CZ2011848A3 - Modified starch-based biologically degradable composition and process for preparing thereof - Google Patents

Modified starch-based biologically degradable composition and process for preparing thereof Download PDF

Info

Publication number
CZ2011848A3
CZ2011848A3 CZ20110848A CZ2011848A CZ2011848A3 CZ 2011848 A3 CZ2011848 A3 CZ 2011848A3 CZ 20110848 A CZ20110848 A CZ 20110848A CZ 2011848 A CZ2011848 A CZ 2011848A CZ 2011848 A3 CZ2011848 A3 CZ 2011848A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
starch
acetylated
maltodextrin
acetate
modified starch
Prior art date
Application number
CZ20110848A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ303840B6 (en
Inventor
Kotek@Jirí
Krulis@Zdenek
Sárka@Evzen
Ruzek@Lubomír
Original Assignee
Ústav makromolekulární chemie AV CR, v.v.i.
Vysoká skola chemicko-technologická v Praze
Ceská zemedelská univerzita Praha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ústav makromolekulární chemie AV CR, v.v.i., Vysoká skola chemicko-technologická v Praze, Ceská zemedelská univerzita Praha filed Critical Ústav makromolekulární chemie AV CR, v.v.i.
Priority to CZ20110848A priority Critical patent/CZ303840B6/en
Publication of CZ2011848A3 publication Critical patent/CZ2011848A3/en
Publication of CZ303840B6 publication Critical patent/CZ303840B6/en

Links

Landscapes

  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Podstatou resení je biodegradovatelná kompozice na bázi chemicky modifikovaného skrobu a acetátu maltodextrinu, která tvorí homogenní termoplastickou smes. Kompozice sestává z acetylovaného maltodextrinu (A), chemicky modifikovaného skrobu (B) o hmotnostním pomeru A/B nejméne 1/20 a nejvýse 20/1, pricemz acetylovaný maltodextrin (A) je produkt reakce hydrolyticky nebo enzymaticky odbouraného skrobu o dextrózovém ekvivalentu o hodnote 10 az 25 s acetanhydridem a stupen substituce výsledného acetylovaného maltodextrinu je nejméne 2,0 a nejvýse 3,0 a chemicky modifikovaný skrob (B) je acetát skrobu o stupni substituce 0,6 az 3,0, nebo acetát benzylétheru skrobu o stupni substituce 0,6 az 3,0 a molárním pomeru benzylových a acetátových skupin 1:30 az 1:1, nebo je smesí acetátu skrobu a acetátu benzylétheru skrobu v libovolném pomeru.The essence of the solution is a biodegradable composition based on chemically modified starch and maltodextrin acetate, which forms a homogeneous thermoplastic mixture. The composition consists of acetylated maltodextrin (A), a chemically modified starch (B) with an A / B weight ratio of at least 1/20 and a maximum of 20/1, acetylated maltodextrin (A) being the product of hydrolytically or enzymatically degraded starch with dextrose equivalent of 10 to 25 with acetic anhydride and the degree of substitution of the resulting acetylated maltodextrin is at least 2.0 and at most 3.0, and the chemically modified starch (B) is a starch acetate having a degree of substitution of 0.6 to 3.0, or a benzyl ether starch acetate of 0 , 6 to 3.0 and a molar ratio of benzyl and acetate groups of 1:30 to 1: 1, or is a mixture of starch acetate and benzyl acetate acetate in any ratio.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká kompozice na bázi modifikovaného škrobu a způsobu její přípravy.The invention relates to a modified starch composition and a process for its preparation.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Biodegradovatelné plasty nacházejí praktické uplatnění především jako obalové materiály pro potraviny, odnosné tašky na zboží, pěnové výplně pevných obalů pro dopravu rázově citlivého zboží, mulčovací folie pro zemědělství, sanitární výrobky a další výrobky s krátkou životností. Vývoj biodegradovatelných plastů je již od svých počátků úzce svázán s vývojem polymerů na bázi surovin z obnovitelných zdrojů. Polysacharidy, zejména však celulóza a škrob jsou pro svou dostupnost a vlastnosti pro výrobu biodegradovatelných plastů zvláště vhodné.Biodegradable plastics find practical application especially as packaging materials for foodstuffs, carrying bags for goods, foam fillings of solid packaging for the transport of impact sensitive goods, mulch foils for agriculture, sanitary products and other products with short lifetime. Since its inception, the development of biodegradable plastics has been closely linked to the development of polymers based on renewable raw materials. Polysaccharides, especially cellulose and starch, are particularly suitable for the manufacture and biodegradable plastics of their availability and properties.

Škrob je možné plastifikovat na termoplastický materiál působením tlaku a smykového namáhání při vyšší teplotě (asi při 150 až 180 °C). Pro tento postup plastifikace škrobu jsou vhodné dvousnekové extrudery se souběžným otáčením šneků, ve kterých je zpracovávaný materiál hněten při vysoké frikci. Plastifikaci škrobu je možné urychlit a vlastnosti výsledného termoplastickéhho materiálu modifikovat aditivací různých plastifikátorů, např. glycerolem, močovinou, polyvinylalkoholem. Zásadní nevýhodou takto připraveného termoplastického škrobu je jeho malá mechanická pevnost a jeho vysoká hydrofilita, která ho vyřazuje z řady aplikací. Odstranění těchto nedostatků je předmětem řešení celé řady vynálezů. Například proces plastifikace škrobu s glycerolem spočívající v aditivaci glycerol monostearátem, který by měl odolnost materiálu vůči vodě zvyšovat, prováděný za vymezených podmínek v extruderu je popsán německým patentem ě, 43 17 696 a americkým .5 patentem ě- 6,136,097. Obdobně jako v případě syntetických plastů je i pro modifikaci plastifikovaného škrobu využíván osvědčený, postup založený na míchání s vhodnými , cf polymery. Tak např. US Patent 6,821,590 a 7,005,168 popisují jako materiál pro výrobu obalových folií směsi škrobu s kopolymery vinylalkoholu s vinylacetátem nebo methylmetakrylátem a nízkomolekulámími plastifikátory a lubrikanty. Termoplastický materiál na bázi směsi destrukturalizovaného škrobu s polyestery a roubovanými kopolymery « F » t 4 · * I<« í · * t i« i t t í ♦ < ·· » f 1 III polysacharidů popisuje italský patent č( ΊΌ92Α0672 a související US Patent'6,277,899. Podobný materiál, avšak s vysokým podílem plniv a aditivovaný fluidizačními činidly je iThe starch can be plasticized to a thermoplastic material by applying pressure and shear stress at a higher temperature (about 150-180 ° C). Two-screw co-rotating screw extruders in which the material to be processed is kneaded at high fraction are suitable for this starch plasticization process. The starch plasticization can be accelerated and the properties of the resulting thermoplastic material modified by the addition of various plasticizers, such as glycerol, urea, polyvinyl alcohol. The main disadvantage of such a prepared thermoplastic starch is its low mechanical strength and its high hydrophilicity, which excludes it from a number of applications. A number of inventions have been addressed to overcome these drawbacks. For example, a process for plasticizing starch with glycerol by adding glycerol monostearate to increase the water resistance of the material under specified conditions in an extruder is described in German Patent No. 43 17 696 and U.S. Patent No. 6,136,097. As in the case of synthetic plastics, a well-established process based on blending with suitable cf polymers is used to modify the plasticized starch. For example, US Patent Nos. 6,821,590 and 7,005,168 disclose mixtures of starch with vinyl alcohol copolymers with vinyl acetate or methyl methacrylate and low molecular weight plasticizers and lubricants as packaging film materials. The thermoplastic material based on a blend of destructurized starch with polyesters and graft copolymers of polysaccharides is described in Italian Patent No. (Α92Α0672 and related US Patent 6,277,899). A similar material but with a high proportion of fillers and additive with fluidizing agents is i

popsán italským patentem Č.T092-A-000672 a souvisejícím US 5,874,486. Kompozice, ve které je destrukturalizovaný nebo komplexovaný škrob dispergován v matrici, kterou tvoří i Γ plastifíkovaný ester polysacharidů je předmětem italského patentuvTO98A0735 (US Patent i > 6,730r724). Termoplast založený na heterogenní směsi škrobového komplexu dispergovaného ιΓ v polyesterové matrici je předmětem italského patentďT098A0800 (US Patent'6,962,950), obdobné materiály s jinou matricí (kopolyestery, polyester-amidy, polyester-ether-amidy, . Γ’ t'j~ , r~ polyurethany) pak popisují italské patentové spisyvT096A0996ýT096A0890 ,*T098A0524 a od nich odvozené US 6^348^524 a US 7,176,251. Jinou variantou řešení je termoplastická směs škrobu, modifikovaného škrobu, plastifikátoru a alifatického polyesteru ztužená exfoliovaným silikátovým minerálem popsaná v americkém patentu č. 7,094,817.disclosed in Italian Patent No. T092-A-000672 and related US 5,874,486. A composition in which a destructuralized or complexed starch is dispersed in a matrix consisting of a plasticized polysaccharide ester is the subject of Italian patent WO98A0735 (US Patent i> 6,730 r 724). A thermoplastic based on a heterogeneous blend of a starch complex dispersed in a polyester matrix is the subject of Italian patent WO98A0800 (US Patent '6,962,950), similar materials to another matrix (copolyesters, polyester amides, polyester-ether-amides,. Polyurethanes are described in Italian patent publications T096A0996, T096A0890, T098A0524, and US 6,348,524 and US 7,176,251 derived therefrom. Another variant is a thermoplastic blend of starch, modified starch, plasticizer and aliphatic polyester reinforced with exfoliated silicate mineral described in U.S. Patent No. 7,094,817.

Pro formulaci biodegradovatelných materiálů obsahujících jako hlavní složku škrob je možné využít také chemické modifikace škrobu, který je díky hydroxylovým skupinám ve své struktuře poměrně reaktivní. Nejjednodušším způsobem chemické modifikace škrobu je jeho esterifikace. Chemicky modifikovaný plastifíkovaný škrob připravený procesem reaktivní extruze je předmětem amerického patentu & 7,153,354. V tomto případě je škrob ve směsi s plastifikátorem a jílovým nanoplnivem esterifikován dikarboxylovými kyselinami nebo jejich anhydridy. Škrob esterifikovaný dikarboxylovými kyselinami nebo jejich anhydridy ve směsi s polyvinylacetátem nebo polyvinylalkoholem, polyolovým plastifikátorem a mastnými kyselinami nebo jejich solemi tvoří termoplastický biodegradovatelný materiál pro extruzi plochých obalových materiálů podle patentu US 7,384,993. Materiál na obdobném základě je chráněn také o rok mladším patentem US 7,495,044.Chemical modification of starch, which is relatively reactive due to its hydroxyl groups, can also be used to formulate biodegradable materials containing starch as the main constituent. The simplest way of chemical modification of starch is its esterification. Chemically modified plasticized starch prepared by a reactive extrusion process is the subject of U.S. Patent & 7,153,354. In this case, the starch in the mixture with the plasticizer and the clay nanofiller is esterified with dicarboxylic acids or their anhydrides. Starch esterified with dicarboxylic acids or their anhydrides in admixture with polyvinyl acetate or polyvinyl alcohol, polyol plasticizer and fatty acids or their salts forms a thermoplastic biodegradable material for extrusion of flat packaging materials according to US Patent No. 7,384,993. Material on a similar basis is also protected by US Patent No. 7,495,044 a year earlier.

Dalším způsobem chemické modifikace škrobu je jeho roubování vhodnými polymery, např. polyestery. Tento způsob modifikace škrobu je předmětem vynálezu podle patentu US ! ;ř1Another method of chemical modification of starch is by grafting it with suitable polymers, e.g. polyesters. This method of modifying starch is the subject of the invention according to U.S. Pat. ; ř 1

7,629,405. Podle tohoto vynálezu je škrob roubován alifaticko-aromatickým polyesterem kontinuálním procesem při extruzi dvoušnekovým extruderem se souběžně se otáčejícími šneky. Polymemí pěna na bázi škrobu roubovaného polyesterem a způsob její přípravy reaktivní extruzi je popsána americkým patentem 7,638,560.7,629,405. According to the invention, starch is grafted with an aliphatic-aromatic polyester by a continuous extrusion process with a twin-screw extruder with co-rotating screws. Polymer starch based polymer graft foam and process for its preparation by reactive extrusion are described in U.S. Patent 7,638,560.

Způsob chemické modifikace škrobu pro výrobu biodegradovatelných plastů popisuje slovenský patent & 279 600. V tomto případě je škrob modifikován pomocí etherifikace ethylenoxidem nebo propylenoxidem a následnou reakcí s polysiloxanem.The method of chemical modification of starch for the production of biodegradable plastics is described in Slovak patent & 279 600. In this case the starch is modified by etherification with ethylene oxide or propylene oxide and subsequent reaction with polysiloxane.

Technologie výroby výše popsaných materiálů vykazuje jeden společný znak, který jeThe technology for producing the materials described above has one common feature that is

- 3 zároveň jejich společným nedostatkem. Je to energeticky náročná příprava materiálů v tavenině plastifikovaného škrobu, což je případ jak míchání různých směsí škrobu s polymery, tak chemická modifikace škrobu reaktivní extruzí. Tímto způsobem připravený materiál však musí být do podoby finálního výrobku zpracován opět v tavenině, čímž se celková spotřeba energie na konečný výrobek ještě významně zvýší.- 3 their common shortcoming. This is an energy-intensive preparation of plasticized starch melt materials, which is the case both of mixing various starch mixtures with polymers and of chemical modification of starch by reactive extrusion. However, the material prepared in this way has to be processed again in the melt to form the final product, whereby the total energy consumption for the final product is significantly increased.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Podstatou vynálezu je biodegradovatelná kompozice na bázi chemicky modifikovaného škrobu a acetátu maltodextrinu, která tvoří homogenní termoplastickou směs. Tato kompozice je odolná vůči působení vody, slabým roztokům kyselin a zásad, minerálním i rostlinným olejům, alifatickým rozpouštědlům, avšak působením půdních mikroorganismů se v půdě nebo v kompostu rychle a úplně rozkládá.The present invention provides a biodegradable composition based on chemically modified starch and maltodextrin acetate which forms a homogeneous thermoplastic composition. The composition is resistant to water, weak acid and alkali solutions, mineral and vegetable oils, aliphatic solvents, but decomposes rapidly and completely in the soil or compost by the action of soil microorganisms.

Biodegradovatelná kompozice je připravována z heterogenní směsi acetátu maltodextrinu (A) a acetátu škrobu a/nebo acetátu benzylétheru škrobu (B) o hmotnostním poměru A/B 20/1 až 1/20, která je zahřáta nad teplotu 110 °C čímž se vytváří homogenní termoplastická směs.The biodegradable composition is prepared from a heterogeneous mixture of maltodextrin acetate (A) and starch acetate and / or starch benzyl ether (B) with a weight ratio of A / B 20/1 to 1/20 that is heated above 110 ° C to form a homogeneous thermoplastic mixture.

Maltodextrin je směs oligosacharidů a polysacharidů, která vznikne částečnou hydrolýzou nativního škrobu pomocí minerální kyseliny nebo působením enzymu a-amylázy. Acetylovaný maltodextrin (A) je produkt reakce maltodextrinu o dextrózovém ekvivalentu (DE) o hodnotě 10 až 25 s acetanhydridem při teplotě 90 až 140 °C. Reakce je katalyzována vodným roztokem NaOH nebo KOH nebo NaiCCh nebo K2CO3 nebo pyridinu o koncentracích 40 % až 60 % a stupeň substituce (DS) výsledného acetylovaného maltodextrinu je nejméně 2,0. Acetylovaný maltodextrin může být pro přípravu kompozice použit ve formě kapalné reakční směsi obsahující 30 až 45 % nezreagováného acetanhydridu nebo v práškové formě, kdy je z reakční směsi vysrážen vodou a následně usušen.Maltodextrin is a mixture of oligosaccharides and polysaccharides, which is formed by partial hydrolysis of native starch with a mineral acid or by the action of an α-amylase enzyme. Acetylated maltodextrin (A) is the product of the reaction of maltodextrin with a dextrose equivalent (DE) of 10 to 25 with acetic anhydride at a temperature of 90 to 140 ° C. The reaction is catalyzed by an aqueous solution of NaOH or KOH or NaClCl or K2CO3 or pyridine at concentrations of 40% to 60% and the degree of substitution (DS) of the resulting acetylated maltodextrin is at least 2.0. The acetylated maltodextrin may be used in the form of a liquid reaction mixture containing 30 to 45% unreacted acetic anhydride or in powder form for the preparation of the composition, where it is precipitated from the reaction mixture with water and subsequently dried.

Acetylovaný škrob (B) je produkt reakce škrobu o obsahu amylosy nejméně 15 % hmotn. s acetanhydridem probíhající při teplotách v rozsahu 90 °C až 140 °C katalýzo váné roztokem NaOH, KOH, Na2CO3, K2CO3 nebo pyridinu o koncentraci 40 % až 60 %. Stupeň substituce (DS) výsledného acetylovaného škrobu je 0,6 až 3,0.Acetylated starch (B) is the product of a starch reaction with an amylose content of at least 15% by weight. with acetic anhydride at temperatures ranging from 90 ° C to 140 ° C and catalysed with a solution of 40% to 60% NaOH, KOH, Na 2 CO 3, K 2 CO 3 or pyridine. The degree of substitution (DS) of the resulting acetylated starch is 0.6 to 3.0.

Acetylovaný škrob může obsahovat libovolné množství acetátu benzylétheru škrobu (B), který se vyrábí postupem obvyklým pro přípravu acetylovaného škrobu také do stupně substituce 0,6 až 3,0, přičemž výchozím materiálem je benzylovaný škrob o DS 0,05 až 1,0 * « < · získaný např. reakcí škrobu s benzylcholridem v alkalickém vodném prostředí při teplotách 20 až 90 °C a molámí poměr benzylových a acetátových skupin acetát benzylétheru škrobu je 1:30 až 1:1.The acetylated starch may contain any amount of starch benzyl ether (B) acetate, which is produced by a process customary for the preparation of acetylated starch also up to a degree of substitution of 0.6 to 3.0, starting with a benzylated starch of DS 0.05 to 1.0 Obtained, for example, by reacting starch with benzylchloride in an alkaline aqueous medium at temperatures of 20 to 90 ° C and a molar ratio of benzyl and acetate groups of starch benzyl ether acetate is 1:30 to 1: 1.

Příprava biodegradovatelné kompozice na bázi modifikovaného škrobu, tvořené homogenní směsí acetylovaného maltodextrinu (A) a acetylovaného škrobu a/nebo acetátu benzylétheru škrobu (B) je založena na dvou základních technologických krocích, kdy v prvním kroku je smícháním těchto složek připravena heterogenní směs a ve druhém kroku je tato směs zahřívána na teplotu 110 °C až 180 °C, čímž ze složek (A) a (B) vzniká homogenní jednofázový směsný materiál.The preparation of a modified starch-based biodegradable composition consisting of a homogeneous mixture of acetylated maltodextrin (A) and acetylated starch and / or starch benzyl ether acetate (B) is based on two basic technological steps, in which a heterogeneous mixture is prepared in a first step. In this step, the mixture is heated to a temperature of 110 ° C to 180 ° C, whereby components (A) and (B) produce a homogeneous single-phase compound material.

Směs připravená v prvním kroku přípravy materiálu může kromě acetylovaného maltodextrinu (A) a acetylovaného škrobu nebo acetátu benzylétheru škrobu (B) obsahovat ještě plnivo (C), které jako hlavní složku obsahuje oxidy nebo hydroxidy hliníku, křemíku nebo hořčíku nebo uhličitan vápenatý nebo uhličitan hořečnatý nebo minerály o složení odpovídající chemickému vzorci Mg3Si40io(OH)2 nebo ALi(OH)8SÍ4C)io nebo celulózu nebo škrob v hmotnostním poměru (A+B)/C nejvýše 1/4. Ohřevem ve druhém kroku přípravy materiálu pak vzniká kompozit plniva v matrici tvořené jedno fázovou směsí acetylovaného maltodextrinu a acetylovaného škrobu a/nebo acetátu benzylétheru škrobu. Heterogenní směs připravená v 1. kroku postupu může mít formu pasty nebo práškové směsi.In addition to the acetylated maltodextrin (A) and the acetylated starch or the starch benzyl ether acetate (B), the blend prepared in the first material preparation may also contain a filler (C) containing as main constituent oxides or hydroxides of aluminum, silicon or magnesium or calcium carbonate or magnesium carbonate or minerals with a composition corresponding to the chemical formula Mg3Si40io (OH) 2 or ALi (OH) 8S4C10 or cellulose or starch in a weight ratio (A + B) / C not more than 1/4. Heating in the second material preparation step then results in a matrix composite filler consisting of a single phase mixture of acetylated maltodextrin and acetylated starch and / or starch benzyl ether acetate. The heterogeneous mixture prepared in step 1 of the process may be in the form of a paste or a powder mixture.

Homogenní směs acetylovaného maltodextrinu (A) a acetylovaného škrobu nebo acetátu benzylétheru škrobu (B) je tvrdá a křehká. Přídavkem 10 % až 50 % změkčovadla, kterým je triethylcitrát nebo acetyltriethylcitrát nebo acetyl tributylcitrát v prvním kroku přípravy je po ohřevu ve druhém kroku získán měkký a poddajný materiál.The homogeneous mixture of acetylated maltodextrin (A) and acetylated starch or starch benzyl ether acetate (B) is hard and brittle. By adding 10% to 50% of a plasticizer which is triethyl citrate or acetyl triethyl citrate or acetyl tributyl citrate in the first preparation step, a soft and pliable material is obtained after heating in the second step.

S výhodou celkového snížení energetických nákladů je heterogenní směs acetylovaného maltodextrinu (A) a acetylovaného škrobu (B) ve formě polotovaru nebo konečného výrobku zahřívána na teplotu 110 °C až 180 °C účinkem elektromagnetického záření o frekvenci v oblasti 1 MHz až 10 GHz .Preferably, the overall reduction in energy costs is a heterogeneous mixture of acetylated maltodextrin (A) and acetylated starch (B) in the form of a semi-finished or finished product heated to 110 ° C to 180 ° C by electromagnetic radiation at a frequency in the 1 MHz to 10 GHz range.

Výhodou biodegradovatelné kompozice podle vynálezu je, že rychlost jejího biologického odbourávání je možné řídit stupněm substituce acetylovaného maltodextrinu (A) a acetylovaného škrobu nebo acetátu benzylétheru škrobu (B) a jejich obsahem v kompozici.An advantage of the biodegradable composition of the invention is that its biodegradation rate can be controlled by the degree of substitution of the acetylated maltodextrin (A) and the acetylated starch or acetate of the starch benzyl ether (B) and their content in the composition.

r t » «r t »«

* · · t » * * •♦ •· t4 t * ·· · ·* T · t4 t * t

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příklad 1Example 1

Ze 150 g maltodextrinu o D£^=^2,0, získaného enzymatickým odbouráváním pšeničného škrobu, byl reakcí s 390 ml acetanhydridu při teplotě 120 °C připraven roztok acetylovaného maltodextrinu o stupni substituce DS = 2,8. Reakce byla katalyzována 15,0 ml NaOH o koncentraci 50 %. a probíhala 2,5 hodiny. Získaný reakční produkt acetylovaného maltodextrinu obsahoval 30 % nezreagováného acetanhydridu.A solution of acetylated maltodextrin with a degree of substitution DS = 2.8 was prepared from 150 g of maltodextrin having a D2 = 2.0, obtained by enzymatic degradation of wheat starch, by reaction with 390 ml of acetic anhydride at 120 DEG C. The reaction was catalyzed by 15.0 mL of 50% NaOH. and run for 2.5 hours. The obtained reaction product of the acetylated maltodextrin contained 30% of unreacted acetic anhydride.

Ze sušeného pšeničného jemnozmného B-škrobu o sušině 91,3 % a obsahu amylosy 25,5% byly reakcí s acetanhydridem připraveny dva typy acetylovaného škrobu lišící se stupněm substituce: vzorek 1 o DS = 0,8 a vzorek 2 o DS = 3,0. Suspenze 490 ml acetanhydridu a 170 g škrobu byla temperována na teplotu 115 °C, následně bylo přidáno 15,5 ml 50% NaOH. Doba reakce byla 0,5 h (vzorek 1, DS = 0,8) resp. 12 h (vzorek 2, DS = 3,0). Z reakční směsi byl přebytkem vody vysrážen acetylovaný škrob, který byl dále mechanicky za mokra desintegrován a několikrát promyt do konstantního pH, které činilo 3,6. Následně byl získaný produkt usušen a jemně rozemlet na velikost zrna menší než 0,08 mm.Two types of acetylated starch of varying degrees of substitution were prepared from dried fine-grain wheat B-starch with a dry matter content of 91.3% and an amylose content of 25.5% by reaction with acetic anhydride: sample 1 o DS = 0.8 and sample 2 o DS = 3, 0. A suspension of 490 ml of acetic anhydride and 170 g of starch was tempered to 115 ° C, followed by 15.5 ml of 50% NaOH. The reaction time was 0.5 h (sample 1, DS = 0.8), respectively. 12 h (sample 2, DS = 3.0). Acetylated starch was precipitated from the reaction mixture in excess of water, which was further mechanically wet-disintegrated and washed several times to a constant pH of 3.6. Subsequently, the obtained product was dried and finely ground to a grain size of less than 0.08 mm.

Z acetátylovaného maltodextrinu a obou acetylovaných škrobů byly při laboratorní teplotě mícháním v planetovém mixeru při rychlosti otáčení míchadla 60 min1 po dobu 10 minut připraveny pastovité směsi. Viskozita směsí byla upravena přídavkem terpentýnového oleje.Pasty mixtures were prepared from acetatlated maltodextrin and both acetylated starches at room temperature by stirring in a planetary mixer at a stirrer speed of 60 min 1 for 10 minutes. The viscosity of the mixtures was adjusted by the addition of turpentine oil.

Složení směsi I:Composition of mixture I:

V1Roztok acetylovaného maltodextrinu (reakční produkt obsahující 30 % hmi nezreagováného acetanhydridu) - 80 % hrnout ·V 1 Acetylated maltodextrin solution (reaction product containing 30% hmi unreacted acetic anhydride) - 80% pour ·

Acetylovaný škrob vz. 1 (DS=0,8) - 20 % hnxr^'v·Acetylated starch vz. 1 (DS = 0.8) - 20% hxr ^ ' v ·

Složení směsi II:Composition of mixture II:

FN·FN ·

Roztok acetylovaného maltodextrinu (reakční produkt obsahující 30 % hnu nezreagovaného acetanhydridu) - 80 % hmíů''Acetylovaný škrob vz. 2 (DS=3,0) - 20 % hmt/Z-wAcetylated maltodextrin solution (reaction product containing 30% unreacted acetic anhydride) - 80% w / w Acetylated starch vz. 2 (DS = 3.0) - 20% w / w

Složení směsi III:Composition of mixture III:

.-•i ’ '.- • i '

Roztok acetylovaného maltodextrinu (reakční produkt obsahující 30 % hmiJ nezreagovaného acetanhydridu) - 45 % hmrNU·' < 5 t * < I t fAcetylated maltodextrin solution (reaction product containing 30% unreacted acetic anhydride HMI J) - 45% hmrNU · '<5 * t <I tf

I !I!

« i « · t t 1 · t« í« !9 ' « t « « ««I« · t t 1 · t «í«! 9 '«t« ««

Acetylovaný škrob vz. l(DS=0,8) - 45 % hniX^·Acetylated starch vz. l (DS = 0.8) - 45% hniX ^ ·

Terpentýnový olej - 10 % hmcX™'Turpentine oil - 10% hmcX ™ '

Složení směsi IV:Composition IV:

.v717·.v 717 ·

Roztok acetylovaného maltodextrinu (reakční produkt obsahující 30 % hmi nezreagovaného acetanhydridu) - 45 %Acetylated maltodextrin solution (reaction product containing 30% hmi unreacted acetic anhydride) - 45%

Acetylovaný škrob vz. 2 (DS=3,0) - 45 %Acetylated starch vz. 2 (DS = 3.0) - 45%

Terpentýnový olej - 10 %Turpentine oil - 10%

Směsi I až IV byly pak oboustranně naneseny stěrkou na papír o plošné hmotnosti 80 g/m2 . Pro porovnání byl na stejný typ papíru nanesen i samotný acetylovaný maltodextrin ve formě .ίΧ· reakčního produktu obsahující 30 % hm? nezreagovaného acetanhydridu.Mixtures I to IV were then applied on both sides with a squeegee of paper weighing 80 g / m 2 . For comparison, acetylated maltodextrin alone was applied to the same type of paper in the form of a reaction product containing 30 wt. unreacted acetic anhydride.

Takto kašírovaný papír byl následně v horkovzdušné sušárně vystaven působení teploty 120 °C po dobu 2 hodin a následně teplotě 140 °C po dobu dalších 2 hodin. Po ochlazení vzorků byla stanovena jejich plošná hmotnost. Plošná hmotnost samotného nátěru jednotlivých vzorků byla v rozmezí 58 až 90 g/m2.The laminated paper was then exposed to a temperature of 120 ° C for 2 hours in a hot air oven, followed by a temperature of 140 ° C for a further 2 hours. After cooling the samples, their basis weight was determined. The basis weight of the individual coatings was between 58 and 90 g / m 2 .

Na vzorcích kašírovaného papíru byla zjištěna jejich biodegradovatelnost postupem podle ASTM D5338-93. Kašírované papíry byly umístěny do vyzrálého kompostu vkompostéru tak, aby byly rovnoměrně zasypány kompostem a nej menší vrstva kompostu nad vzorky a mezi vzorky byla cca 10 cm. Od každého materiálu, tj. papíru kašírovaného směsí I až IV a samotným acetylovaným maltodextrinem byla exponována 3 zkušební tělesa o rozměrech 20x20 cm. Po 19 dnech expozice byly vzorky vyňaty a byl stanoven jejich hmotnostní úbytek. Hmotnostní úbytek byl stanoven jako aritmetický průměr zjištěného hmotnostního úbytku 3 zkušebních těles. Teplota v kompostem po dobu expozice vzorků se pohybovala v rozmezí 12,7 až 15,8 °C. Výsledky stanovení hmotnostního úbytku po kompostování jsou uvedeny v Tabulce 1.Laminated paper samples were found to be biodegradable according to ASTM D5338-93. The laminated papers were placed in the matured compost in the compost so that they were evenly covered by the compost and the smallest layer of compost above the samples and was approximately 10 cm between the samples. Three test specimens of 20x20 cm were exposed from each material, i.e. paper backed with mixtures I-IV and acetylated maltodextrin alone. After 19 days of exposure, the samples were removed and their weight loss was determined. The weight loss was determined as the arithmetic mean of the observed weight loss of 3 specimens. The temperature in the compost during the exposure period ranged from 12.7 to 15.8 ° C. The results of the weight loss determination after composting are given in Table 1.

• t• t

Tabulka 1: Hmotnostní úbytek papíru kašírovaného kompozicí I až IV po 19 dnech expozice v kompostuTable 1: Weight loss of paper laminated with compositions I to IV after 19 days of exposure to compost

Materiál nátěru Paint material Hmotn. poměr acetyl. maltodextrin/ acetyl. škrob Weight ratio acetyl. maltodextrin / acetyl. starch Stupeň substituce škrobu Degree of substitution of starch Plošná hmotnost nátěru, g/m2 Surface weight of paint, g / m 2 Hmotnostní úbytek, % Weight loss,% acetylovaný maltodextrin acetylated maltodextrin - - - - 58,0 58.0 89,3 89.3 směs I mixture I 4/1 4/1 0,8 0.8 59,8 59.8 83,3 83.3 směs II mixture II 4/1 4/1 3,0 3.0 60,2 60.2 67,7 67.7 směs III mixture III 1/1 1/1 0,8 0.8 78,3 78.3 76,8 76.8 směs IV mixture IV 1/1 1/1 3,0 3.0 89,7 89.7 47,6 47.6

Příklad 2Example 2

Roztok acetylovaného maltodextrinu v acetanhydridu byl připraven následujícím postupem Ze 160 g maltodextrinu o DE^0,0 získaného enzymatickým odbouráváním pšeničného škrobu, byl reakcí s 560 ml acetanhydridu při teplotě 120 °C po doby 3,5 hodiny připraven roztok acetylovaného maltodextrinu o stupni substituce DSÍ=á,0 obsahující 30 % nezreagovaného acetanhydridu. Reakce byla katalyzována NaOH o koncentraci 50 %.A solution of acetylated maltodextrin in acetic anhydride was prepared as follows: From 160 g of DE4.0 maltodextrin obtained by enzymatic degradation of wheat starch, a solution of DSI substitution degree of acetylated maltodextrin was prepared for 3.5 hours at 120 ° C with acetic anhydride. = .alpha.0 containing 30% unreacted acetic anhydride. The reaction was catalyzed by 50% NaOH.

ΐ»ΐ »

Ze sušeného pšeničného jemnozmného B-škrobu o sušině 91,3 % a obsahu amylosy 25,5% byl reakcí s acetanhydridem připraven acetát škrobu. Suspenze 490 ml acetanhydridu a 170 g škrobu byla temperována na teplotu 115 °C, následně bylo přidáno 15,5 ml 50% KOH. Doba reakce byla 5 h. Z reakční směsi byl přebytkem vody vysrážen acetylovaný škrob, který byl dále mechanicky za mokra desintegrován a několikrát promyt do konstantního pH, které činilo 3,6 . Získaný usušený produkt byl ještě jemně rozemlet na velikost zrna menší než 0,08 < f!V‘‘ mm. Stupeň substituce (DS) takto připraveného acetylovaného škrobu činil 2,4.Starch acetate was prepared from dried fine-grain wheat B-starch with a dry matter content of 91.3% and an amylose content of 25.5% by reaction with acetic anhydride. A suspension of 490 ml of acetic anhydride and 170 g of starch was tempered to 115 ° C, followed by 15.5 ml of 50% KOH. The reaction time was 5 h. Acetylated starch was precipitated from the reaction mixture with excess water, which was further mechanically wet-disintegrated and washed several times to a constant pH of 3.6. The obtained dried product was a micronized to a particle size of less than 0.08 <f! V 'mm. The degree of substitution (DS) of the thus prepared acetylated starch was 2.4.

Z roztoku acetylovaného maltodextrinu o stupni substituce DS = 3,0 a acetylovaného B škrobu o DS = 2,4 byla v laboratorním planetovém mixeru při laboratorní teplotě a při rychlosti otáčení míchadla 30 min'1 po dobu 8 minut míchání připravena směs v hmotnostním poměru 1:1. Tato směs byla vložena na dobu 4 minut do lisovací formy a při teplotě 140 °C vylisována do tvaru desky o tloušťce 4,0 mm. Vylisovaná deska byla transparentní a světle hnědé barvy. Z desky byla třískovým obráběním zhotovena zkušební tělesa pro stanovení ·From a solution of maltodextrin acetylated degree of substitution DS = 3.0, and acetylated starch B on DS = 2.4 was a laboratory planetary mixer at room temperature and at an impeller speed of 30 min -1 for 8 minutes stirring the mixture prepared in the weight ratio 1 : 1. This mixture was placed in a mold for 4 minutes and pressed at 140 ° C into a 4.0 mm plate. The pressed plate was transparent and light brown in color. The specimen was machined from the plate by machining to determine ·

rázové houževnatosti Charpy podle ČSN EN ISO 179-1, tvrdosti Shore D podle ČSN EN ISO 868 a nasákavosti ve vodě dle ČSN EN ISO 62. Nasákavost byla stanovena jako relativní hmotnostní přírůstek po 24 hodinách ponoření zkušebního tělesa tvaru desky do vody při 23 o·Charpy impact strength according to EN ISO 179-1, Shore D hardness according to EN ISO 868 and water absorption according to EN ISO 62. The water absorption was determined as the relative weight gain after 24 hours of immersion of the plate-shaped test specimen in water at 23 o ·

Biodegradovatelnost materiálu byla stanovena postupem podle ASTM D5338-93 jako hmotnostní úbytek zkušebních těles tvaru desky po 19 dnech expozice v kompostu o průměrné teplotě 17,3 °C Výsledky stanovení jsou uvedeny v tabulce 2.The biodegradability of the material was determined by the procedure of ASTM D5338-93 as the weight loss of plate-shaped specimens after 19 days of exposure in compost at an average temperature of 17.3 ° C.

Tabulka 2: Vlastnosti kompozice podle Příkladu 2 Table 2: Properties of the composition of Example 2 2 ! Rázová houževnatost Charpy; kJ.m' 2! Charpy impact strength; kJ.m ' 6 6 Tvrdost Shore D; °Sh ; Shore D hardness; ° Sh ; 48 48 1 Nasákavost; % i 1 Water absorption; % and 2,5 2.5 Hmotn. úbytek po 19 dnech v kompostu, % i Weight loss after 19 days in compost,% i 33 33

Příklad 3 /Example 3 /

Ze 160 g maltodextrinu o DI^=U0,0 získaného enzymatickým odbouráváním pšeničného škrobu, byl reakcí s 560 ml acetanhydridu při teplotě 120 °C po dobu 3,5 hodiny připraven roztok acetylováného maltodextrinu obsahující 30 % nezreagováného acetanhydridu. Reakce byla katalyzována NaOH o koncentraci 50 %. Z kapalného reakčního produktu acetylace maltodextrinu acetanhydridem byl nalitím do 3000 ml vody vysrážen acetát maltodextrinu o DS = 3,0. Po zfiltrování byl acetát maltodextrinu sušením a mletím upraven do práškové formy.From 160 g of maltodextrin having DI = 0.0.0 obtained by enzymatic degradation of wheat starch, a solution of acetylated maltodextrin containing 30% of unreacted acetic anhydride was prepared by reaction with 560 ml of acetic anhydride at 120 ° C for 3.5 hours. The reaction was catalyzed by 50% NaOH. Maltodextrin acetate of DS = 3.0 was precipitated from the liquid reaction product of acetyl hydride acetyl hydride by pouring into 3000 ml of water. After filtration, the maltodextrin acetate was made into powder form by drying and milling.

Acetát maltodextrinu ve formě prášku byl v laboratorním planetovém mixeru při laboratorní teplotě a při rychlosti otáčení míchadla 60 min'1 po dobu 5 minut smíchán s acetylovaným škrobem o DS = 3,0 (připraveným způsobem popsaným v Příkladu 1) v hmotnostním poměru 1:1. Tato kompozice byla následně vylisována při teplotě 160 °C po dobu 4 minut do tvaru desky o tloušťce 4,0 mm. Vylisovaná deska byla transparentní a světle hnědé barvy. Z desky byla třískovým obráběním zhotovena zkušební tělesa pro stanovení rázové houževnatosti Charpy podle ČSN EN ISO 179-1, tvrdosti Shore D podle ČSN EN ISO 868 a nasákavosti ve vodě dle ČSN EN ISO 62. Nasákavost byla stanovena jako relativní hmotnostní přírůstek po 24 hodinách ponoření zkušebního tělesa tvaru desky do vody při 23 °C. Biodegradovatelnost materiálu byla stanovena postupem podle ASTM D5338-93 jako hmotnostní úbytekAcetate maltodextrin powder was in a laboratory planetary mixer at room temperature and at an impeller speed of 60 min -1 for 5 minutes mixed with the acetylated starch with DS = 3.0 (prepared as described in Example 1) in a weight ratio of 1: 1 . This composition was then pressed at 160 ° C for 4 minutes to form a 4.0 mm thick plate. The pressed plate was transparent and light brown in color. Test specimens were made from the slab by chip machining for determination of Charpy impact strength according to EN ISO 179-1, Shore D hardness according to EN ISO 868 and water absorption according to EN ISO 62. Water absorption was determined as relative weight gain after 24 hours immersion plate-shaped test specimen into water at 23 ° C. The biodegradability of the material was determined by weight according to ASTM D5338-93

zkušebních těles tvaru desky po 19 dnech expozice v kompostu o průměrné teplotě 17,3 °C. Výsledky stanovení jsou uvedeny v tabulce 3.plate-shaped test specimens after 19 days of exposure in compost at an average temperature of 17.3 ° C. The results of the assays are given in Table 3.

Tabulka 3: Vlastnosti kompozice podle Příkladu 3 i Rázová houževnatost Charpy; kJ.m2 Table 3: Properties of the Composition of Example 3 i Charpy Impact Toughness; kJ.m 2

Tvrdost Shore D; °ShShore D hardness; ° Sh

Nasákavost; %Water absorption; %

Hmotn. úbytek po 18 dnech v kompostu, %Weight loss after 18 days in compost,%

2,72.7

Příklad 4Example 4

Práškový acetát maltodextrinu o DS = 3,0, připravený postupem popsaným v Příkladu 3, byl smíchán v laboratorním planetovém mixeru s práškovým acetylovaným škrobem o DS = 3,0, připraveným způsobem popsaným v Příkladu 1, a plnivem v hmotnostním poměru 1:1:2. Jako plnivo byl v kompozici použit (1) mikromletý vápenec o střední velikosti částic 12 pm, (2) vysušený saturační kal z výroby cukru o střední velikosti částic 6 pm, (3) mikromletý mastek o střední velikosti částic 16 pm, (4) kaolin o střední velikosti částic 8 pm, (5) pšeničný Škrob B, (6) celulóza buková o střední délce vlákna 40 pm a (7) dřevná moučka z osikového dřeva střední velikosti částic 30 pm. Z práškové směsi byly vylisovány při teplotě 160 °C desky o tloušťce 4 mm. Z těchto desek byla obráběním připravena zkušební tělesa pro stanovení rázové houževnatosti Charpy podle ČSN EN ISO 179-1, tvrdosti Shore D podle ČSN ENISO 868 a nasákavosti ve vodě dle ČSN EN ISO 62. Nasákavost byla stanovena jako relativní hmotnostní přírůstek po 24 hodinách ponoření zkušebního tělesa tvaru desky do vody při 23 °C. Biodegradovatelnost materiálu byla stanovena postupem podle ASTM D5338-93 jako hmotnostní úbytek zkušebních těles tvaru desky po 19 dnech expozice v kompostu o průměrné teplotě 17,3 °C. Výsledky stanovení jsou uvedeny v tabulce 4.Maltodextrin acetate powder of DS = 3.0, prepared as described in Example 3, was mixed in a laboratory planetary mixer with a DS = 3.0 powdered acetylated starch prepared as described in Example 1, and a filler in a 1: 1 weight ratio: 2. The filler used in the composition was (1) micronized limestone with an average particle size of 12 µm, (2) dried saturation sludge from sugar production with an average particle size of 6 µm, (3) micronised talc with an average particle size of 16 µm, (4) kaolin with an average particle size of 8 µm, (5) wheat starch B, (6) beech cellulose with an average fiber length of 40 µm and (7) aspen wood flour of an average particle size of 30 µm. Plates of 4 mm thickness were pressed from the powder mixture at 160 ° C. The test specimens for determination of Charpy impact strength according to EN ISO 179-1, Shore D hardness according to ENISO 868 and water absorption according to EN ISO 62 were prepared from these plates by machining. plate-shaped bodies into water at 23 ° C. The biodegradability of the material was determined by the procedure of ASTM D5338-93 as the weight loss of plate-shaped test specimens after 19 days of exposure to compost at an average temperature of 17.3 ° C. The results of the assays are shown in Table 4.

Tabulka 4: Vlastnosti kompozice acetát maltodextrinu/acetát škrobu/plnivo (1/1/2) podleTable 4: Properties of maltodextrin acetate / starch acetate / filler composition (1/1/2) according to

Příkladu 4Example 4

Plnivo Filler Rázová houževnatost Charpy; kJ.m2 Charpy impact strength; kJ.m 2 Tvrdost Shore D; °ShD Shore D hardness; ° ShD Nasákavost; % Water absorption; % Hmotn. úbytek po 19 dnech v kompostu, % Weight decrease after 19 days in compost,% (1) mikromletý vápenec (1) micronized limestone 12 12 57 57 2,2 2.2 37 37 (2) saturační kal (2) saturating sludge 16 16 61 61 2,5 2.5 47 47 (3) mastek (3) talc 14 14 59 59 2,1 2.1 27 27 Mar: (4) kaolin (4) kaolin 8 8 55 55 2,3 2.3 25 25 (5) škrob B (5) starch B 10 10 48 48 7,5 7.5 100 100 ALIGN! (6) celulóza (6) cellulose 15 15 Dec 46 46 8,0 8.0 32 32 (7) dřevná moučka (7) wood flour 8 8 46 46 8,5 8.5 38 38

Příklad 5Example 5

Z práškového acetátu maltodextrinu o DS = 3,0 připraveného postupem popsaným v Příkladu3 nebo jeho směsí s acetátem škrobu o DS = 3,0 připraveným postupem popsaným v Příkladu 'f Ϊ byly připraveny suspenze ve vodě v hmotnostním poměru tuhé fáze a vody 1:2. Do vody byl přidán polyoxyethylensorbitanmonolaurát v koncentraci 1,0 % hmotn.From a maltodextrin acetate powder of DS = 3.0 prepared according to the procedure described in Example 3 or a mixture thereof with a starch acetate of DS = 3.0 prepared according to the procedure described in Example 'f', suspensions in water were prepared in a solids / water ratio by weight of 1: 2 . Polyoxyethylene sorbitan monolaurate was added to the water at a concentration of 1.0 wt.

Složení tuhé složky suspenze I: Composition of the solid component of suspension I: acetát maltodextrinu maltodextrin acetate 100 % 100% Složení tuhé složky suspenze II: Composition of the solid component of suspension II: acetát maltodextrinu maltodextrin acetate 75% 75% acetát škrobu starch acetate 25% 25% Složení tuhé složky suspenze III: Composition of the solid component of suspension III: acetát maltodextrinu maltodextrin acetate 50% 50% acetát škrobu starch acetate 50% 50%

Suspenze byly naneseny stěrkou na papír o plošné hmotnosti 80 g/m2. Papír s nánosem byl poté usušen v sušárně s mikrovlnným ohřevem při 90 °C po dobu 20 minut a po zaschnutí nanesené vrstvy byla stejným postupem nanesena a usušena vrstva suspenze na druhou stranu papíru. Papír s oboustranným nánosem pak byl zahříván v mikrovlnné peci na teplotu 130 °C po dobu 5 min, kdy došlo k vytvoření transparetní homogenní vrstvy oboustranně kašírované na papíru. Z kašírovaných papírů byla vyseknuta zkušební tělesa a na nich změřena rázová « 4 ' 5 · · · * V · · * · ·· · » « « · « ·· » ♦ í · « · »· t · » t t ·w ' · · « 11 «·»·**· ··· ··· houževnatost v tahu dle ČSN EN ISO 8256. Na vzorcích kašírovaného papíru byla dále zjištěna jejich biodegradovatelnost postupem podle ASTM D5338-93 popsaným v Příkladu 1.The suspensions were applied with a squeegee on paper weighing 80 g / m 2 . The coated paper was then dried in a microwave oven at 90 ° C for 20 minutes, and after the coating had dried, the slurry was applied and dried on the other side of the paper in the same manner. The double-sided paper was then heated in a microwave oven at 130 ° C for 5 min to form a transparent, homogeneous layer laminated on both sides with paper. The test specimens were punched out of the laminated papers and the impact bodies were measured on them with a &quot; 4 ' 5 &quot; Tensile strength according to EN ISO 8256. Biodegradability of the laminated paper samples was further determined according to ASTM D5338-93 described in Example 1.

Výsledky stanovení houževnatosti a hmotnostního úbytku po kompostování jsou uvedeny v Tabulce 5.The results of the determination of toughness and weight loss after composting are given in Table 5.

Materiál nátěru Material paint Složení kašírované vrstvy Composition of the laminated layer Plošná hmotnost nátěru, g/m2 Surface weight of paint, g / m 2 Rázová houževnato st v tahu; kJ.m2 Tensile impact strength; kJ.m 2 Hmotn. úbytek po 9 dnech exp., % Weight loss after 9 days exp.,% Hmotn. úbytek po 19 dnech exp., % Weight loss after 19 days exp.,% suspenze I suspension I acetát maltodextrinu 100 % maltodextrin acetate 100% 60,8 60.8 19,3 19.3 100 100 ALIGN! - - suspenze II suspension II acetát maltodextrinu 75 % acetát škrobu 25 % Maltodextrin acetate 75% Starch acetate 25% 80,2 80.2 17,3 17.3 17,8 17.8 39,0 39.0 suspenze III suspension III acetát maltodextrinu 50 % acetát škrobu 50 % Maltodextrin acetate 50% Starch acetate 50% 78,3 78.3 10,8 10.8 13,2 13.2 27,7 27.7

Příklad 6Example 6

Reakční produkt acetylovaného maltodextrinu o stupni substituce DS = 2,8 připravený podle Příkladu 1 byl v laboratorním planetovém mixeru smíchán s acetylovaným škrobem o DS 3,0 v hmotnostním poměru 10:1. Takto připravená kapalná kompozice byla pak v ramenové míchačce smíchána s prachovou frakcí drti stavební suti (tzv. „demoliční prach“, odpad při recyklaci stavebních sutí) v hmotnostním poměru 1:3. Ze vzniklé směsi o vzhledu i konzistenci malty byla ve formě vytvarována deska o tloušťce 1 cm, která byla dále v mikrovlnné peci vyhřívána na teplotu 150 °C po dobu 20 minut. Výsledný kompozit byl svým vzhledem blízký jemnozmnému betonu. Z desky byla řezáním připravena zkušební tělesa o rozměrech 120x15x10 mm pro stanovení rázové houževnatosti Charpy a tělesa tvaru desky o rozměrech 120x50x10 pro stanovení biodegradovatelnosti.The reaction product of the acetylated maltodextrin with a degree of substitution DS = 2.8 prepared according to Example 1 was mixed with an acetylated starch of DS 3.0 in a weight ratio of 10: 1 in a laboratory planetary mixer. The liquid composition prepared in this way was then mixed with the dust fraction of construction debris (so-called "demolition dust", waste from the recycling of construction debris) in a weight ratio of 1: 3 in an arm mixer. A 1 cm thick slab was formed in the mold from the resulting mixture of the appearance and consistency of the mortar, which was further heated in a microwave oven at 150 ° C for 20 minutes. The resulting composite was similar in appearance to fine-grain concrete. Test specimens of dimensions 120x15x10 mm were determined from the slab by cutting to determine Charpy impact strength and 120x50x10 slab-shaped bodies to determine biodegradability.

Rázová houževnatost Charpy byla stanovena jako aritmetický průměr 10 měření a činila 10 kJ.m2.Charpy impact strength was determined as an arithmetic mean of 10 measurements and was 10 kJ.m2.

Zkušební tělesa pro stanovení biodegradovatelnosti byla umístěna do vyzrálého kompostu za podmínek popsaných v Příkladu 1. Po 19 dnech expozice byla zkušební tělesa vyňata.The specimens for determining biodegradability were placed in the matured compost under the conditions described in Example 1. After 19 days of exposure, the specimens were removed.

Exponovaná tělesa vykazovala pokročilý stupeň rozpadu, hmotnostní úbytek nebylo možné určit, protože hmota těles již nebyla soudržná.The exposed bodies showed an advanced degree of disintegration, the weight loss could not be determined because the mass of the bodies was no longer cohesive.

» ·»·

Příklad 7Example 7

Ze 40 g pšeničného jemnozmného B-škrobu o sušině 91,3 % byl reakcí ve vodném prostředí (400 ml vody) s 10 g benzylchloridu a přídavku 6 ml 35% roztoku NaOH připraven při teplotě 100 °C benzyléther škrobu o stupni substituce 1,0 Reakce trvala 36 hodin. Následně byl vysušený benzyléther škrobu acetylován reakcí s acetanhydridem. Suspenze 320 ml acetanhydridu a benzylovaného škrobu (42 g) byla vložena do nádoby a temperována na teplotu 115 °C, následně bylo přidáno 10 ml 50% NaOH. Doba acetylace byla 1 h. Po izolaci a vyprání byl produkt o DS =1,2 vysušen a rozemlet na prášek o středním průměru zrna 0,08 ýnw. mm?From 40 g of fine-grain wheat B-starch with a dry matter content of 91.3%, by reaction in an aqueous medium (400 ml of water) with 10 g of benzyl chloride and the addition of 6 ml of 35% NaOH solution was prepared at 100 ° C. The reaction lasted 36 hours. Subsequently, the dried starch benzyl ether was acetylated by reaction with acetic anhydride. A suspension of 320 mL of acetic anhydride and benzylated starch (42 g) was placed in a flask and tempered to 115 ° C, followed by the addition of 10 mL of 50% NaOH. The acetylation time was 1 h. After isolation and washing, the product of DS = 1.2 was dried and milled to a powder with an average grain diameter of 0.08 µw. mm?

Z práškového acetylovaného benzylétheru škrobu, práškového maltodextrinu o DS = 3,0 a práškového acetátu škrobu o DS = 2,4 byly připraveny mícháním v laboratorním planetovém mixeru práškové směsi s triethylcitrátem, acetyl triethylcitrátem a acetyl tributylcitrátem o následujícím složení:Powder mixtures of triethyl citrate, acetyl triethyl citrate and acetyl tributyl citrate were prepared from powdered acetylated starch benzyl ether, maltodextrin powder of DS = 3.0 and starch powder of DS = 2.4 by mixing in a laboratory planetary mixer:

Směs I:Mixture I:

Acetát škrobu 45 %Starch acetate 45%

Acetát maltodextrinu 15 %Maltodextrin acetate 15%

Triethylcitrát 40 %Triethyl citrate 40%

Směs II:Mixture II:

Acetát škrobu 45 %Starch acetate 45%

Acetát maltodextrinu 15 %Maltodextrin acetate 15%

Acetyltriethylcitrát 40 %Acetyltriethylcitrate 40%

Směs III:Mix III:

Acetát škrobu 45 %Starch acetate 45%

Acetát maltodextrinu 15 %Maltodextrin acetate 15%

Acetyltributylcitrát 40 %Acetyltributyl citrate 40%

Směs IV:Mix IV:

Acetát škrobuStarch acetate

55% ? ·55%? ·

Acetát maltodextrinu 5 %Maltodextrin acetate 5%

Triethylcitrát 40 %Triethyl citrate 40%

Směs V:Mixture V:

Acetát benzylétheru škrobu 55 %Benzyl ether starch acetate 55%

Acetát maltodextrinu 5 %Maltodextrin acetate 5%

Triethylcitrát 40 %Triethyl citrate 40%

Směs VI:Mix VI:

Acetát benzylétheru škrobu 25 %Benzyl ether starch acetate 25%

Acetát škrobuStarch acetate

30%30%

Acetát maltodextrinu 5 %Maltodextrin acetate 5%

TriethylcitrátTriethyl citrate

40%40%

Z práškových směsí byly na laboratorním jednošnekovém extruderu o průměru 19 mm osazeném šnekem splynulou kompresí pro zpracování PVC s kompresním poměrem 1:3 a plochou foliovou hlavou o šířce 100 mm vytlačeny folie o tloušťce 0,5 mm. Na foliích byly podle normy ČSN EN ISO 527-3 stanoveny mechanické vlastnosti v tahu. Dále byl stanoven hmotnostní úbytek po 19 dnech expozice folií v kompostu o průměrné teplotě 17,3 °C. Výsledky stanovení jsou pro jednotlivé směsi shrnuty v tabulce 6.Films of 0.5 mm thickness were extruded from the powder blends on a 19 mm diameter single screw auger equipped with a worm compression compression for PVC processing with a compression ratio of 1: 3 and a flat film head of 100 mm width. Mechanical tensile properties were determined on foils according to ČSN EN ISO 527-3. In addition, weight loss was determined after 19 days of exposure to foils in an average temperature of 17.3 ° C. The results of the assays are summarized in Table 6 for each mixture.

• · • · ·• · · · ·

» · * · · • · « · · · · · ·»· · · · · · · · · · · · · · · · ·

Tabulka 6: Mechanické vlastnosti a hmotnostní úbytek po 19 dnech folií připravených ze směsí I až VTable 6: Mechanical properties and weight loss after 19 days of films prepared from mixtures I to V

Materiál folie Foil material ; Pevnost ; Strength v tahu, i Modul pružnosti tensile modulus v Protažení při v Stretch at Hmotn. úbytek po Weight decrease after MPa MPa tahu, GPa thrust, GPa : přetržení, % i : tear,% i 19 dnech exp., % 19 days exp.,% Směs I Mixture I 15 15 Dec 0,16 0.16 200 200 34 34 Směs II Mixture II 13 13 0.16 0.16 150 150 33 33 Směs III Mixture III i12 i 12 0,15 0.15 100 1 100 ALIGN! 1 31 31 Směs IV Mixture IV 16 16 0,18 0.18 200 200 30 30 Směs V Mixture V 11 i 11 and 0,10 1 7 i0.10 1 7 i 150 150 18 18 Směs VI Mixture VI 14 14 0,12 0.12 120 120 24 24 . ....._ . . ....._. . ......... ............. . ......... ............. .......... ........ _________________________________________ .......... ........ _________________________________________ ........... ......... ................... ........... ......... ...................

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Kompozice podle vynálezu je využitelná zejména jako biodegradovatelný materiál pro výrobu obalů a předmětů s krátkou životností, především jako pojivo biodegradovatelných kompozitu, k vodovzdorné úpravě papíru nanášením nebo laminací a výrobě folií pro využití jako kompostovatelné obaly a mulčovací folie v zemědělství.The composition according to the invention is particularly useful as a biodegradable material for the production of short-lived packages and articles, in particular as a binder of biodegradable composites, for waterproofing paper by coating or lamination, and making films for use as compostable packages and mulch films in agriculture.

Claims (6)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Biodegradovatelná kompozice na bázi modifikovaného škrobu, vyznačená tím, že sestává z homogenní termoplastické směsi acetylovaného maltodextrinu (A) o dextrózovém ekvivalentu 10 až 25 a stupněm acetylace 2,0 až 3,0 a acetylovaného škrobu (B) s obsahem amylózy alespoň 15 % hmotn. a stupněm acetylace 0,6 až 3,0 o hmotnostním poměru A/B 1/20 až 20/1, přičemž acetylované složky (A) a (B) jsou produktem acetylace provedené acetanhydridem v alkalickém prostředí při 90 až 140A modified starch biodegradable composition comprising a homogeneous thermoplastic mixture of acetylated maltodextrin (A) having a dextrose equivalent of 10 to 25 and an acetylation degree of 2.0 to 3.0 and an acetylated starch (B) having an amylose content of at least 15 % wt. and an acetylation degree of 0.6 to 3.0 with an A / B weight ratio of 1/20 to 20/1, wherein the acetylated components (A) and (B) are the product of acetylation performed with acetic anhydride in an alkaline medium at 90 to 140 2. Biodegradovatelná kompozice na bázi modifikovaného škrobu podle nároku 1, vyznačená tím, že acetylovaný škrob obsahuje acetylovaný benzylovaný škrob, přičemž molámí poměr benzylových a acetátových skupin je 1:30 až 1:1.2. The modified starch biodegradable composition of claim 1, wherein the acetylated starch comprises acetylated benzylated starch, wherein the molar ratio of benzyl and acetate groups is from 1:30 to 1: 1. 3. Biodegradovatelná kompozice na bázi modifikovaného škrobu podle nároku 1 nebo 2. vyznačená tím, že dále obsahuje plnivo (C) a to v hmotnostním poměru k acetylovanému maltodextrinu (A) a acetylovanému škrobu (B) (A+B)/C nejvýše tá, l/j, přičemž plnivo je tvořeno oxidy nebo hydroxidy hliníku nebo křemíku nebo hořčíku nebo uhličitan vápenatý nebo uhličitan hořečnatý nebo minerály o složení odpovídající chemickému vzorci Mg3Si40io(OH)2 nebo AUfOHjsSi^io nebo celulózu nebo škrob^w-A modified starch biodegradable composition according to claim 1 or 2, characterized in that it further comprises a filler (C) in a weight ratio to the acetylated maltodextrin (A) and the acetylated starch (B) (A + B) / C at most. , l / j, wherein the filler consists of oxides or hydroxides of aluminum or silicon or magnesium or calcium carbonate or magnesium carbonate or minerals of a composition corresponding to the chemical formula Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 or Al 2 OH 3 SiO 10 or cellulose or starch. 4. Biodegradovatelná kompozice na bázi modifikovaného škrobu podle nároku 1 nebo 2 nebo 3, vyznačená tím, že obsahuje 10 až 50 % hmotn., vztaženo k celkové hmotnosti biodegradovatelná kompozice, změkčovadla vybraného ze skupiny sestávající z triethylcitrátu, acetyltriethylcitrátu a acetyltributylcitrátu.A modified starch biodegradable composition according to claim 1 or 2 or 3, characterized in that it contains 10 to 50% by weight, based on the total weight of the biodegradable composition, of a plasticizer selected from the group consisting of triethyl citrate, acetyltriethyl citrate and acetyltributyl citrate. 5. Způsob přípravy biodegradovatelné kompozice na bázi modifikovaného škrobu podle nároku 1 až 4^ vyznačující se tím, že acetylovaný maltodextrin (A) a acetylovaný škrob (B) se připraví acetylací acetanhydridem v alkalickém prostředí při 90 až 140 °C, a následně se smíchají v hmotnostním poměru A/B 1/20 až 20/1 a tato připravená heterogenní směs je zahřívána na teplotu 110 °C až 180 °C do vzniku homogenní jednofázové termoplastické směsi.Process for preparing a modified starch biodegradable composition according to claims 1 to 4, characterized in that the acetylated maltodextrin (A) and the acetylated starch (B) are prepared by acetylation with acetic anhydride in an alkaline medium at 90 to 140 ° C, and subsequently mixed in a weight ratio A / B of 1/20 to 20/1, and the prepared heterogeneous mixture is heated to a temperature of 110 ° C to 180 ° C until a homogeneous single-phase thermoplastic mixture is formed. 6. Způsob přípravy biodegradovatelné kompozice na bázi modifikovaného škrobu podle nároku 5, vyznačující se tím, že připravená heterogenní směs je zahřívána účinkem elektromagnetického záření o frekvenci v oblasti 1 MHz až 10 GHz.A method for preparing a modified starch biodegradable composition according to claim 5, wherein the prepared heterogeneous mixture is heated by the action of electromagnetic radiation at a frequency in the region of 1 MHz to 10 GHz.
CZ20110848A 2011-12-20 2011-12-20 Modified starch-based biologically degradable composition and process for preparing thereof CZ303840B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20110848A CZ303840B6 (en) 2011-12-20 2011-12-20 Modified starch-based biologically degradable composition and process for preparing thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20110848A CZ303840B6 (en) 2011-12-20 2011-12-20 Modified starch-based biologically degradable composition and process for preparing thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2011848A3 true CZ2011848A3 (en) 2013-05-22
CZ303840B6 CZ303840B6 (en) 2013-05-22

Family

ID=48407877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20110848A CZ303840B6 (en) 2011-12-20 2011-12-20 Modified starch-based biologically degradable composition and process for preparing thereof

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ303840B6 (en)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5055541A (en) * 1989-06-27 1991-10-08 Sequa Chemicals, Inc. Starch polymer graft composition and method of preparation
PT94594B (en) * 1989-07-11 1997-02-28 Warner Lambert Co PROCESS FOR THE PREPARATION OF COMPOSITIONS OF POLYMERIC BASE MIXTURES CONTAINING DESERATED FROST
US5409973A (en) * 1989-08-07 1995-04-25 Butterfly S.R.L. Polymer composition including destructured starch and an ethylene copolymer
DE4425688A1 (en) * 1994-07-14 1996-01-18 A U F Analytik Umwelttechnik F High acetylated starch prodn. for biodegradable film etc. mfr.
CZ200051A3 (en) * 1998-06-26 2001-01-17 Aventis Research & Technologies Gmbh & Co. Kg Thermoplastic mixture based on starch containing at least one cationic and at least one anionic starch, process of its preparation and use
CN101362804B (en) * 2008-09-28 2010-09-08 东北林业大学 Acetyl starch with high degree of substitution and preparation method thereof
EP2580277A1 (en) * 2010-06-08 2013-04-17 Bioapply S.a.r.l. Bio-degradable foamable material suitable for the production of slippers

Also Published As

Publication number Publication date
CZ303840B6 (en) 2013-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Luo et al. Effect of gelatinization and additives on morphology and thermal behavior of corn starch/PVA blend films
Machado et al. Study of interactions between cassava starch and peanut skin on biodegradable foams
CN1102944C (en) Composite resin composition
KR100722360B1 (en) Building Material Compositions
US20100203317A1 (en) Gypsum based panel and method for making gypsum based panel
US6736889B2 (en) Compositions comprising starch and/or modified starch and plasticizers
KR20090054434A (en) Mastermatch and polymer composition
JPH04311738A (en) Thermoformable compound, its manufacture, and its use for obtaining thermoformed product
Gutiérrez et al. Reactive extrusion for the production of starch-based biopackaging
CN101885231A (en) Preparation method of fully-degradable polymer wood plastic composite
CN1039648C (en) Biodegradable polymeric compositions based on starch and thermoplastic polymers
CA2295799A1 (en) Thermoplastic mixtures containing dialdehyde starch and natural polymers
CN110662791A (en) Method for processing a mixture of lignocellulosic fibres for the preparation of a bio-based composite material
Nguyen et al. Development of starch-based bioplastic from jackfruit seed
Sukkaneewat et al. Plasticizing effects from citric acid/palm oil combinations for sorbitol-crosslinked starch foams
EP0837903B1 (en) Meltprocessible starch composition, a process for the preparation thereof and the use of the composition
JP3933315B2 (en) Composite resin composition
CZ2011848A3 (en) Modified starch-based biologically degradable composition and process for preparing thereof
Datta Starch as a biopolymer in construction and civil engineering
Fabunmi et al. Effects of incorporating polycaprolactone and flax fiber into glycerol-plasticized pea starch
CN1939965A (en) Hydrophobic degradable biological material, its production and sheet forming products
CZ24013U1 (en) Biologically degradable thermoplastic based on modified starch
JPS60206883A (en) Production of adhesive
CZ24012U1 (en) Biologically degradable composite with matrix based on modified starch
Hashim et al. The effect of eggshell powder (ESP) filler on the properties of purple sweet potato (PSP) starch bioplastics

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20191220