CZ200050A3 - Termoplastická směs na basi biopolymerů, způsob její výroby a její použití - Google Patents

Abstract

Termoplastické směsi na basi biopolymerů, obzvláště na basi škrobu, pro výrobu biologicky odbouratelných tvarových těles se zlepšenými mechanickými vlastnostmi, připravitelné smícháním (A) 100 hmotnostních dílů jednoho nebo více fyziologicky neškodných, biologicky odbouratelných, termoplasticky zpracovatelných polymemích materiálů, zvolených ze skupiny polysacharidů a proteinů; (B) 10 až 100 hmotnostních dílů vody; (C) 1 až 100 hmotnostních dílů ligninu; (D) popřípadě až 50 hmotnostních dílů jednoho nebo více změkčovadel, např. glycerolu, dimethylacetamidu a (E) popřípadě až 200 hmotnostních dílů dalších obvyklých přísad. Při způsobu výroby se jednotlivé složky směsi smíchají a termoplastifikují za přívodu tepelné a mechanické energie do směsi, výhodně za působení zvýšené teploty a za současného působení střižných sil. Použití směsi pro výrobu biologicky odbouratelných tvarových těles a fóli

Description

Termoplastická směs na basi biopolymerů, způsob její výroby a její použití

Oblast techniky

Vynález se týká oblasti termoplastického zpracování polymemí ch materiálů. Obzvláště se týká termoplastických směsí na basi biopolymerů, výhodně škrobu, výroby takových směsí a rovněž jejich použití těchto směsí k výrobě biologicky odbouratelných tvarových těles, jako jsou tvarové díly nebo folie, se zlepšenými vlastnostmi, výhodně zlepšenými mechanickými vlastnostmi.

Dosavadní stav techniky

Technická oblast biopolymerů se těší především vzhledem k ekologickým hlediskům stále stoupajícímu zájmu.

Biopolymery, jako jsou polysacharidy a proteiny, mají jako biokompatabilní materiály velkou výhodu ve v zásadě dobré biologické odbouratelnosti a přijatelnosti. V důsledku zvýšeného používání takzvaných hydrofilnich polymerů jako přírodních a tím fyziologicky přijatelných a odbouratelných plastů pro nej různější oblasti použití, bylo vyvinuto také značné úsilí zpracovat škrob pomocí známých technik pro zpracování plastů, to znamená například pomocí vstřikovacího lití a extruse. Produktům takto vyrobeným, jako jsou tvarové díly nebo folie, však chybí často dostatečné mechanické vlastnosti, jako například dostatečná pevnost, nebo také ekonomiská příprava odpovídajících výchozích materiálů .

Pomoc může být zjednána chemickou přeměnou biopolymerů. Reakcí, které se mohou použít pro modifikaci například škrobu, je mnoho. Sem patří oxidační procesy, polymeranalogní reakce s organickými chemikáliemi nebo zesilovací reakce.

Při dalším zpracování směsí biopolymerů, obzvláště směsí škrobu, pomocí dosavadních technologií polymeračních procesů, je v převažujícím množství případů zajímavé roztavení polymemí směsi (například vstřikovací lití, tvarování vyfukováním, extruse, koextruse, vyfukovací extruse). Pro to je potřebné termoplastické chování tvarovací hmoty na basi biopolymerů.

Často jsou však látky, které se musí použít pro zlepšení plastifikace termoplastických směsí, nevýhodné pro mechanické vlastnosti produktů, zhotovených z těchto termoplastických směsí. Když se zkouší například zlepšit termoplasické chování například škrobu zesítěním, přičemž často hrají důležitou roli bifunkční molekuly na basi aldehydů, jako je například glyoxal, glutardialdehyd nebo dialdehydškrob, ale také na basi diisokyanátů, epoxidů, epichlorhydrinu, diesterů a podobně, může dojít při vysokém obsahu zesífovadla k tomu, že rozsah zesilovací reakce působí proti požadovanému efektu, který spočívá ve zlepšené plastifikaci škrobu. Obzvláště vede silnější zesítění k nerozpustnému ale botnatelnému produktu.

Jako specielní stav techniky se zřetelem na termoplastické materiály na basi škrobu je možno uvést následující publikace :

VO 90/05161 (PCT/CH89/00185) = Dl ,

DE-A 39 31 363 = D2 ,

DE 44 12 136 = D3 a

DE 42 07 131 = D4 .

Dl popisuje výrobu termoplasticky zpracovatelného škrobu přidáním přísady ke v podstatě nativnímu nebo přírodnímu škrobu a tavením směsi přívodem tepla a mechanické energie. U přísad se jedná o látku, která snižuje teplotu tání škrobu, takže teplota tání škrobu společně s touto přísadou leží pod teplotou rozkladu škrobu. Konkrétně se u této přísady například o dimethylsulfoxid, 1,3-butandiol, glycerol, ethylenglykol, propylenglykol, butylenglykol, diglycerid, diglykolether, formamid, Ν,Ν-dimethylformamid, N-methylformamid, N,N’-dimethylmočovinu, dimethylacetamid a N-methylacetamid. V Dl je kromě toho navrhován přídavek zesilovacího prostředku ze skupiny dvojmocných nebo vícemocných karboxylových kyselin a/nebo anhydridů, halogenidů a/nebo amidů dvojmocných nebo vícemocných karboxylových kyselin, derivátů dvojmocných nebo vícemocných anorganických kyselin, epoxidů, formaldehydu, derivátů močoviny, divinylsulfonů, isokyanátů, jednomocných nebo vícemocných oxosloučenin, jakož i kyanamidu.

D2 se týká způsobu snížení botnatelnosti škrobu modifikací, která spočívá v tom, že se zesilovací činidlo přidá přímo nebo v enkapsulované formě a zesilovací reakce se dosáhne následujícím temperováním při zvýšené teplotě. Použitá zesilovací činidla jsou mimo jiné deriváty močoviny, urotropin, trioxan, diepoxidy nebo polyepoxidy, dichlorhydriny nebo polychlorhydriny, diisokyanáty nebo polyisokyanáty, deriváty kyseliny uhličité, diestery nebo také anorganické polykyseliny, jako jsou kyseliny fosforu nebo

9··· · · ·· ·· boru. Popsané směsi se vyznačují tím, že se používají velmi vysoké poměry zesíťovadla (v rozmezí 10 až 100 % hmotnostních) , aby se následuj ícím tepelným zpracováním dosáhlo odpovídajícího zvýšení mechanické stability.

Použití nachází lignin mimo jiné v adhesivech a klihovitých látkách, jak je popsáno například v D3 . Heterogenní směs ligninsulfonátu s kolofoniovou pryskyřicí a škrobem poskytuje ve vodné dispersi klihový prostředek pro povrchové klížení a klížení hmoty.

D4 popisuje použití kapalných kouřových aromat při výrobě tubulárních viskosových obalů pro balení potravin srážecími procesy s cílem propůjčit obzvláště masným produktům charakteristický profil vlastností. Nevýhodné je to, že se kapalné aroma musí vnášet po procesu výroby dalšími pracovními kroky.

Vzhledem ke zde uváděnému a diskutovanému stavu techniky je tedy úkolem předloženého vynálezu dát k disposici termoplastickou směs na basi biopolymerů, výhodně škrobu, která by dovolovala výrobu biologicky odbouratelných tvarových těles se zlepšenými vlastnostmi, výhodně se zlepšenými mechanickými vlastnostmi.

Úkolem předloženého vynálezu tedy je vypracování způsobu výroby termoplastické směsi pro extrudáty nebo granuláty, jakož i použití těchto termoplastických směsí.

Podstata vynálezu

Výše uvedený úkol byl vyřešen přípravou termoplastické směsi na basi biopolymerů pro výrobu biologicky odbouratelných tvarových těles se zlepšenými vlastnostmi, obzvláště se zlepšenými mechanickými vlastnostmi, která obsahuje účinné množství ligninu.

Výhodná je uvedená termoplastická směs na basi škrobu.

Termoplastická směs má výhodně hmotnostní poměr ligninu k biopolymerů, obzvláště škrobu, v rozmezí 1 : 1000 až 1:1, obzvláště v rozmezí 1 : 100 až 1 : 2 .

Tím, že termoplastická směs na basi biopolymerů obsahuje účinné množství ligninu, je umožněno podle zamýšleného použití různě vysokými podíly ligninu modifikovat vlastnosti těchto materiálů. Obzvláště při použití jako folií se dají zjistit positivní vlivy na mechanické vlastnosti a další vlastnosti při používání, jako je například vůně.

Na základě přírodního charakteru přídavné látky ligninu je také možné použití v potravinářské oblasti.

Při tom propůjčuje lignin jak termoplastické tvarovací hmotě samotné, tak také z ní zhotoveným tvarovým tělesům jakéhokoliv druhu, na základě své chemické povahy příjemnou aromatickou vůni. Obzvláště při výrobě folií a filmů je tento předem nepředpokládatelný efekt positivně patrný, takže přichází v úvahu použití za aspektu aplikace jako aromatické komponenty nebo kouřové látky.

Vedle ovlivnění vzhledu, vůně a chuti nelze opomenout positivní vliv na konservační schopnosti termoplastických tvarovacích hmot, jakož i z nich vytvářených tvarových těles

···· · · ·» · · · ·« ·· a folií.

Vzhledem k teplotám při zpracování, potřebným podle předloženého vynálezu, nebylo možno bez dalšího předpokládat, že se takovéhoto positivního efektu dosáhne použitím ligninu a jeho derivátů.

Vynález spočívá tedy především v aplikaci a použití ligninu pro modifikaci termoplasticky zpracovatelných materiálů, jako jsou proteiny a/nebo polysacharidy. Při tom dosud přes všudypřítomnost ligninu v přírodě nemohli odborní i předpokládat, že kombinace přírodního materiálu, separovaného ze dřeva, totiž ligninu, s proteiny a/nebo polysacharidy, výhodně polysacharidy a především škrobem a jeho deriváty, vede k výhodné modifikaci termoplastických směsí, které tyto biopolymery obsahují a ke zlepšení vlastností z nich vyrobených produktů.

Vedle uvedených zlepšení vlastností produktů je další výhodou předloženého vynálezu to, že dosud nevyužívaná odpadní látka z výroby papíru dosahuje smysluplného použití. Při tom se vedle cenového aspektu přispívá dobrou výchozí cenou ligninu také k následujícímu bývoji.

Obzvláště výhodné pro termoplastické směsi podle předloženého vynálezu jsou mimo jiné termoplastické vlastnosti ligninu, nastupující při adici vody, jakož i jeho stabilisující efekty v kombinaci s biopolymery, výhodně polysachyridy.

Kromě toho je použitím ligninu v termoplastických tvarovacích hmotách možné vyloužit přídavek změkčovadel. Lignin má tedy také změkčující vlastnosti.

Je výhodné, když je polymer přírodní, chemicky modifikovaný, fermentačně získaný, rekombinantně získaný a/nebo biotransformací vyrobený škrob nebo polysacharid, když je to derivát uvedených druhů škrobů, nebo když se jedná o směsi jednoho nebo více výše uvedených škrobů a/nebo derivátů škrobů.

Výborné termoplastické modifikace biopolymerů se získají obzvláště tehdy, když ligninem je alkali-lignin.

Obzvláště zaj ímavé j sou podle předloženého vynálezu termoplastické směsi, obsahující (A) 33 až 90 % hmotnostních (w/w) jednoho nebo více fyziologicky neškodných, biologicky odbouratelných, termoplasticky zpracovatelných polymerních materiálů (biopolymerů), zvolených ze skupiny polysacharidů a proteinů ;

(B) 5 až 35 % hmotnostních (w/w) vody ;

(C) 0,5 až 33 % hmotnostních (w/w) ligninu ;

přičemž komponenty (A) až (C) dávají dohromady 100 % hmotnostních ; jakož i popřípadě (D) 50 hmotnostních dílů, vztaženo na 100 hmotnostních dílů sumy komponent (A) až (C), jednoho nebo více změkčovadel a (E) až 200 hmotnostních dílů, výhodně ne více než 100 hmotnostních dílů, vztaženo na 100 hmotnostních dílů sumy komponent (A) až (C), dalších obvyklých přísad.

Tímto jsou dány k disposici termoplasticky zpracovatelné směsi na basi biopolymerů, výhodně na basi škrobu, které mají výbornou termoplastickou zpracovatelnost a mohou se zpracovávat na tvarové díly, které mají výborné mechanic ké vlastnosti a přesto jsou lehce biologicky odbouratelné, například tlením nebo kompostováním.

Kromě toho jsou produkty, jako jsou tvarová tělesa nebo folie, v podstatě biokompatibilní a popřípadě jedlé, což představuje cestu k jedlým obalovým materiálům, tedy obzvláště obalovým materiálům pro potraviny.

Pod obalovými materiály pro potraviny se při tom rozu mí jak takové obalové materiály, které mají s potravinami pouze temporární kontakt, tak také obalové materiály, jako jsou hadice, obaly nebo potahy, které mají na svém vnitřním povrchu stálý kontakt s potravinami a mohou být tedy také při odběru potravin samy odebírány. Tyto obalové materiály jsou tedy vhodné mimo jiné pro ovoce, vejce, sýry, cukrovinky, koláče, sušenky, šumivé tablety, nápoje, maso, uzeni ny nebo pečená masa.

Použití tvarových těles, získatelných z termoplastických tvarovacích hmot podle předloženého vynálezu, není při tom omezené na využití v kombinaci s temporárními produkty, ale také se mohou využít na temporární ochranu užitkových předmětů a investičního zboží při transportu nebo skladování. Obzvláště je zde třeba uvést ochranu před klimatickými vlivy, což se například vyskytuje při zámořském transportu automobilů.

Obzvláště bylo nyní překvapivě zjištěno, že při použi ti zvláštních, definovaných přídavných látek, jako je lignin, se za speciálních podmínek dosáhne efektů, které biopolymery, obzvláště škrob, sice modifikují, ale na druhé

·· ·· ··· · * · · straně však dovolují další zpracování biopolymerů, obzvláště škrobu, pomocí obvyklých termoplastických technik pro zpracování plastů.

Za zvláštních podmínek podle předloženého vynálezu se dá modifikační reakce provádět během zpracování. Při tom mají přídavné látky podle předloženého vynálezu positivní vliv také již v nepatrných koncentracích na vlastnosti a zpracovatelnost termoplastických směsí na basi biopolymeo ru.

Komponenta (A) termoplastické směsi podle předloženého vynálezu na basi biopolymerů

Komponenta (A) je základní komponentou termoplasticky zpracovatelné směsi podle předloženého vynálezu.

Jedná se zde o biopolymery, pod čímž se ve smyslu vynálezu přesněji rozumí výhodně fyziologicky neškodné, v podstatě také biologicky odbouratelné a termoplasticky zpracovatelné polymemí materiály, které ve směsi podle předloženého vynálezu mohou být obsažené v množství v rozmezí 33 až 90 % hmotnostních Jako komponenta (A) přicházejí v úvahu také směsi dvou nebo více takovýchto sloučenin .

Skupina materiálů, které odpovídají těmto požadavkům, je skupina proteinů.

Ke komponentám (A) , s úspěchem použitelným v rámci vynálezu patří mezi jiným želatina, rostlinné proteiny, jako slunečnicový protein, sojový protein, protein ze semen bavlny, protein z burských oříšků, protein ze semen řepky

···· ·· ·· · · · · · ·· a dále proteiny z plasmy, bílek, žloutek a podobně.

Příznivé směsi poskytují také zein, gluten (kukuřice, brambory), albumin, kasein, kreatin, kolagen, elastin, fibroin a/nebo mléčný protein.

Zajímavé jako složka (A) jsou obzvláště také polysacharidy .

S výhodou se použijí ve vodě rozpustné polysacharidy, jako je kyselina alginová a její soli, carrageenany, furcellaran, guar gum, agar-agar, arabská guma a příbuzné polysacharidy (gum ghatti, gum karaya, gum tragacanth), tamarind gum, xanthan gum, aralia gum, johannesbrot gum, (locust beán gum), arabinogalaktan, pullulan, chitosan, dextriny a celulóza.

Příznivě se může projevit také obsah lentinanu, laminarinu, chitinu, heparinu, inulinu, agarozy, galaktanu, kyseliny hyaluronové, dextranů, dextrinů a/nebo glykogenu.

Obzvláště účelné směsi se získají tehdy, když se u komponenty (A) se jedná o jeden nebo více škrobů, jednen nebo více jejich derivátů nebo o směsi škrobu a derivátů škrobu.

Výhodné jsou pro komponentu (A) především také směsi uvedených škrobů nebo derivátů škrobů navzájem a s jinými polysacharidy a/nebo proteiny.

Důležitá skupina škrobů zahrnuje škroby, získané z rostlinných surovin. K nim patří mezi jiným škroby z hlíz, jako jsou brambory, maniok, maranta, batata, ze semen, jako • · ···· ·· ·· ··· je pšenice, kukuřice, žito, rýže, ječmen, proso, oves, sorghum, z plodů, jako jsou kaštany, žaludy, fazole, hrách, jiné luštěniny, banány a rovněž z rostlinné dřeně, příkladně palmy ságo.

Škroby, použitelné v rámci vynálezu, sestávají v podstatě z amylázy a amylopektinu v proměnlivých množstevních poměrech (vždy podle původu).

Obzvláště dobré výsledky se docilují mezi jiným se škroby z brambor (příkladně Toffena firmy Sudstárke) a kukuřice (příkladně Maize Starch firmy National Starch), ale také s polyglukany, které se vyznačují perfektně lineární stavbou polymeru.

Molekulové hmotnosti škrobů, použitelných podle předloženého vynálezu, se mohou měnit v širokém rozmezí. Pro termoplastické směsi podle vynálezu jsou použitelné příkladně takové škroby, které v podstatě sestávají ze směsi amylosy a amylopektinu, s výhodou s molekulovou hmotností M_w v rozmězí mezi 5 x 10^ a 1 x 10^. Výhodné jsou obzvláště polymery s dlouhým řetězcem s molekulovou hmotností M_w mezi 1 χ 10⁶ a 5 χ 10⁶.

Výhodné jsou dále také lineární škroby, výhodně polyglukany, obzvláště 1,4-a-D-polyglukan, s molekulovou hmot9 c ností M_w v rozmezí 5 x 10 až 1 x 10 , výhodně s mole9 4 kulovou hmotností v rozmezí 1 x 10 až 5 x 10

Vedle tvarovacích hmot na basi škrobů přírodního přirozeného původu se mohou podle předloženého vynálezu používat také takové termoplastické směsi nebo tvarovací hmoty se škroby, které jsou chemicky modifikovány, získány fermentač- 12 ně, jsou rekombinantního původu nebo byly získány biotransformací (také pomocí biokatalysy).

Jako chemicky modifikované škroby se podle předloženého vynálezu rozumí takové škroby, u nichž byly chemickou cestou změněny vlastnosti ve srovnání s přirozenými vlastnostmi. Toho se v podstatě dosahuje reakcemi analogickými polymerací, při nichž se škrob zpracovává s mono-, bi- nebo polyfunkčními reagenciemi, případně oxidačními prostředky. Přitom s výhodou reagují hydroxyskupiny polyglukanu škrobu etherifikací, esterifikací nebo selektivní oxidací. Další možnost spočívá v modifikaci, která spočívá v radikálově iniciované roubované kopolymerací kopolymerovatelných nenasycených monomerů na škrobový řetězec.

Ke zvláštním chemicky modifikovaným škrobům patří mezi jiným estery škrobu, jako xantogenáty, acetáty, fosfáty, sulfáty a nitráty, ethery škrobu, jako příkladně neionické, anionické nebo kationické ethery škrobu, oxidované škroby, jako příkladně dialdehydškrob, karboxyškrob, škroby odbourané persulfátem a obdobné látky.

Fermentační škroby jsou ve významu tohoto slova v rámci vynálezu škroby, které se získávají fermentačními procesy za použití organismů vyskytujících se v přírodě jako houby, řasy nebo bakterie nebo se získávají za zapojení a spoluúčasti fermentačních procesů. Příklady škrobů z fermentačních procesů zahrnují kromě dalších arabskou gumu a příbuzné polysacharidy (gellan gum, gum ghatti, gum karaya, gum tragacanth), xanthan, emulsan, rhamsan, wellan, schizophyllan, polygalakturonáty, laminarin, amylosa, amylopektin a pektiny.

···· ·· · · ··· ·· · ·

Škroby rekombinantního původu nebo rekombinantními škroby jsou míněny škroby, které se získávají fermentačními procesy za použití organismů nevyskytujících se v přírodě, ale za pomoci přirozených organismů modifikovaných genovýmitechnikami, jako houby, řasy nebo bakterie nebo se získávají za zapojení a spoluúčasti fermentačních procesů. Příklady škrobů z fermentačních, genovými technikami modifikovaných procesů jsou mimo jiné amyloza, amylopektin a další polyglukany.

Biotransformací vyrobené škroby značí v rámci předloženého vynálezu to, že se škrob, amylosa, amylopektin nebo polyglukany vyrobí katalytickou reakcí monomerních základních stavebních prvků, všeobecně oligomerních sacharidů, obzvláště monosacharidů a disacharidů, tak, že se za specifických podmínek použije biokatalysátor (také enzym). Jako příklady škrobů z biokatalytických procesů je možno mimo jiné uvést polyglukan a modifikované polyglukany a polyfruktan a modifikované polyfruktany.

Konečně je možné také za použití derivátů jednotlivých jmenovaných škrobů získat výhodné termoplastické směsi. Při tom znamenají výrazy deriváty škrobů nebo škrobové deriváty zcela obecně modifikované škroby, to znamená takové škroby, u kterých byl ke změně jejich vlastností změněn přirozený poměr amylosa/amylopektin, u kterých bylo provedeno předběžné zmazovatění, které byly podrobeny parciálnímu hydrolytickému odbourání nebo které byly chemicky derivátisovány.

Ke zvláštním derivátům škrobů patří mimo jiné oxidované škroby, například dialdehydškroby nebo ostatní oxidační produkty s karboxyfunkcemi, nebo nativní ionické škroby (například s fosfátovými skupinami) nebo ionicky dále modifikované škroby, přičemž pod tento výraz spadají jak anionické, tak také kationické modifikace.

Obzvláště příznivé termoplastické směsi se také získají, jestliže se použijí škroby (například a obzvláště bramborový škrob), které obsahují pouze nepatrný podíl jiných sloučenin, které se nepočítají k sacharidům (příkladně proteiny, tuky, oleje) , nebo se použijí ionické škroby jako základní materiál nebo jako příměs a/nebo se jako škrobový základ použijí polyglukany, vynikající svojí jednotností se zřetelem na strukturu, molekulovou hmotnost a čistotu, například biotransformací vyrobený 1,4-a-D-polyglukan.

Termoplastická směs podle předloženého vynálezu se výpočtem koriguje z hlediska obsahu složky (A) nebo směsi složek (A) na obsah vody 0 %. To znamená, že se stanoví obsah vody složky (A) a při odměřování použitých hmotnostních dílů se přiměřeně odečte, ale zohlední se při odměřování složky (B).

Komponenta (B) termoplastické směsi podle předloženého vynálezu na basi škrobu

Komponenta (B) směsi podle předloženého vynálezu je základní komponenta.

Voda je ve směsi podle předloženého vynálezu obsažena v množství 5 až 35 % hmotnostních (w/w) . Pokud je množství vody pod 5 % hmotnostních, pak je destrukturace a homogenizace směsi nedostatečná. Pokud je obsah vody vyšší než 35 % hmotnostních, vzniká nebezpečí, že viskozita směsi bude příliš nízká.

Výhodně je ve směsi podle vynálezu obsah vody asi v rozmezí 7,5 až 30 % hmotnostních (w/w) , obzvláště výhodně v rozmezí 10 až 25 % hmotnostních.

V těchto výhodných oblastech dochází k optimální plastifikaci směsi, to znamená destrukturaci biopolymerů, homogenisaci směsi, jakož i její termoplastifikaci.

Množství vody (B) zahrnuje vedle skutečně dodané vody také výpočtem zohledněné obsahy vody ostatních složek, obzvláště množství vody vázané nebo obsažené ve složce (A), popřípadě vody vázané nebo obsažené ve složkách (C), (D) a (E) .

Původ složky (B) již v podstatě není kritický. Může se použít VE-voda, deionizovaná voda nebo stejně tak dobrá voda vodovodní nebo voda jiného původu, pokud je obsah solí nebo jiných cizích látek ve vodě se zřetelem na zamýšlené použití . tolerovatelný.

« Komponenta (C) směsi škrobu podle předloženého vynálezu

Složka (C) je ve směsi podle vynálezu jako podstatná složka.

Komponenta (C) je ve směsi podle předloženého vynálezu obsažena v množství 0,5 až 35 % hmotnostních (w/w).

Výhodné směsi se získají tehdy, když je komponenta (C) obsažena ve směsi v množství alespoň 1 % hmotnostní (w/w).

Obzvláště zajímavé jsou také termoplastické směsi, ve kterých je komponenta (C) obsažena v množství v rozmezí

2,5 až 30 % hmotnostních (w/w).

Obzvláště účelné jsou termoplastické směsi, ve kterých je komponenta (C) obsaena v množství 5 až 25 % hmotnostních (w/w).

U komponenty (C) se jedná o lignin. Toto je přírodní vysokomolekulární aromatická látka, která ve zdřevnatělých rostlinách vyplňuje prostor mezi buněčnými membránami a může zdřevnatět. V této souvislosti se také mluví o lignifikaci, popřípadě zdřevnatění.

Obzvláště má lignin za úkol kontrolovat obsah kapalin v rostlině, propůjčovat pevnost, jakož i vybudovávat resistenci vůči mikroorganismům.

Podle předloženého vynálezu jsou použitelné všechny v přírodě získatelné ligniny.

Strukturu ligninu je třeba chápat jako vysokomolekulární odvozeninu fenylpropanu. Různými možnostmi připojení vznikají lignanové a kumarinové struktury, cyklické ethery, laktony a podobně.

Výhodné jsou takové, které mají molekulovou hmotnost asi 5000 až 10000 Dalton.

Rovněž výhodné jsou alkali-ligniny.

ačkoliv je dosud známé použití alkali-ligninu jako pojivá pro lisované desky na basi dřeva a celulosy, jako • · · · » · · · * · • · · · · · · · · · · · • ·· ·· * ···· ···· ·· ·· ··· « · ·· dispergačního prostředku, pro čiření cukerných roztoků, pro stabilisaci asfaltových emulsí a pro stabilisaci pěny, je použití podle předloženého vynálezu obzvláště překvapivé.

Při tom je třeba obzvláště vyzdvihnout to, že se lignin může zcela nebo částečně použít jak jako změkčovadlo, tak také otevírá možnost, propůjčit produktům, vyrobítelným z termoplastických tvarovacích hmot pro určité použití požadovanou aromatickou vůni.

Komponenta (D) směsi škrobu podle předloženého vynálezu

Složka (D) je obsažena ve směsi podle vynálezu jako ppřípádná složka.

Množství složky (D) má význam tehdy, když není množství komponenty (C) samotné při vyšší mechanické a/nebo tepelné energii dostatečné k tomu, aby se docílilo dostatečného změkčovacího efektu. Jedno nebo více změkčovadel je ve směsi podle vynálezu obsaženo v množství v rozmezí 50 hmotnostních dílů až 100 hmotnostních dílů sumy komponent (A) až (C) .

Příznivá jsou množství změkčovadel v rozmezí 5 až 30 hmotnostních dílů. V této oblasti je plastifikace obzvláště dobrá. Pokud překročí obsah změkčovadel množství, které odpovídá 50 hmotnostních dílů, nepozoruje se žádné zlepšení plastifikace směsi.

Výhodné jsou také množství změkčovadel v rozmezí 7,5 až 25 hmotnostních dílů, obzvláštně účelné jsou obsahy změkčovadel v rozmezí 10 až 20 hmotnostních dílů, vždy vztaženo na 100 hmotnostních dílů sumy komponent (A) až (C) .

V zásadě jsou v rámci vynálezu výrazy změkčení způsobující činidla, plastifikační činidla nebo elastifikační činidla rovnocenné s výrazem změkčovadla.

Použitelné jsou všechny indiferentní, s výhodou organické substance, obecně s nízkým tlakem par, které vstupují ve vzájemné fyzikální působení se složkami (A) a případně (B) a tvoří s nimi homogenní systém, a to bez chemické reakce, s výhodou pomocí jejich schopnosti rozpouštění a botnání, ale také i bez nich.

Složka (D), použitá podle vynálezu propůjčuje směsi s výhodou sníženou teplotu tuhnutí, zvýšenou schopnost tvarování , zvýšené elastické vlastnosti, sníženou tvrdost a případně zvýšenou adhesní schopnost.

Výhodná změkčovadla podle vynálezu jsou bez zápachu, bez barvy, odolná vůči světlu, chladu i teplu, pouze málo nebo vůbec hygroskopická, odolná proti vodě, nepoškozující zdraví, těžko hořlavá a pokud možno málo těkavá, s neutrální reakcí, mísitelná s polymery a pomocnými látkami a vykazují dobré chování při gelování. Obzvláště mají vykazovat vůči složkám (A) snášenlivost, schopnost gelování a změkčující účinnost.

Dále mají sloučeniny použité podle vynálezu jako složka (D) vykazovat malou migraci, což je významné obzvláště pro použití tvarových těles podle vynálezu v potravinářské oblasti .

K obzvláště výhodným změkčujícím složkám (D) patří mezi jiným dimethylsulfoxid, 1,3-butandiol, glycerol, ethylengy-

• · • · · « · 4 • · ♦ » · » » ·· ♦ · • 4 · « · ·

9»·* ·« 1» kol, propylenglykol, diglycerid, diglykolether, formamid,

N,N-dimethylformammid, N-methylformamid, dimethylacetamid, N-methylacetamid a/nebo N,N’-dimethylmočovina.

Obzvláště výhodné jsou také polyalkylenoxidy, glycerolmono-, di- nebo triacetát, sorbitol nebo jiné alkoholické cukry, jako erythritol, cukerné kyseliny, polyhydroxykarboxylové kyseliny, sacharidy jako glukóza, fruktoza nebo sacharoza a rovněž kyselina citrónová a její deriváty.

Komponenta (E) termoplastické směsi na basi biopolymeru podle předloženého vynálezu

Složka (E) je obsažena ve směsi podle vynálezu jako případná složka. Může se zde jednat o jednu nebo více látek, které jsou použitelné celkem jako komponenta (E) v množství až 200 hmotnostních dílů, výhodně ne více než 100 hmotnostních dílů, vztaženo na 100 hmotnostních dílů sumy komponent (A) až (C).

K obvyklým přídavným látkám nebo aditivům patří mezi jiným plniva, kluzné prostředky, které se odlišují od změkčovadel uvedených ad (D), flexibilizační prostředky, pigmentační prostředky, barviva, prostředky k odformování a j iné.

Jako plniva jsou příkladně vhodné syntetické polymery, které jsou ve směsi téměř rozpustné, jako příkladně polymery založené na kyselině mléčné, jako Lacea firmy Mitsui, Resomer firmy Boehringer Ingelheim, a další polymery založené na kyselině mléčné a druhově příbuzné polymery kyseliny mléčné firem Vako Pure Chemical Industries Ltd., Medisorb Co., Birmingham Polymers lne., Polysciences lne., Purac

Biochem BV, Ethicon, Cargill nebo Chronopo, přičemž je třeba mít na zřeteli , že tento přehled nemusí absolutně odpovídat úplné nabídce. Dále se mohou použít také další bioodbouratelné polyestery, jejichž základní stavební prvky jsou různé od kyseliny mléčné nebo kyseliny glykolové, avšak výhodně z fyziologicky neškodných hydroxykarboxylových kyselin. V této souvislosti je možno uvést jako takovéto zástupce kopolyester na basi kyseliny hydroxymáselné a hydroxyvalerové n

kyseliny, obzvláště značky Biopol.

Dále se navrhuje přidat nejméně jedno anorganické plnivo, jako příkladně oxid hořečnatý, oxid hlinitý, oxid křemičitý, oxid titaničitý a podobně.

Ke zbarvování směsi jsou vhodné oblváště organické nebo anorganické pigmenty, obzvláště také takzvané pigmenty s perlovým leskem, které jsou ovšem převážně založeny na bázi silikátů a proto jsou biokompatibilní, jsou tedy zařazeny jako nezávadné pro živé organismy a v zásadě také jako jedlé a mohou se používat v množství mezi 0,001 a 10 hmotnostních dílů.

Ke zlepšení vlastnosti tečení jsou vhodné obzvláště živočišné nebo rostlinné tuky a/nebo lecitin, které se používají s výhodou v hydrogenované formě, přičemž tyto tuky a jiné deriváty mastných kyselin vykazují s výhodou tepolotu tání vyšší než 50 °C.

Aby se zlepšila hydrofilie a tím odolnost termoplasticky zpracovatelné směsi proti vodě během zpracování a po něm, může se ke směsi přidat zesifuící prostředek v malém množství k chemické modifikaci škrobu. S výhodou se k tomu použijí alkylsiloxany v množství až do 5 hmotnostních dílů.

• · » ( • ·

Jako zesilující prostředky jsou vhodné mezi jiným také dvousytné nebo vícesytné karboxylové kyseliny a rovněž jejich anhydridy, halogenidy dvousytných nebo vícesytných karboxylových kyselin, amidy dvousytných nebo vícesytných karboxylových kyselin, deriváty dvousytných nebo vícesytných anorganických kyselin, epoxidy, formaldehyd a/nebo deriváty močoviny, divinylsulfony, isokyanáty, oxosloučeniny a kyanamid, přičemž jsou tyto sloučeniny vhodné také obzvláště k chemické modifikaci v návaznosti na termoplastické zpracováni a tím mohou přispět k dalšímu zlepšení obzvláště mechanických vlastností.

Dále může směs podle předloženého vynálezu obsahovat také komponentu (E’) . Tato komponenta (E’) je stejně jako komponenta (E) případnou součástí směsi podle předloženého vynálezu.

Při tom se jedná o fosfáty, které mohou být využitelné pro další zlepšení plastifikace směsí biopolymerů a pro zlepšení mechanických vlastností resultujících produktů.

U složky (E’) se jedná podle předloženého vynálezu o fosfáty. Pod pojmem fosfáty se v rámci vynálezu rozumí soli a estery různých kyselin fosforu. Nejvýhodnější jsou pro vynálezu ovšem soli různých kyselin fosforu. Podle vynálezu se mohou použít také směsi jedné nebo několika solí a/nebo esterů různých kyselin fosforu a tedy tvoří složku (E’) jeden nebo více fosfátů.

Příklady vhodných fosfátů jako složka (E’) jsou mezi jiným ortofosforečnany obecného vzorce ΜΉ2ΡΟ4 (příkladně NaJ^PC^) a Μ’^ί^Ρί^^ (příkladně Ca(H₂P0₄)2), sekundární • » ortofosforečnany obecného vzorce M^HPO^ nebo Μ’ ΉΡΟ4 (příkladně K^HPO^, CaHPO^) nebo terciární ortofosforečnany obecného vzorce Μ’^ΡΟ^ nebo Μ’^ίΡί^^ (příkladně Na^PO^, Ca^PC^^), kde M’ znamená jednosytný kation jako příkladně ⁺NRR’R’’R’’’, kde R, R’, R’’ aR’’’ nezávisle na sobě mohou být stejné nebo rozdílné a znamenají vodík, alkyl s 1 až 8 uhlíkovými atomy, lineární nebo rozvětvený, aryl se 4 až 8 uhlíkovými atomy, s výhodou fenyl, iont alkalického kovu, s výhodou Na⁺ nebo K⁺, M’’ značí dvojmocný kationt, s výhodou iont kovů alkalických zemin, obzvláště výhodně Ca

Obzvláště zajímavé jako složka (E’) jsou dále skupiny kondenzovaných fosfátů, vznikající při zahřívání odštěpením vody, odvozené od kyselých solí kyseliny ortofosforečné, které se dále nechají rozdělit na metafosfáty (systematické označení - cyklo-polyfosfáty) a polyfosfáty (systematické označení - catena-polyfosfáty).

K výhodným zástupcům patří vedle jiných Grahamschova sůl, Kurrolská sůl a Maddrellská sůl a rovněž tavené a žíhané fosfáty.

Obzvláště výhodná modifikační činidla (E’) jsou mezi jiným metafosfáty obecného vzorce M’_n[P_nO3_n], kde M’ znamená jednomocný kationt, s výhodou kovový ion, účelně alkalický kovový iont, s výhodou Na⁺ nebo K⁺, nebo ⁺NRR’R’’R’’’, kde R, R’, R’’ aR’’’ mohou být stejné nebo rozdílné a znamenat nezávisle na sobě vodík, alkyl s 1 až 8 uhlíkovými atomy, lineární nebo rozvětvený, aryl se 4 až 8 uhlíkovými atomy, s výhodou fenyl a n znamená celé přirozené kladné číslo, s výhodou v rozmezí mezi 3 a 10. Z nich lze upřednostnit takové metafosfáty, kde n je 3, 4 nebo 5 a M’ je sodík nebo draslík. Nejvýhodnější jsou natriumtrimetafosfát, natrium23

tetrametafosfát a natriumpentametafosfát.

Výhodné směsi se tvoří také z polyfosfátů obecného vzor^{ce M}’n+2^[Pn°3n+1^{] nebo M}’n^[H2n^Pn°3n+l^]’ ^{kde M}’ znamená jednomocný kationt, s výhodou kovový iont, účelně alkalický kovový iont, s výhodou Na⁺ nebo K⁺, nebo ⁺NRR’R’’R’’’, kde R, R’ , R a R’’’ mohou být stejné nebo rozdílné a znamenat nezávisle na sobě vodík, alkyl s 1 až 8 uhlíkovými atomy, lineární nebo rozvětvený, aryl se 4 až 8 uhlíkovými atomy, s výhodou fenyl a n znamená celé přirozené kladné číslo větší než 2. Výhodné z nich jsou natrium- a kaliumpolyfosfáty, u kterých je n > 10.

Směsi s příznivými vlastnostmi se mohou získat také, jestliže se jako složka (E’) použijí polyfosfáty obecného vzorce Μ’_n+2[^Ρηθ3η+1’ ^kde znamená jednomocný kationt, s výhodou kovový iont, účelně alkalický kovový iont, s výhodou Na⁺ nebo K⁺, nebo ⁺NRR’R’’R’’’, kde R, R’, R’’ aR’’’ mohou být stejné nebo rozdílné a znamenat nezávisle na sobě vodík, alkyl s 1 až 8 uhlíkovými atomy, lineární nebo rozvětvený, aryl se 4 až 8 uhlíkovými atomy, s výhodou fenyl a n znamená celé přirozené kladné číslo v rozmezí mezi 3 a 10. Mezi jinými je zde výhodný pentanatriumtripolyfosfát .

Dále se termoplastická směs podle vynálezu ve zvláštní formě provedení vyznačuje tím, že složka (E’) je alkalická sůl metafosfátu nebo polyfosfátů.

Další vhodná obměna termoplastické směsi podle vynálezu se vyznačuje tím, že jako složka (E’) se přidá natriumtrimetafosfát, natriummetafosfát, natriumpolyfosfát a/nebo natriumhexametafosfát, s výhodou natriumpolyfosfát.

Sm2si podle předloženého vynálezu se mohou charakterisovat svým složením v % hmotnostních.

Rozumí se však, že komponenty směsi vstupují při smísení do vzájemného působení a že se popřípadě v hotové termoplastické směsi na basi biopolymerů může některá z komponent vyskytovat ve změněné formě.

Předmětem předloženého vynálezu je tedy také termoplastická směs na basi biopolymerů, získatelná smísením (A) 100 hmotnostních dílů jednoho nebo více fyziologicky neškodných, biologicky odbouratelných, termoplasticky zpracovatelných polymerních materiálů, zvolených ze skupiny polysacharidů a proteinů, výhodně alespoň jednoho libovolného přírodního, chemicky modifikovaného, fermentačního, rekombinačního a/nebo biotransformací vyrobeného škrobu a nebo jeho derivátů ;

(B) 10 až 100 hmotnostních dílů vody ;

(C) 1 až 100 hmotnostních dílů ligninu ;

(D) popřípadě až 50 hmotnostních dílů, vztaženo na 100 hmotnostních dílů sumy komponent (A) až (C), jednoho nebo více změkčovadel a (E) popřípadě až 200 hmotnostních dílů, výhodně ne více než 100 hmotnostních dílů, vztaženo na 100 hmotnostních dílů sumy komponent (A) až (C), dalších obvyklých přísad;

přičemž míšení komponent se provádí za dodání tepelné a mechanické energie do termoplastické směsi.

Při tom je třeba poukázat na to, že se komponenty (A) až (E) směsi podle vynálezu smíchají tak, že míšení na • · · ·

termoplastickou směs probíhá za vnášení tepelné a mechanické energie.

S výhodou se provádí vnášení mechanické a termické energie současně, příkladně prací za zvýšené teploty a současným působením střižných sil na plastifikovanou termoplastickou směs na basi biopolymerů, výhodně na basi škrobu.

Obecně platí, že při vyšších teplotách se získá směs s lepší homogenitou. Teploty však nesmí být příliš vysoké, _k aby se zabránilo nežádoucímu zbarvení nebo rozkladu formovací hmoty. V této souvislosti se termoplastická směs podle vynálezu ve výhodné obměně získá mícháním při teplotě v rozmezí >60 °C až 200 °C .

V zásadě stoupá homogenisace směsi s přivedeným výkonem. To znamená, že čím vyšší je přivedený výkon do míchacího agregátu, tím lépe probíhá homogenisace termoplastické směsi škrobu.

Další modifikace vynálezu předpokládá termoplastickou • směs získatelnou mícháním s použitím míchacích agregátů se silným střižným účinkem, přičemž se energie uvedená do směsi odvozuje obzvláště od výkonu použitého zpracovatelského stroje. Tak je možné zpracování především na aparátech, jejichž plastifikační prvek je vybaven točivým momentem, který je v oblasti 5 až 300 Nm (1 Newtonmetr). Jako výhodné se ukázalo zpracování při točivém momentu v rozmezí 10 až 100 Nm. Obzvláště výhodné je zpracování v oblasti točivého momentu 20 až 40 Nm.

Obzvláště příznivého příjmu tepelné a/nebo mechanické energie mícháním směsi se dosáhne tehdy, když se součásti směsi podle vynálezu míchaj i a homogenizuj i ve stroj i na zpracování plastů, jako příkladně extruderu, hnětači nebo podobných agregátech.

Způsob se může s výhodou provádět na jednošnekových nebo dvoušnekových extruderech. Tyto extrudery jsou s výhodou složeny z jednotlivých skříní, které jsou vybaveny temperovatelnými plášti. Podoba šneků nepodléhá žádným omezením, mohou to být dopravní prvky se suvnými hranami nebo bez nich, hnětači prvky a/nebo mísici prvky. Navíc je možné a často výhodné použít v extruderu nejméně částečné, to znamená v úsecích, tlumící nebo vratné prvky k ovlivnění a řízení doby prodlení a vlastností směsi.

Také pořadí míšení složek (A) až (E) může mít za určitých okolností zvláštní význam.

Předmětem předloženého vynálezu je dále způsob výroby termoplastické směsi na basi biopolymerů, obzvláště na basi škrobu, jehož podstata spočívá v tom, že se navzájem smísí (A) 100 hmotnostních dílů jednoho nebo více fyziologicky neškodných, biologicky odbouratelných, termoplasticky zpracovatelných polymerních materiálů, zvolených ze skupiny polysacharidů a proteinů, výhodně alespoň jednoho libovolného přírodního, chemicky modifikovaného, fermentačního, rekombinačního a/nebo biotransformací vyrobeného škrobu a nebo jeho derivátů ;

(B) 10 až 100 hmotnostních dílů vody ;

(C) 1 až 100 hmotnostních dílů ligninu ;

(D) popřípadě až 50 hmotnostních dílů, vztaženo na 100 hmotnostních dílů sumy komponent (A) až (C), jednoho nebo více změkčovadel a (E) popřípadě až 200 hmotnostních dílů, výhodně ne více • ·

než 100 hmotnostních dílů, vztaženo na 100 hmotnostních dílů sumy komponent (A) až (C), dalších obvyklých přísad;

přičemž se komponenty termoplastifikují za přívodu tepelné a mechanické energie do směsi, výhodně za působení zvýšené teploty a za současného působení střižných sil.

, Termoplastické formovací hmoty podle vynálezu je možno zpracovávat známými zpracovatelskými způsoby na výrobky.

* Tak mohou být příkladně v prvním kroku granulovány nebo peletizovány.

Předmětem vynálezu je tedy také granulát, který se získá extrusí a peletisací termoplastických směsí podle předloženého vynálezu.

Kromě toho se mohou získat buď přímo nebo také opakovaným termoplastickým zpracováním granulátu s termoplastickým » chováním biologicky dobře odbouratelné tvarové díly nebo folie se zlepšenými vlastnostmi, výhodně se zlepšenými mecha* nickými vlastnostmi.

Konečně patří k předloženému vynálezu obzvláště také použití termoplastických směsí k výrobě tvarových dílů nebo folií.

Celkem pokrývají výrobky podle vynálezu množství uživatelských možností. K nim patří mezi jiným lepicí adheziva pro papír a lepenku, tvarová tělesa, která se vyrábějí vstřikovým litím, především tyče, trubky, lahve, kapsle, granuláty, přídavné látky pro potraviny, filmy, jako potahy nebo jako samostatné filmy, také lamináty, především folie, • · · obalové materiály, sáčky, retardační materiály ke kontrolovanému uvolňování účinných látek obecně, obzvláště farmak, pesticidů nebo jiných účinných látkek používaných v zemědělství, hnojiv, vonných látek a tak dále. Při tom může docházet k uvolňování aktivní látky z filmů, folií, výlisků, částic, mikročástic, tyčinek nebo jiných extrudátů nebo j iných tvarových těles.

Dalším výhodným využitím jsou obaly pro potraviny, obzvláště obaly na uzeniny a sýry, absorbéry a pudry.

V

Při jedné zvláštní formě provedení se používají termoplastické směsi podle vynálezu k výrobě tvarových těles ke kontrolovatelnému uvolňování účinných látek, jako jsou například tablety nebo dražé.

Další účelné a obzvláště vhodné použití termoplastických směsí podle předloženého vynálezu se týká výroby tvarových těles, která jsou vhodná k výrobě masivních tvarových » těles, dutých těles nebo jejich kombinací.

* . Ještě jedno vynikající užití termoplastických směsí podle vynálezu spočívá ve výrobě folií pro použití v zemědělství .

Další významné užití vynálezu je používání termoplastických směsí podle předloženého vynálezu k výrobě folií, používaných v oblasti potravin.

Zvláštní použití termoplastických směsí podle vynálezu spočívá ve výrobě folií k použití jako obaly potravin.

Další výhodné a příznivé použití termoplastických směsí

- 29 podle vynálezu je při výrobě folií k použití jako obaly potravin s úplným plošným kontaktem s potravinou.

Konečně je také obzvláště výhodné použití termoplastické směsi podle vynálezu pro ploché nebo tubulární folie k použití jako potravinářská střívka pro uzeniny a sýry.

Následující příklady provedení blíže objasňují předmět předloženého vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Výroba termoplasticky zpracovatelné směsi z bramborového škrobu, ligninu, glycerolu a glyoxalu.

Sloučeniny se vyrábějí v komerčně obvyklém hnětacím agregátu (Brabender Kneter). Hnětači agregát se vyhřeje na teplotu 100 °C a předloží 30 g bramborového škrobu (Toffena firmy Sudstárke). Potom se přidá 15 g vody a směs se homogenisuje s předloženým škrobem. Proces trvá po dobu asi 5 minut, načež se přidají 3 g ligninu a 9 g glycerolu a po dalších 5 minutách se přidají 3 g glyoxalu (40% vodný roztok) a opět se homogenisuje po dobu 10 minut. Hmota se vyjme ještě v době, když je přístroj ještě ve vyhřívaném stavu. Produktem je homogenní hmota, která je jantarově zbarvená, převážně homogenní a dá se přímo dále zpracovávat.

Pomocí lisu (viz příklad 2) se dají získat při roztavení tvarovací hmoty homogenní transparentní pevné folie s neobvyklou mezí pevnosti. Folie se vyznačují organickým povrchem, to znamená s příjemnou dotykovou drsností • · · · · · • · · · · · · • · · · · _ απ _ · ♦ ♦ · ·

J \J ······ · · * a přírodní strukturní jednotností. Folie mají příjemnou aromatickou, lehce nasládlou vůni.

Příklad 2

Výroba folií pomocí lisovací techniky z termoplastických směsí, obsahujících lignin

Pro zpracování termoplastických tvarovacích hmot se použije běžný obchodně dodávaný lis firmy Schwabenthan (Polystat 300 S). Lis se předehřeje na teplotu 100 °C. Příprava vzorku se provádí sendvičovou technikou mezi dvěma foliemi z polytetrafluorethylenu (PTFE, ^Teflon) zesílenými tkaninou, mezi nimiž se pomocí asi 100 pm silného kovového rámku udržuje odstup. Asi 2 g hmoty, vyrobené v hnětači při přípravě, se umístí do středu spodní folie. Vzorek se temperuje po dobu 5 minut při teplotě 100 °C a tlaku 1 t. Potom se vzorek při teplotě 100 °C lisuje za tlaku 10 t po dobu 5 minut. To odpovídá na základě geometrie použitého lisu tlaku 20 MPa. Lis se potom odtlakuje a vzorek se přenese na jiný lis k ochlazení. Zde se jedná o vodou chlazený lis firmy Robert Fuchs Hydraulische Maschinen und Verkzeuge. Během chlazení po dobu asi 2 minuty se ustaví tlak 5 MPa. Následně se vzorek vyjme k použití pro další zkoušky. Je třeba si povšimnout, že skladování na vzduchu vykazuje vždy podle hydrofilie použitých materiálů projevy stárnutí, které jsou vztahovvané na kolísající obsahy vody.

Příklad 3

Výroba termoplasticky zpracovatelné směsi z bramborového škrobu, kaseinu, ligninu, glycerolu a polyfosforečnanu • · sodného

Sloučeniny se vyrábějí v komerčně běžném hnětacím agregátu (Brabender Kneter). Hnětači agregát se vyhřeje na teplotu 100 °C a v provozním stavu hnětacího agregátu se _v n předloží 30 g bramborového škrobu (Toffena firmy Sudstárke) a 6 g kaseinu. Potom se přidá 15 g vody a homogenisuje se s předloženou směsí škrobu a proteinu. Po asi 5 minutách se přidají 3 g ligninu a 6 g glycerolu a po dalších 5 minutách se přidá nejprve 0,9 g uhličitanu sodného ve 2 ml vody a potom 1,2 g polyfosfátu sodného (Riedel de Ha) , rozpuštěných v 5 ml vody. Po dalších asi 10 minutách a provedené homogenisaci se hmota vyjme ještě v době, když je přístroj ještě ve vyhřívaném stavu. Produktem je převážně homogenní hmota, která je hnědě zbarvená.

Tato tvarovací hmota je vhodná na základě své pevnosti obzvláště pro zpracování pro postup vstřikovacího lití a vede k velmi tvarově stabilním předmětům.

Příklad 4

Výroba termoplasticky zpracovatelné směsi z kukuřičného škrobu, ligninu, celulosy, glycerolu a glyoxalu

Sloučeniny se vyrábějí v komerčně běžném hnětacím agregátu (Brabender Kneter). Hnětači agregát se vyhřeje na teplotu 130 °C a v provozním stavu hnětacího agregátu se předloží 20 g ligninu. Potom se přidá 15 g vody a homogenisuje se s předloženým ligninem. Po asi 15 minutách se přidá 20 g kukuřičného škrobu (Maize Starch firmy National Starch) a hněte se po dobu 15 minut. Potom se přidá 1 g práškovité celulosy a po asi 3 minutách se přidá 8 g gly32

cerolu. K homogenisované směsi se přidá 0,4 g glyoxalu (40% vodný roztok) a po dalších asi 10 minutách homogenisace se hmota vyjme ještě v době, když je přístroj ještě ve vyhřívaném stavu. Produktem je homogenní měkká hmota, která je tmavě hnědě zbarvená, flexibilní a dá se dále zpracovávat na tvarová tělesa a folie.

Příklad 5

Výroba termoplasticky zpracovatelné směsi z bramborového v škrobu, ligninu a glycerolu.

Sloučeniny se vyráběj i v komerčně obvyklém hnětacím agregátu (IKA Duplex Kneter). Hnětači agregát se vyhřeje na teplotu 130 °C a předloží 150 g bramborového škrobu (Toffena firmy Sudstárke). Potom se přidá 90 g vody a směs se homogenisuje s předloženým škrobem. Proces trvá po dobu asi 20 minut, načež se přidá 22,5 g ligninu a po dalších asi 20 minutách hnětení se přidá 22,5 g glycerolu a opět se homogenisuje po dobu 10 minut. Homogenní hmota se vyjme , ještě v době, když je přístroj ještě ve vyhřívaném stavu.

♦ Produktem je homogenní hmota, která je hnědě zbarvená a flexibilní .

Tvarovací hmota je vhodná na základě své pevnosti převážně pro zpracování způsobem vstřikovacího lití a vede k velmi tvarově stabilním předmětům.

Claims (23)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Termoplastická směs na basi biopolymerů pro výrobu biologicky odbouratelných tvarových těles se zlepšenými vlastnostmi, obzvláště se zlepšenými mechanickými vlastnostmi, která obsahuje účinné množství ligninu.
2. 2. Termoplastická směs podle nároku 1 , » vyznačující se tím, že je na basi škrobu.
3. 3. Termoplastická směs podle nároku 1 nebo 2 , vyznačující se tím, že hmotnostní poměr ligninu k biopolymerů, výhodně škrobu, je v rozmezí

   1 : 1000 až 1 : 1 , výhodně 1 : 100 až 1 : 2 .
4. 4. Termoplastická směs podle jednoho nebo více z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že biopolymer je j přírodní, chemicky modifikovaný, fermentačně získaný, re• kombinantně získaný a/nebo biotransformací vyrobený škrob, že je derivátem uvedených druhů škrobu nebo že se jedná o směsi jednoho nebo více výše uvedených škrobů a/nebo jejich derivátů.
5. 5. Termoplastická směs podle jednoho nebo více z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že lignin je alkali-lignin.
6. 6. Termoplastická směs podle jednoho nebo více z předcházejících nároků, obsahující • · • · ·· 4 · · 4 4 • ·· · · · 4 · · ·· ··· · · · · · · • * ··· 9 9 · 9 * · • •4 9 9 9 9 9 9

   9 99 9 9 9 44 »·· »4 (A) 33 až 90 % hmotnostních (w/w) jednoho nebo více fyziologicky neškodných, biologicky odbouratelných, termoplasticky zpracovatelných polymerních materiálů (biopolymerů), zvolených ze skupiny polysacharidů a proteinů ;

   (B) 5 až 35 % hmotnostních (w/w) vody ;

   (C) 0,5 až 35 % hmotnostních (w/w) ligninu ;

   přičemž komponenty (A) až (C) dávají dohromady 100 % hmotnostních ;

   l jakož i popřípadě (D) až 50 hmotnostních dílů, vztaženo na 100 hmotnostních dílů sumy komponent (A) až (C), jednoho nebo více změkčovadel a (E) až 200 hmotnostních dílů, výhodně ne více než 100 hmotnostních dílů, vztaženo na 100 hmotnostních dílů sumy komponent (A) až (C), dalších obvyklých přísad.
7. 7. Termoplastická směs podle nároku 7 , vyznačující se tím, že komponenta (C) je 1 ve směsi obsažena v množství alespoň 1 % hmotnostní (w/w).
8. 8. Termoplastická směs podle nároku 6 nebo 7 , vyznačující se tím, že komponenta (C) je ve směsi obsažena v množství v rozmezí 2,5 až 25 % hmotnostních (w/w).
9. 9. Termoplastická směs podle jednoho nebo více z nároků 1 až 5 , získatelná smísením (A) 100 hmotnostních dílů jednoho nebo více fyziologicky neškodných, biologicky odbouratelných, termoplasticky zpracovatelných polymerních materiálů, zvolených ze • · · · skupiny polysacharidů a proteinů, výhodně alespoň jednoho libovolného přírodního, chemicky modifikovaného, fermentačního, rekombinačního a/nebo biotransformací vyrobeného škrobu a nebo jeho derivátů ;

   (B) 10 až 100 hmotnostních dílů vody ;

   (C) 1 až 100 hmotnostních dílů ligninu ;

   (D) popřípadě až 50 hmotnostních dílů, jednoho nebo více změkčovadel a (E) popřípadě až 200 hmotnostních dílů, výhodně ne více než 100 hmotnostních dílů, dalších obvyklých přísad;

   přičemž míšení komponent se provádí za dodání tepelné a mechanické energie do termoplastické směsi.
10. 10. Termoplastická směs podle nároku 9 , vyznačující se tím, že je získatelná míšením při teplotě v rozmezí > 60 °C až asi 220 °C .
11. 11. Termoplastická směs podle jednoho nebo více z nároků 9 až 10 , vyznačující se tím, že je získatelná míšením za působení silně střižných, plastifikačními prvky opatřených mísících agregátů, přičemž pomocí plastifikačních prvků jsou dosažitelné točivé momenty v rozmezí 10 až 100 Nm, výhodně 20 až 40 Nm .
12. 12. Způsob výroby termoplastické směsi na basi biopolymerů, obzvláště na basi škrobu, jehož podstata spočívá v tom, že se navzájem smísí (A) 100 hmotnostních dílů jednoho nebo více fyziologicky neškodných, biologicky odbouratelných, termoplasticky zpracovatelných polymerních materiálů, zvolených ze skupiny polysacharidů a proteinů, výhodně alespoň • * ti · * • » · • · · jednoho libovolného přírodního, chemicky modifikovaného, fermentačního, rekombinačního a/nebo biotransformací vyrobeného škrobu a nebo jeho derivátů ;

    (B) 10 až 100 hmotnostních dílů vody ;

    (C) 1 až 100 hmotnostních dílů ligninu ;

    (D) popřípadě až 50 hmotnostních dílů jednoho nebo více změkčovadel a (E) popřípadě až 200 hmotnostních dílů, výhodně ne více než 100 hmotnostních dílů, dalších obvyklých přísad;

    přičemž se komponenty termoplastifikují za přívodu tepelné a mechanické energie do směsi, výhodně za působení zvýšené teploty a za současného působení střižných sil.
13. 13. Granulát, získatelný z termoplastické směsi podle nároků 1 až 11 extrusí a peletisací.
14. 14. Biologicky odbouratelné tvarové těleso nebo folie se zlepšenými mechanickými vlastnostmi, obsahující termoplastickou směs podle nároků 1 až 11.
15. 15. Použití termoplastické směsi podle nároků 1 až 11 pro výrobu tvarových těles nebo folií.
16. 16. Použití termoplastické směsi podle nároků 1 až 11 pro výrobu tvarových těles k řízenému uvolňování účinných látek.
17. 17. Použití termoplastické směsi podle nároků 1 až 11 pro výrobu tvarových těles pro výrobu masivních tvarových těles, dutých těles nebo jejich kombinací.
18. 18. Použití termoplastické směsi podle nároků 1 až 11 pro výrobu folií pro využití v zemědělství.

    » · • 4*9 »9 * ···* · · · · · • 4 · · · · * • · ··· · · ·* ······ · • * 4 4 · 4 » · 4*4
19. 19. Použití termoplastické směsi podle nároků 1 až 11 pro výrobu folii pro využití v oblasti potravinářství.
20. 20. Použití termoplastické směsi podle nároků 1 až 11 pro výrobu folií pro využití jako obaly pro potraviny.
21. 21. Použití termoplastické směsi podle nároků 1 až 11 pro výrobu folií pro využití jako obaly pro potraviny s úplným • plošným kontaktem s potravinou.

    i
22. 22. Použití termoplastické směsi podle nároků 1 až 11 pro výrobu plochých nebo tubulárních folií pro využití jako potravinářská střívka pro uzeniny a sýry.
23. 23. Použití ligninu pro zlepšení vlastností, obzvláště mechanických vlastností, termoplastických materiálů na basi biopolymerů.