxylic acids; ii) 35 to 5 mol%, based on the components i to ii, of a terephthalic acid derivative or a terephthalic acid; iii) from 98 to 100 mol%, based on components i to ii, of a C 2 -C 8 -alkylenediol or C 2 -C 6 -oxyalkylenediol; iv) 0 to 2 wt .-%, based on the polymer obtainable from the components i to iii, at least one polyfunctional compound containing at least two isocyanate, isocyanurate, oxazoline or epoxide groups or at least three alcohol or carboxylic acid - Groups.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermischung : a) 25 bis 50 Gew.-% des Polyhydroxyalkanoats und b) 50 bis 75 Gew.-% des aliphatisch-aromatischen Polyesters enthält. 3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Polyhydroxyal- kanoat (Polymerkomponente a)) ein Poly(3-hydroxybutyrate-co-3- hydroxyvalerate), Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) oder ein Po- ly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) eingesetzt wird. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Polymermischung als weitere Komponente c) 5 bis 50 Gew.-% thermoplastifizierte Stärke, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten a bis c, zugesetzt werden. A method according to claim 1, characterized in that the polymer mixture contains: a) 25 to 50 wt .-% of the polyhydroxyalkanoate and b) 50 to 75 wt .-% of the aliphatic-aromatic polyester. 3. Process according to claim 1, characterized in that the polyhydroxyalkanoate (polymer component a)) is a poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) or a poly (3-hydroxybutyrate) ly (3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) is used. A method according to claim 1, characterized in that the polymer mixture as further component c) 5 to 50 wt .-% thermoplasticized starch, based on the total weight of components A to c, are added.
Verfahren zum vollständigen anaeroben Abbau von Verpackungen für Biogut, enthaltend Polymermischungen der Zusammensetzung: a) 25 bis 95 Gew.-% eines Polyhydroxyalkanoats ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly-4-hydroxybutyrate, Poly-3-hydroxybutyrate, Poly(3- hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), Poly(3-hydroxybutyrate-co-3- hydroxyhexanoate und Poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) und b) 5 bis 75 Gew.-% eines aliphatisch-aromatischen Polyesters enthaltend: i) 65 bis 95 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines oder mehrerer C5-C36-Dicarbonsäurederivate oder C5-C36-Dicarbonsäuren; ii) 35 bis 5 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines Tereph- thalsäurederivats oder einer Terephthalsäure; iii) 98 bis 100 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines C2-C8- Alkylendiols oder C2-C6-Oxyalkylendiols; iv) 0 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Polymer erhältlich aus den Komponenten i bis iii, mindestens einer polyfunktionellen Verbindung enthaltend mindestens zwei Isocyanat-, Isocyanurat-, Oxazolin- oder Epo- xid-Gruppen oder mindestens drei Alkohol- oder Carbonsäure- Gruppen. Process for the complete anaerobic degradation of packaging for biogas containing polymer blends of the composition: a) from 25 to 95% by weight of a polyhydroxyalkanoate selected from the group consisting of poly-4-hydroxybutyrate, poly-3-hydroxybutyrate, poly (3-hydroxybutyrate) co-3-hydroxyvalerates), poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoates and poly (3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrates), and b) 5 to 75 wt% of an aliphatic-aromatic polyester containing: i) 65 to 95 mol%, based on the components i to ii, of one or more C5-C36 dicarboxylic acid derivatives or C5-C36 dicarboxylic acids; ii) 35 to 5 mol%, based on the components i to ii, of a terephthalic acid derivative or a terephthalic acid; iii) from 98 to 100 mol%, based on components i to ii, of a C 2 -C 8 -alkylenediol or C 2 -C 6 -oxyalkylenediol; iv) 0 to 2 wt .-%, based on the polymer obtainable from the components i to iii, at least one polyfunctional compound containing at least two isocyanate, isocyanurate, oxazoline or epoxide groups or at least three alcohol or carboxylic acid - Groups.
Verfahren zur Entsorgung von Biogut in einer Biogasanlage, indem in einem ersten Schritt das Biogut in einer Verpackung, enthaltend Polymermischungen der Zusammensetzung: a) 25 bis 95 Gew.-% eines Polyhydroxyalkanoats ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly-4-hydroxybutyrate, Poly-3-hydroxybutyrate, Poly(3- hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), Poly(3-hydroxybutyrate-co-3- hydroxyhexanoate und Poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) und b) 5 bis 75 Gew.-% eines aliphatisch-aromatischen Polyesters enthaltend: i) 65 bis 95 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines oder mehrerer C5-C36-Dicarbonsäurederivate oder C5-C36-Dicarbonsäuren; ii) 35 bis 5 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines Tereph- thalsäurederivats oder einer Terephthalsäure; iii) 98 bis 100 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines C2-C8- Alkylendiols oder C2-C6-Oxyalkylendiols; iv) 0 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Polymer erhältlich aus den Komponenten i bis iii, mindestens einer polyfunktionellen Verbindung enthaltend mindestens zwei Isocyanat-, Isocyanurat-, Oxazolin- oder Epo- xid-Gruppen oder mindestens drei Alkohol- oder Carbonsäure-A method for disposing of biogas in a biogas plant, comprising, in a first step, the biogas in a packaging containing polymer mixtures of the composition: a) 25 to 95 wt .-% of a polyhydroxyalkanoate selected from the group consisting of poly-4-hydroxybutyrate, poly 3-hydroxybutyrate, poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate and poly (3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate), and b) 5 to 75 wt. % of an aliphatic-aromatic polyester containing: i) 65 to 95 mol%, based on the components i to ii, of one or more C5-C36 dicarboxylic acid derivatives or C5-C36 dicarboxylic acids; ii) 35 to 5 mol%, based on the components i to ii, of a terephthalic acid derivative or a terephthalic acid; iii) from 98 to 100 mol%, based on components i to ii, of a C 2 -C 8 -alkylenediol or C 2 -C 6 -oxyalkylenediol; iv) 0 to 2 wt .-%, based on the polymer obtainable from the components i to iii, at least one polyfunctional compound containing at least two isocyanate, isocyanurate, oxazoline or epoxide groups or at least three alcohol or carboxylic acid -
Gruppen; Groups;
gesammelt oder abgefüllt wird, in einem zweiten Schritt das Biogut in dieser Verpackung von einem Entsorgungsunternehmen eingesammelt wird und in einem dritten Schritt das Biogut in dieser Verpackung der anaeroben Vergährung in ei- ner Biogasanlage zugeführt wird. is collected or bottled, in a second step, the biogas is collected in this packaging by a disposal company and in a third step, the biogas is supplied in this packaging of the anaerobic fermentation in a biogas plant.
PCT/EP2013/063647 2012-07-10 2013-06-28 Method for complete anaerobic degradation of polymer mixtures WO2014009176A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12175715.7 2012-07-10
EP12175715 2012-07-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014009176A1 true WO2014009176A1 (en) 2014-01-16

Family

ID=48700600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/063647 WO2014009176A1 (en) 2012-07-10 2013-06-28 Method for complete anaerobic degradation of polymer mixtures

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2014009176A1 (en)

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0488617A2 (en) 1990-11-26 1992-06-03 Showa Highpolymer Co., Ltd. A method for producing saturated polyester
WO1992009654A2 (en) 1990-11-30 1992-06-11 Eastman Kodak Company Aliphatic-aromatic copolyesters and cellulose ester/polymer blends
EP0539541A1 (en) 1991-05-03 1993-05-05 Novamont Spa Biodegradable polymeric compositions based on starch and thermoplastic polymers.
EP0575349A1 (en) 1991-02-20 1993-12-29 NOVAMONT S.p.A. Biodegradable polymeric compositions based on starch and thermoplastic polymers
US5281691A (en) 1992-06-19 1994-01-25 Eastman Kodak Company Poly(3-hydroxyalkanoates)
EP0652910A1 (en) 1992-08-03 1995-05-17 NOVAMONT S.p.A. Biodegradable polymeric composition
WO1996015173A1 (en) 1994-11-15 1996-05-23 Basf Aktiengesellschaft Biodegradable polymers, process for their production and their use in producing biodegradable mouldings
US5883199A (en) 1997-04-03 1999-03-16 University Of Massachusetts Polyactic acid-based blends
WO1999064498A1 (en) 1998-06-09 1999-12-16 Metabolix, Inc. Methods and apparatus for the production of amorphous polymer suspensions
US20040225269A1 (en) 2003-05-08 2004-11-11 The Procter & Gamble Company Molded or extruded articles comprising polyhydroxyalkanoate copolymer and an environmentally degradable thermoplastic polymer
WO2008010296A1 (en) 2006-07-21 2008-01-24 Kaneka Corporation Microorganism with replaced gene and process for producing polyester using the same
WO2009024294A1 (en) 2007-08-17 2009-02-26 Basf Se Microbial succinic acid producer mannheimia succini producens ddl
WO2009127555A1 (en) 2008-04-15 2009-10-22 Basf Se Method for the continuous production of biodegradable polyesters
WO2009127556A1 (en) 2008-04-15 2009-10-22 Basf Se Method for the continuous production of biodegradable polyesters
WO2010034711A1 (en) 2008-09-29 2010-04-01 Basf Se Aliphatic polyester

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0488617A2 (en) 1990-11-26 1992-06-03 Showa Highpolymer Co., Ltd. A method for producing saturated polyester
WO1992009654A2 (en) 1990-11-30 1992-06-11 Eastman Kodak Company Aliphatic-aromatic copolyesters and cellulose ester/polymer blends
EP0575349A1 (en) 1991-02-20 1993-12-29 NOVAMONT S.p.A. Biodegradable polymeric compositions based on starch and thermoplastic polymers
EP0539541A1 (en) 1991-05-03 1993-05-05 Novamont Spa Biodegradable polymeric compositions based on starch and thermoplastic polymers.
US5281691A (en) 1992-06-19 1994-01-25 Eastman Kodak Company Poly(3-hydroxyalkanoates)
EP0652910A1 (en) 1992-08-03 1995-05-17 NOVAMONT S.p.A. Biodegradable polymeric composition
WO1996015173A1 (en) 1994-11-15 1996-05-23 Basf Aktiengesellschaft Biodegradable polymers, process for their production and their use in producing biodegradable mouldings
EP0792309A1 (en) 1994-11-15 1997-09-03 Basf Aktiengesellschaft Biodegradable polymers, process for their production and their use in producing biodegradable mouldings
US5883199A (en) 1997-04-03 1999-03-16 University Of Massachusetts Polyactic acid-based blends
WO1999064498A1 (en) 1998-06-09 1999-12-16 Metabolix, Inc. Methods and apparatus for the production of amorphous polymer suspensions
US20040225269A1 (en) 2003-05-08 2004-11-11 The Procter & Gamble Company Molded or extruded articles comprising polyhydroxyalkanoate copolymer and an environmentally degradable thermoplastic polymer
WO2008010296A1 (en) 2006-07-21 2008-01-24 Kaneka Corporation Microorganism with replaced gene and process for producing polyester using the same
WO2009024294A1 (en) 2007-08-17 2009-02-26 Basf Se Microbial succinic acid producer mannheimia succini producens ddl
WO2009127555A1 (en) 2008-04-15 2009-10-22 Basf Se Method for the continuous production of biodegradable polyesters
WO2009127556A1 (en) 2008-04-15 2009-10-22 Basf Se Method for the continuous production of biodegradable polyesters
WO2010034711A1 (en) 2008-09-29 2010-04-01 Basf Se Aliphatic polyester

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JAMES G. BRENNAN: "Food Processing Handbook", 2005, WILEY- VCH

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2920245B1 (en) Biodegradable polyester composition
EP2331603B1 (en) Aliphatic-aromatic polyester
Auras et al. An overview of polylactides as packaging materials
EP2350162B1 (en) Aliphatic polyesters
EP2331634B1 (en) Biodegradable polymerblends
US20110237750A1 (en) Process for film production
EP2550329B1 (en) Process for the preparation of films
WO2016079244A1 (en) Biodegradable multi-layer film
WO2011117265A1 (en) Process for producing cling films
Nanni et al. A comparative study of different winemaking by-products derived additives on oxidation stability, mechanical and thermal proprieties of polypropylene
AT397505B (en) METHOD FOR PRODUCING PACKAGING MATERIAL AND ITS USE
Morinval et al. Systems based on biobased thermoplastics: from bioresources to biodegradable packaging applications
Ray et al. Sustainable polylactide-based blends
WO2014009162A1 (en) Method for complete anaerobic degradation of polymer mixtures
WO2014009176A1 (en) Method for complete anaerobic degradation of polymer mixtures
EP3891208B1 (en) Method for purifying a (co)polyester
US20140017752A1 (en) Process for complete anaerobic digestion of polymer mixtures
EP2688956A1 (en) Polyesters based on 2-methylsuccinic acid
WO2012113744A1 (en) Polyester film comprising nutrient salts
EP2826817B1 (en) Biodegradable polyester mixture
US9540661B2 (en) Method for the complete anaerobic digestion of polymer mixtures
Akkaya Polymeric composites for biodegradable and antimicrobial food packaging applications
Aithani Development of biodegradable plastics by blending a by-product of the corn based ethanol industry and poly (ϵ-caprolactone)
Tian Deradation behavior of compatibilized poly (butylene adipate-co-terephthalate)/thermoplastic starch blends

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13732180

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13732180

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1