CZ285288B6

CZ285288B6 - Způsob výroby plastu s řízenou životností

Info

Publication number: CZ285288B6
Application number: CZ962058A
Authority: CZ
Inventors: Ladislav Dr. Pospíšil; Eva Ing. Vlnová
Original assignee: Škrobárny Horažďovice, A. S.
Priority date: 1996-07-11
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 1999-06-16
Also published as: PL321096A1; SK93697A3; SK281155B6; CZ205896A3

Abstract

Plast s řízenou životností, s obsahem přírodního škrobu, upraveného esterifikací pomocí NaH.sub.2.n.PO.sub.4.n., ve kterém je sodná sůl následně převedena na sůl kovu přechodové valence, s váhodou sůl železa, manganu, kobaltu, ceru, který obsahuje 55 až 94 % hmotn. polystyrenu a 6 až 45 % hmot. škrobové směsi, která je tvořena 80 až 99,4 % hmotn. upraveného škrobu, 0,1 až 10 % hmotn. vody a 0,5 až 10 % hmotn. kompatibilizátoru, kterým je organická látka obsahující v molekule jak polární, tak nepolární části typu organické kyseliny, jejich estery, amidy nebo anhydridy, přičemž délka lineárních řetězců těchto molekul je v rozmezí 6 až 30 atomů uhlíku. Ve výhodném provedení plast s řízenou životností dále obsahuje 1 až 10 % hmotn. organické látky, která má v základním lineárním řetězci 6 až 30 atomů uhlíku a která obsahuje jednu nebo více dvojných vazeb, jež jsou v konjugaci. ŕ

Description

Plast s řízenou životností

Oblast techniky

Vynález se týká plastu s řízenou životností s obsahem přírodního škrobu.

Dosavadní stav techniky

Složení dosud známých a používaných plastů s řízenou životností je založeno na plnění nemodifikovaných škrobů do polyetylenové matrice nebo do některých jiných syntetických polymerů, např. polystyrenu. Nevýhodou tohoto řešení je to, že pro iniciaci světelné nebo termooxidační degradace jsou nutné přídavky dalších látek.

Jiné dosud známé složení plastů s řízenou životností spočívá v různých typech polymerů na bázi polyesterů, které jsou svojí chemickou podstatou v přírodním prostředí rozložitelné hydrolýzou. Nevýhodou je vysoká finanční náročnost výrob a některé fyzikální vlastnosti určitých typů polyesterů, např. nízká odolnost proti vyšším teplotám, nebo nevhodnost pro styk s potravinami.

Je znám způsob výroby plastu s řízenou životností dle patentu č. GB 2 029 836. Tento vynález řeší přeměnu polyetylénu na biodegradabilní polyetylén.

Obdobnou problematikou se zabývá užitný vzor č. 1685, ve kterém je degradovatelnost zvýšena esterifikací pomocí NaH₂PO₄ a následnou záměnou kationtu.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje plast s řízenou životností, s obsahem přírodního škrobu, upraveného esterifikací pomocí NaH₂PO₄, ve kterém je sodná sůl následně převedena na sůl kovu přechodové valence, s výhodou sůl železa, manganu, kobaltu, ceru. Podstata vynálezu spočívá v tom, že obsahuje 55 až 94 % hmotn. polystyrenu a 6 až 45 % hmotn. škrobové směsi, která je tvořena 80 až 99,4 % hmotn. upraveného škrobu, 0,1 až 10 % hmotn. vody a 0,5 až 10 % hmotn. kompatibilizátoru, kterým je organická látka obsahující v molekule jak polární, tak nepolární části, typu organické kyseliny, jejich estery, amidy nebo anhydridy, přičemž délka lineárních řetězců těchto molekul je v rozmezí 6 až 30 atomů uhlíku.

Ve výhodném provedení obsahuje plast s řízenou životností 1 až 10 % hmotn. organické látky, která má v základním lineárním řetězci 6 až 30 atomů uhlíku a která obsahuje jednu nebo více dvojných vazeb, jež nejsou v konjugaci.

Výhodou navrhovaného řešení je vznik materiálu s rychlým nástupem rozpadu, který je umožněn vazbou kovu přechodové valence na částici škrobu. V prostředí bohatém na mikroorganismy se materiál rozpadá zhruba za 4 roky, neboť škrob dodaný do termoplastů je rychle napadán živými přírodními činiteli, jako jsou bakterie, kvasinky, řasy a plísně. Tím se výrobek stává porézním, ztrácí mechanické vlastnosti a postupně se začleňuje do přírodního prostředí.

Jinou výhodou je možnost použití vzniklého materiálu pro styk s potravinami ve smyslu platných hygienických předpisů, stejně jako to, že materiál lze barvit.

U materiálu vzniklého podle alternativního řešení lze nastavit požadovanou dobu životnosti v přírodním prostředí, a to přidáním aditiv, které činí materiál citlivý na termooxidační nebo světelnou degradaci.

- 1 CZ 285288 B6

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Plast s řízenou životností podle vynálezu má jako škrobovou složku kukuřičný škrob. Ten je upraven esterifikací pomocí NaH₂PO₄ a sodná sůl je převedena na sůl železitou (Fe³⁺). Vysušený škrob na sušinu 95 % hmotn., je smíchán s kompatibilizátorem, v tomto případě glycerol monostearátem, v poměru 99 % hmotn. škrobu a 1 % hmot, kompatibilizátoru. Tato směs je rovnoměrně rozptýlena v polystyrénové matrici v množství 40 % hmotn. upraveného škrobu v polystyrénu.

tabulka složení směsi:

% hmotn. škrobu o sušině 95 % hmotn.

% hmotn. kompatibilizátoru obsah na 100 kg směsi:

kg škrobu o sušině 95 % hmotn. (tj. obsah 5 % hmotn. vody) škrob + voda celkem obsah škrobu obsah vody kg kompatibilizátoru

100 % hmotn.

% hmotn.

kg

94,05 kg

4,95 kg

Výrobek, zhotovený z plastu podle vynálezu byl exponován teplotou a UV zářením. Jeho vlastnosti resp. těžnost se za týden změnila o 50 %.

Příklad 2

Podle vynálezu byl vyroben plast s řízenou životností, ve kterém byl jako škrobová složka použit bramborový škrob. Ten byl upraven esterifikací pomocí NaH₂PO₄ a sodná sůl byla následně převedena na sůl manganatou (Mn²⁺).

Takto upravený škrob, vysušený na sušinu 98 % hmotn., byl smíchán s kompatibilizátorem, v tomto případě kyselinou stearovou a s látkou obsahující nenasycené dvojné vazby, v tomto případě kyselinou olejovou v množství 1 % hmotn. Poměr jednotlivých složek byl 96 % hmotn. škrobu, 3 % hmotn. kyseliny stearové a 1 % hmotn. kyseliny olejové. Výsledná koncentrace směsi upraveného škrobu v polystyrénu byla 20 % hmotn.

tabulka složení směsi:

% hmotn. škrobu o sušině 98 % hmotn.

% hmotn. kompatibilizátoru % hmotn. kyseliny olejové obsah na 100 kg směsi:

kg škrobu o sušině 98 % hmotn. (tj. obsah 2 % hmotn. vody) škrob + voda celkem obsah škrobu obsah vody

100% hmotn. 96 kg % hmotn. 94,08 kg % hmotn. 1,92 kg

-2CZ 285288 B6 kg kompatibilizátoru kg kyseliny olejové

Z dané směsi byl technologií tvarování za tepla (termoforming) vyroben kelímek s tloušťkou 5 stěny 0,1 mm. Tento výrobek byl exponován v přírodních podmínkách po dobu 1 měsíce v letním období. Poté byla z výrobku připravena zkušební tělesa pro tahovou zkoušku podle ISO 527. Hodnoty relativního prodloužení při přetržení poklesly na 20 % původní hodnoty.

Referenční materiál, který obsahoval nativní škrob bez výše popsaných úprav a aditiv, a který byl ίο exponován a hodnocen stejným způsobem, vykazoval pokles sledované vlastnosti pouze na 80 % původní hodnoty.

Navrhované řešení výchozími surovinami odpovídá požadavkům na průmyslovou výrobu z hlediska jejího vlivu na životní prostředí.

Průmyslová využitelnost

Řešením podle vynálezu vznikne výrobek, který je využitelný při výrobě tenkostěnných výrobků 20 plastikářskými technologiemi, např. vstřikováním nebo tvarováním za tepla - termoforming.

Claims

1. Plast s řízenou životností, s obsahem přírodního škrobu, upraveného esterifikací pomocí NaH₂PO₄, ve kterém je sodná sůl následně převedena na sůl kovu přechodové valence, s výhodou

30 sůl železa, manganu, kobaltu, ceru, vyznačující se tím, že obsahuje 55 až 94% hmotn. polystyrenu a 6 až 45 % hmotn. škrobové směsi, která je tvořena 80 až 99,4 % hmotn. upraveného škrobu, 0,1 až 10 % hmotn. vody a 0,5 až 10 % hmotn. kompatibilizátoru, kterým je organická látka obsahující v molekule jak polární, tak nepolární části, typu organické kyseliny, jejich estery, amidy nebo anhydridy, přičemž délka lineárních řetězců těchto molekul je 35 v rozmezí 6 až 30 atomů uhlíku.

2. Plast sřízenou životností, podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje

1 až 10 hmotn. % organické látky, která má v základním lineárním řetězci 6 až 30 atomů uhlíku a která obsahuje jednu nebo více dvojných vazeb, jež nejsou v konjugaci.