DE102004007941B4 - Biodegradable, mechanically strong, food-compatible composition, useful e.g. for producing cutlery or tableware by extrusion or injection molding, comprising cellulose ester, plasticizer and inorganic filler - Google Patents
Biodegradable, mechanically strong, food-compatible composition, useful e.g. for producing cutlery or tableware by extrusion or injection molding, comprising cellulose ester, plasticizer and inorganic filler Download PDFInfo
- Publication number
- DE102004007941B4 DE102004007941B4 DE102004007941A DE102004007941A DE102004007941B4 DE 102004007941 B4 DE102004007941 B4 DE 102004007941B4 DE 102004007941 A DE102004007941 A DE 102004007941A DE 102004007941 A DE102004007941 A DE 102004007941A DE 102004007941 B4 DE102004007941 B4 DE 102004007941B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- composition
- plasticizer
- cellulose ester
- amount
- moldings
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 36
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 6
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 title claims 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 13
- -1 carbonate compound Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 17
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 16
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims description 15
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 10
- URAYPUMNDPQOKB-UHFFFAOYSA-N triacetin Chemical compound CC(=O)OCC(OC(C)=O)COC(C)=O URAYPUMNDPQOKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 9
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- KMZHZAAOEWVPSE-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydroxypropyl acetate Chemical compound CC(=O)OCC(O)CO KMZHZAAOEWVPSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-hydroxypropanoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)O LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000013508 migration Methods 0.000 claims description 6
- 230000005012 migration Effects 0.000 claims description 6
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 6
- 235000013773 glyceryl triacetate Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 5
- 229960002622 triacetin Drugs 0.000 claims description 5
- 239000004609 Impact Modifier Substances 0.000 claims description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 4
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 4
- KGYXYKHTHJPEBX-UHFFFAOYSA-N 5-ethoxy-3-ethoxycarbonyl-3-hydroxy-5-oxopentanoic acid Chemical compound CCOC(=O)CC(O)(CC(O)=O)C(=O)OCC KGYXYKHTHJPEBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 claims description 3
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004386 Erythritol Substances 0.000 claims description 3
- UNXHWFMMPAWVPI-UHFFFAOYSA-N Erythritol Natural products OCC(O)C(O)CO UNXHWFMMPAWVPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DOOTYTYQINUNNV-UHFFFAOYSA-N Triethyl citrate Chemical compound CCOC(=O)CC(O)(C(=O)OCC)CC(=O)OCC DOOTYTYQINUNNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N Xylitol Natural products OCCC(O)C(O)C(O)CCO TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UNXHWFMMPAWVPI-ZXZARUISSA-N erythritol Chemical compound OC[C@H](O)[C@H](O)CO UNXHWFMMPAWVPI-ZXZARUISSA-N 0.000 claims description 3
- 235000019414 erythritol Nutrition 0.000 claims description 3
- 229940009714 erythritol Drugs 0.000 claims description 3
- 229940116333 ethyl lactate Drugs 0.000 claims description 3
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000000845 maltitol Substances 0.000 claims description 3
- 235000010449 maltitol Nutrition 0.000 claims description 3
- VQHSOMBJVWLPSR-WUJBLJFYSA-N maltitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]([C@H](O)CO)O[C@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O VQHSOMBJVWLPSR-WUJBLJFYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940035436 maltitol Drugs 0.000 claims description 3
- HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N meso ribitol Natural products OCC(O)C(O)C(O)CO HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 claims description 3
- 235000010356 sorbitol Nutrition 0.000 claims description 3
- 229960002920 sorbitol Drugs 0.000 claims description 3
- 239000001069 triethyl citrate Substances 0.000 claims description 3
- 235000013769 triethyl citrate Nutrition 0.000 claims description 3
- VMYFZRTXGLUXMZ-UHFFFAOYSA-N triethyl citrate Natural products CCOC(=O)C(O)(C(=O)OCC)C(=O)OCC VMYFZRTXGLUXMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000811 xylitol Substances 0.000 claims description 3
- 235000010447 xylitol Nutrition 0.000 claims description 3
- HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N xylitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N 0.000 claims description 3
- 229960002675 xylitol Drugs 0.000 claims description 3
- 238000000071 blow moulding Methods 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims 2
- NHTMVDHEPJAVLT-UHFFFAOYSA-N Isooctane Chemical compound CC(C)CC(C)(C)C NHTMVDHEPJAVLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims 1
- JVSWJIKNEAIKJW-UHFFFAOYSA-N dimethyl-hexane Natural products CCCCCC(C)C JVSWJIKNEAIKJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract 2
- 238000010101 extrusion blow moulding Methods 0.000 abstract 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 8
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 8
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 5
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 5
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 5
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 5
- 235000012222 talc Nutrition 0.000 description 5
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 3
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 3
- LPEKGGXMPWTOCB-UHFFFAOYSA-N 8beta-(2,3-epoxy-2-methylbutyryloxy)-14-acetoxytithifolin Natural products COC(=O)C(C)O LPEKGGXMPWTOCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 2
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 2
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 2
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- ODQWQRRAPPTVAG-GZTJUZNOSA-N doxepin Chemical compound C1OC2=CC=CC=C2C(=C/CCN(C)C)/C2=CC=CC=C21 ODQWQRRAPPTVAG-GZTJUZNOSA-N 0.000 description 2
- 229940057867 methyl lactate Drugs 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- RYYKJJJTJZKILX-UHFFFAOYSA-M sodium octadecanoate Chemical class [Na+].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O RYYKJJJTJZKILX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- QZCLKYGREBVARF-UHFFFAOYSA-N Acetyl tributyl citrate Chemical compound CCCCOC(=O)CC(C(=O)OCCCC)(OC(C)=O)CC(=O)OCCCC QZCLKYGREBVARF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000015943 Coeliac disease Diseases 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 241001085205 Prenanthella exigua Species 0.000 description 1
- 244000269722 Thea sinensis Species 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000013475 authorization Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229920000704 biodegradable plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000010796 biological waste Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229920003086 cellulose ether Polymers 0.000 description 1
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 1
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 1
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 210000003918 fraction a Anatomy 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 229960005150 glycerol Drugs 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 1
- 239000006082 mold release agent Substances 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N o-dicarboxybenzene Natural products OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052615 phyllosilicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 229960004063 propylene glycol Drugs 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003856 thermoforming Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 238000009757 thermoplastic moulding Methods 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-N triacetic acid Chemical compound CC(=O)CC(=O)CC(O)=O ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XZZNDPSIHUTMOC-UHFFFAOYSA-N triphenyl phosphate Chemical compound C=1C=CC=CC=1OP(OC=1C=CC=CC=1)(=O)OC1=CC=CC=C1 XZZNDPSIHUTMOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08L1/08—Cellulose derivatives
- C08L1/10—Esters of organic acids, i.e. acylates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/24—Acids; Salts thereof
- C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/0008—Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
- C08K5/0016—Plasticisers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08L1/08—Cellulose derivatives
- C08L1/10—Esters of organic acids, i.e. acylates
- C08L1/12—Cellulose acetate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/0001—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor characterised by the choice of material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
- B29C49/0005—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor characterised by the material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
- B29C49/02—Combined blow-moulding and manufacture of the preform or the parison
- B29C49/04—Extrusion blow-moulding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
- B29C51/002—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor characterised by the choice of material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2003/00—Use of starch or derivatives as moulding material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/24—Acids; Salts thereof
- C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
- C08K2003/265—Calcium, strontium or barium carbonate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2201/00—Properties
- C08L2201/06—Biodegradable
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein biologisch abbaubares Compound, dessen organische Bestandteile im Wesentlichen aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen und das mechanische Eigenschaften aufweist, die denen von Polystyrol sehr ähnlich sind. Mit dem erfindungsgemäßen Compound lassen sich unter anderem und insbesondere Gegenstände herstellen, die lebensmittelrechtlich für unbedenklich erklärt werden können und sich daher im Lebensmittelbereich einsetzen lassen, beispielsweise in Form von insbesondere für den einmaligen Gebrauch vorgesehenen Tellern, Tabletts (Trays) und Besteck.The The invention relates to a biodegradable compound whose organic Components consist essentially of renewable raw materials and that has mechanical properties similar to those of polystyrene very similar are. With the compound according to the invention Among other things, and in particular, objects can be produced the food law for be explained safely can and can therefore be used in the food industry, for example in the form of in particular for the disposable plates, trays and Cutlery.
Man
weiß,
dass Celluloseester mit bestimmten Substitutionsgraden eine gute
biologische Abbaubarkeit besitzen. So beschreibt die
Die
Auch
aus der
Kreide
als Füllstoff
enthält
eine Celluloseacetatfolie gemäß
Als
biologisch abbaubare thermoplastisch verarbeitbare Cellulosederivate
werden in der
Bisherige
Biopolymere auf Basis nachwachsender Rohstoffe wie z.B. Polyester/Stärke Blends und
Celluloseblends besitzen in der Regel eine nur sehr begrenzte Wärmebeständigkeit.
Bei Temperaturen oberhalb von max. 65°C tritt eine starke Materialerweichung
der Polymere ein und damit ein mechanisches Materialversagen der
daraus gefertigten Produkte. Nur wenn Celluloseacetat mit einem
Substitutionsgrad von etwa 1,2 bis 2,7 als Bindemittel für natürliche Cellulosefasern
eingesetzt wird, lassen sich aus dem Verbundmaterial Formkörper mit
ausreichend hoher Temperaturbeständigkeit
herstellen, die beispielsweise als Automobil-Innenteile eingesetzt werden
können,
wie in der
In
der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein biologisch abbaubares, homogenes Compound zu schaffen, aus dem sich Formkörper mit mechanischen Eigenschaften herstellen lassen, die vergleichbaren, aus Polystyrol gefertigten Formkörpern ähnlich sind. Insbesondere soll die Erfindung Compounds bereitstellen, mit denen sich vorzugsweise im Spritzguss Formkörper mit hoher Formbeständigkeit in der Wärme von bis zu 90° oder 95°C erzeugen lassen. Gleichzeitig sollten diese Formkörper vorzugsweise einen Zug-E-Modul im Bereich von ca. 4000-5000 N/mm2 und eine Bruchdehnung von über 8% aufweisen.The object of the present invention is to provide a biodegradable, homogeneous compound from which moldings with mechanical properties can be produced which are similar to similar moldings made of polystyrene. In particular, the invention should provide compounds with which can be produced preferably by injection molding moldings with high dimensional stability in the heat of up to 90 ° or 95 ° C. At the same time, these shaped bodies should preferably have a tensile modulus of elasticity in the range of approx. 4000-5000 N / mm 2 and an elongation at break of more than 8%.
Außerdem sollte das Compound eine solche Zusammensetzung besitzen, dass die daraus gefertigten Formkörper zusätzlich lebensmittelrechtlich unbedenklich sind, damit sie sich in entsprechenden Bereichen einsetzen lassen, beispielsweise in Form von (Einmal-) Besteck oder (Einmal-)Tellern/-Tabletts. Diese spezielle Aufgabe stellt besondere Anforderungen, da die gewünschte biologische Abbaubarkeit (d.h. Abbau unter Einfluss von Feuchtigkeit, Temperatur und Mikroorganismen) einen Zielkonflikt mit der gleichzeitigen Forderung nach Stabilität (Unbedenklichkeit) gegenüber Lebensmitteln darstellt.In addition, should the compound possess such a composition that from it finished molded body additionally food safety are harmless, so that they are in appropriate areas can be used, for example in the form of (disposable) cutlery or (Disposable) plates / -Tabletts. This particular task presents special Requirements as the desired biodegradability (i.e., degradation under the influence of moisture, Temperature and microorganisms) a conflict of objectives with the simultaneous Demand for stability (Harmlessness) Represents food.
Überraschend konnte die allgemeine Aufgabe durch die Bereitstellung einer Zusammensetzung (eines Compounds) gelöst werden, das die folgenden Bestandteile enthält:
- – mindestens einen Celluloseester in einer Menge von 20 bis 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Compounds
- – mindestens einen Weichmacher in einer Menge von 15 bis 50 Gew.-%, bezogen auf den Celluloseester,
- – mindestens einen anorganischen Füllstoff in einer Menge von 5 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung, wobei der anorganische Füllstoff mindestens Titandioxid, ein Silikat und Kreide umfasst, die Zusammensetzung aber nicht mehr als 30 Gew.-% Carbonatverbindung, ausgedrückt in Calciumcarbonat, enthalten darf, und
- – gegebenenfalls Schlagzähigkeitsmodifikatoren, Stabilisatoren, Farbpigmente und/oder Trennmittel.
- - At least one cellulose ester in an amount of 20 to 90 wt .-%, based on the total amount of the compound
- At least one plasticizer in an amount of 15 to 50% by weight, based on the cellulose ester,
- At least one inorganic filler in an amount of from 5 to 70% by weight, based on the total amount of the composition, wherein the inorganic filler comprises at least titanium dioxide, a silicate and chalk, but the composition contains not more than 30% by weight of carbonate compound, expressed in calcium carbonate, and may contain
- If appropriate, impact modifiers, stabilizers, color pigments and / or release agents.
Mit der Erfindung ist es erstmals gelungen, ein biologisch abbaubares Compound zu entwickeln, das Eigenschaften wie Polystyrol aufweist. Der Zug-E-Modul kann bei einer Bruchdehnung von über 8% auf annähernd 5000 N/mm2 eingestellt werden. Das Compound besitzt somit Materialeigenschaften wie ein Standardpolystyrol. Die Besonderheit dieses Materials, im Vergleich zu anderen Biomaterialien, liegt in seiner hohen Formbeständigkeit in der Wärme von bis zu mindestens 90°C meist bis zu 95°C.The invention has for the first time succeeded in developing a biodegradable compound which has properties such as polystyrene. The tensile modulus of elasticity can be set to approximately 5000 N / mm 2 at an elongation at break of more than 8%. The compound thus possesses material properties like a standard polystyrene. The peculiarity of this material, compared to other biomaterials, lies in its high dimensional stability in heat of up to at least 90 ° C, usually up to 95 ° C.
Neben den sehr guten mechanischen Eigenschaften besitzt dieses Blend eine ausgesprochen gute Maschinengängigkeit auf herkömmlichen Kunststoffverarbeitungsmaschinen. Es läßt sich ohne weitere Modifizierungen mit hohen Taktzeiten verspritzen. Die Anwendungsmöglichkeiten reichen von Catering-Artikeln wie z.B. Bestecken oder Tellern bis hin zu Türseitenverkleidungen. Lediglich die Verwendung von Heißkanal-Angüssen wird nicht empfohlen.Next The very good mechanical properties of this blend has one very good machinability on conventional Plastic processing machines. It can be without further modifications splashing with high cycle times. The applications range from catering items such as Cutlery or dishes until towards door side panels. Only the use of hot runner sprues is not recommended.
Als Trägermatrix für das erfindungsgemäße Compound wird ein Celluloseester gewählt. Vorzugsweise wird der Ester einer C1-C6-Carbonsäure eingesetzt, stärker bevorzugt der Ester einer C1-C4-Carbonsäüre. Neben reinen Estern sind auch Mischester möglich. Besonders günstig ist ein Celluloseacetat, da dieses dem Compound eine hohe Steifigkeit und Temperaturbeständigkeit verleiht. Der Celluloseester sollte einen definierten Substitutionsgrad besitzen. Dieser gibt an, wieviele der freien Hydroxylgruppen pro Cellulosebaustein verestert sind. Cellulose (normalerweise vorliegend als Zellstoff) wird zunächst vollständig verestert zu Triacetat oder einem anderen Triacylat. Durch einen zweiten Syntheseschritt wird das Triacylat zum Teil hydrolysiert, so dass ein Teil der Säuremoleküle wieder abgespalten wird, bis im Durchschnitt pro Glucosebaustein noch eine genau definierte Anzahl an OH-Gruppen verestert ist.When support matrix for the Compound of the invention a cellulose ester is chosen. Preferably, the ester of a C1-C6 carboxylic acid is used, more preferably the ester of a C1-C4 carboxylic acid. Next pure esters are also possible mixed esters. Is particularly favorable a cellulose acetate, since this the compound a high rigidity and temperature resistance gives. The cellulose ester should have a defined degree of substitution have. This indicates how many of the free hydroxyl groups per Cellulose building block are esterified. Cellulose (normally present as pulp) becomes first Completely esterified to triacetate or another triacylate. Through a second step of the synthesis, the triacylate is partially hydrolyzed, so that part of the acid molecules again is split off until, on average, one more per glucose module exactly defined number of OH groups is esterified.
Der Substitutionsgrad sollte so gewählt werden, dass eine gute biologische Abbaubarkeit gewährleistet ist. Chemisch modifizierte Cellulose ist nämlich nicht immer bioabbaubar. Die Bioabbaubarkeit sinkt mit zunehmendem Substitutionsgrad. Nach DIN EN 13432 muss ein Abbaugrad von 90% erreicht werden. Der biologische Abbau beinhaltet die Umformung des Kohlenstoffs des Prüfmaterials in Kohlenstoffdioxid und Biomasse. Die DIN EN 13432 schreibt für die Kompostierbarkeit vor, dass nach maximal 12 Wochen in einer >2mm-Siebfraktion maximal 10% des ursprünglichen Trockengewichts des Prüfmaterials gefunden werden dürfen. Substitutionsgrade, die eine solche Abbaubarkeit gewährleisten, sind zwar prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei ist jedoch weiterhin zu beachten, dass der Substitutionsgrad insbesondere bei der Verwendung von Celluloseacetat und/oder bei einer vorgesehenen Verarbeitung mittels Spritzguss einen Wert von 2,6 nicht oder nicht wesentlich überschreiten sollte, um zu vermeiden, dass die Verarbeitbarkeit des Compunds wegen zu großer Zähigkeit beeinträchtigt ist. Ein Substitutionsgrad von unter etwa 2,0 ist ebenfalls in einer Vielzahl von Fällen nicht wünschenswert, da das Compound dem damit erzeugten Formteil zu stark hydrophile Eigenschaften verleihen könnte. Außerdem werden dadurch die mechanischen Eigenschaften und die Formstabilität negativ beeinflusst.Of the Degree of substitution should be chosen that ensures good biodegradability is. Chemically modified cellulose is not always biodegradable. The biodegradability decreases with increasing degree of substitution. According to DIN EN 13432, a degree of degradation of 90% must be achieved. The biological Degradation involves the transformation of the carbon of the test material in carbon dioxide and biomass. DIN EN 13432 writes for compostability suggest that after a maximum of 12 weeks in a> 2mm sieve fraction a maximum of 10% of the original Dry weight of the test material may be found. Degrees of substitution that ensure such degradability, Although in principle known from the prior art. It is However, continue to note that the degree of substitution in particular when using cellulose acetate and / or at a designated Processing by injection molding a value of 2.6 or not significantly exceed should, in order to avoid the processability of the Compunds because of too big toughness impaired is. A degree of substitution of less than about 2.0 is also in one Variety of cases not desirable because the compound is too hydrophilic for the molded part thus produced Could lend properties. Furthermore This makes the mechanical properties and the dimensional stability negative affected.
Die Menge an Celluloseester wird in Hinblick auf die gewünschte Verarbeitung gewählt. Prinzipiell lassen sich mit Mengen von ca. 20 bis 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Compounds, gute Ergebnisse erzielen, wobei Mengen von nicht mehr als 50 Gew.-% bevorzugt sind, um einen ausreichenden Anteil an Füllstoffen zu gewährleisten (siehe unten).The Amount of cellulose ester is in view of the desired processing selected. In principle, amounts of about 20 to 90 wt .-%, based on the total amount of the compound, get good results, taking Amounts of not more than 50 wt .-% are preferred to a sufficient Proportion of fillers to ensure (see below).
Da Celluloseacetat in der Anwendung ein spröder und bei der Compoundierung schwer fließender Werkstoff ist, sollte ein Weichmacher zugesetzt werden. Hierfür eignen sich prinzipiell alle bekannten Weichmacher für Celluloseester. Der Zusatz eines Weichmachers senkt die Viskosität des Compounds. Er muss deshalb jeweils in einer solchen Menge zugegeben werden, dass das Compound auf einer dem Einsatzzweck entsprechenden gängigen Kunststoffverarbeitungsmaschine verwendet werden kann. Gleichzeitig ist darauf zu achten, dass die gewünschten mechanischen Eigenschaften des Endproduktes und dessen Steifigkeit nicht nachteilig beeinflusst werden. Geeignete Weichmacher für Celluloseester sind z.B. Glycerin, Triethylenglykol, Triphenylphosphat, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Milchsäureethylester, Milchsäuremethylester, Glycerintriacetat, Acetyltributylcitrat, Triethylcitrat, Diethylcitrat, Glycerinacetat, Phtalsäureester, Sorbitol, Maltit, Xylitol, Erythritol, Fettsäureester oder Mischungen der vorgenannten Stoffe. Unter diesen sind insbesondere solche besonders bevorzugt, die keine korrosive Wirkung auf die für die Fertigung benötigten Werkzeuge haben. In manchen Fällen tritt nämlich ansonsten nach einiger Zeit, z.B. nach ca. 20 Wochen, ein starker Verschleiß an den Werkzeugoberflächen auf, der dazu führt, dass die Werkzeuge nachgearbeitet werden müssen. Zudem sind die Verarbeitungsgeschwindigkeiten von Blends aus Celluloseester mit solchen Weichmachern deutlich niedriger als bei herkömmlichen Kunststoffen wie z.B. Polystyrol. Als günstig hat es sich herausgestellt, Weichmacher einzusetzen, die einen relativ hohen Dampfdruck und/einen relativ hohen Schmelzpunkt besitzen und deshalb nicht korrosiv sind. Als Beispiel für einen Weichmacher aus dieser Gruppe sei Glycerintriacetat genannt. Diese Substanz ist auch unter lebensmittelrechtlichen Aspekten unbedenklich. Dieser Aspekt ist im übrigen auch dann von Bedeutung, wenn die erfindungsgemäßen Compounds für Formkörper vorgesehen sind, die in Kontakt mit Lebensmittel gelangen sollen. Daher sind alle lebensmittelrechtlich akzeptablen Weichmacher bevorzugt, darunter alle diejenigen der obigen Gruppe, die lebensmittelrechtlich unbedenklich sind. Hervorgehoben seien dabei Glycerin, Milchsäureethylester, Milchsäuremethylester, Glycerintriacetat, Triethylcitrat, Diethylcitrat, Glycerinacetat, Sorbitol, Maltit, Xylitol, Erythritol und Fettsäureester.Since cellulose acetate in the application is a brittle and difficult to flow in the compounding, a plasticizer should be added be set. In principle, all known plasticizers for cellulose esters are suitable for this purpose. The addition of a plasticizer lowers the viscosity of the compound. It must therefore be added in each case in such an amount that the compound can be used on a common purpose plastic processing machine corresponding to the purpose. At the same time, care must be taken that the desired mechanical properties of the end product and its rigidity are not adversely affected. Suitable plasticizers for cellulose esters are, for example, glycerol, triethylene glycol, triphenyl phosphate, polyethylene glycol, propylene glycol, ethyl lactate, methyl lactate, glycerol triacetate, acetyltributyl citrate, triethyl citrate, diethyl citrate, glycerol acetate, phthalic acid ester, sorbitol, maltitol, xylitol, erythritol, fatty acid esters or mixtures of the abovementioned substances. Of these, particular preference is given to those which have no corrosive effect on the tools required for production. In some cases, otherwise, after some time, for example after about 20 weeks, heavy wear on the tool surfaces will occur, which leads to the tools having to be reworked. In addition, the processing speeds of blends of cellulose ester with such plasticizers are significantly lower than in conventional plastics such as polystyrene. It has proven to be favorable to use plasticizers which have a relatively high vapor pressure and / or a relatively high melting point and are therefore not corrosive. An example of a plasticizer from this group is called glycerol triacetate. This substance is harmless even under food law aspects. Incidentally, this aspect is also of importance if the compounds according to the invention are intended for shaped bodies intended to come into contact with foodstuffs. Therefore, all plasticizer acceptable plasticizers are preferred, including all those of the above group, which are food safe. Emphasized here are glycerol, ethyl lactate, methyl lactate, glycerol triacetate, triethyl citrate, diethyl citrate, glycerol acetate, sorbitol, maltitol, xylitol, erythritol and fatty acid esters.
Der Anteil an Weichmacher ist der eingesetzten Menge an Celluloseester anzupassen; im Allgemeinen sollte er bei 15 bis 50 Gew.-%, bezogen auf diesen Ester, liegen. Vorzugsweise beträgt sein Anteil etwa 25 bis 40 Gew.-% davon.Of the Proportion of plasticizer is the amount of cellulose ester used adapt; in general it should be from 15 to 50% by weight on this ester, lie. Preferably, its content is about 25 to 40% by weight thereof.
Um die Steifigkeit und Temperaturbeständigkeit der aus den erfindungsgemäßen Compounds erhältlichen Formkörper zu erhöhen sowie die Verarbeitbarkeit zu verbessern, müssen diese anorganische Füllstoffe enthalten. Unter einem ersten Aspekt, nämlich dem der Umweltverträglichkeit, und aus Kostengründen sind hierfür vor allem natürlich vorkommende, mineralische Füllstoffe geeignet, die gegebenenfalls oberflächenmodifiziert sein können. Als Beispiele seien genannt: behandelte und unbehandelte Kreide, Dolomitmehl, Kaoline, Talkum und Silikate. Unter behandelter Kreide versteht man einen Kreidetyp, der mit Fließhilfsmitteln, meist Stearaten, versetzt ist, um die Dosierbarkeit zu verbessern. Innerhalb dieser Produktgruppen gibt es unterschiedliche Qualitäten, hauptsächlich abhängig von den Lagerstätten, sowie unterschiedliche Nachbehandlungen, die einen gewissen Einfluss auf die Eigenschaften und die Verarbeitbarkeit ausüben.Around the rigidity and temperature resistance of the compounds of the invention available moldings to increase As well as to improve processability, these need inorganic fillers contain. In a first aspect, that of environmental compatibility, and for cost reasons are for this especially, of course occurring, mineral fillers suitable, which may optionally be surface-modified. When Examples are: treated and untreated chalk, dolomite flour, Kaolin, talc and silicates. Under treated chalk understands you get a type of chalk that contains flow aids, mostly stearates, is added to improve the dosing. Within this Product groups have different qualities, mainly depending on the deposits, as well as different after-treatments that have some influence on perform the properties and processability.
Bei der Auswahl des Füllstoffs ist darauf zu achten, dass der Anteil an Carbonat im Füllstoff nicht zu hoch ist. Denn ein zu hoher Anteil an carbonathaltigem Füllstoff im Compound, insbesondere an Kreide, kann zu einer Versagung der lebensmittelrechtlichen Zulassung führen, da das Migrationsverhalten von aus diesem Compound gefertigten Gegenständen unzureichend für den Kontakt mit Lebensmitteln sein kann. Als Grenzwert hierfür hat sich eine Menge an Carbonat herausgestellt, die 30 Gew.-% Calciumcarbonat, bezogen auf das Gesamtgewicht des Compounds, entspricht. Es darf jedoch andererseits nicht ganz auf die Zugabe von Kreide verzichtet werden. Das hat Vorteile, da Kreide relativ kostengünstig ist. Außerdem übernehmen die basischen Carbonationen im Compound die Funktion von Säurefängern: Bei der Verarbeitung von Celluloseestern lässt sich unter mechanischer Beanspruchung des Compounds wie Scherbeanspruchung oder Druck (z.B. beim Extrudieren) die Freisetzung geringer Menge von Säure nicht ganz vermeiden. Für diese wirkt der Füllstoff als Neutralisierungsmittel. Der Zusatz von eigens zu diesem Zwecke eingebrachten Säurefängern ist daher nicht notwendig, auch wenn er für spezifische Zwecke prinzipiell nicht ausgeschlossen ist und dann in einer Menge von vorzugsweise bis zu maximal ca. 2 Gew.-% erfolgen kann.at the selection of the filler Care must be taken to ensure that the proportion of carbonate in the filler not too high. Because too high a proportion of carbonate filler in the compound, especially on chalk, can lead to a refusal of the food authorization, since the migration behavior of made of this compound objects insufficient for contact can be with food. The limit for this has been found to be a lot of carbonate, the 30 wt .-% calcium carbonate, based on the total weight of Compounds, corresponds. On the other hand, it may not quite open the addition of chalk can be dispensed with. That has advantages, because chalk relatively inexpensive is. Also take over the basic carbonate ions in the compound the function of acid scavengers: bei The processing of cellulose esters can be under mechanical Stress of the compound such as shear stress or pressure (e.g. Extrude) the release of small amount of acid is not avoid completely. For this affects the filler as a neutralizing agent. The addition of specially for this purpose introduced acid scavengers therefore not necessary, even if it is for specific purposes in principle is not excluded and then in an amount of preferably up to a maximum of about 2 wt .-% can be done.
Weiterhin ist es erforderlich, dass zumindest ein Teil des Füllstoffs ein Silicat ist. Dessen Zusatz besitzt einen positiven Einfluss auf die Temperaturbeständigkeit der mit dem Compound hergestellten Formkörper. Ein gut geeignetes Silicat ist beispielsweise Talkum (ein Magnesium-Phyllosilicat). Die Beigabe von Titandioxid ist ebenfalls zwingend; sie vergrößert die Oberflächenhärte der erzeugten Formkörper und verbessert gegebenenfalls deren Erscheinungsbild. Bereits eine geringe Menge TiO2 im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Compounds, verleiht dem daraus hergestellten Formkörper ein strahlend weißes Aussehen, wenn keine weiteren Farbpigmente zugegeben werden.Furthermore, it is necessary that at least a part of the filler is a silicate. Its addition has a positive influence on the temperature resistance of the molded body produced with the compound. A well-suited silicate is, for example, talc (a magnesium phyllosilicate). The addition of titanium dioxide is also mandatory; it increases the surface hardness of the molded bodies produced and, where appropriate, improves their appearance. Even a small amount of TiO 2 in the range of 0.5 to 5 wt .-%, based on the total weight of the compound, gives the molded article produced therefrom a bright white appearance, if no further color pigments are added.
Für die Anteile und Mengenverhältnisse an Füllstoff lässt sich zusammenfassend folgendes sagen: Der Gesamtgehalt an Füllstoff kann bei etwa 10 Gew.-% bis etwa 65 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Compounds, betragen. Besonders günstige Verhältnisse erhält man bei Mengen im Bereich von etwa 20 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%. In günstiger Weise setzt sich diese Menge von Füllstoff aus Titandioxid, einem Carbonat wie Kreide und einem Silikat wie Talkum zusammen, wobei die Menge an Titandioxid vom gewünschten Weißgrad des verwendeten Produkts und von dessen erstrebter Oberflächenhärte abhängt und aus Kostengründen in der Regel 10 Gew.-%, bezogen auf das Compound, nicht wesentlich übersteigt. Meist sind bereits 2-3 Gew.-% ausreichend. Carbonat wird vorzugsweise etwas weniger als in der oben als oberes Limit angegebenen Menge verwendet; als gut geeignet hat sich eine Menge zwischen 10 und 25 Gew.-% herausgestellt. Der Rest ist nicht kritisch und kann beispielsweise mit Talkum aufgefüllt werden.For the proportions and proportions of filler, the following can be said in summary: The total content of filler can be about 10 Wt .-% to about 65 wt .-%, based on the total weight of the compound. Particularly favorable ratios are obtained at levels in the range of about 20 wt .-% to about 50 wt .-%. Conveniently, this amount of filler is composed of titanium dioxide, a carbonate such as chalk and a silicate such as talcum, wherein the amount of titanium dioxide depends on the desired whiteness of the product used and its desired surface hardness and for cost reasons usually 10% by weight. %, based on the compound, does not significantly exceed. Usually already 2-3 wt .-% are sufficient. Carbonate is preferably used slightly less than the amount specified above as the upper limit; a quantity of between 10 and 25% by weight has proven to be suitable. The rest is not critical and can be filled up with talc, for example.
In der Regel ist es nicht notwendig, die Füllstoffe auf ihrer Oberfläche chemisch oder physikalisch mit Kopplern zu modifizieren, beispielsweise um ihre Einarbeitung und Verteilung im Celluloseester zu verbessern. Als solche Koppler dienen beispielsweise Substanzen wie Maleinsäureanhydrid, die mit auf der Oberfläche der Füllstoffe vorhandenen OH-Gruppen reagieren und dabei reaktive Carboxylat-Ionen bilden. Gegebenenfalls kann eine solche Modifikation durchgeführt werden. Sie hat in der Regel einen Anstieg des E-Moduls der mit dem Compound hergestellten Formkörper zur Folge.In As a rule, it is not necessary to chemically fill the fillers on their surface or physically modifying with couplers, for example theirs Incorporation and distribution in the cellulose ester to improve. When such couplers serve, for example, substances such as maleic anhydride, those with on the surface the fillers react existing OH groups and thereby form reactive carboxylate ions. If necessary, such a modification can be carried out. It usually has an increase in the modulus of elasticity of the compound produced moldings result.
Das erfindungsgemäße Compound kann ggf. weitere Additive (Zusatzstoffe oder Verarbeitungshilfsmittel) enthalten, beispielsweise Schlagzähmodifikatoren, Stabilisatoren und/oder Farbpigmente. Diese können je nach Anforderungen an das Endprodukt beim Compoundieren mit eingearbeitet werden.The Compound of the invention may contain further additives (additives or processing aids) contain, for example, impact modifiers, stabilizers and / or color pigments. these can depending on the requirements of the end product when compounding be incorporated.
Schlagzähmodifikatoren machen aus einem spröden Werkstoff einen zähen. Dies ist vor allem bei Folien und Hohlkörpern wichtig. Als Beispiel hierfür sei Naturkautschuk genannt.impact modifiers make a brittle one Material a tough. This is especially important for films and hollow bodies. As an an example this is Called natural rubber.
Stabilisatoren wirken der thermischen Zersetzung während des Verarbeitens des Materials entgegen. Als Stabilisator kann erfindungsgemäß beispielsweise ein Metallstearat eingesetzt werden, wie aus dem Stand der Technik bekannt.stabilizers act of thermal decomposition during processing of the Material contrary. As a stabilizer according to the invention, for example a metal stearate can be used, as in the prior art known.
Farbpigmente werden für die entsprechende Farbgestaltung ausgewählt. Sie beeinflussen auch andere Oberflächeneigenschaften. Titandioxid ist ein besonders bevorzugtes Farbpigment, da es sowohl den Weißgrad des Produkts beeinflusst als auch die Oberflächenhärte der aus den Compounds erhaltenen Formkörper deutlich verbessert, wie bereits oben erwähnt.color pigments be for the appropriate color scheme selected. They also influence others Surface properties. Titanium dioxide is a particularly preferred color pigment since it contains both the whiteness of the product as well as the surface hardness of the compounds obtained from the compounds moldings significantly improved, as already mentioned above.
Verarbeitungshilfsmittel wie z.B. Nukleierungshilfsmittel und Entformungshilfsmittel können beim Compoundieren und bei der Endverarbeitung eingesetzt werden. Sie sind hilfreich, um einen höheren Durchsatz bei der Produktion zu erreichen und ein Ankleben des Materials am Werkzeug zu verhindern. Als Trennmittel können beispielsweise Stearate und Fettsäureester dienen, und zwar sowohl während der Compoundierung als auch bei der späteren Weiterverarbeitung.processing aids such as. Nucleating aids and mold release agents can be used in the Compounding and used in the final processing. she are helpful to a higher one To achieve throughput in production and sticking of the material to prevent the tool. As a release agent, for example, stearates and fatty acid ester serve, both during the compounding as well as later processing.
Die Erfindung stellt demzufolge Compounds bereit, die sich vorzugsweise im Spritzguss zu Formkörpern mit einer Formbeständigkeit in der Wärme von bis zu 90° oder sogar 95°C formen lassen. Diese besitzen vorzugsweise Zug-E-Module im Bereich von ca. 4000-5000 N/mm2, eine hohe Steifigkeit und eine Bruchdehnung von über 8%. Die Compounds sowie die daraus hergestellten Gegenstände sind kompostierbar. Unter Beachtung der obigen Kriterien in Bezug auf den Carbonatgehalt und die Wahl des Weichmachers für den Celluloseester sind sie lebensmittelrechtlich als unbedenklich einzustufen.Accordingly, the invention provides compounds which can be molded, preferably by injection molding, into moldings having heat distortion resistance of up to 90 ° or even 95 ° C. These preferably have tensile moduli in the range of about 4000-5000 N / mm 2 , a high rigidity and an elongation at break of more than 8%. The compounds and the articles made from them are compostable. Taking into account the above criteria with regard to the carbonate content and the choice of plasticizer for the cellulose ester, they are classified as harmless under food law.
Es hat sich herausgestellt, dass die erfindungsgemäßen Compounds auf üblichen Kunststoffverarbeitungsmaschinen verarbeitet werden können. Die anzuwendenden Verarbeitungsverfahren richten sich in erster Linie nach den angestrebten Anwendungsbereichen. Für Catering-Artikel wie Einwegbestecke oder Trays und andere technische oder Freizeitartikel sind Spritzguss-Techniken geeignet. Blasformen eignet sich für die Herstellung von Hohlkörpern (Flaschen, Dosen). Für Tiefziehanwendungen (Trays und Deckel) werden vorzugsweise Folien extrudiert.It It has been found that the compounds according to the invention are based on conventional Plastic processing machines can be processed. The The processing methods to be applied are primarily according to the intended applications. For catering items such as disposable cutlery or trays and other technical or recreational items are injection molding techniques suitable. Blow molding is suitable for the production of hollow bodies (bottles, Doses). For Thermoforming applications (trays and lids) are preferably films extruded.
Die Maschinengängigkeit und die Taktzeiten beim Einsatz der erfindungsgemäßen Compounds sind gegenüber anderen Biopolymeren deutlich verbessert. Durch die sehr kurzen Zykluszeiten lassen sich aus diesen Mischungen Massenprodukte kostengünstig realisieren. Somit stellt die Erfindung erstmals Biocompounds bereit, die einen technischen Kunststoff substituieren. Die aus den erfindungsgemäßen Compounds erhältlichen Kunststoffe sind kompostierbar.The machinability and the cycle times when using the compounds of the invention are across from significantly improved other biopolymers. By the very short Cycle times can be realized inexpensively from these mixtures of mass products. Thus, the invention provides for the first time biocompounds, the one Substitute technical plastic. From the compounds of the invention available Plastics are compostable.
Die Anwendung der Compounds liegt vornehmlich, aber nicht ausschließlich, im Lebensmittelbereich. Sie lassen sich beispielsweise zu Trays und Einwegbesteck verspritzen, zu Flaschen und Dosen blasformen, zu Flachfolien verarbeiten und tiefziehen. Die Lebensmittelanwendung stellt hohe Anforderungen an das Produkt. Die Migrationswerte dürfen die vorgeschriebenen Bestimmungen „Methoden zur Untersuchung von Bedarfsgegenständen, Grundregeln für die Ermittlung der Migration in Prüflebensmittel", entsprechend der Vorschrift Nr. 80.30, 1 bis 3 (EG) nach § 35 des Lebensmittel- und Bedarfsgegenständegesetzes und nach den Vorgaben der Normserien EN 1186 und EN 13130 „Werkstoffe und Gegenstände in Kontakt mit Lebensmitteln – Kunststoffe" nicht überschreiten. Dies lässt sich, wie die Erfindung gezeigt hat, erreichen, wenn die oben erwähnten Bedingungen bezüglich des Carbonatgehaltes und der Wahl des Weichmachers eingehalten werden. Daher lässt sich für entsprechende Formkörper, ebenfalls erstmals, eine Unbedenklichkeitserklärung für den Kontakt mit Lebensmitteln (Zertifizierung nach DIN 54 900 -1/-2) erhalten.The application of the compounds is primarily, but not exclusively, in the food industry. They can, for example, be sprayed into trays and disposable cutlery, blow-molded into bottles and cans, processed into flat films and deep-drawn. The food application places high demands on the product. The migration values may be subject to the prescribed provisions "Methods for Examination of Commodities, Principles for the Determination of Migration in Test Food", in accordance with Regulation No. 80.30, 1 to 3 (EC) according to § 35 of the Foodstuffs and Consumer Goods Act according to the standards of the standard series EN 1186 and EN 13130 "Materials and objects in contact with foodstuffs - plastics." This can be achieved, as the invention has shown, when the above-mentioned conditions regarding the carbonate content and the choice of Therefore, it is possible to obtain a declaration of no objection for contact with food (corresponding to DIN 54 900 -1 / -2) for corresponding moldings, likewise for the first time.
Die Wahl der Komponenten der erfindungsgemäßen Compounds resultiert darin, dass die oben genannte Normvorschrift DIN EN 13432 eingehalten wird. Es werden keine negativen Auswirkungen auf den Prozess der biologischen Abfallbehandlung beobachtet, und die Qualität des erhaltenen Komposts wird nicht negativ beeinflusst.The Choice of the components of the compounds according to the invention results in that the above-mentioned standard specification DIN EN 13432 is complied with. There will be no negative impact on the process of biological Waste treatment is observed, and the quality of the obtained compost is not negatively affected.
Claims (23)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004007941A DE102004007941B4 (en) | 2004-02-18 | 2004-02-18 | Biodegradable, mechanically strong, food-compatible composition, useful e.g. for producing cutlery or tableware by extrusion or injection molding, comprising cellulose ester, plasticizer and inorganic filler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004007941A DE102004007941B4 (en) | 2004-02-18 | 2004-02-18 | Biodegradable, mechanically strong, food-compatible composition, useful e.g. for producing cutlery or tableware by extrusion or injection molding, comprising cellulose ester, plasticizer and inorganic filler |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102004007941A1 DE102004007941A1 (en) | 2005-09-29 |
DE102004007941B4 true DE102004007941B4 (en) | 2006-04-27 |
Family
ID=34894848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102004007941A Expired - Lifetime DE102004007941B4 (en) | 2004-02-18 | 2004-02-18 | Biodegradable, mechanically strong, food-compatible composition, useful e.g. for producing cutlery or tableware by extrusion or injection molding, comprising cellulose ester, plasticizer and inorganic filler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102004007941B4 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007026719A1 (en) | 2007-06-06 | 2008-12-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Polymer composition, useful e.g. to manufacture molded body and as an adhesive foil, comprises natural polymer e.g. polysaccharide or synthetic polymer e.g. polyester amide, polyethylene oxide and further auxiliary materials and additives |
CN102585297A (en) * | 2012-01-18 | 2012-07-18 | 姚岚 | Biodegradable cellulose acetate plastic and preparation method thereof |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009156855A2 (en) * | 2008-06-27 | 2009-12-30 | Gavin Reay | Biodegradable article with embedded seed |
ITMI20112181A1 (en) * | 2011-11-30 | 2013-05-31 | Es Laminati Estrusi Termoplasti Ci S P A | BIODEGRADABLE PLASTIC MATERIAL BASED ON CELLULOSE ACETATE AND RELATED ARTICLES |
CN115087369A (en) * | 2019-12-10 | 2022-09-20 | 提克纳有限责任公司 | Low emission cellulose ester compositions and articles made therefrom |
JPWO2022030013A1 (en) * | 2020-08-07 | 2022-02-10 | ||
FI20225311A1 (en) | 2022-04-08 | 2023-10-09 | Sulapac Oy | High heat resistant, biodegradable materials for injection molding |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2048313A (en) * | 1936-04-27 | 1936-07-21 | Rindsberger Mfg Corp | Fixture |
EP0716117A1 (en) * | 1994-12-05 | 1996-06-12 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | Cellulose ester compositions and shaped articles |
DE69425260T2 (en) * | 1993-05-28 | 2000-11-30 | Eastman Chem Co | CELLULOSE TESTER COMPOSITIONS |
DE29522229U1 (en) * | 1995-05-15 | 2001-01-18 | Rhodia Acetow Gmbh | Shaped body made of composite material based on cellulose acetate and reinforcing natural cellulose fibers |
DE69907224T2 (en) * | 1998-09-01 | 2003-12-11 | Novamont Spa | BIODEGRADABLE COMPOSITION OF STARCH AND POLYSACCHARIDE ESTERS |
-
2004
- 2004-02-18 DE DE102004007941A patent/DE102004007941B4/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2048313A (en) * | 1936-04-27 | 1936-07-21 | Rindsberger Mfg Corp | Fixture |
DE69425260T2 (en) * | 1993-05-28 | 2000-11-30 | Eastman Chem Co | CELLULOSE TESTER COMPOSITIONS |
EP0716117A1 (en) * | 1994-12-05 | 1996-06-12 | Daicel Chemical Industries, Ltd. | Cellulose ester compositions and shaped articles |
DE29522229U1 (en) * | 1995-05-15 | 2001-01-18 | Rhodia Acetow Gmbh | Shaped body made of composite material based on cellulose acetate and reinforcing natural cellulose fibers |
DE69907224T2 (en) * | 1998-09-01 | 2003-12-11 | Novamont Spa | BIODEGRADABLE COMPOSITION OF STARCH AND POLYSACCHARIDE ESTERS |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007026719A1 (en) | 2007-06-06 | 2008-12-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Polymer composition, useful e.g. to manufacture molded body and as an adhesive foil, comprises natural polymer e.g. polysaccharide or synthetic polymer e.g. polyester amide, polyethylene oxide and further auxiliary materials and additives |
CN102585297A (en) * | 2012-01-18 | 2012-07-18 | 姚岚 | Biodegradable cellulose acetate plastic and preparation method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102004007941A1 (en) | 2005-09-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0596437B1 (en) | Biodegradable polymer blend composition | |
DE69830029T2 (en) | Composite resin composition | |
DE60307536T2 (en) | Environmentally friendly polylactide composite formulations | |
EP3099744B1 (en) | Polymer composition containing plla and pdla | |
DE60314783T2 (en) | BIODEGRADABLE POLYESTER-CONTAINING COMPOSITION, MANUFACTURING METHOD AND FOAM AND FORM BODY USING THEM | |
DE69926917T2 (en) | BIODEGRADABLE POLYMER | |
DE19517763C2 (en) | Shaped body made of composite material based on cellulose acetate and reinforcing natural cellulose fibers and their use | |
EP0833564A1 (en) | Process for manufacturing degradable thin-walled mouldings | |
EP1282662B1 (en) | Thermoplastic polymer blend produced from thermoplastic starch and method for the production thereof | |
EP0994917B1 (en) | Starch-based thermoplastic mixture for producing biodegradable shaped bodies | |
DE102011077447B4 (en) | Process for producing a molded article from a polylactic acid composite composition, molded article and automobile part | |
EP0961805B1 (en) | Component for producing polymer mixtures on the basis of starch and a method for producing the same | |
WO2009053383A1 (en) | Polymer material and method for the production thereof | |
EP3606999B1 (en) | Biodegradable film, transport bag containing a film, method of making a film and use of a film | |
DE102004007941B4 (en) | Biodegradable, mechanically strong, food-compatible composition, useful e.g. for producing cutlery or tableware by extrusion or injection molding, comprising cellulose ester, plasticizer and inorganic filler | |
DE69634086T2 (en) | MELT-PROCESSABLE STARCH COMPOSITION, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF AND THE USE THEREOF | |
EP0506650A2 (en) | Biodegradable packaging material and process for producing the same | |
EP3902661A1 (en) | Compound or film containing thermoplastic starch and a thermoplastic polymer | |
DE4200485C1 (en) | ||
EP0638609B1 (en) | Biodegradable thermoformable materials made of starch esters | |
DE19633476A1 (en) | Biodegradable thermoplastically deformable materials for food packaging | |
DE10104829A1 (en) | Multilayer film for coating mouldings and other products, e.g. for food packaging, comprises a layer of high-melting biodegradable polyester plus wax and lubricant and a layer of low-melting biodegradable polyester | |
WO2012004347A1 (en) | Filled moulding compounds | |
EP3997170B1 (en) | Thermoplastic starch | |
DE4429269A1 (en) | Process for the production of articles from thermoplastic amylose, molding compound for carrying out the process and molded part |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: LEONHARD, REIMUND, DIPL.-ING., DE |
|
R071 | Expiry of right |