WO2000039212A1 - Biodegradable polymer materials or ternary polymer mixtures on a polysaccharide or polysaccharide derivative basis - Google Patents

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WO2000039212A1
WO2000039212A1 PCT/IB1999/001866 IB9901866W WO0039212A1 WO 2000039212 A1 WO2000039212 A1 WO 2000039212A1 IB 9901866 W IB9901866 W IB 9901866W WO 0039212 A1 WO0039212 A1 WO 0039212A1
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WO
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acid
acids
polysaccharide
starch
bifunctional
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Application number
PCT/IB1999/001866
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen LOERCKS
Harald Schmidt
Ralf Timmermann
Wolfgang Schulz-Schlitte
Michael Voigt
Original Assignee
Bio-Tec Biologische Naturverpackungen Gmbh & Co. Kg
Bayer Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
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    • C08L67/04Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08L77/12Polyester-amides

Definitions

  • the present invention relates to a biodegradable, polymeric material or a ternary polymer mixture consisting of at least one polysaccharide or derivative thereof, such as starch or thermoplastic starch, and at least two other polymers with different crystallinity, as well as a method for producing a biodegradable polymeric material or a ternary polymer mixture and uses of the biodegradable material and the ternary polymer mixtures containing a polysaccharide or a derivative thereof, such as starch, a starch derivative, such as thermoplastic starch or a cellulose derivative.
  • thermoplastic starch such as in particular thermoplastic starch, starch derivatives, cellulose derivatives or more generally on polysaccharides, as well as polymer mixtures from the polysaccharides mentioned and other degradable polymer components such as polylactic acid, polyvinyl alcohol , Polycaprolactone, tailor-made copolyesters from aliphatic diols and aliphatic and aromatic dicarboxylic acids as well as degradable polyester amides, which are used, for example, with thermoplastic starch in the anhydrous melt
  • Ester reactions and / or as polymer combinations form new degradable polymer materials with a high proportion of renewable raw materials.
  • Other natural additives are additives and plasticizers, such as glycerin and its derivatives, hexavalent sugar alcohols such as sorbitol and its derivatives and other materials suitable as plasticizers or plasticizers.
  • Polysaccharides or starch, starch derivatives and cellulose derivatives are known from a number of publications which have been modified in such a way or are present in suitable polymer mixtures that they are suitable for processing in the plastics processing industry.
  • EP-A 118 240 and EP 0 304 401 describe the production of destructurized starch and use, inter alia, in EP 032 802, EP 408 503, EP 409 789, WO91 / 02024 and WO92 / 19680 Destructured starch in polymer blends.
  • the list of publications in which the use of destructurized starch in suitable polymer mixtures is described can be continued as desired.
  • US Pat. Nos. 3,922,239, 5,011,637, DE 501 889 and EP-A 0 244 206 describe, among other things, cellulose esters and / or reaction or mixed products of cellulose derivatives with lactones, triacetin, etc. , which in turn are suitable for thermoplastic processing in the plastics processing industry.
  • EP 397 819 defines for the first time a process for the production of thermoplastic starch or TPS for short, as well as what is known under the new starch material, thermoplastic
  • thermoplastic starch is to be understood, and what are the serious differences, especially in plastic processing technology, from the destructured starch that has been known for a long time.
  • the thermoplastic starch is produced with the aid of a swelling or plasticizing agent, not only without adding water, but rather using dry or dried starch and / or starch, which is dried by degassing during processing in the extrusion process during the melting phase. Starches contain 14% water, potato starch and even 18% natural moisture as balancing moisture.
  • thermoplastic starch is an exothermic process.
  • the essentially water-free ( ⁇ 5%) native starch is homogenized in an extrusion process with an additive or plasticizer (eg glycerin, glycerol acetate, sorbitol), which lowers the melting temperature of the starch and by adding mechanical energy and Heat melted in a temperature range of 120 - 220 ° C.
  • the thermoplastic starch is free of crystalline components, at least the crystalline components in TPS are less than 5%, while the crystalline components remain very low.
  • the process parameters produce a permanent rearrangement of the molecular structure to thermoplastic starch, which practically no longer comprises any crystalline components and, unlike destructured starch, no longer recrystallizes.
  • Starch such as destructured or thermoplastic Starch and starch derivatives are used as phase mediators for the homogenization of the hydrophilic and polar starch polymer phase and the hydrophobic and non-polar, further polymer phase, which are either added or are preferably produced in situ (for example by transesterification) during the preparation of the polymer mixture.
  • phase mediators i.a. Block copolymers used, among others are described in detail in WO 91/16375, EP 0 539 544, US 5 280 055 and EP 0 596 437. These publications also disclose polymer mixtures of the TPS with, for example, cellulose derivatives, aliphatic polyesters, such as PCL, PHB, PHVB, PLA and PVOH.
  • thermoplastic blends are technologically produced by coupling the phase interfaces between the less compatible polymers so that the distribution structure of the disperse phase is achieved during processing through the optimal processing window (temperature and shear conditions).
  • twin-screw extruders used, for example, for compounding are preferably co-rotating twin-screw extruders with tightly intermeshing screw profiles and have individually temperature-controlled kneading zones.
  • twin-screw extruders are used, preferably with eight chambers or zones, which can optionally be expanded to ten zones and have, for example, the following structure: Extruder design: For example, co-rotating twin-screw extruder
  • Zone 2 same as Zone 1 mixing and plasticizing temp. 140 ° C pressure> 1 bar water content 4 - 15%
  • Zone 3 same as 1 plastification temp. 180 ° C pressure> 1 bar water content 4 - 15% Zone 4 same as 1 plastification temp. 185 ° C pressure> 1 bar water content 4 - 15%
  • Zone 6 sidefeeder, dosing dosing of additional polymers of the additional PolyTemp. 200 ° C mere such as pressure> 1 bar PCL
  • Zone 8 discharge zone, if necessary, homogenization and, if necessary, evaporation of transesterification water of reaction temp. 205 - 210 ° C
  • thermoplastic starch including zone 5
  • PCL polycaprolactone
  • low molecular weight additives including DMSO, butanediol, glycerol, ethylene glycol, propylene glycol, diglyceride, diglycol ether, formamide, DMF, dimethyl urea, dirnethylacetamide, N-methylacetamide, polyalkene oxide, glycerol mono- or - Diacetate, sorbitol, sorbitol ester and citric acid are proposed and used.
  • PVOH, EVOH and their derivatives as well as urea and urea derivatives are occasionally used.
  • starch derivatives When using starch derivatives, cellulose derivatives or generally polysaccharides and / or polysaccharide derivatives for the production of polymer mixtures with further polymer components, the procedure is similar, however, temperature controls adapted to the biopolymers or derivatives used and the other polymers are to be selected.
  • temperature controls adapted to the biopolymers or derivatives used and the other polymers are to be selected.
  • the above example of a starch / polymer mixture is only for better understanding and is in no way intended to limit the present invention.
  • Environmental influences can be produced if polysaccharides or derivatives thereof, such as in particular starch, starch derivatives or cellulose derivatives, are mixed and processed with a mixture of at least two biodegradable high molecular weight polymers. It is advantageous if one of the polymer components has a high crystallinity, such as, for example, aliphatic, biodegradable polyesters, such as polycaprolactone, polylactide or succinic acid.
  • the effect of the significantly increased stability against environmental influences arises from the fact that at least two biodegradable polymers are mixed in the melt with the polysaccharide or the derivative thereof, for example with the starch, such as preferably thermoplastic starch, which, for example, is not completely miscible, but instead only partially compatible with each other.
  • the starch such as preferably thermoplastic starch, which, for example, is not completely miscible, but instead only partially compatible with each other.
  • This layer structure ensures that the property advantages of the individual components of this mixture can be advantageously combined with one another.
  • the starch or thermoplastic starch is preferably present in one of the at least two added polymers.
  • the water absorption of mixtures of biodegradable polyester amides and the polysaccharides, such as starch or thermoplastic starch can be significantly reduced if one or more aliphatic polyesters, such as polylactide, polycaprolactone or succinic acid ester, are used as the third mixture component.
  • Polycaprolactone is preferably used. This makes it possible, for example, to produce moldings with a longer service life against the action of moist ingredients.
  • mixtures according to the invention of at least one polysaccharide or derivatives thereof, such as, for example, starch or thermoplastic starch and at least two other biodegradable polymers also have advantages in the following properties: for example gas barrier against oxygen and water vapor, gas barrier against flavoring agents or higher temperature stability.
  • Films produced according to the invention have the diverse requirements that are placed on food packaging.
  • the mixtures according to the invention allow the production of multilayered shaped bodies by simple processing from an aggregate.
  • the mixture can be obtained either by simply mixing the various polymer granules with subsequent processing or by prior compounding of the individual components. This eliminates the need for multi-layer extrusion, such as coextrusion.
  • Polysaccharides or derivatives thereof are generally suitable for producing the mixtures proposed according to the invention, for example the materials mentioned below:
  • Arabicum Acacia gum, tragacanth, carragenan, furcelaran, ghatti, guar, locust bean, psyllium, quince, tamarind-karaya gum;
  • Fermentation products dextran, xanthan, curdlan, scleroglucan;
  • Bacterial extracts yeast glucan, pullulan, Zanflo-10, Zanflo-21: Reg.Mark Kelco Division, Merck & Co., Inc., PS-7: Azotobacter indicus, Bacterium alginate: Azotobacter vinelandii,
  • starches such as grain, tapioca, potato, wheat, rice, etc.;
  • Celluloses and cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, and also methyl ether of pectin, hydroxypropyl alginates;
  • Shellfish extracts, chitin and chitosan Shellfish extracts, chitin and chitosan.
  • Corn starch potato starch, corn sugar, agar, Arabic gum, guar, pectin, carboxymethyl cellulose and xanthan, to name just a few examples.
  • Suitable lactones or other reaction partners for the polysaccharide are, in particular, caprolactone, dilactide and diglicidyl lactone (2-glycolic acid), corresponding to lactams, such as, for example, caprolactam or carboxylic acids, such as, in particular, formic acid.
  • linear bifunctional alcohols such as, for example, ethylene glycol, hexadiol or preferably butanediol and / or optionally cycloaliphatic, bifunctional alcohols, such as, for example, cyclohexanedimethanol and additionally optionally small amounts of higher-functionality alcohols, such as, for example, 1, 2, 3-propanetriol or neopenthyl glycol, and also from linear bifunctional acids, such as, for example, succinic acid or adipic acid and / or optionally cycloaliphatic bifunctional acids, such as, for example, cyclohexanedicarboxylic acid and / or optionally aromatic bifunctional acids, such as, for example, terephthalic acid or isophthalic acid or naphthalenedicarboxylic acid and additionally optionally small amounts of higher-functional acids or such as trimellitic acid
  • aromatic acids making up no more than 50% by weight, based on all acids.
  • the acids can also be used in the form of derivatives, such as acid chlorides or esters;
  • an ester fraction from linear bifunctional alcohols such as, for example, ethylene glycol, butanediol, hexanediol, preferably butanediol and / or cycloaliphatic bifunctional alcohols, such as, for example, cyclohexanedimethanol and additionally optionally small amounts of higher-functional alcohols, such as, for example, 1,2,3-propanetriol or neopentyl glycol and from linear bifunctional acids, such as, for example, succinic acid or adipic acid and / or optionally cycloaliphatic bifunctional acids, such as, for example, cyclohexanedicarboxylic acid and additionally optionally small amounts of higher-functional acids, such as, for example, trimellitic acid or
  • H a carbon portion which is produced from aromatic bifunctional phenols, preferably bisphenol A and carbonate donors, for example phosgene,
  • ester fraction F) and / or G) is at least 70% by weight, based on the sum of F), G) and H);
  • linear and / or cycloaliphatic bifunctional alcohols such as, for example, ethylene glycol, hexanediol, butanediol, preferably butanediol, cyclohexanedimethanol, and additionally, if appropriate, small amounts of higher-functional alcohols, for example 1,2,3-propanetriol or
  • adipic acid preferably adipic acid and additionally optionally small amounts of higher functional acids, e.g. Trimellitic acid, or
  • ester content I) and / or K) is at least 20% by weight, based on the sum of I), K), L) and M).
  • Dialcohols such as ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3-propanediol,
  • 1, 6-hexanediol, diethylene glycol and others and / or dicarboxylic acid such as oxalic acid, succinic acid, adipic acid and others. also in the form of their respective esters (methyl, ethyl, etc.), and / or hydroxycarboxylic acids and lactones, such as caprolactone and others.
  • aminocarboxylic acids such as aminocaproic acid etc. and / or mixtures (1: 1 salts) of dicarboxylic acids such as adipic acid, succinic acid etc. and diamines such as hexamethylenediamine, diaminobutane etc.
  • both hydroxyl- or acid-terminated polyesters with molecular weights between 200 and 10,000 can be used as the ester-forming component.
  • aliphatic polyesters such as polycaprolactone, polylactic acid, polyhydroxybutyric acid, polyhydroxybenzoic acid, polyhydroxybutyric acid / hydroxivaleric acid copolymers and mixtures thereof.
  • Statistical copolyesters of aliphatic and aromatic dicarboxylic acids with a proportion, for example of approximately 35-55 mol, are also suitable for mixing with the polysaccharides, such as starch, such as in particular TPS.
  • % with an aromatic acid such as, for example, terephthalic acid, polyalcylene terephthalates and polyethylene terephthalates, for example, having been found to be suitable copolyesters for mixing with TPS.
  • the proportions by weight of the polysaccharides or their derivatives, such as starch or thermoplastic starch and the at least two other biodegradable plastics, can be varied within a wide range.
  • the proportion of polysaccharide or the derivative can vary between 5 and 90% by weight.
  • the content of a mixture of at least two other biodegradable polymers is between 10 and 95% by weight.
  • the mixing ratio of the different biodegradable polymers can be set freely depending on the requirements. Using native starch and thermoplastic starch, some examples of polymer mixtures proposed according to the invention are to be mentioned, which are listed in the table below.
  • Starch native potato starch dried 3.5% H20: Plasticizer la - lf Bayer Polymer according to the list below.
  • thermoplastic starch starch + plasticizer ⁇ 0.1%
  • Polyamide 1 Bayer BAK 1095 polyester amide MFI 2.5 150 ° C
  • polyester 1 BASF ZK 242/108 copolyester of aliphatic diols and aliphatic / aromatic dicarboxylic acids MVR 3.0 at 190 ° C / 2.16 kg;
  • the individual components ie the polysaccharide or derivative thereof, such as the starch or thermoplastic starch and the two further polymer components
  • a mixing unit such as a kneader or extruder
  • the components can be added before Enter into the mixing unit to be compounded.
  • Mixing or kneading in the extruder is carried out in accordance with generally customary process conditions, such as those used in plastics processing. manufacturing industry are known for mixing or compounding polymers. It is essential that a melt that is as homogeneous as possible is produced without, however, choosing an excessively high temperature in order to avoid any decomposition of the at least three polymer components.
  • the polysaccharide with one further polymer component in the sense of a compounder before this compound is then mixed with the second, further polymer component in an extruder to form the ternary polymer mixture.
  • thermoplastic starch with the one further polymer
  • the polysaccharide such as, for example, the starch or, in particular, the thermoplastic starch with the one further polymer
  • WO97 / 48764 where, for example, starch or a starch derivative with an aliphatic polyester, a copolyester with aliphatic and aromatic blocks Polyester amide, a polyester urethane, a polyethylene oxide, a polymer or a poly glycol and / or mixtures thereof is mixed at a water content of ⁇ 5% by weight, preferably ⁇ 1% by weight, so that a largely homogeneous mixture of Starch with which another polymer is formed.
  • the starch / polymer mixture compounded in this way is then subsequently mixed with the second further polymer, the miscibility between the compound and the additional further polymer being only partial so that the layer-like structure desired according to the invention is achieved in the molded article or extrudate to be produced can be.
  • the miscibility between the polysaccharide and the one other polymer component can also be achieved by adding a corresponding phase mediator which enables at least partial miscibility at the phase boundary of the two polymers.
  • this phase mediator can have two blocks, one block being soluble or miscible in the polysaccharide and the second block being correspondingly soluble in the further polymer component or miscible with it.
  • This phase mediator can of course also be added if the polysaccharide or the derivative thereof and the at least two further polymer components are admixed to a mixing unit such as an extruder or kneader without prior compounding, ie the phase mediator is effective when the at least three components mentioned are mixed.
  • the miscibility of the polysaccharide with one of the two further polymer components can be adjusted by a suitable choice of the phase mediator, while the miscibility with the other of the two further polymer components is only insufficient.
  • further additives and aggregates either in a pre-compounding of one or the other component or to add them directly into the mixing unit, which are any suitable plasticizers, plasticizers, fillers, degassing aids, mold release additives, etc. can.
  • the advantage of the present invention is that the melt produced in this way can be processed to a quasi single-layer film, for example by bubble extrusion, slot extrusion, etc.
  • the properties of the film produced correspond to those of a multilayer film, such as has been produced by coextrusion.
  • FIG. 1 a cross section through a film produced according to the invention is shown schematically in FIG.
  • the film shown in cross section in FIG. 1 is one made from thermoplastic starch, polyester amide and polycaprolactone, corresponding to Example 1 from the table above.
  • the individual layers correspond to the different mixture components and alternate irregularly. Partial compatibility can be recognized by the black dots, i.e. at these points, the proportions of a mixed component are distributed in a second mixed component.
  • Injection molded parts, extrudates and foils produced by means of polymer mixtures proposed according to the invention have excellent biodegradability due to the multilayer structure, which is why they are able to make a significant contribution to the acute waste problem.
  • foils are made made from a polymer mixture proposed according to the invention, excellently suitable for a wide variety of applications in agriculture, for example for covering fields, films of this type can either be composted after they have been used or else plowed into the ground in the field.
  • Such polymer mixtures are also suitable for the production of composting bags, composting waste containers, etc.
  • containers and bottles, for example can be produced from the polymer mixture proposed according to the invention by means of blow molding.
  • the degradation rate and the physical properties can be influenced by the selection of the polymer components.
  • the polymer mixtures according to the invention are also suitable for the production of textile products, for example for the production of fibers, monofilaments, flat structures, such as fabrics, felts, nonwovens, so-called backsheets, textile composites, flakes, wadding, and also linear structures, such as for example threads, yarns, ropes, lines etc.
  • the polymer mixtures according to the invention are suitable for the production of hygiene articles such as diapers, bandages, incontinence products and bed liners.
  • the fibers according to the invention are also suitable for producing filter materials, such as cigarette filters in particular.
  • the majority of the polymer mixtures proposed according to the invention such as in particular containing cellulose derivatives, starch derivatives and / or thermoplastic starch and a copoly- Esters or and / or a polyester amide and / or a polyester urethane are also suitable as an adhesive or can also be used as coatings, for example for the impregnation of textile fabrics.
  • polysaccharide or a derivative thereof such as starch or thermoplastic starch
  • flexible packaging consisting of paper and a film made from the material according to the invention, by calendering the paper with the film laminated at an elevated temperature.
  • This combination of paper and bioplastic film is easily printable, biodegradable and suitable for the production of flexible packaging in the food and non-food sectors.
  • High-quality wallpapers are produced by coating with a PVC plastisol in a screen printing or gravure printing process.
  • PVC polyvinyl chloride
  • the emissions and environmental problems of products containing PVC are well known.
  • Blown or flat films can be produced from the polymer mixtures according to the invention in a layer thickness of 80-120 ⁇ m customary for wallpaper coating, which coating may optionally contain fillers and other additives which are bonded to the wallpaper paper by heat sealing in a calendering tool and then be printed several times, as is known.
  • folding roads are usually made from metal materials, rarely from plastic. Theoretically, folding roads should be resumed after the exercise or use, but this is not done in practice because the folding roads are distorted after heavy traffic, especially heavy trucks and armored vehicles, and are therefore unusable for further use. In order to reduce the environmental impact in this case as well, folding lines are advantageously produced from the proposed, high-strength, biodegradable materials.

Abstract

The invention relates to a biodegradable polymer material which is characterized by at least one polysaccharide and/or polysaccharide derivative and at least two other polymers of different crystallinity which are not fully miscible. At least one of the polymer components is preferably of high crystallinity. Moreover, the polysaccharide or polysaccharide derivative is at least almost homogeneously miscible with at least one of the two additional polymer components.

Description

Biologisch abbaubare Polymerwerkstoffe bzw. ternäre Polymermischungen auf Basis Polysaccharid oder Polysaccharid-DerivatBiodegradable polymer materials or ternary polymer mixtures based on polysaccharide or polysaccharide derivative
Die vorliegende Erfindung betrifft einen biologisch abbaubaren, polymeren Werkstoff bzw. eine ternäre Polymermischung, bestehend aus mindestens einem Polysaccharid oder Derivat davon, wie Stärke oder thermoplastischer Stärke sowie mindestens zwei weiteren Polymeren mit unterschiedlicher Kristallinität, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines biologisch abbaubaren polymeren Werkstoffes bzw. einer ternären Polymermischung sowie Verwendungen des biologisch abbaubaren Werkstoffes sowie der ternären Polymermischungen, enthaltend ein Polysaccharid bzw. ein Derivat davon, wie beispielsweise Stärke, ein Stärkederivat, wie thermoplastische Stärke oder ein Cellulosederivat .The present invention relates to a biodegradable, polymeric material or a ternary polymer mixture consisting of at least one polysaccharide or derivative thereof, such as starch or thermoplastic starch, and at least two other polymers with different crystallinity, as well as a method for producing a biodegradable polymeric material or a ternary polymer mixture and uses of the biodegradable material and the ternary polymer mixtures containing a polysaccharide or a derivative thereof, such as starch, a starch derivative, such as thermoplastic starch or a cellulose derivative.
Biopolymere auf Basis nachwachsender Rohstoffe, die für dieBiopolymers based on renewable raw materials for the
Herstellung von biologisch abbaubaren Werkstoffen (BAW) geeignet sind, basieren zu einem grosen Teil auf Stärke, wie insbesondere thermoplastischer Stärke, Stärkederivaten, Cellulosede- rivaten oder genereller auf Polysacchariden, sowie Polymermi- schungen aus den genannten Polysacchariden und weiteren abbaubaren Polymerkomponenten wie Polymilchsäure, Polyvinylalkohol , Polycaprolacton, massgeschneiderten Copolyestern aus aliphati- schen Diolen und aliphatischen wie aromatischen Dicarbonsäuren sowie abbaubaren Polyesteramiden, die beispielsweise mit thermoplastischer Stärke in der wasserfreien Schmelze durchManufacture of biodegradable materials (BAW) are largely based on starch, such as in particular thermoplastic starch, starch derivatives, cellulose derivatives or more generally on polysaccharides, as well as polymer mixtures from the polysaccharides mentioned and other degradable polymer components such as polylactic acid, polyvinyl alcohol , Polycaprolactone, tailor-made copolyesters from aliphatic diols and aliphatic and aromatic dicarboxylic acids as well as degradable polyester amides, which are used, for example, with thermoplastic starch in the anhydrous melt
Esterreaktionen und/oder als Polymer-Kombinationen neue abbaubare Polymerwerkstoffe mit hohem Anteil an nachwachsenden Rohstoffen bilden. Weitere natürliche Additive sind Zuschlagstoffe und Plastifizierungsmittel, wie beispielsweise Glycerin und dessen Derivate, sechswertige Zuckeralkohole wie Sorbit und dessen Derivate und weitere als Plastifiziermittel oder Weichmacher geeignete Materialien.Ester reactions and / or as polymer combinations form new degradable polymer materials with a high proportion of renewable raw materials. Other natural additives are additives and plasticizers, such as glycerin and its derivatives, hexavalent sugar alcohols such as sorbitol and its derivatives and other materials suitable as plasticizers or plasticizers.
So sind aus einer Reihe von Druckschriften Polysaccharide bzw. Stärke, Stärkederivate sowie Cellulosederivate bekannt, welche derart modifiziert worden sind oder in geeigneten Polymermischungen vorliegen, dass sie für die Verarbeitung in der kunst- stoffverarbeitenden Industrie geeignet sind. So werden beispielsweise in der EP-A 118 240 sowie in der EP 0 304 401 die Herstellung von destrukturierter Stärke beschrieben und unter anderem in der EP 032 802, EP 408 503, EP 409 789, WO91/02024 sowie der WO92/19680 die Verwendung von destrukturierter Stärke in Polymermischungen beschrieben. Die Liste von Druckschriften, in welchen die Verwendung von destrukturierter Stärke in geeig- neten Polymermischungen beschrieben ist kann beliebig fortgesetzt werden.Polysaccharides or starch, starch derivatives and cellulose derivatives are known from a number of publications which have been modified in such a way or are present in suitable polymer mixtures that they are suitable for processing in the plastics processing industry. For example, EP-A 118 240 and EP 0 304 401 describe the production of destructurized starch and use, inter alia, in EP 032 802, EP 408 503, EP 409 789, WO91 / 02024 and WO92 / 19680 Destructured starch in polymer blends. The list of publications in which the use of destructurized starch in suitable polymer mixtures is described can be continued as desired.
Weiter werden beispielsweise in den US-Patenten 3 922 239, 5 011 637, der DE 501 889 und der EP-A 0 244 206 unter anderem Cellulosester und/oder Reaktions- oder Mischprodukte aus Cellu- losederivaten mit Lactonen, Triacetin, etc. beschrieben, welche wiederum geeignet sind für die thermoplastische Verarbeitung in der kunststoffverarbeitenden Industrie.Furthermore, for example, US Pat. Nos. 3,922,239, 5,011,637, DE 501 889 and EP-A 0 244 206 describe, among other things, cellulose esters and / or reaction or mixed products of cellulose derivatives with lactones, triacetin, etc. , which in turn are suitable for thermoplastic processing in the plastics processing industry.
In der EP 397 819 wird erstmals ein Verfahren zur Herstellung von thermoplastischer Stärke oder kurz TPS definiert, sowie, was unter dem neuen Stärkewerkstoff, genannt thermoplastischeEP 397 819 defines for the first time a process for the production of thermoplastic starch or TPS for short, as well as what is known under the new starch material, thermoplastic
Stärke - TPS - zu verstehen ist, und welche gravierenden Unterschiede, insbesondere in der Kunstoffverarbeitungstechnologie zur seit längerem bekannten destrukturierten Stärke bestehen. Die Herstellung der thermoplastischen Stärke erfolgt unter Zuhilfenahme eines Quell- oder Plastifizierungsmittels nicht nur ohne Zugabe von Wasser, sondern vielmehr unter Verwendung von trockener bzw. getrockneter Stärke und/oder Stärke, die durch Entgasung bei der Verarbeitung im Extrusionsprozess während der Schmelzphase getrocknet wird. Stärken enthalten als native Stärken handelsüblich 14 % Wasser, Kartoffelstärke, sogar 18 % natürliche Feuchtigkeit als Ausgleichsfeuchte.Starch - TPS - is to be understood, and what are the serious differences, especially in plastic processing technology, from the destructured starch that has been known for a long time. The thermoplastic starch is produced with the aid of a swelling or plasticizing agent, not only without adding water, but rather using dry or dried starch and / or starch, which is dried by degassing during processing in the extrusion process during the melting phase. Starches contain 14% water, potato starch and even 18% natural moisture as balancing moisture.
Wenn eine Stärke mit mehr als 5 % Feuchtigkeit unter Druck und Temperatur plastifiziert bzw. verkleistert wird, entsteht immer eine destrukturierte Stärke, wobei der HersteilVorgang der de- strukturierten Stärke endotherm ist.If a starch with more than 5% moisture is plasticized or gelatinized under pressure and temperature, a destructurized starch always results, whereby the process of producing the starch is endothermic.
Dagegen ist der Herstellvorgang der thermoplastischen Stärke ein exothermer Vorgang. Dabei wird die im wesentlichen wasser- freie (< 5%) native Stärke in einem Extrusionsprozess mit einem Zuschlagstoff bzw. Plastifiziermittel (z.B. Glycerin, Glyce- rinacetat, Sorbitol) , der die Schmelztemperatur der Stärke erniedrigt, homogenisiert und durch Zuführung von mechanischer Energie und Wärme in einem Temperaturbereich von 120 - 220°C geschmolzen. Die thermoplastische Stärke ist frei von kristallinen Anteilen, zumindest betragen die kristallinen Anteile bei der TPS weniger als 5%, wobei die kristallinen Anteile unverändert sehr niedrig bleiben. Durch die Verfahrensparameter wird eine permanente Umlagerung der Molekularstruktur zu thermoplastischer Stärke erzeugt, die praktisch keine kristallinen Anteile mehr umfasst und im Gegensatz zu destrukturierter Stärke nicht mehr rekristallisiert.In contrast, the manufacturing process of the thermoplastic starch is an exothermic process. The essentially water-free (<5%) native starch is homogenized in an extrusion process with an additive or plasticizer (eg glycerin, glycerol acetate, sorbitol), which lowers the melting temperature of the starch and by adding mechanical energy and Heat melted in a temperature range of 120 - 220 ° C. The thermoplastic starch is free of crystalline components, at least the crystalline components in TPS are less than 5%, while the crystalline components remain very low. The process parameters produce a permanent rearrangement of the molecular structure to thermoplastic starch, which practically no longer comprises any crystalline components and, unlike destructured starch, no longer recrystallizes.
Bei der Herstellung der Polymermischungen auf Basis von beispielsweise Stärke, wie destrukturierter oder thermoplastischer Stärke sowie Stärkederivaten werden Phasenvermittler für die Homogenisierung der hydrophilen und polaren Stärkepolymerphase und der hydrophoben und unpolaren, weiteren Polymerphase verwendet, die entweder zugefügt werden oder vorzugsweise bei der Herstellung der Polymermischung in situ (z.B. durch Umesterung) entstehen.In the production of polymer mixtures based on, for example, starch, such as destructured or thermoplastic Starch and starch derivatives are used as phase mediators for the homogenization of the hydrophilic and polar starch polymer phase and the hydrophobic and non-polar, further polymer phase, which are either added or are preferably produced in situ (for example by transesterification) during the preparation of the polymer mixture.
Als Phasenvermittler werden u.a. Blockcopolymere verwendet, die u.a. in der WO 91/16375, EP 0 539 544, US 5 280 055 und EP 0 596 437 ausführlich beschrieben sind. Ebenso sind in diesen Druckschriften Polymermischungen der TPS mit beispielsweise Cellulosederivaten, aliphatischen Polyestern, wie PCL, PHB, PHVB, PLA und PVOH offenbart.As phase mediators, i.a. Block copolymers used, among others are described in detail in WO 91/16375, EP 0 539 544, US 5 280 055 and EP 0 596 437. These publications also disclose polymer mixtures of the TPS with, for example, cellulose derivatives, aliphatic polyesters, such as PCL, PHB, PHVB, PLA and PVOH.
Die intermolekulare Compoundierung dieser unterschiedlichen Polymere erfolgt unter definierten Temperatur- und Scherbedingun- gen zu verarbeitungsfähigen Granulaten. Diese thermoplastischen Blends werden durch Ankopplung der Phasengrenzflächen zwischen den wenig verträglichen Polymeren technologisch so hergestellt, dass die Verteilungsstruktur der dispersen Phase bei der Verarbeitung durch das optimale Verarbeitungsfenster (Temperatur- und Scherbedingungen) erreicht wird.The intermolecular compounding of these different polymers takes place under defined temperature and shear conditions to processable granules. These thermoplastic blends are technologically produced by coupling the phase interfaces between the less compatible polymers so that the distribution structure of the disperse phase is achieved during processing through the optimal processing window (temperature and shear conditions).
Die beispielsweise für die Compoundierung verwendeten Zwei- schneckenextruder sind vorzugsweise gleichlaufende Doppel- schneckenextruder mit dicht ineinandergreifendem Schneckenprofil und besitzen einzeln temperierbare Knetzonen. Für die Com- poundierung bzw. Herstellung von Stärke/Polymer-Blends werden Doppelschneckenextruder, vorzugsweise mit acht Kammern bzw. Zonen verwendet, die gegebenenfalls auf zehn Zonen erweitert werden können, und beispielsweise folgenden Aufbau besitzen: Extruderbauart: Beispielsweise gleichlaufender Zweisehneckenex- truderThe twin-screw extruders used, for example, for compounding are preferably co-rotating twin-screw extruders with tightly intermeshing screw profiles and have individually temperature-controlled kneading zones. For the compounding or production of starch / polymer blends, twin-screw extruders are used, preferably with eight chambers or zones, which can optionally be expanded to ten zones and have, for example, the following structure: Extruder design: For example, co-rotating twin-screw extruder
Schneckenlänge Prozesslänge = 32-40 /DScrew length process length = 32-40 / D
Schneckendurchmesser D-45Screw diameter D-45
Schneckendrehzahl = 230 U/MinScrew speed = 230 rpm
Durchsatz = 50-65 kg/hThroughput = 50-65 kg / h
Düse, Durchmesser = 3 mmNozzle, diameter = 3 mm
Düse, Anzahl = 4 StückNozzle, number = 4 pieces
Zone 1 Verdichten mit Entgasen Einzugszone Temp. 60°C allmähliches Aufschmelzen Druck - bar des Gemisches (Native wie Glycerin)Zone 1 compression with degassing feed zone temp. 60 ° C gradual melting pressure - bar of the mixture (native like glycerin)
Zone 2 dito wie Zone 1 Mischung und Plastifizierung Temp. 140°C Druck > 1 bar Wassergehalt 4 - 15 %Zone 2 same as Zone 1 mixing and plasticizing temp. 140 ° C pressure> 1 bar water content 4 - 15%
Zone 3 dito wie 1 Plastifizierung Temp. 180°C Druck > 1 bar Wassergehalt 4 - 15 % Zone 4 dito wie 1 Plastifizierung Temp. 185°C Druck > 1 bar Wassergehalt 4 - 15 %Zone 3 same as 1 plastification temp. 180 ° C pressure> 1 bar water content 4 - 15% Zone 4 same as 1 plastification temp. 185 ° C pressure> 1 bar water content 4 - 15%
Zone 5 (optional falls ggf. Entgasung, Wasserentzug thermoplastische Stärke Temp. 160°C gefordert Druck Vakuum 0 , 7 bar Wassergehalt < 1%Zone 5 (optional if necessary degassing, water removal thermoplastic strength temp. 160 ° C required pressure vacuum 0.7 bar water content <1%
Zone 6 (Sidefeeder, Dosierung Dosierung weiterer Polymere der zusätzlichen PolyTemp. 200°C mere wie beispielsweise Druck > 1 bar PCL)Zone 6 (sidefeeder, dosing dosing of additional polymers of the additional PolyTemp. 200 ° C mere such as pressure> 1 bar PCL)
Zone 7 Uebergangs- Homogenisierung und ggfZone 7 transition homogenization and if necessary
Kompressions- Umesterung Reaktionszone Temp. 200°C Druck > 1 bar Wassergehalt < 1 %Compression transesterification reaction zone temp. 200 ° C pressure> 1 bar water content <1%
Zone 8 Ausstosszone, ggf, Homogenisierung und ggf , Abdampfen von Umesterung Reaktionswasser Temp. 205 - 210°CZone 8 discharge zone, if necessary, homogenization and, if necessary, evaporation of transesterification water of reaction temp. 205 - 210 ° C
Druck > 1 barPressure> 1 bar
Wassergehalt < 1 % Ausserhalb der Extrusionsanlage: Abkühlen und Konditionieren der Stränge, gegebenenfalls Aufnahme von 0,3 - 4 % Wasser als Weichmacher im Wasserbad, Stranggranulation und Absackung.Water content <1% Outside the extrusion system: cooling and conditioning of the strands, if necessary taking up 0.3 - 4% water as a plasticizer in a water bath, strand granulation and bagging.
Die oben angeführten Extrusionsbedingungen zur Herstellung von Mischungen auf Basis von Stärke, wie beispielsweise thermoplastischer Stärke (inkl. Zone 5) orientieren sich im wesentlichen am Beispiel einer Stärke/PCL- (Polycaprolacton) Polymermischung. Selbstverständlich ändern die Verarbeitungs- bzw. Extrusionsbe- dingungen bei andersartigen Polymermischungen. Anhand des vorab angeführten Beispiels soll lediglich dargelegt werden, wie im Stand der Technik Polymermischungen hergestellt werden, welche auf Stärke, wie destrukturierter oder thermoplastischer Stärke basieren.The above-mentioned extrusion conditions for the production of mixtures based on starch, such as thermoplastic starch (including zone 5) are essentially based on the example of a starch / PCL (polycaprolactone) polymer mixture. Of course, the processing or extrusion conditions change with different polymer blends. The example given above is only intended to explain how polymer mixtures are produced in the prior art which are based on starch, such as destructured or thermoplastic starch.
Bei all den im Stand der Technik beschriebenen Polymeren bzw. Polymermischungen, enthaltend Stärke oder basierend auf Stärke wird davon ausgegangen, dass zunächst die native Stärke mit einem weitgehendst niedermolekularen Plastifizier- oder Quellmittel umgewandelt wird. Anhand des vorab angeführten Beispiels erfolgt beispielsweise die Herstellung der destrukturierten oder thermoplastischen Stärke in den Zonen 1 bis 4. Erst an- schliessend werden gegebenenfalls weitere Komponenten mit der so hergestellten modifizierten Stärke rein physikalisch oder auch teilweise chemisch gemischt, wobei im vorab angeführten Beispiel beim Mischen zwischen dem PCL und der TPS eine Veresterung bzw. eine Umesterungsreaktion stattfindet, womit die Homogenisierung ebenfalls eine chemische Reaktion mitein- schliesst. Als Zuschlagstoffe und Plastifiziermittel, die die Schmelztemperatur der Stärke erniedrigen und einen ausreichen- den Löslichkeitsparameter besitzen, werden bisher, wie erwähnt, niedrigmolekulare Additive, unter anderem wie DMSO, Butandiol, Glycerol, Ethylenglycol , Propylenglycol , Diglycerid, Diglycole- ther, Formamid, DMF, Dimethylharnstoff, Dirnethylacetamid, N- Methylacetamid, Polyalkenoxid, Glycerinmono- oder -diacetat, Sorbitol, Sorbitolester sowie Zitronensäure vorgeschlagen und verwendet .With all the polymers or polymer mixtures containing starch or based on starch described in the prior art, it is assumed that the native starch is first converted using a largely low-molecular plasticizer or swelling agent. Using the example given above, the destructured or thermoplastic starch is produced, for example, in zones 1 to 4. Only then, if appropriate, are further components mixed with the modified starch thus produced purely physically or also partially chemically, with mixing in the example given above An esterification or a transesterification reaction takes place between the PCL and the TPS, whereby the homogenization also includes a chemical reaction. As additives and plasticizers that lower the melting temperature of the starch and the solubility parameter has been, as mentioned, low molecular weight additives, including DMSO, butanediol, glycerol, ethylene glycol, propylene glycol, diglyceride, diglycol ether, formamide, DMF, dimethyl urea, dirnethylacetamide, N-methylacetamide, polyalkene oxide, glycerol mono- or - Diacetate, sorbitol, sorbitol ester and citric acid are proposed and used.
Auch PVOH, EVOH und deren Derivate sowie Harnstoff und Harnstoffderivate werden gelegentlich verwendet.PVOH, EVOH and their derivatives as well as urea and urea derivatives are occasionally used.
Bei Verwendung von Stärkederivaten, Cellulosederivaten oder generell Polysacchariden und/oder Polysaccharidderivaten zur Herstellung von Polymermischungen mit weiteren Polymerkomponenten ist der Verfahrensablauf ähnlich, jedoch sind an die jeweils verwendeten Biopolymeren bzw. Derivaten und den weiteren Poly- meren angepasste Temperaturführungen zu wählen. Das oben angeführte Beispiel einer Stärke/Polymermischung dient lediglich dem besseren Verständnis und ist keinesfalls im Sinne einer Einschränkung der vorliegenden Erfindung gedacht.When using starch derivatives, cellulose derivatives or generally polysaccharides and / or polysaccharide derivatives for the production of polymer mixtures with further polymer components, the procedure is similar, however, temperature controls adapted to the biopolymers or derivatives used and the other polymers are to be selected. The above example of a starch / polymer mixture is only for better understanding and is in no way intended to limit the present invention.
Völlig überraschend wurde nun festgestellt, dass Formkδrper mit schichtartigem Aufbau und deutlich erhöhter Stabilität gegenIt has now been found, completely surprisingly, that shaped bodies with a layer-like structure and significantly increased stability against
Umwelteinflüsse hergestellt werden können, wenn Polysaccharide bzw. Derivate davon, wie insbesondere Stärke, Stärkederivate oder Cellulosederivate mit einem Gemisch von mindestens zwei biologisch abbaubaren hochmolekularen Polymeren gemischt und verarbeitet werden. Vorteilhaft ist es, wenn eine der Polymerkomponenten eine hohe Kristallinität aufweist, wie beispielsweise aliphatische, biologisch abbaubare Polyester, wie Polyca- prolacton, Polylactid oder Bernsteinsäure. Der Effekt der deutlich erhöhten Stabilität gegen Umwelteinflüsse tritt dadurch zustande, dass mindestens zwei biologisch abbaubare Polymere mit dem Polysaccharid oder dem Derivat davon, wie beispielsweise mit der Stärke, wie vorzugsweise thermoplastische Stärke, in der Schmelze gemischt werden, die beispielsweise keine völlige Mischbarkeit, sondern nur eine Teilverträglichkeit miteinander aufweisen.Environmental influences can be produced if polysaccharides or derivatives thereof, such as in particular starch, starch derivatives or cellulose derivatives, are mixed and processed with a mixture of at least two biodegradable high molecular weight polymers. It is advantageous if one of the polymer components has a high crystallinity, such as, for example, aliphatic, biodegradable polyesters, such as polycaprolactone, polylactide or succinic acid. The effect of the significantly increased stability against environmental influences arises from the fact that at least two biodegradable polymers are mixed in the melt with the polysaccharide or the derivative thereof, for example with the starch, such as preferably thermoplastic starch, which, for example, is not completely miscible, but instead only partially compatible with each other.
Dadurch wird während der Verarbeitung ein schichtartiger Aufbau dieser Mischungen aus dem Polysaccharid und/oder dem Derivat davon, mit mindestens zwei anderen biologisch abbaubaren Polymeren erhalten.As a result, a layer-like structure of these mixtures of the polysaccharide and / or the derivative thereof with at least two other biodegradable polymers is obtained during processing.
Dieser Schichtaufbau sorgt dafür, dass die Eigenschaftsvorteile der einzelnen Komponenten dieser Mischung vorteilhaft miteinander kombiniert werden können.This layer structure ensures that the property advantages of the individual components of this mixture can be advantageously combined with one another.
Neben der Teilverträglichkeit der Polymeren untereinander kann eine höhere Verträglichkeit der einzelnen Polymerkomponenten mit dem Polysaccharid, wie der Stärke oder der thermoplastischen Stärke, bestehen, so dass die Stärke oder thermoplastische Stärke sich bevorzugt in einem der mindestens zwei zugege- benen Polymeren aufhält.In addition to the partial compatibility of the polymers with one another, there may be greater compatibility of the individual polymer components with the polysaccharide, such as the starch or the thermoplastic starch, so that the starch or thermoplastic starch is preferably present in one of the at least two added polymers.
Beispielsweise kann die Wasseraufnähme von Mischungen aus biologisch abbaubaren Polyesteramiden und den Polysacchariden, wie der Stärke oder thermoplastischer Stärke, deutlich abgesenkt werden, wenn als dritte Mischungskomponente ein oder mehrere aliphatische Polyester, wie z.B. Polylactid, Polycaprolacton oder Bernsteinsäureester verwendet werden. Vorzugsweise wird Polycaprolacton eingesetzt. Dadurch ist es z.B. möglich, Formkδrper mit einer erhöhten Lebensdauer gegen die Einwirkung von feuchten Inhaltsstoffen zu erzeugen.For example, the water absorption of mixtures of biodegradable polyester amides and the polysaccharides, such as starch or thermoplastic starch, can be significantly reduced if one or more aliphatic polyesters, such as polylactide, polycaprolactone or succinic acid ester, are used as the third mixture component. Polycaprolactone is preferably used. This makes it possible, for example, to produce moldings with a longer service life against the action of moist ingredients.
Diese erfindungsgemässen Mischungen aus mindestens einem Poly- saccharid oder Derivaten davon, wie beispielsweise Stärke oder thermoplastische Stärke und mindestens zwei anderen biologisch abbaubaren Polymeren weisen zudem Vorteile in folgenden Eigenschaften auf : beispielsweise Gasbarriere gegen Sauerstoff und Wasserdampf, Gasbarriere gegen Aromastoffe oder eine höhere Temperaturstabilität.These mixtures according to the invention of at least one polysaccharide or derivatives thereof, such as, for example, starch or thermoplastic starch and at least two other biodegradable polymers, also have advantages in the following properties: for example gas barrier against oxygen and water vapor, gas barrier against flavoring agents or higher temperature stability.
Erfindungsgemäss hergestellte Folien weisen die mannigfaltigen Anforderungen, die an Lebensmittelverpackungen gestellt werden, auf.Films produced according to the invention have the diverse requirements that are placed on food packaging.
Konventionelle mehrschichtige Folien mit besonderen Eigenschaf- ten sind nach dem Stand der Technik bekannt und können in der Regel durch Coextrusion verschiedener Polymere oder durch Lami- nierung bzw. Kaschierung bzw. Bedampfung einzelner Polymerschichten aufwendig hergestellt werden (beispielsweise pro Schicht ein Extruder bei der Coextrusion) .Conventional multilayer films with special properties are known in the prior art and can usually be produced in a complex manner by coextrusion of different polymers or by lamination or lamination or vapor deposition of individual polymer layers (for example, one extruder per layer during coextrusion) .
Demgegenüber erlauben die erfindungsgemässen Mischungen die Herstellung von mehrschichtigen Formkδrpern durch einfaches Verarbeiten aus einem Aggregat. Die Mischung kann entweder durch einfaches Mischen der verschiedenen Polymergranulate mit anschliessender Verarbeitung oder aber durch vorherige Compoun- dierung der Einzelkomponenten erhalten werden. Somit entfällt die Notwendigkeit der Mehrschichtextrusion, wie beispielsweise der Coextrusion. Für das Herstellen der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Mischungen eignen sich generell Polysaccharide oder Derivate davon, wie beispielsweise die nachfolgend genannten Materialien:In contrast, the mixtures according to the invention allow the production of multilayered shaped bodies by simple processing from an aggregate. The mixture can be obtained either by simply mixing the various polymer granules with subsequent processing or by prior compounding of the individual components. This eliminates the need for multi-layer extrusion, such as coextrusion. Polysaccharides or derivatives thereof are generally suitable for producing the mixtures proposed according to the invention, for example the materials mentioned below:
Gummis: Arabicum = Acacia gum, Tragacanth, Carragenan, Furcel- laran, Ghatti, Guar, Locust Bohne, Psyllium, Quince, Tamarind- Karaya-Gummi;Gums: Arabicum = Acacia gum, tragacanth, carragenan, furcelaran, ghatti, guar, locust bean, psyllium, quince, tamarind-karaya gum;
Pflanzenextrakte: Agar = extract Gelidium sp., Alginate = Blockcopolymer aus beta-D-Mannuronsäure und alfa-L- Guluronsäure, Arabinogalactan, Pectin;Plant extracts: Agar = extract Gelidium sp., Alginate = block copolymer from beta-D-mannuronic acid and alfa-L-guluronic acid, arabinogalactan, pectin;
Fermentationsprodukte: Dextran, Xanthan, Curdlan, Scleroglucan;Fermentation products: dextran, xanthan, curdlan, scleroglucan;
Bakterienextrakte: Hefeglucan, Pullulan, Zanflo-10, Zanflo-21: Reg. Mark Kelco Division, Merck & Co., Inc., PS-7: Azotobacter indicus, Bacterium-Alginat : Azotobacter vinelandii,Bacterial extracts: yeast glucan, pullulan, Zanflo-10, Zanflo-21: Reg.Mark Kelco Division, Merck & Co., Inc., PS-7: Azotobacter indicus, Bacterium alginate: Azotobacter vinelandii,
sowie weiter Stärken wie Korn, Tapioka, Kartoffel, Weizen, Reis, etc. ;as well as other starches such as grain, tapioca, potato, wheat, rice, etc.;
Cellulosen und Cellulosederivate, wie Carboxymethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, sowie weiter Methyläther des Pectins, Hydroxypropylalginate ;Celluloses and cellulose derivatives, such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, and also methyl ether of pectin, hydroxypropyl alginates;
modifizierte Stärken;modified starches;
Schalentier-Extrakte, Chitin und Chitosan.Shellfish extracts, chitin and chitosan.
Die oben angeführte Liste ist keinesfalls abschliessend, und auch weitere Derivate der oben angeführten Polysaccharide sind geeignet, gemass der vorliegenden Erfindung mit Lactonen, Lac- tamen und/oder geeigneten Carbonsäuren umgesetzt zu werden. Insbesondere geeignet sind die folgenden Derivate: Formiate, Acetate, Butyrate, Propionate bzw. generell Ester, Aether, Alkyläther wie beispielsweise Ethylcellulose, Me- thylcellulose etc. und Carboxymethylderivate wie Hydroxyal- kyläther, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxpropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose. Wesentlich ist, dass das oder die Derivate in Lactonen löslich sind.The above list is by no means exhaustive, and other derivatives of the above-mentioned polysaccharides are also suitable for reacting with lactones, lactams and / or suitable carboxylic acids in accordance with the present invention. The following derivatives are particularly suitable: Formates, acetates, butyrates, propionates or generally esters, ethers, alkyl ethers such as, for example, ethyl cellulose, methyl cellulose etc. and carboxymethyl derivatives such as hydroxyalkyl ether, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose. It is essential that the derivative or derivatives are soluble in lactones.
Bekanntlich gibt es eine grosse Zahl von Polysacchariden, welche bereits in grossen Mengen im Verkehr sind bzw. verwendet werden. Als Beispiele hierzu seien die folgenden erwähnt, wel- ehe in grösseren Mengen industriell genutzt werden:As is known, there are a large number of polysaccharides which are already being used in large quantities or are being used. The following are examples of this, which are used industrially in large quantities:
Maisstärke, Kartoffelstärke, Maiszucker, Agar, Arabic gum, Guar, Pektin, Carboxymethylcellulose sowie Xanthan, um nur einige Beispiele zu nennen.Corn starch, potato starch, corn sugar, agar, Arabic gum, guar, pectin, carboxymethyl cellulose and xanthan, to name just a few examples.
Als vorzugsweise geeignete Polysaccharidderivate haben sich insbesondere Polysaccharidacetat (-diacetat) , -formiat,Polysaccharide acetate (diacetate), formate,
-butyrat und -proprionat, wie beispielsweise Celluloseacetat (diacetat) , -formiat und -butyrat erwiesen, wobei der Substitutionsgrad mindestens ca. 1,5 betragen soll, jedoch nicht höher sein soll als ca. 2,6. Als Lactone oder weitere Reaktionspart- ner für das Polysaccharid sind insbesondere geeignet Caprolac- ton, Dilactid sowie Diglicidyllacton (2-Glykolsäure) , entsprechend Lactame, wie beispielsweise Caprolactam oder Carbonsäuren, wie insbesondere Ameisensäure.-butyrate and -proprionate, such as cellulose acetate (diacetate), -formate and -butyrate, where the degree of substitution should be at least about 1.5, but should not be higher than about 2.6. Suitable lactones or other reaction partners for the polysaccharide are, in particular, caprolactone, dilactide and diglicidyl lactone (2-glycolic acid), corresponding to lactams, such as, for example, caprolactam or carboxylic acids, such as, in particular, formic acid.
Für das Mischen mit den genannten geeigneten Polysacchariden bzw. Polysaccharidderivaten kommen insbesondere die nachfolge- nen Polymere in Frage : Aliphatische und teilaromatische Polyester ausThe following polymers are particularly suitable for mixing with the suitable polysaccharides or polysaccharide derivatives mentioned: Aliphatic and partially aromatic polyester
A) linearen bifunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise Ethylenglycol, Hexadiol oder bevorzugt Butandiol und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen, bifunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise Cyclohexandimethanol und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktione1- len Alkoholen, wie beispielsweise 1, 2, 3-Propantriol oder Neopenthylglycol sowie aus linearen bifunktionellen Säu- ren, wie beispielsweise Bernsteinsäure oder Adipinsäure und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Säuren, wie beispielsweise Cyclohexandicarbonsäure und/oder gegebenenfalls aromatischen bifunktionellen Säuren, wie beispielsweise Terephthalsäure oder Isophthal- säure oder Naphthalindicarbonsäure und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen hδherfunktionellen Säuren, wie beispielsweise Trimellitsäure oderA) linear bifunctional alcohols, such as, for example, ethylene glycol, hexadiol or preferably butanediol and / or optionally cycloaliphatic, bifunctional alcohols, such as, for example, cyclohexanedimethanol and additionally optionally small amounts of higher-functionality alcohols, such as, for example, 1, 2, 3-propanetriol or neopenthyl glycol, and also from linear bifunctional acids, such as, for example, succinic acid or adipic acid and / or optionally cycloaliphatic bifunctional acids, such as, for example, cyclohexanedicarboxylic acid and / or optionally aromatic bifunctional acids, such as, for example, terephthalic acid or isophthalic acid or naphthalenedicarboxylic acid and additionally optionally small amounts of higher-functional acids or such as trimellitic acid
B) aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure oder Hydroxyvaleriansäure oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolacton,B) from acid- and alcohol-functionalized building blocks, for example hydroxybutyric acid or hydroxyvaleric acid or their derivatives, for example ε-caprolactone,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus A und B,or a mixture or a copolymer of A and B,
wobei die aromatischen Säuren nicht mehr als 50 Gew.% Anteil, bezogen auf alle Säuren, ausmachen.the aromatic acids making up no more than 50% by weight, based on all acids.
Die Säuren können auch in Form von Derivaten, wie beispielswei- se Säurechloride oder Ester eingesetzt werden;The acids can also be used in the form of derivatives, such as acid chlorides or esters;
Aliphatische Polyesterurethane aus C) einem Esteranteil aus linearen bifunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise Ethylenglycol, Butandiol, Hexandiol, bevorzugt Butandiol und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise Cy- clohexandimethanol und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise 1, 2, 3-Propantriol oder Neopentylglycol sowie aus linearen bifunktionellen Säuren, wie beispielsweise Bernsteinsäure oder Adiphinsäure und/oder gegebenenfalls cycloaliphati- sehen und/oder aromatischen bifunktionellen Säuren, wie beispielsweise Cyclohexandicarbonsäure und Terephthalsäu- re und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren, wie beispielsweise Trimellitsäure oderAliphatic polyester urethanes C) an ester fraction from linear bifunctional alcohols, such as, for example, ethylene glycol, butanediol, hexanediol, preferably butanediol and / or optionally cycloaliphatic bifunctional alcohols, such as, for example, cyclohexanedimethanol and additionally optionally small amounts of higher-functional alcohols, such as, for example, 1, 2, 3-propanetriol or Neopentyl glycol and from linear bifunctional acids, such as, for example, succinic acid or adiphic acid and / or optionally cycloaliphatic and / or aromatic bifunctional acids, such as, for example, cyclohexanedicarboxylic acid and terephthalic acid and, if appropriate, small amounts of higher-functional acids, such as trimellitic acid or
D) aus einem Esteranteil aus säure- und alkoholfunktionali- sierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure und Hydroxyvaleriansäure, oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolacton,D) an ester fraction from acid- and alcohol-functionalized building blocks, for example hydroxybutyric acid and hydroxyvaleric acid, or their derivatives, for example ε-caprolactone,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus C) und D) , undor a mixture or a copolymer of C) and D), and
E) aus dem Reaktionsprodukt von C) und/oder D) mit aliphati- schen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und zusätzlich gegebenenfalls höherfunktionellen Isocyanaten, z.B. Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, gegebenenfalls zusätzlich mit li- nearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und/oder höherfunktionellen Alkoholen, z.B. Ethylenglycol, Butandiol, Hexandiol, Neopentylglycol, Cyclohexandi- methanol, wobei der Esteranteil C) und/oder D) mindestens 75 Gew.%, bezogen auf die Summe aus C) , D) und E beträgt.E) from the reaction product of C) and / or D) with aliphatic and / or cycloaliphatic bifunctional and additionally optionally higher-functional isocyanates, for example tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, optionally additionally with linear and / or cycloaliphatic bifunctional and / or higher functional groups Alcohols, for example ethylene glycol, butanediol, hexanediol, neopentyl glycol, cyclohexanedimethanol, wherein the ester fraction C) and / or D) is at least 75% by weight, based on the sum of C), D) and E.
Aliphatisch-aromatische Polymercarbonate ausAliphatic-aromatic polymer carbonates
F) einem Esteranteil aus linearen bifunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise Ethylenglykol , Butandiol, Hexandiol, bevorzugt Butandiol und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise Cyclohexandi- methanol und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise 1,2,3- Propantriol oder Neopentylglycol sowie aus linearen bifunktionellen Säuren, wie beispielsweise Bernsteinsäure oder Adipinsäure und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Säuren, wie beispielsweise Cyclo- hexandicarbonsäure und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren, wie beispielsweise Tri- mellitsäure oderF) an ester fraction from linear bifunctional alcohols, such as, for example, ethylene glycol, butanediol, hexanediol, preferably butanediol and / or cycloaliphatic bifunctional alcohols, such as, for example, cyclohexanedimethanol and additionally optionally small amounts of higher-functional alcohols, such as, for example, 1,2,3-propanetriol or neopentyl glycol and from linear bifunctional acids, such as, for example, succinic acid or adipic acid and / or optionally cycloaliphatic bifunctional acids, such as, for example, cyclohexanedicarboxylic acid and additionally optionally small amounts of higher-functional acids, such as, for example, trimellitic acid or
G) aus einem Esteranteil aus säure- und alkoholfunktionali- sierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure oder Hydroxyvaleriansäure oder deren Derivaten, bei- spielsweise ε-Caprolacton,G) from an ester fraction from acid- and alcohol-functionalized building blocks, for example hydroxybutyric acid or hydroxyvaleric acid or their derivatives, for example ε-caprolactone,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus F) und G) undor a mixture or a copolymer of F) and G) and
H) einem Carbonanteil, der aus aromatischen bifunktionellen Phenolen, bevorzugt Bisphenol-A und CarbonatSpendern, beispielsweise Phosgen, hergestellt wird,H) a carbon portion which is produced from aromatic bifunctional phenols, preferably bisphenol A and carbonate donors, for example phosgene,
wobei der Esteranteil F) und/oder G) mindestens 70 Gew.%, bezogen auf die Summe aus F) , G) und H) beträgt;wherein the ester fraction F) and / or G) is at least 70% by weight, based on the sum of F), G) and H);
Aliphatische Polyesteramide aus I) einem Esteranteil aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise Ethylenglycol, Hexandiol, Butandiol, bevorzugt Butandiol, Cy- clohexandimethanol, und zusätzlich gegebenenfalls gerin- gen Mengen höherfunktionellen Alkoholen, z.B. 1,2,3- Propantriol oder Neopentylglycol, sowie aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Säuren, z.B. Bernsteinsäure, Adipinsäuren, Cyclohexandicarbonsäure,Aliphatic polyester amides I) an ester fraction from linear and / or cycloaliphatic bifunctional alcohols, such as, for example, ethylene glycol, hexanediol, butanediol, preferably butanediol, cyclohexanedimethanol, and additionally, if appropriate, small amounts of higher-functional alcohols, for example 1,2,3-propanetriol or neopentyl glycol, and from linear and / or cycloaliphatic bifunctional acids, for example succinic acid, adipic acids, cyclohexanedicarboxylic acid,
bevorzugt Adipinsäure und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktioneller Säuren, z.B. Trimellitsäure, oderpreferably adipic acid and additionally optionally small amounts of higher functional acids, e.g. Trimellitic acid, or
K) aus einem Esteranteil aus säure- und alkoholfunktionali- sierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure, oder Hydroxyvaleriansäure, oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolacton,K) from an ester fraction from acid- and alcohol-functionalized building blocks, for example hydroxybutyric acid, or hydroxyvaleric acid, or their derivatives, for example ε-caprolactone,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus I) und K) , undor a mixture or a copolymer of I) and K), and
L) einem Amidanteil aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Aminen, z.B. tetramethylendia- min, Hexamethylendiamin, Isophorondiamin, sowie aus li- nearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren, z.B. Bernsteinsäure oder Adipinsäure, oderL) an amide portion of linear and / or cycloaliphatic bifunctional and additionally optionally small amounts of higher functional amines, e.g. tetramethylene diamine, hexamethylene diamine, isophorone diamine, as well as from linear and / or cycloaliphatic bifunctional and additionally optionally small amounts of higher functional acids, e.g. Succinic acid or adipic acid, or
M) aus einem Amidanteil aus säure- und aminfunktionalisier- ten Bausteinen, bevorzugt W-Laurinlactam und besonders bevorzugt ε-Caprolactam,M) from an amide portion of acid- and amine-functionalized building blocks, preferably W-laurolactam and particularly preferably ε-caprolactam,
oder einer Mischung aus L) und M) als Amidanteil, wobei der Esteranteil I) und/oder K) mindestens 20 Gew.%, bezogen auf die Summe aus I), K) , L) und M) beträgt.or a mixture of L) and M) as an amide component, wherein the ester content I) and / or K) is at least 20% by weight, based on the sum of I), K), L) and M).
Im Zusammenhang mit Polyesteramiden sei insbesondere auf die EP-A 0 641 817 verwiesen, welche sich auf die Herstellung und Verwendung von thermoplastisch verarbeitbaren und biologisch abbaubaren aliphatischen Polyesteramiden bezieht. In dieser europäischen Patentanmeldung werden für die erfindungsgemässe Synthese von Polyesteramiden, insbesondere Monomeren aus den folgenden Gruppen vorgeschlagen:In connection with polyester amides, reference is made in particular to EP-A 0 641 817, which relates to the production and use of thermoplastically processable and biodegradable aliphatic polyester amides. This European patent application proposes for the synthesis according to the invention of polyester amides, in particular monomers, from the following groups:
Dialkohole wie Ethylenglycol, 1, 4-Butandiol, 1, 3-Propandiol,Dialcohols such as ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3-propanediol,
1, 6-Hexandiol, Diethylenglycol u.a. und/oder Dicarbonsäure wie Oxalsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure u.a. auch in Form ihrer jeweiligen Ester (Methyl-, Ethyl- usw.), und/oder Hydroxycar- bonsäuren und Lactone, wie Caprolacton u.a.1, 6-hexanediol, diethylene glycol and others and / or dicarboxylic acid such as oxalic acid, succinic acid, adipic acid and others. also in the form of their respective esters (methyl, ethyl, etc.), and / or hydroxycarboxylic acids and lactones, such as caprolactone and others.
und/oder Aminoalkohole, wie Ethanolamin, Propanolamin usw. und/oder cyclische Lactame wie ε-Caprolactam oder Laurinlactam usw.and / or amino alcohols such as ethanolamine, propanolamine etc. and / or cyclic lactams such as ε-caprolactam or laurolactam etc.
und/oder w-Aminocarbonsäuren wie Aminocapronsäure usw. und/oder Mischungen (1:1 Salze) aus Dicarbonsäuren wie Adipinsäure, Bernsteinsäure usw. und Diaminen, wie Hexamethylendiamin, Dia- minobutan usw.and / or w-aminocarboxylic acids such as aminocaproic acid etc. and / or mixtures (1: 1 salts) of dicarboxylic acids such as adipic acid, succinic acid etc. and diamines such as hexamethylenediamine, diaminobutane etc.
Ebenso können sowohl hydroxyl- oder säureterminierte Polyester mit Molekulargewichten zwischen 200 und 10 000 als esterbildende Komponente eingesetzt werden.Likewise, both hydroxyl- or acid-terminated polyesters with molecular weights between 200 and 10,000 can be used as the ester-forming component.
Auf die Herstellbedingungen der vorab beschriebenen Polymeren bzw. Polymermischungen kann verzichtet werden, da deren Herstellung aus dem Stand der Technik bestens bekannt ist, wie beispielsweise PolyesteramJ.de aus der genannten EP 0 641 817. Im Zusammenhang mit kompostierbaren Polyesterurethanen sei weiter auf die EP 539 975 verwiesen, weshalb auf eine Beschreibung von deren Herstellverfahren an dieser Stelle ebenfalls verzichtet werden kann. Zu erwähnen ist lediglich, dass in der EP 539 975 beschriebene Polyesterurethanwerkstoffe in den nachfolgend beschriebenen Beispielen Verwendung finden.The production conditions of the polymers or polymer mixtures described above can be dispensed with, since their production is best known from the prior art, such as, for example, PolyesteramJ.de from the aforementioned EP 0 641 817. In connection with compostable polyester urethanes, reference is also made to EP 539 975, which is why a description of their production processes can also be dispensed with here. It should only be mentioned that polyester urethane materials described in EP 539 975 are used in the examples described below.
Weiter zu erwähnen sind aliphatische Polyester, wie Polycaprolacton, Polymilchsäure, Polyhydroxibuttersäure, Polyhydroxiben- zoesäure, Polyhydroxibuttersäure/Hydroxivaleriansäure- Copolymere sowie Mischungen davon.Also to be mentioned are aliphatic polyesters, such as polycaprolactone, polylactic acid, polyhydroxybutyric acid, polyhydroxybenzoic acid, polyhydroxybutyric acid / hydroxivaleric acid copolymers and mixtures thereof.
Zum Mischen mit den Polysacchariden, wie beispielsweise Stärke, wie insbesondere TPS eignen sich auch statistische Copolyester aus aliphatischen und aromatischen Dicarbonsäuren, mit einem Anteil, beispielsweise von ca. 35 - 55 Mol . % mit an aromati- scher Säure, wie beispielsweise Terephtalsäure, wobei sich beispielsweise Polyalcylenterethalate und Polyethylenterephthalate als geeignete Copolyester zum Mischen mit TPS herausgestellt haben.Statistical copolyesters of aliphatic and aromatic dicarboxylic acids with a proportion, for example of approximately 35-55 mol, are also suitable for mixing with the polysaccharides, such as starch, such as in particular TPS. % with an aromatic acid, such as, for example, terephthalic acid, polyalcylene terephthalates and polyethylene terephthalates, for example, having been found to be suitable copolyesters for mixing with TPS.
Die gewichtsmässigen Anteile der Polysaccharide oder deren De- rivaten, wie der Stärke oder der thermoplastischen Stärke und der mindestens zwei anderen biologisch abbaubaren Kunststoffen kann in weiten Bereichen variiert werden.The proportions by weight of the polysaccharides or their derivatives, such as starch or thermoplastic starch and the at least two other biodegradable plastics, can be varied within a wide range.
Der Anteil an Polysaccharid oder dem Derivat kann zwischen 5 und 90 Gew.% variieren. Der Gehalt an einer Mischung aus minde- stens zwei anderen biologisch abbaubaren Polymeren beträgt zwischen 10 und 95 Gew.%. Das Mischungsverhältnis der verschiedenen biologisch abbaubaren Polymeren kann frei je nach den Erfordernissen eingestellt werden. Unter Verwendung von nativer Stärke sowie thermoplastischer Stärke sollen einige Beispiele von erfindungsgemäss vorgeschlagenen Polymermischungen genannt werden, welche in der nachfolgenden Tabelle aufgelistet sind. The proportion of polysaccharide or the derivative can vary between 5 and 90% by weight. The content of a mixture of at least two other biodegradable polymers is between 10 and 95% by weight. The mixing ratio of the different biodegradable polymers can be set freely depending on the requirements. Using native starch and thermoplastic starch, some examples of polymer mixtures proposed according to the invention are to be mentioned, which are listed in the table below.
Figure imgf000022_0001
Legende :
Figure imgf000022_0001
Legend :
Stärke = nativ potatoe starch dried 3,5% H20: Plasticizer la - lf Bayer Polymer gemass nachfolgender Liste.Starch = native potato starch dried 3.5% H20: Plasticizer la - lf Bayer Polymer according to the list below.
2TPS = thermoplastic starch = starch + plasticizer < 0,1% 2 TPS = thermoplastic starch = starch + plasticizer <0.1%
H20, - Wasseranteil durch Entgasung, analog EP 0 397 819H20, water content by degassing, analogous to EP 0 397 819
3PLA (Polylactic acid resin) = Mitsui Toatsu Chemicals LACEA 3 PLA (Polylactic acid resin) = Mitsui Toatsu Chemicals LACEA
H 100 MFR 13 190°C 2,16 kg;H 100 MFR 13 190 ° C 2.16 kg;
Polyamid 1 = Bayer BAK 1095 Polyesteramid MFI 2,5 150°CPolyamide 1 = Bayer BAK 1095 polyester amide MFI 2.5 150 ° C
2,16 kg;2.16 kg;
5Polyester 1 = BASF ZK 242/108 Copolyester aus aliphatischen Diolen und aliphatischen/aromatischen Dicarbonsäuren MVR 3,0 bei 190°C/2,16 kg; 5 polyester 1 = BASF ZK 242/108 copolyester of aliphatic diols and aliphatic / aromatic dicarboxylic acids MVR 3.0 at 190 ° C / 2.16 kg;
δPCL (Polycaprolacton) = Union Carbide Tone Polymer P-787 δ PCL (polycaprolactone) = Union Carbide Tone Polymer P-787
MFI 1,0 125°C 44 psi g/lOmin;MFI 1.0 125 ° C 44 psi g / lOmin;
7Extrusion Equipment = Werner & Pfleiderer ZSK 40; 7 extrusion equipment = Werner & Pfleiderer ZSK 40;
MFI 150°C, 10 kgMFI 150 ° C, 10 kg
Für die Herstellung der Mischungen können die einzelnen Komponenten, d.h. das Polysaccharid bzw. Derivat davon, wie die Stärke oder thermoplastische Stärke und die beiden weiteren Po- lymerkomponenten einem Mischaggregat, wie einem Kneter oder Extruder, zudosiert werden, oder aber die Komponenten können vor dem Eingeben in das Mischaggregat compoundiert werden. Die Durchmischung bzw. Knetung im Extruder erfolgt gemass allgemein üblichen Verfahrensbedingungen, wie sie in der kunststoffverar- beitenden Industrie bekannt sind zum Mischen bzw. Compoundieren von Polymeren. Wesentlich ist dabei, dass eine möglichst homogene Schmelze erzeugt wird, ohne jedoch eine zu hohe Temperatur zu wählen, um jegliche Zersetzung der mindestens drei Polymer- komponenten zu vermeiden.For the preparation of the mixtures, the individual components, ie the polysaccharide or derivative thereof, such as the starch or thermoplastic starch and the two further polymer components, can be metered into a mixing unit, such as a kneader or extruder, or the components can be added before Enter into the mixing unit to be compounded. Mixing or kneading in the extruder is carried out in accordance with generally customary process conditions, such as those used in plastics processing. manufacturing industry are known for mixing or compounding polymers. It is essential that a melt that is as homogeneous as possible is produced without, however, choosing an excessively high temperature in order to avoid any decomposition of the at least three polymer components.
Ge ass einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zunächst das Polysaccharid mit der einen weiteren Polymerkomponente im Sinne eines Compoundierers zu mischen bevor dann dieser Compound mit der zweiten, weiteren Polymerkom- ponente in einem Extruder zum ternären Polymergemisch gemischt wird. Das Mischen zwischen dem Polysaccharid, wie beispielsweise der Stärke oder insbesondere der thermoplastischen Stärke mit dem einen weiteren Polymeren kann gemass der W097/48764 erfolgen, wo beispielsweise Stärke oder ein Stärkederivat mit ei- nem aliphatischen Polyester, einem Copolyester mit aliphatischen und aromatischen Blöcken, ein Polyesteramid, ein Poly- esterurethan, ein Polyethylenoxyd, ein Polymer bzw. ein Poly- glycol und/oder Mischungen davon bei einem Wassergehalt < 5 Gew.%, vorzugsweise < 1 Gew.% gemischt wird, so dass eine weit- gehendst homogene Mischung der Stärke mit dem einen weiteren Polymer entsteht. Dies ist insofern möglich, da durch den geringen Wassergehalt in situ Reaktion der Stärke oder des Stärkederivates mit dem hydrophoben Polymeren erfolgen kann, wodurch einerseits die Stärke zu einer thermoplastischen Stärke modifiziert wird und andererseits ein Phasenvermittler entsteht, welcher zu einer weitgehendst homogenen Mischbarkeit der Stärke bzw. des Stärkederivates mit dem einen weiteren Polymeren ermöglicht. Diese in der W097/48764 beschriebene Verfahrenstechnologie ist selbstverständlich auf andere Polysaccharide bzw. Derivate davon übertragbar, womit der Inhalt der W097/48764 als integraler Bestandteil der vorliegender Patentanmeldung zu betrachten ist.According to an embodiment variant of the present invention, it is possible first to mix the polysaccharide with one further polymer component in the sense of a compounder before this compound is then mixed with the second, further polymer component in an extruder to form the ternary polymer mixture. Mixing between the polysaccharide, such as, for example, the starch or, in particular, the thermoplastic starch with the one further polymer can take place in accordance with WO97 / 48764, where, for example, starch or a starch derivative with an aliphatic polyester, a copolyester with aliphatic and aromatic blocks Polyester amide, a polyester urethane, a polyethylene oxide, a polymer or a poly glycol and / or mixtures thereof is mixed at a water content of <5% by weight, preferably <1% by weight, so that a largely homogeneous mixture of Starch with which another polymer is formed. This is possible because the low water content enables the starch or the starch derivative to react with the hydrophobic polymer in situ, which on the one hand modifies the starch into a thermoplastic starch and on the other hand creates a phase mediator which allows the starch or starch to be mixed as homogeneously as possible of the starch derivative with the other polymer. This process technology described in WO97 / 48764 can of course be transferred to other polysaccharides or derivatives thereof, so that the content of the W097 / 48764 is to be regarded as an integral part of the present patent application.
Die so compoundierte Stärke/Polymermischung wird dann an- schliessend mit dem zweiten weiteren Polymeren gemischt, wobei die Mischbarkeit zwischen dem Compound und dem zusätzlichen weiteren Polymeren nur teilweise gegeben ist, damit der erfin- dungsgemäss wünschbare schichtartige Aufbau im zu herstellenden Formkδrper bzw. Extrudat erzielt werden kann.The starch / polymer mixture compounded in this way is then subsequently mixed with the second further polymer, the miscibility between the compound and the additional further polymer being only partial so that the layer-like structure desired according to the invention is achieved in the molded article or extrudate to be produced can be.
Selbstverständlich kann die Mischbarkeit zwischen dem Polysac- charid und der einen weiteren Polymerkomponente auch erreicht werden, indem ein entsprechender Phasenvermittler zugesetzt wird, welcher eine wenigstens teilweise Durchmischbarkeit an der Phasengrenze der beiden Polymere ermöglicht. So kann dieser Phasenvermittler beispielsweise zwei Blöcke aufweisen, wobei der eine Block im Polysaccharid lösbar bzw. mit diesem mischbar ist und der zweite Block entsprechend in der weiteren Polymerkomponente lösbar bzw. mit dieser mischbar ist. Dieser Phasenvermittler kann selbstverständlich auch zugesetzt werden, wenn das Polysaccharid bzw. das Derivat davon und die mindestens zwei weiteren Polymerkomponenten ohne vorherige Compoundierung einem Mischaggregat, wie einem Extruder oder Kneter zugemischt werden, d.h. der Phasenvermittler entfaltet seine Wirksamkeit beim Durchmischen der mindestens drei erwähnten Komponenten. Somit kann durch geeignete Wahl des Phasenvermittlers die Mischbarkeit des Polysaccharides mit der einen der beiden weiteren Polymerkomponenten eingestellt werden, währenddem die Mischbarkeit mit der anderen der beiden weiteren Polymerkomponenten nur ungenügend ist . Selbstverständlich ist es möglich weitere Additive und Zuschlagstoffe entweder in einer Vorcompoundierung der einen oder anderen Komponente zuzumischen oder aber direkt in das Mischaggregat beizufügen, wobei es sich dabei um irgendwelche geeigne- te Plastifiziermittel, Weichmacher, Füllstoffe, Entgasungshilfen, Mouldrelease-Additive, etc. handeln kann.Of course, the miscibility between the polysaccharide and the one other polymer component can also be achieved by adding a corresponding phase mediator which enables at least partial miscibility at the phase boundary of the two polymers. For example, this phase mediator can have two blocks, one block being soluble or miscible in the polysaccharide and the second block being correspondingly soluble in the further polymer component or miscible with it. This phase mediator can of course also be added if the polysaccharide or the derivative thereof and the at least two further polymer components are admixed to a mixing unit such as an extruder or kneader without prior compounding, ie the phase mediator is effective when the at least three components mentioned are mixed. Thus, the miscibility of the polysaccharide with one of the two further polymer components can be adjusted by a suitable choice of the phase mediator, while the miscibility with the other of the two further polymer components is only insufficient. Of course, it is possible to add further additives and aggregates either in a pre-compounding of one or the other component or to add them directly into the mixing unit, which are any suitable plasticizers, plasticizers, fillers, degassing aids, mold release additives, etc. can.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt nun darin, dass die so hergestellte Schmelze zu einer quasi Einschichtfolie verarbeitet werden kann, beispielsweise durch Blasextrusion, Breitschlitzextrusion, etc. Die Eigenschaften der hergestellten Folie entsprechen aber derjenigen einer Mehrschichtfolie, wie sie beispielsweise durch Coextrusion hergestellt worden ist.The advantage of the present invention is that the melt produced in this way can be processed to a quasi single-layer film, for example by bubble extrusion, slot extrusion, etc. However, the properties of the film produced correspond to those of a multilayer film, such as has been produced by coextrusion.
Anhand von Figur 1 soll dieser Effekt dargestellt werden, indem in Figur 1 ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäss herge- stellte Folie schematisch dargestellt ist. Bei der in Figur 1 im Querschnitt dargestellten Folie handelt es sich um eine solche, hergestellt aus thermoplastischer Stärke, Polyesteramid und Polycaprolacton, entsprechend Beispiel 1 aus der vorab angeführten Tabelle. Die einzelnen Schichten entsprechen den ver- schiedenen Mischungskomponenten und wechseln unregelmassig ab. Teilverträglichkeit ist an den schwarzen Punkten zu erkennen, d.h. an diesen Stellen sind die Anteile einer Mischkomponente verteilt in einer zweiten Mischkomponente.This effect is to be illustrated with reference to FIG. 1, in which a cross section through a film produced according to the invention is shown schematically in FIG. The film shown in cross section in FIG. 1 is one made from thermoplastic starch, polyester amide and polycaprolactone, corresponding to Example 1 from the table above. The individual layers correspond to the different mixture components and alternate irregularly. Partial compatibility can be recognized by the black dots, i.e. at these points, the proportions of a mixed component are distributed in a second mixed component.
Mittels erfindungsgemäss vorgeschlagenen Polymermischungen her- gestellte Spritzgussteile, Extrudate und Folien weisen nebst relativ guten Materialeigenschaften aufgrund der mehrschichtigen Struktur eine hervorragende biologische Abbaubarkeit auf, weshalb sie einen gewichtigen Beitrag zu leisten vermögen an die akute Abfallproblematik. So sind beispielsweise Folien her- gestellt aus einer erfindungsgemäss vorgeschlagenen Polymermischung ausgezeichnet geeignet für verschiedenste Anwendungen im Landwirtschaftsbereich, beispielsweise zum Abdecken von Feldern, können doch derartige Folien nach deren Verwendung entwe- der kompostiert werden, oder aber im Felde in das Erdreich umgepflügt werden. Auch für die Herstellung von Kompostiersäcken, Kompostierabfallbehältnissen, usw. , eignen sich derartige Polymermischungen. Weiter lassen sich mittels Formblasen aus der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Polymermischung beispielsweise Behälter und Flaschen herstellen.Injection molded parts, extrudates and foils produced by means of polymer mixtures proposed according to the invention, in addition to relatively good material properties, have excellent biodegradability due to the multilayer structure, which is why they are able to make a significant contribution to the acute waste problem. For example, foils are made made from a polymer mixture proposed according to the invention, excellently suitable for a wide variety of applications in agriculture, for example for covering fields, films of this type can either be composted after they have been used or else plowed into the ground in the field. Such polymer mixtures are also suitable for the production of composting bags, composting waste containers, etc. Furthermore, containers and bottles, for example, can be produced from the polymer mixture proposed according to the invention by means of blow molding.
Durch die Auswahl der Polymerkomponenten kann auf die Abbaugeschwindigkeit und die physikalischen Eigenschaften Einfluss genommen werden.The degradation rate and the physical properties can be influenced by the selection of the polymer components.
Die erfindungsgemässen Polymermischungen eignen sich aber auch für die Herstellung von textilen Erzeugnissen, wie beispielsweise für das Erzeugen von Fasern, Monofilen, Flächengebilden, wie Gewebe, Filze, Vliese, sogenannte Backsheets, Textilver- bundstoffe, Flocken, Watten, wie auch linienfδrmige Gebilde, wie beispielsweise Fäden, Garne, Seile, Leinen etc. Insbesonde- re hat es sich in der Praxis gezeigt, dass die erfindungsgemässen Polymermischungen geeignet sind für die Herstellung von Hygieneartikeln, wie Windeln, Binden, Inkontinenzprodukten sowie Betteinlagen.However, the polymer mixtures according to the invention are also suitable for the production of textile products, for example for the production of fibers, monofilaments, flat structures, such as fabrics, felts, nonwovens, so-called backsheets, textile composites, flakes, wadding, and also linear structures, such as for example threads, yarns, ropes, lines etc. In particular, it has been shown in practice that the polymer mixtures according to the invention are suitable for the production of hygiene articles such as diapers, bandages, incontinence products and bed liners.
Die erfindungsgemässen Fasern sind ebenfalls zur Herstellung von Filtermaterialien geeignet, wie insbesondere Zigarettenfilter.The fibers according to the invention are also suitable for producing filter materials, such as cigarette filters in particular.
Ein Grossteil der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Polymermischungen, wie insbesondere enthaltend Cellulosederivate, Stärkederivate und/oder thermoplastische Stärke und einen Copoly- ester bzw. und/oder ein Polyesteramid und/oder ein Polyesteru- rethan eignen sich zudem als Klebstoff oder aber können verwendet werden als Beschichtungen, wie beispielsweise für die Imprägnierung von textilen Geweben.The majority of the polymer mixtures proposed according to the invention, such as in particular containing cellulose derivatives, starch derivatives and / or thermoplastic starch and a copoly- Esters or and / or a polyester amide and / or a polyester urethane are also suitable as an adhesive or can also be used as coatings, for example for the impregnation of textile fabrics.
Wiederum eine weitere Anwendung der erfindungsgemässen Polymermischungen, basierend auf einem Polysaccharid oder einem Derivat davon, wie Stärke oder thermoplastischer Stärke, stellt die Herstellung flexibler Verpackungen dar, bestehend aus Papier und einer Folie aus dem erfindungsgemässen Werkstoff, indem das Papier mit der Folie durch Kalandrieren bei erhöhter Temperatur kaschiert wird. Dieser Verbund aus Papier und Biokunststofffo- lie ist leicht bedruckbar, biologisch abbaubar und zur Herstellung von flexiblen Verpackungen im Food- und Non Food-Sektor geeignet .Another application of the polymer mixtures according to the invention, based on a polysaccharide or a derivative thereof, such as starch or thermoplastic starch, is the production of flexible packaging, consisting of paper and a film made from the material according to the invention, by calendering the paper with the film laminated at an elevated temperature. This combination of paper and bioplastic film is easily printable, biodegradable and suitable for the production of flexible packaging in the food and non-food sectors.
Hochwertige Tapeten, sogenannte Vinyltapeten, werden durch Beschichten mit einem PVC-Plastisol im Siebdruck- oder Tiefdruckverfahren hergestellt. Die Emissions- und Umweltprobleme von Produkten, die PVC enthalten, sind hinlänglich bekannt. Aus den erfindungsgemässen Polymermischungen können Blas- oder Flachfo- lien hergestellt werden in einer für die Tapetenbeschichtung üblichen Schichtdicke von 80 - 120 μm, welche Beschichtung ggf. Füllstoffe und weitere Additive enthalten können, die mit dem Tapetenpapier durch Heisssiegeln in einem Kalanderwerkzeug verbunden werden und dann wie bekannt mehrfach bedruckt werden.High-quality wallpapers, so-called vinyl wallpapers, are produced by coating with a PVC plastisol in a screen printing or gravure printing process. The emissions and environmental problems of products containing PVC are well known. Blown or flat films can be produced from the polymer mixtures according to the invention in a layer thickness of 80-120 μm customary for wallpaper coating, which coating may optionally contain fillers and other additives which are bonded to the wallpaper paper by heat sealing in a calendering tool and then be printed several times, as is known.
Durch wesentlich verbesserte Werkstoff-Eigenschaften der erfin- dungsgemässen Polymermischungen, insbesondere in bezug auf hohe Dimensionsstabilität, auch unter wechselnden Klimabedingungen, ergeben sich Anwendungen, welche in der Vergangenheit anderen hochwertigen Werkstoffen vorbehalten blieben. Dies insbesondere deshalb, da diese neu entwickelten, erfindungsgemässen Werkstoffe biologisch abbaubar sind, wenn das Milieu und die Um- weltbedingungen entsprechende Voraussetzungen anbieten. So ergibt sich als weitere Anwendung die Herstellung von Manöver- und Uebungsmunition im Wehrbereich, welche in der Vergangenheit aus Kunststoffen hergestellt wurden, welche nach dem Gebrauch entsprechende Umweltverschmutzungen auslösen, da sie bekanntlich nicht oder nur ungenügend eingesammelt werden können. Es ist daher vorteilhaft, wenn diese Manöver- und Uebungsmunition aus den erfindungsgemässen, biologisch abbaubaren Werkstoffen hergestellt werden kann.The significantly improved material properties of the polymer mixtures according to the invention, in particular with regard to high dimensional stability, even under changing climatic conditions, result in applications which in the past were reserved for other high-quality materials. This in particular This is because these newly developed materials according to the invention are biodegradable if the milieu and the environmental conditions offer appropriate conditions. Another application is the production of maneuver and practice ammunition in the weir area, which in the past was made from plastics that cause corresponding pollution after use, as it is known that they cannot be collected or can only be insufficiently collected. It is therefore advantageous if these maneuver and practice ammunition can be produced from the biodegradable materials according to the invention.
Wiederum aus dem Wehrbereich sind sogenannte Ueberfahrhilfen und Faltstrassen bekannt, welche nebst den militärischen aber auch in zivilen Bereichen vielfältig eingesetzt werden, um un- wegsame Bereiche befahrbar zu machen Faltstrassen werden üblicherweise aus Metallwerkstoffen, selten aus Kunststoff hergestellt. Theoretisch sollten Faltstrassen nach der Uebung oder dem Einsatz wieder aufgenommen werden, praktisch wird dies aber nicht durchgeführt, weil die Faltstrassen nach der Belastung durch Schwerverkehr, insbesondere durch schwere Lastwagen und Panzerfahrzeuge, verzogen sind und damit für einen weiteren Einsatz unbrauchbar. Um auch in diesem Fall die Umweltbelastung zu reduzieren, werden Faltstrassen vorteilhafterweise aus den vorgeschlagenen, hochfesten, biologisch abbaubaren Werkstoffen hergestellt. Again from the weir area, so-called drive-over aids and folding roads are known, which are used in a variety of ways in addition to the military but also in civilian areas, in order to make impassable areas accessible. Folding roads are usually made from metal materials, rarely from plastic. Theoretically, folding roads should be resumed after the exercise or use, but this is not done in practice because the folding roads are distorted after heavy traffic, especially heavy trucks and armored vehicles, and are therefore unusable for further use. In order to reduce the environmental impact in this case as well, folding lines are advantageously produced from the proposed, high-strength, biodegradable materials.

Claims

Patentansprüche claims
1. Biologisch abbaubarer polymerer Werkstoff, gekennzeichnet durch mindestens ein Polysaccharid und/oder ein Derivat eines Polysaccharides sowie mindestens zwei weiterer Polymere mit un- terschiedlicher Kristallinität, welche keine vollständige Mischbarkeit miteinander aufweisen.1. Biodegradable polymeric material, characterized by at least one polysaccharide and / or a derivative of a polysaccharide and at least two other polymers with different crystallinity, which are not completely miscible with one another.
2. Werkstoff, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Polymerkomponenten eine hohe Kristallinität aufweist.2. Material, in particular according to claim 1, characterized in that at least one of the polymer components has a high crystallinity.
3. Werkstoff, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polysaccharid oder Derivat davon mit mindestens einer der mindestens zwei weiteren Polymerkomponenten wenigstens nahezu homogen mischbar ist .3. Material, in particular according to one of claims 1 or 2, characterized in that the polysaccharide or derivative thereof is at least almost homogeneously miscible with at least one of the at least two further polymer components.
4. Werkstoff, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung mindestens Stärke, modifizierte Stärke, wie insbesondere destrukturierte Stärke oder thermoplastische Stärke, ein Stärkederivat und/oder ein Cellulosederivat enthält .4. Material, in particular according to one of claims 1 to 3, characterized in that the mixture contains at least starch, modified starch, such as destructurized starch or thermoplastic starch, a starch derivative and / or a cellulose derivative.
5. Werkstoff, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ternäre Polymermischung mindestens ein Polysaccharid oder Derivat davon, ausgewählt aus der nachfolgenden Liste, enthält:5. Material, in particular according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ternary polymer mixture contains at least one polysaccharide or derivative thereof, selected from the list below:
Gummis: Arabicum = Acacia gum, Tragacanth, Carragenan, Furcel- laran, Ghatti, Guar, Locust Bohne, Psyllium, Quince, Tamarind- Karaya-Gummi; Pflanzenextrakte: Agar = extract Gelidium sp., Alginate = Blockcopolymer aus beta-D-Mannuronsäure und alfa-L- Guluronsäure, Arabinogalactan, Pectin;Gums: Arabicum = Acacia gum, tragacanth, carragenan, furcelaran, ghatti, guar, locust bean, psyllium, quince, tamarind-karaya gum; Plant extracts: Agar = extract Gelidium sp., Alginate = block copolymer from beta-D-mannuronic acid and alfa-L-guluronic acid, arabinogalactan, pectin;
Fermentationsprodukte: Dextran, Xanthan, Curdlan, Scleroglucan;Fermentation products: dextran, xanthan, curdlan, scleroglucan;
Bakterienextracte: Hefeglucan, Pullulan, Zanflo-10, Zanflo-21: Reg. Mark Kelco Division, Merck & Co., Inc., PS-7: Azotobacter indicus, Bacterium-Alginat : Azotobacter vinelandii,Bacterial extracts: yeast glucan, pullulan, Zanflo-10, Zanflo-21: Reg.Mark Kelco Division, Merck & Co., Inc., PS-7: Azotobacter indicus, Bacterium alginate: Azotobacter vinelandii,
sowie weiter Stärken wie Korn, Tapioka, Kartoffel, Weizen, Reis, etc. ;as well as other starches such as grain, tapioca, potato, wheat, rice, etc.;
Cellulosen und Cellulosederivate, wie Carboxymethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, sowie weiter Methyläther des Pectins, Hydroxypropylalginate;Celluloses and cellulose derivatives, such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, and also methyl ether of pectin, hydroxypropyl alginates;
modifizierte Stärken;modified starches;
Schalentier-Extrakte, Chitin und Chitosan;Shellfish extracts, chitin and chitosan;
Umsetzungsprodukte von Polysacchariden bzw. deren Derivaten, wie insbesondere der vorangehend erwähnten Materialien mit Lac- tonen, Lactamen und/oder geeigneten Carbonsäuren, wie insbesondere Formiate, Acetate, Potyrate, Propionate bzw. generell Ester, Aether, Alkylather, wie beispielsweise Ethylcellulose, Methylcellulose, etc. und Carboxymethylderivate, wie Hydroxyalcyläther, Carboxymethylcellulose, Hydroxymethylcellu- lose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropyl-Methycellulose .Reaction products of polysaccharides or their derivatives, such as, in particular, the materials mentioned above with lactones, lactams and / or suitable carboxylic acids, such as, in particular, formates, acetates, potyrates, propionates or generally esters, ethers, alkyl ethers, such as, for example, ethyl cellulose, methyl cellulose, etc. and carboxymethyl derivatives such as hydroxyalcyl ether, carboxymethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose.
6. Werkstoff, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Polymeren ausgewählt sind aus der nachfolgenden Liste: Aliphatische und teilaromatische Polyester aus6. Material, in particular according to one of claims 1 to 5, characterized in that the further polymers are selected from the list below: Aliphatic and partially aromatic polyester
A) linearen bifunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise Ethylenglycol, Hexadiol oder bevorzugt Butandiol und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen, bifunktionellen Alko- holen, wie beispielsweise Cyclohexandimethanol und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise 1, 2, 3-Propantriol oder Neopenthylglycol sowie aus linearen bifunktionellen Säuren, wie beispielsweise Bernsteinsäure oder Adipinsäure und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Säuren, wie beispielsweise Cyclohexandicarbonsäure und/oder gegebenenfalls aromatischen bifunktionellen Säuren, wie beispielsweise Terephthalsäure oder Isophthal- säure oder Naphthalindicarbonsäure und zusätzlich gegebe- nenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren, wie beispielsweise Trimellitsäure oderA) linear bifunctional alcohols, such as, for example, ethylene glycol, hexadiol or, preferably, butanediol and / or optionally cycloaliphatic, bifunctional alcohols, such as, for example, cyclohexanedimethanol and additionally optionally small amounts of higher-functional alcohols, such as, for example, 1, 2, 3-propanetriol or neopenthyl glycol, and from linear bifunctional acids, such as, for example, succinic acid or adipic acid and / or optionally cycloaliphatic bifunctional acids, such as, for example, cyclohexanedicarboxylic acid and / or optionally aromatic bifunctional acids, such as, for example, terephthalic acid or isophthalic acid or naphthalenedicarboxylic acid and, if appropriate, small amounts of higher-functional acids or, for example, trimfunctional acids or such as trimethylene acids
B) aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure oder Hydroxyvaleriansäure oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolacton,B) from acid- and alcohol-functionalized building blocks, for example hydroxybutyric acid or hydroxyvaleric acid or their derivatives, for example ε-caprolactone,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus A und B,or a mixture or a copolymer of A and B,
wobei die aromatischen Säuren nicht mehr als 50 Gew.% Anteil, bezogen auf alle Säuren, ausmachen.the aromatic acids making up no more than 50% by weight, based on all acids.
Die Säuren können auch in Form von Derivaten, wie beispielsweise Säurechloride oder Ester eingesetzt werden;The acids can also be used in the form of derivatives, such as acid chlorides or esters;
Aliphatische Polyesterurethane ausAliphatic polyester urethanes
C) einem Esteranteil aus linearen bifunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise Ethylenglycol, Butandiol, Hexandiol, bevorzugt Butandiol, und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise Cy- clohexandimethanol und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise 1,2, 3-Propantriol oder Neopentylglycol sowie aus linearen bifunktionellen Säuren, wie beispielsweise Bernsteinsäure oder Adiphinsäure und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen und/oder aromatischen bifunktionellen Säuren, wie beispielsweise Cyclohexandicarbonsäure und Terephthalsäu- re und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren, wie beispielsweise Trimellitsäure oderC) an ester fraction from linear bifunctional alcohols, such as, for example, ethylene glycol, butanediol, hexanediol, preferably butanediol, and / or optionally cycloaliphatic bifunctional alcohols, such as, for example, cyclohexanedimethanol and additionally optionally small amounts of higher functional alcohols, such as, for example, 1,2, 3-propanetriol or neopentyl glycol, and from linear bifunctional acids, such as, for example, succinic acid or adiphic acid and / or optionally cycloaliphatic and / or aromatic bifunctional acids, such as, for example, cyclohexanedicarboxylic acid and terephthalic acid and additionally, if appropriate, small amounts of higher-functional acids, such as trimellitic acid or
D) aus einem Esteranteil aus säure- und alkoholfunktionali- sierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure und Hydroxyvaleriansäure, oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolacton,D) an ester fraction from acid- and alcohol-functionalized building blocks, for example hydroxybutyric acid and hydroxyvaleric acid, or their derivatives, for example ε-caprolactone,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus C) und D) , undor a mixture or a copolymer of C) and D), and
E) aus dem Reaktionsprodukt von C) und/oder D) mit aliphatischen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und zu- sätzlich gegebenenfalls höherfunktionellen Isocyanaten, z.B. Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat , Isophorondiisocyanat, gegebenenfalls zusätzlich mit linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und/oder höherfunktionellen Alkoholen, z.B. Ethylengly- col, Butandiol, Hexandiol, Neopentylglycol, Cyclohexandi- methanol ,E) from the reaction product of C) and / or D) with aliphatic and / or cycloaliphatic bifunctional and additionally optionally higher-functional isocyanates, e.g. Tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, optionally additionally with linear and / or cycloaliphatic bifunctional and / or higher-functional alcohols, e.g. Ethylene glycol, butanediol, hexanediol, neopentyl glycol, cyclohexanedimethanol,
wobei der Esteranteil C) und/oder D) mindestens 75 Gew.%, bezogen auf die Summe aus C) , D) und E beträgt. Aliphatisch-aromatische Polymercarbonate auswherein the ester fraction C) and / or D) is at least 75% by weight, based on the sum of C), D) and E. Aliphatic-aromatic polymer carbonates
F) einem Esteranteil aus linearen bifunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise Ethylenglykol, Butandiol, Hexandiol, bevorzugt Butandiol und/oder cycloaliphatischen bifunk- tionellen Alkoholen, wie beispielsweise Cyclohexandi- methanol und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise 1,2,3- Propantriol oder Neopentylglycol sowie aus linearen bifunktionellen Säuren, wie beispielsweise Bernsteinsäure oder Adipinsäure und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Säuren, wie beispielsweise Cyclo- hexandicarbonsäure und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren, wie beispielsweise Tri- mellitsäure oderF) an ester fraction from linear bifunctional alcohols, such as, for example, ethylene glycol, butanediol, hexanediol, preferably butanediol and / or cycloaliphatic bifunctional alcohols, such as, for example, cyclohexanedimethanol and, if appropriate, small amounts of higher-functional alcohols, such as, for example, 1,2,3-propanetriol or neopentyl glycol and from linear bifunctional acids, such as, for example, succinic acid or adipic acid and / or optionally cycloaliphatic bifunctional acids, such as, for example, cyclohexanedicarboxylic acid and additionally optionally small amounts of higher functional acids, such as, for example, trimellitic acid or
G) aus einem Esteranteil aus säure- und alkoholfunktionali- sierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure oder Hydroxyvaleriansäure oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolacton,G) from an ester fraction from acid- and alcohol-functionalized building blocks, for example hydroxybutyric acid or hydroxyvaleric acid or their derivatives, for example ε-caprolactone,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus F) und G) undor a mixture or a copolymer of F) and G) and
H) einem Carbonanteil, der aus aromatischen bifunktionellen Phenolen, bevorzugt Bisphenol-A und CarbonatSpendern, beispielsweise Phosgen, hergestellt wird,H) a carbon portion which is produced from aromatic bifunctional phenols, preferably bisphenol A and carbonate donors, for example phosgene,
wobei der Esteranteil F) und/oder G) mindestens 70 Gew.%, bezogen auf die Summe aus F) , G) und H) beträgt;wherein the ester fraction F) and / or G) is at least 70% by weight, based on the sum of F), G) and H);
Aliphatische Polyesteramide ausAliphatic polyester amides
I) einem Esteranteil aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen, wie beispielsweise Ethy- lenglycol, Hexandiol, Butandiol, bevorzugt Butandiol, Cy- clohexandimethanol, und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Alkoholen, z.B. 1,2,3- Propantriol oder Neopentylglycol, sowie aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Säuren, z.B. Bernsteinsäure, Adipinsäuren, Cyclohexandicarbonsäure,I) an ester fraction from linear and / or cycloaliphatic bifunctional alcohols, such as, for example, lenglycol, hexanediol, butanediol, preferably butanediol, cyclohexanedimethanol, and additionally optionally small amounts of higher-functional alcohols, for example 1,2,3-propanetriol or neopentyl glycol, and also of linear and / or cycloaliphatic bifunctional acids, for example succinic acid, adipic acids, cyclohexanedicarboxylic acid,
bevorzugt Adipinsäure und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktioneller Säuren, z.B. Trimellitsäure, oderpreferably adipic acid and additionally optionally small amounts of higher functional acids, e.g. Trimellitic acid, or
K) aus einem Esteranteil aus säure- und alkoholfunktionali- sierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure, oder Hydroxyvaleriansäure, oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolacton,K) from an ester fraction from acid- and alcohol-functionalized building blocks, for example hydroxybutyric acid, or hydroxyvaleric acid, or their derivatives, for example ε-caprolactone,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus I) und K) , undor a mixture or a copolymer of I) and K), and
L) einem Amidanteil aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und zusätzlich gegebenenfalls geringenL) an amide component of linear and / or cycloaliphatic bifunctional and additionally optionally small
Mengen höherfunktionellen Aminen, z.B. tetramethylendia- min, Hexamethylendiamin, Isophorondiamin, sowie aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen hδherfunktio- nellen Säuren, z.B. Bernsteinsäure oder Adipinsäure, oderAmounts of higher functional amines, e.g. tetramethylene diamine, hexamethylene diamine, isophorone diamine, as well as from linear and / or cycloaliphatic bifunctional and additionally optionally small amounts of highly functional acids, e.g. Succinic acid or adipic acid, or
M) aus einem Amidanteil aus särue- und aminfunktionalisier- ten Bausteinen, bevorzugt W-Larinlactam und besonderes bevorzugt ε-Caprolactam,M) from an amide portion of acid- and amine-functionalized building blocks, preferably W-larin lactam and particularly preferably ε-caprolactam,
oder einer Mischung aus L) und M) als Amidanteil, wobeior a mixture of L) and M) as an amide component, wherein
der Esteranteil I) und/oder K) mindestens 10 Gew.%, bezogen auf die Summe aus I), K) , L) und M) beträgt. the ester content I) and / or K) is at least 10% by weight, based on the sum of I), K), L) and M).
7. Werkstoff, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mindestens ein Polysaccharid bzw. Derivat davon, ein Polyesteramid sowie durch mindestens einen aliphati- scher Polyester.7. Material, in particular according to one of claims 1 to 6, characterized by at least one polysaccharide or derivative thereof, a polyester amide and by at least one aliphatic polyester.
8. Werkstoff, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermischung mindestens einen Phasenvermittler enthält zur Verbesserung der Mischbarkeit des Polysaccharides bzw. des Derivates davon mit mindestens einer der weiteren Polymerkomponenten.8. Material, in particular according to one of claims 1 to 7, characterized in that the polymer mixture contains at least one phase mediator to improve the miscibility of the polysaccharide or the derivative thereof with at least one of the further polymer components.
9. Werkstoff, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenvermittler erhältlich ist durch im wesentlichen wasserfreies Mischen des Polysaccharides bzw. Derivates davon mit dem mindestens einen weiteren Polymeren in wenigstens nahezu wasserfreiem Milieu, wie vorzugsweise mit einem Wassergehalt von < 1 Gew.%.9. Material, in particular according to claim 8, characterized in that the phase mediator is obtainable by substantially water-free mixing of the polysaccharide or derivative thereof with the at least one further polymer in an at least almost water-free environment, such as preferably with a water content of <1 wt. %.
10. Werkstoff, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der weiteren Polymerkomponenten ein aliphatischer Polyester ist, wie z.B. ein Polylactid, Polycaprolacton oder Bernsteinsäureester.10. Material, in particular according to one of claims 1 to 9, characterized in that at least one of the further polymer components is an aliphatic polyester, such as e.g. a polylactide, polycaprolactone or succinic acid ester.
11. Werkstoff, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Polysaccharides von 5 - 90 Gew.% beträgt und der Anteil der mindestens zwei weiteren, biologisch abbaubaren Polymeren zwischen 10 und 95 Gew.%.11. Material, in particular according to one of claims 1 to 10, characterized in that the proportion of the polysaccharide is from 5 to 90% by weight and the proportion of the at least two further, biodegradable polymers is between 10 and 95% by weight.
12. Werkstoff, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Polysaccharid mindestens thermoplastische Stärke vorliegt .12. Material, in particular according to one of claims 1 to 11, characterized in that at least thermoplastic starch is present as the polysaccharide.
13. Verfahren zur Herstellung eines biologisch abbaubaren Werkstoffes bzw. einer mindestens ternären Polymermischung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Polysaccharid bzw. ein Derivat davon sowie mindestens zwei weitere biologisch abbaubare Polymere mit unterschiedlicher Kristallinität einem Mischaggregat zudosiert werden, in diesem aufgeschmolzen und zu einer möglichst homogenen Mischung gemischt werden.13. A process for producing a biodegradable material or an at least ternary polymer mixture, thereby characterized in that at least one polysaccharide or a derivative thereof and at least two further biodegradable polymers with different crystallinity are metered into a mixing unit, melted therein and mixed to form a mixture that is as homogeneous as possible.
14. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischen in einem Extruder oder Kneter erfolgt.14. The method, in particular according to claim 13, characterized in that the mixing takes place in an extruder or kneader.
15. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polysaccharid bzw. Derivat davon zunächst mit mindestens einer weiteren Polymerkomponente gemischt bzw. compoundiert wird und an- schliessend im Mischaggregat mindestens ein zweites weiteres Polymer hinzugefügt und in der Schmelze gemischt wird.15. The method, in particular according to one of claims 13 or 14, characterized in that the at least one polysaccharide or derivative thereof is first mixed or compounded with at least one further polymer component and then at least one second further polymer is added in the mixing unit and in the melt is mixed.
16. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst das Polysaccharid bzw. Derivat davon in weitgehendst wasserfreier Atmosphäre, vorzugsweise bei einem Wassergehalt von < 1 Gew.% mit mindestens einem der weiteren Polymeren gemischt wird und anschliessend die so hergestellte, weitgehendst homogene Mischung zusätzlich mit mindestens einem zweiten weiteren Polymeren in der Schmelz gemischt wird.16. The method, in particular according to one of claims 13 to 15, characterized in that first the polysaccharide or derivative thereof is mixed with at least one of the other polymers in a largely water-free atmosphere, preferably at a water content of <1% by weight, and then the the largely homogeneous mixture thus produced is additionally mixed with at least one second further polymer in the melt.
17. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass beim Zuführen des Polysaccharides bzw. Derivates davon und der mindestens zwei weiteren Polymerkomponenten zum Mischaggregat mindestens ein Phasenvermittler hinzugeführt wird, welcher die Verträglichkeit zwischen dem Polysaccharid und mindestens einer der weiteren Polymerkomponenten erhöht . 17. The method, in particular according to one of claims 13 to 16, characterized in that when the polysaccharide or derivative thereof and the at least two further polymer components are fed to the mixing unit, at least one phase mediator is added, which is the compatibility between the polysaccharide and at least one of the others Polymer components increased.
18. Verwendung des Werkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Herstellen von Formkδrpern oder Extrudaten, wie Fasern, Folien, Flächengebilden, wie Geweben, Filzen, Vliesen, etc.18. Use of the material according to one of claims 1 to 12 for the production of moldings or extrudates, such as fibers, foils, flat structures, such as fabrics, felts, nonwovens, etc.
19. Verwendung der Werkstoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Herstellen von textilen Erzeugnissen, wie Fasern, Fäden,19. Use of the materials according to one of claims 1 to 12 for the manufacture of textile products, such as fibers, threads,
Garne, Seile, Leinen, etc.Yarns, ropes, lines, etc.
20. Verwendung der Werkstoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Herstellen von Verpackungsmaterialien, wie insbesondere von Folien. 20. Use of the materials according to one of claims 1 to 12 for the manufacture of packaging materials, such as films in particular.
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