DE19615348A1 - Kompostierbarer wasserfester Überzug - Google Patents

Kompostierbarer wasserfester Überzug

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DE19615348A1 DE1996115348 DE19615348A DE19615348A1 DE 19615348 A1 DE19615348 A1 DE 19615348A1 DE 1996115348 DE1996115348 DE 1996115348 DE 19615348 A DE19615348 A DE 19615348A DE 19615348 A1 DE19615348 A1 DE 19615348A1
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Description

Inhalt der vorliegenden Erfindung ist ein kompostierbarer wasserfester Überzug, ein Verfahren zur Herstellung desselben und die Verwendung des Überzuges zum Beschichten von Gegenständen.
Unter ökologischen Gesichtspunkten ist man für viele Zwecke, beispielsweise Einweggeschirr, daran interessiert, vollständig biologisch abbaubare (in dieser Anmeldung gleichgesetzt mit kompostierbare) Materialien einzusetzen. Dafür bieten sich beispielsweise Papier oder Pappe an. Problematisch ist die Hydropho­ bierung dieser Materialien, denn für den Gebrauch beispielsweise als Einweg­ geschirr müssen sie wasserfest sein.
Daher bestand die Aufgabe, ein völlig biologisch abbaubares Überzugssystem zu entwickeln, das sowohl einer technischen Verwendbarkeit - maschinell herstellbare flexible Überzüge geringer Schichtdicke - als auch einer vollständigen biolo­ gischen Abbaubarkeit genügt.
Gelöst wurde die Aufgabe, indem biologisch vollständig abbaubare Polymere in geeigneten Lösemitteln gelöst werden und diese Lösung zum Besprühen von kompostierbaren Teilen verwendet wird. Der Überzug entsteht durch das Verlaufen der Lösung mit nachfolgendem Abdampfen des Lösemittels.
Als biologisch abbaubare Polymere kommen aliphatische oder teilaromatische Polyester, thermoplastische aliphatische Polyesterurethane, aliphatisch-aromatische Polyestercarbonate, aliphatische Polyesteramide in Frage.
Die folgenden Polymere sind geeignet:
Aliphatische und teilaromatische Polyester aus
  • A) linearen bifunktionellen Alkoholen wie beispielsweise Ethylenglykol, Hexandiol oder bevorzugt Butandiol und/oder gegebenenfalls cycloalipha­ tischen bifunktionellen Alkoholen wie beispielsweise Cyclohexandimetha­ nol und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Alkoholen wie beispielsweise 1,2,3-Propantriol oder Neopentylglykol sowie aus linearen bifunktionellen Säuren wie beispielsweise Bernsteinsäure oder Adipinsäure und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Säuren wie beispielsweise Cyclohexandicarbonsäure und/oder gegebenen­ falls aromatischen bifunktionellen Säuren wie beispielsweise Terephthal­ säure oder Isophthalsäure oder Naphthalindicarbonsäure und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren wie beispiels­ weise Trimellitsäure oder
  • B) aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure oder Hydroxyvaleriansäure oder deren Derivaten, bei­ spielsweise ε-Caprolacton,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus A und B
wobei die aromatischen Säuren nicht mehr als 50 Gew.-% Anteil, bezogen auf alle Säuren, ausmachen.
Die Säuren können auch in Form von Derivaten wie beispielsweise Säurechloride oder Ester eingesetzt werden;
Aliphatische Polyesterurethane aus
  • C) einem Esteranteil aus linearen bifunktionellen Alkoholen wie beispielsweise Ethylenglykol, Butandiol, Hexandiol, bevorzugt Butandiol, und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen wie beispiels­ weise Cyclohexandimethanol und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Alkoholen wie beispielsweise 1,2,3-Propantriol oder Neopentylglykol sowie aus linearen bifunktionellen Säuren wie bei­ spielsweise Bernsteinsäure oder Adipinsäure und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen und/oder aromatischen bifunktionellen Säuren wie bei­ spielsweise Cyclohexandicarbonsäure und Terephthalsäure und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren wie beispiels­ weise Trimellitsäure oder
  • D) aus einem Esteranteil aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure und Hydroxyvaleriansäure, oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolacton,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus C) und D), und
  • E) aus dem Reaktionsprodukt von C) und/oder D) mit aliphatischen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und zusätzlich gegebenenfalls höherfunk­ tionellen Isocyanaten, z. B. Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendi­ isocyanat, Isophorondiisocyanat, gegebenenfalls zusätzlich mit linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und/oder höherfunktionellen Alkoholen, z. B. Ethylenglykol, Butandiol, Hexandiol, Neopentylglykol, Cyclohexandimethanol,
wobei der Esteranteil C) und/oder D) mindestens 75 Gew.-%, bezogen auf die Summe aus C), D) und E) beträgt;
Aliphatisch-aromatische Polyestercarbonate aus
  • F) einem Esteranteil aus linearen bifunktionellen Alkoholen wie beispielsweise Ethylenglykol, Butandiol, Hexandiol, bevorzugt Butandiol, und/oder cyclo­ aliphatischen bifunktionellen Alkoholen wie beispielsweise Cyclohexandi­ methanol und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktio­ nellen Alkoholen wie beispielsweise 1,2,3-Propantriol oder Neopentylglykol sowie aus linearen bifunktionellen Säuren wie beispielsweise Bernstein­ säure oder Adipinsäure und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Säuren wie beispielsweise Cyclohexandicarbonsäure und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren wie beispielsweise Trimellitsäure oder
  • G) aus einem Esteranteil aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure oder Hydroxyvaleriansäure, oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolacton,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus F) und G) und
  • H) einem Carbonatanteil, der aus aromatischen bifunktionellen Phenolen, bevorzugt Bisphenol-A und Carbonatspendern, beispielsweise Phosgen, hergestellt wird,
wobei der Esteranteil F) und/oder G) mindestens 70 Gew.-%, bezogen auf die Summe aus F), G) und H) beträgt;
Aliphatische Polyesteramide aus
  • I) einem Esteranteil aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen wie beispielsweise Ethylenglykol, Hexandiol, Butandiol, bevor­ zugt Butandiol, Cyclohexandimethanol, und zusätzlich gegebenenfalls ge­ ringen Mengen höherfunktionellen Alkoholen, z. B. 1,2,3-Propantriol oder Neopentylglykol, sowie aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunk­ tionellen Säuren, z. B. Bernsteinsäure, Adipinsäure, Cyclohexandicarbon­ säure, bevorzugt Adipinsäure und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säure, z. B. Trimellitsäure, oder
  • K) aus einem Esteranteil aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure, oder Hydroxyvaleriansäure, oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolacton,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus I) und K), und
  • L) einem Amidanteil aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Aminen, z. B. Tetramethylendiamin, Hexamethylendiamin, Isophorondiamin, sowie aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und zusätz­ lich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren, z. B. Bernsteinsäure oder Adipinsäure, oder
  • M) aus einem Amidanteil aus säure- und aminfunktionalisierten Bausteinen, bevorzugt ω-Laurinlactam und besonders bevorzugt ε-Caprolactam,
oder einer Mischung aus L) und M) als Amidanteil, wobei
der Esteranteil I) und/oder K) mindestens 30 Gew.-%, bezogen auf die Summe aus I), K), L) und M) beträgt.
Die biologisch abbaubaren Copolyester, Polyesterurethane, Polyestercarbonate und Polyesteramide haben ein Molgewicht von mindestens 10.000 g/mol und besitzen eine statistische Verteilung der Ausgangsstoffe (Monomere) im Polymer.
Erfindungsgemäß verwendbare Lösemittel können sein: Alkohole, Ketone, Ether, halogenierte oder halogenfreie Kohlenwasserstoffe oder Ester. Bevorzugt sind Aceton, Essigsäureethylester, Isopropanol, Methanol, Dichlormethan, Chloroform, Tetrahydrofuran, Ethanol oder Toluol. Besonders bevorzugt ist Ethanol.
Erfindungsgemäß verwendbare Lösemittel können auch sein Gemische aus den genannten Lösemitteln sowie Gemische unter Einbeziehung weiterer Lösemittel wie beispielsweise Wasser.
Die Konzentrationen der Lösungen liegen erfindungsgemäß zwischen 70 Gew.-% und 1 Gew.-% Polymeranteil, bevorzugt zwischen 50 Gew.-% und 8 Gew.-% Polymeranteil, besonders bevorzugt zwischen 40 Gew.-% und 19 Gew.-% Poly­ meranteil.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zum wasser­ festen Ausrüsten nichtwasserfester kompostierbarer Gegenstände mittels der erfin­ dungsgemäßen Überzüge, dadurch gekennzeichnet, daß Lösungen kompostierbarer Kunststoffe entsprechend der erfindungsgemäßen Zusammensetzung aufgebracht und daraus die Überzüge gebildet werden. Das Aufbringen kann beispielsweise durch Gießen, Bestreichen oder bevorzugt Besprühen geschehen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zum wasserfesten Ausrüsten nichtwasserfester kompostierbarer Gegenstände mittels der erfindungs­ gemäßen Überzüge, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der Lösungen kompostierbarer Kunststoffe, die zum Aufbringen verwendet werden, in einer geeigneten Verklebungsvorrichtung zubereitet werden, bevorzugt bei Temperaturen oberhalb 60°C, besonders bevorzugt bei Temperaturen oberhalb 70°C, und sofort (in nicht länger als 10 Minuten) zum Aufbringen verwendet werden. Dies kann diskontinuierlich oder bevorzugt kontinuierlich geschehen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zum wasserfesten Ausrüsten nichtwasserfester kompostierbarer Gegenstände mittels der erfindungs­ gemäßen Überzüge, dadurch gekennzeichnete daß die Aushärtung der Überzüge beschleunigt wird. Dies kann beispielsweise geschehen durch physikalische Mittel wie beschleunigtes Entfernen des Lösemittels beispielsweise im Vakuum oder bei erhöhter Temperatur oder beispielsweise durch Zugabe von Kristallisationsbe­ schleunigern (Nukleierungsmittel).
Die nichtwasserfesten kompostierbaren Gegenstände können sein: Cellulose­ produkte wie beispielsweise Papier oder Pappe, textile Gebilde wie beispielsweise Stoffe oder Vliese, Holz oder Holzwerkstoffe, stärkehaltige Materialien wie beispielsweise Stärkeschaum mit oder ohne biologisch abbaubare Polymere als Blendpartner, Folien oder Formteile aus biologisch abbaubaren Werkstoffen, Leder oder Lederwerkstoffe, Chitin bzw. Produkte daraus.
Die erfindungsgemäßen Überzüge sind auch zur Papierbeschichtung geeignet. Die erfindungsgemäßen Überzüge sind auch verwendbar zur Korrosionsinhibierung von Metallen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ebenfalls die fertigen wasserfesten mit Überzügen versehenen kompostierbaren Teile wie beispielsweise Einweg­ geschirr, Aufbewahrungsbehälter oder Särge.
Die Schichtdicke des Überzugs beträgt im allgemeinen 0,1-20, vorzugs­ weise 0,5-10, insbesondere 1 bis 5 µm.
Beispiele Beispiel 1
20 g eines biologisch abbaubaren Polyesteramids (relative Lösungsviskosität: 2,5, gemessen in einer 1 gew.-%igen Lösung in meta-Kresol bei 20°C) aus 60 Gew.-% Anteilen Poly­ caprolactam und 40 Gew.-% Anteilen eines Esters aus Adipinsäure und Butandiol werden in 80 g Ethanol bei 75°C gelöst. Die Lösung wird auf eine Schale aus Stärkeschaum aufgesprüht und 1 Stunde bei Raumtemperatur antrocknen gelassen.
Die Schale wird mit 90°C warmem Wasser befüllt und das Wasser wird darin abkühlen gelassen (ca. 1 Stunde). Die Schale weist optisch und im Gebrauch keine Veränderungen auf.
Beispiel 2 (Vergleich)
Eine unbehandelte Schale - bis auf den Überzug identisch mit der Schale aus Beispiel 1 - wird beim Befüllen mit 90°C warmem Wasser innerhalb einer Minute durchweicht und das Wasser läuft hindurch.

Claims (13)

1. Kompostierbarer wasserfester Überzug, hergestellt aus einer Lösung von 1 bis 70 Gew.-%, bezogen auf den Polymeranteil, biologisch abbaubarem Polymer ausgewählt aus der Gruppe der aliphatischen oder teilaromatische Polyester, thermoplastischen aliphatischen Polyesterurethane, aliphatisch­ aromatischen Polyestercarbonate, aliphatischen Polyesteramide und anschließendem Abdampfen des Lösungsmittels.
2. Überzug gemäß Anspruch 1, wobei als Polymere eingesetzt werden:
Aliphatische und teilaromatische Polyester aus
  • A) linearen bifunktionellen Alkoholen wie beispielsweise Ethylengly­ kol, Hexandiol oder bevorzugt Butandiol und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen wie beispielsweise Cyclohexandimethanol und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Alkoholen wie beispielsweise 1,2,3- Propantriol oder Neopentylglykol sowie aus linearen bifunktionellen Säuren wie beispielsweise Bernsteinsäure oder Adipinsäure und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Säuren wie bei­ spielsweise Cyclohexandicarbonsäure und/oder gegebenenfalls aromatischen bifunktionellen Säuren wie beispielsweise Terephthal­ säure oder Isophthalsäure oder Naphthalindicarbonsäure und zusätz­ lich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren wie beispielsweise Trimellitsäure oder
  • B) aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure oder Hydroxyvaleriansäure oder deren Deriva­ ten, beispielsweise ε-Caprolacton,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus A und B
wobei die aromatischen Säuren nicht mehr als 50 Gew.-% Anteil, bezogen auf alle Säuren, ausmachen,
Aliphatische Polyesterurethane aus
  • C) einem Esteranteil aus linearen bifunktionellen Alkoholen wie bei­ spielsweise Ethylenglykol, Butandiol, Hexandiol, bevorzugt Butan­ diol, und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen wie beispielsweise Cyclohexandimethanol und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Alkoholen wie beispielsweise 1,2,3-Propantriol oder Neopentylglykol sowie aus linearen bifunktionellen Säuren wie beispielsweise Bernsteinsäure oder Adipinsäure und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen und/oder aromatischen bifunktionellen Säuren wie beispielsweise Cyclohexandicarbonsäure und Terephthalsäure und zusätzlich gege­ benenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren wie beispiels­ weise Trimellitsäure oder
  • D) aus einem Esteranteil aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bau­ steinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure und Hydroxyvalerian­ säure, oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolacton,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus C) und D), und
  • E) aus dem Reaktionsprodukt von C) und/oder D) mit aliphatischen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und zusätzlich gegebe­ nenfalls höherfunktionellen Isocyanaten, z. B. Tetramethylendi­ isocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, gegebe­ nenfalls zusätzlich mit linearen und/oder cycloaliphatischen bi­ funktionellen und/oder höherfunktionellen Alkoholen, z. B. Ethylen­ glykol, Butandiol, Hexandiol, Neopentylglykol, Cyclohexandi­ methanol,
wobei der Esteranteil C) und/oder D) mindestens 75 Gew.-%, bezogen auf die Summe aus C), D) und E) beträgt;
Aliphatisch-aromatische Polyestercarbonate aus
  • F) einem Esteranteil aus linearen bifunktionellen Alkoholen wie bei­ spielsweise Ethylenglykol, Butandiol, Hexandiol, bevorzugt Butan­ diol, und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen wie bei­ spielsweise Cyclohexandimethanol und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Alkoholen wie beispielsweise 1,2,3-Propantriol oder Neopentylglykol sowie aus linearen bifunk­ tionellen Säuren wie beispielsweise Bernsteinsäure oder Adipinsäure und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Säuren wie beispielsweise Cyclohexandicarbonsäure und zusätzlich gegebe­ nenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren wie beispiels­ weise Trimellitsäure oder
  • G) aus einem Esteranteil aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure oder Hydroxy­ valeriansäure, oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolacton,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus F) und G) und
  • H) einem Carbonatanteil, der aus aromatischen bifunktionellen Pheno­ len, bevorzugt Bisphenol-A und Carbonatspendern, beispielsweise Phosgen, hergestellt wird,
wobei der Esteranteil F) und/oder G) mindestens 70 Gew.-%, bezogen auf die Summe aus F), G) und H) beträgt;
Aliphatische Polyesteramide aus
  • I) einem Esteranteil aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunk­ tionellen Alkoholen wie beispielsweise Ethylenglykol, Hexandiol, Butandiol, bevorzugt Butandiol, Cyclohexandimethanol, und zusätz­ lich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Alkoholen, z. B. 1,2,3-Propantriol oder Neopentylglykol, sowie aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Säuren, z. B. Bernsteinsäure, Adipinsäure, Cyclohexandicarbonsäure, bevorzugt Adipinsäure und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säure, z. B. Trimellitsäure, oder
  • K) aus einem Esteranteil aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure, oder Hydroxy­ valeriansäure, oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolacton,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus I) und K), und
  • L) einem Amidanteil aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunk­ tionellen und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höher­ funktionellen Aminen, z. B. Tetramethylendiamin, Hexamethylen­ diamin, Isophorondiamin, sowie aus linearen und/oder cycloalipha­ tischen bifunktionellen und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren, z. B. Bernsteinsäure oder Adipinsäure, oder
  • M) aus einem Amidanteil aus säure- und aminfunktionalisierten Bau­ steinen, bevorzugt ω-Laurinlactam und besonders bevorzugt ε-Caprolactam,
oder einer Mischung aus L) und M) als Amidanteil, wobei
der Esteranteil I) und/oder K) mindestens 30 Gew.-%, bezogen auf die Summe aus I), K), L) und M) beträgt.
3. Überzug gemäß Anspruch 1, wobei als Lösungsmittel Alkohole, Ketone, Ether, halogenierte oder halogenfreie Kohlenwasserstoffe oder Ester einge­ setzt werden.
4. Überzug gemäß Anspruch 3, wobei Aceton, Essigsäureethylester, Isopro­ panol, Methanol, Dichlormethan, Chloroform, Tetrahydrofuran, Ethanol oder Toluol eingesetzt wird.
5. Überzug gemäß Anspruch 4, wobei Ethanol als Lösungsmittel eingesetzt wird.
6. Verwendung von Lösungen gemäß Anspruch 1 als Überzug von biologisch abbaubaren Materialien oder Gegenständen.
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