DE19908920A1 - Process for the production of electrically conductive films based on starch esters - Google Patents
Process for the production of electrically conductive films based on starch estersInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen Folien auf der Basis von mit Metallteilchen dotiertem Stärkeacetat sowie deren ökologische Entsorgung.The invention relates to a method for producing electrically conductive films on the basis of starch acetate doped with metal particles and their ecological Disposal.
Aufgrund der technischen Entwicklung der letzten Jahrzehnte gilt elektrisch leitfähi gen Polymeren verstärkte Aufmerksamkeit. Sie finden dabei vielfältige Verwendung als Biosensoren, in elektrochromen Fenstern und Displays, antistatischen Überzü gen und Verpackungen, Feststoffbatterien, elektronischen Halbleiterelementen und Membranen.Due to the technical development of the past decades, electrically conductive applies attention to polymers. You will find a variety of uses as biosensors, in electrochromic windows and displays, antistatic coatings and packaging, solid-state batteries, electronic semiconductor elements and Membranes.
Die meisten bekannten Verfahren zur Herstellung solcher Materialien basieren auf der Verwendung von Polymeren wie Polyacetylen, poly-(p-Phenylen) und seinen Derivaten sowie Polyanilin und Polyheterocyclen. Die so erzeugten Produkte zeich nen sich durch gute Leitfähigkeiten (bis 103 Scm-1) aus, haben jedoch in der Regel keine guten mechanischen Eigenschaften und sind sehr empfindlich gegen oxidative Angriffe. Eine Übersicht, wie das Problem der mangelnden mechanischen Eigen schaften und der leichten Oxidierbarkeit durch Blends mit anderen Polymeren gelöst werden kann, findet sich in (M. J. DE JESUS et. al., Polymer Engineering and Science, 1997, Vol. 37, 1936-1946). Der damit verbundene Aufwand ist jedoch nur bei speziellen Anwendungsfällen gerechtfertigt.Most known processes for the production of such materials are based on the use of polymers such as polyacetylene, poly- (p-phenylene) and its derivatives, as well as polyaniline and polyheterocycles. The products produced in this way are characterized by good conductivities (up to 10 3 Scm -1 ), but generally do not have good mechanical properties and are very sensitive to oxidative attacks. An overview of how the problem of the lack of mechanical properties and the easy oxidizability by blends with other polymers can be solved can be found in (MJ DE JESUS et. Al., Polymer Engineering and Science, 1997, Vol. 37, 1936-1946 ). However, the effort involved is justified only in special applications.
Für Antistatikverpackungen werden aufgrund der weit geringeren Anforderungen bezüglich der Leitfähigkeit heterogene Kompositwerkstoffe unter Verwendung von leitfähigen Füllstoffen (z. B. Metallpulver, Ruß) hergestellt (MAIR, H. J.; ROTH, S.: "Elektrisch leitende Kunststoffe". München: Carl Hanser Verlag 1986). So kann mit der Zugabe von 15-20% Metallpulver die Leitfähigkeit herkömmlicher Massenkunst stoffe merklich so erhöht werden, daß sie sich als Verpackungsmaterial mit Antista tik-Eigenschaften eignen. Die erreichten Leitfähigkeiten betragen < 10-9 Scm-1. Da mit sind solche Materialien zwar mit relativ geringem Aufwand herstellbar, der hohe Anteil an relativ teuren Füllstoffen und die schwierige Entsorgung solcher Komposite bringen aber auch deutliche Nachteile.For antistatic packaging, heterogeneous composite materials are manufactured using conductive fillers (e.g. metal powder, carbon black) due to the far lower requirements with regard to conductivity (MAIR, HJ; ROTH, S .: "Electrically conductive plastics". Munich: Carl Hanser Verlag 1986 ). With the addition of 15-20% metal powder, the conductivity of conventional bulk plastics can be increased significantly so that they are suitable as packaging material with antistatic properties. The conductivities achieved are <10 -9 Scm -1 . Since such materials can be produced with relatively little effort, the high proportion of relatively expensive fillers and the difficult disposal of such composites also have clear disadvantages.
Ein anderes Vorgehen zur Erreichung einer hohen Leitfähigkeit wird bei der Oberflä chenbeschichtung in porösen Membranen beschrieben. So werden u. a. in der GB 2 254 340 poröse Materialien durch Behandlung mit einer Ätzlösung, z. B. einem Schwefelsäure/Chromsäure-Gemisch, oberflächlich oxidiert und anschließend mit einer Metallsalzlösung behandelt. Die oxidierte Oberfläche ist in der Lage, einen Teil der Metallionen zu reduzieren und zu binden. Auf diese Art werden recht hohe Leit fähigkeiten erreicht. Für den vorgesehenen Einsatzzweck ist die beschriebene Vor gehensweise gerechtfertigt. Gegen den Einsatz solcher Folien z. B. im Ver packungssektor sprechen u. a. der Einsatz von aggressiven Ätzmedien und die durch die Herstellung eines so innigen Verbundes möglichen Entsorgungsprobleme.Another approach to achieving high conductivity is in the surface Chen coating described in porous membranes. So u. a. in the GB 2 254 340 porous materials by treatment with an etching solution, e.g. B. one Sulfuric acid / chromic acid mixture, oxidized on the surface and then with treated with a metal salt solution. The oxidized surface is able to part reduce and bind the metal ions. In this way it becomes a very high leader skills achieved. For the intended purpose, the above is justified. Against the use of such films. B. in Ver packaging sector speak u. a. the use of aggressive etching media and the through the production of such an intimate network of possible disposal problems.
Ein weiterer Ansatz zur Herstellung leitfähiger Folien und Überzüge ist die Nutzung nachwachsender Rohstoffe, wie Cellulose und Stärke, die aufgrund freier Hydroxyl gruppen eine wesentlich höhere Ausgangsleitfähigkeit besitzen als herkömmliche Massenkunststoffe. Das wird u. a. in der DE 195 42 533 genutzt. Dort wird vorge schlagen, daß mittels einer Lösungsextrusion leitfähiger Ruß oder andere leitfähige Partikel in Cellulose eingearbeitet werden. Es entsteht ein hochsensibles Sensor material, dessen Leitfähigkeit im Bereich von 10-2 bis 102 Scm-1 sehr sensibel auf Wasser- und auf Druckeinwirkung reagiert. Für die vorgesehene Anwendung als Sensormaterial ist diese Sensibilität Voraussetzung, für Anwendungen, wie Antista tikverpackungen ist sie weniger günstig. Auch ist der hohe Anteil von leitfähigen Füllstoffen für eine ökofreundliche Entsorgung ungünstig.Another approach to the production of conductive films and coatings is the use of renewable raw materials, such as cellulose and starch, which, because of free hydroxyl groups, have a much higher initial conductivity than conventional bulk plastics. This is used in DE 195 42 533, among others. There is proposed that conductive carbon black or other conductive particles are incorporated into cellulose by means of solution extrusion. The result is a highly sensitive sensor material whose conductivity in the range from 10 -2 to 10 2 Scm -1 reacts very sensitively to the effects of water and pressure. This sensitivity is a prerequisite for the intended application as a sensor material, and is less favorable for applications such as antistatic packaging. The high proportion of conductive fillers is also disadvantageous for environmentally friendly disposal.
Ausgangspunkt zur Lösung dieser beiden Probleme zur Herstellung eines preiswer ten, einfach herzustellenden Materials mit hoher Leitfähigkeit ist die Verwendung von Naturstoffderivaten. Besonders Stärkeester eignen sich aufgrund einfacher Möglichkeiten zur ihrer Herstellung als Ausgangskomponente. Mit der homogenen Synthese von Stärkeestern mit Substitutionsgraden zwischen 1,8 und 2,6 (DE 41 14 185) gelingt es, Materialien mit guter thermoplastischer Verarbeitbarkeit bei gleichzeitig guter Kompostierbarkeit herzustellen. Damit verbunden ist auch trotz Teilhydrophobierung durch die gleichmäßige Verteilung der restlichen Hydroxyl gruppen eine relativ hohe Leitfähigkeit. In DE 198 05 367 und DE 198 49 187 wer den die Grundlagen zu einer effektiven industriellen Herstellung solcher Ester ge legt. In DE 44 18 678 und DE 44 24 415 werden grundlegende Verarbeitungsvari anten aufgezeigt. Dabei ist hier von Bedeutung, daß ein Verarbeiten insbesondere von Stärkeacetat ohne weichmachende Komponenten nur schwer möglich ist. Für die Herstellung flexibler Folien aus diesem Material wird die Verwendung von flexi blen Blendkomponenten empfohlen.Starting point for solving these two problems to produce an inexpensive The most easy to manufacture material with high conductivity is the use of natural product derivatives. Starch esters are particularly suitable due to their simpler nature Possibilities for their production as a starting component. With the homogeneous Synthesis of starch esters with degrees of substitution between 1.8 and 2.6 (DE 41 14 185) succeeds in materials with good thermoplastic processability with good compostability. This is connected despite Partial hydrophobization due to the even distribution of the remaining hydroxyl groups have a relatively high conductivity. In DE 198 05 367 and DE 198 49 187 who the foundations for effective industrial production of such esters sets. DE 44 18 678 and DE 44 24 415 describe basic processing variations anten shown. It is important here that processing in particular of starch acetate without softening components is difficult. For the production of flexible foils from this material becomes the use of flexi Recommended glare components recommended.
Ein Teil der für Stärkeacetat Verwendung findenden Weichmacher (DE 43 26 118) ist in der Regel wasserlöslich. Der Einsatz solcher Weichmacher hat für thermopla stische Anwendungen den Nachteil, daß bei Kontakt mit Wasser ein großer Teil der weichmachenden Komponente aus dem thermoplastischen Material herausmigriert. Das ist auch bei Einsatz zusätzlicher flexibler Komponenten zur Folienherstellung der Fall. Gleichzeitig ist für diese Werkstoffe eine erhebliche Wasseraufnahme zu beobachten, die im wesentlichen durch das Stärkeacetat verursacht wird. Für das Anliegen, ein polymerelektrolytisches System zu entwickeln, ist gerade diese Eigen art der Stärkeacetat-Compounds und -Blends ebenso von Interesse, wie die relativ niedrigen Durchgangswiderstände von 10-11 bis 10-10 Ohm.Some of the plasticizers used for starch acetate (DE 43 26 118) are generally water-soluble. The use of such plasticizers has the disadvantage for thermoplastic applications that a large part of the plasticizing component migrates out of the thermoplastic material upon contact with water. This is also the case when using additional flexible components for film production. At the same time, a considerable water absorption can be observed for these materials, which is essentially caused by the starch acetate. For the purpose of developing a polymer electrolytic system, it is precisely this peculiarity of the starch acetate compounds and blends that is of interest, as well as the relatively low volume resistances of 10 -11 to 10 -10 ohms.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf der Basis von biologisch abbaubaren Stärkeestern und weiteren biologisch abbaubaren bzw. umweltfreundli chen Bestandteilen ein einfach gestaltetes Verfahren zu entwickeln, das die ökolo gisch günstige Herstellung und Entsorgung von Folien mit erhöhter Leitfähigkeit erlaubt, die für den Einsatz u. a. als antistatisches Verpackungsmaterial geeignet sind.The object of the present invention is based on biological degradable starches and other biodegradable or environmentally friendly components to develop a simple process that is environmentally friendly gisch favorable production and disposal of foils with increased conductivity allowed for use u. a. suitable as an antistatic packaging material are.
Die Aufgabe wird auf der Grundlage von in DE 44 43 539 und DE 197 57 147 be
schriebenen Stärkeacetat-Blends und -Compounds in zwei Schritten erfindungsge
mäß gelöst. In Abhängigkeit vom vorgesehenen Verwendungszweck erfolgt ein drit
ter Arbeitsschritt:
The object is achieved in two steps according to the invention on the basis of starch acetate blends and compounds described in DE 44 43 539 and DE 197 57 147. Depending on the intended use, there is a third step:
- 1. Mittels einer speziellen Anordnung von zwei Metallelektroden und der zu behan delnden Folie in einem Elektrolysebad werden Metallpartikel in den Poren der Fo lie abgeschieden.1. By means of a special arrangement of two metal electrodes and the to behan delenden foil in an electrolysis bath metal particles in the pores of the Fo lay secluded.
- 2. Abschließend kann eine Behandlung des Körpers mit einem Polyethylenglykol mit Molmassen von 1000 bis 20 000, bevorzugt von 2000 bis 10 000, erfolgen. Da mit wird eine hohe Leitfähigkeit der Folie weitgehend unabhängig von der Feuch tigkeit der Umgebung gesichert. Erfolgt dieser Schritt nicht, kann die Folie z. B. als Feuchtigkeitssensor verwendet werden.2. Finally, a treatment of the body with a polyethylene glycol Molar masses from 1000 to 20,000, preferably from 2000 to 10,000, take place. There with a high conductivity of the film is largely independent of the moisture the environment. If this step is not done, the film can e.g. B. can be used as a moisture sensor.
Dem 1. Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die o. g. Erkenntnis zu grunde, daß bei Verwendung von wasserlöslichen Weichmachern für Stärkeester mit Substitutionsgraden von 1,8 bis 2,6 bei Wasserlagerung diese innerhalb kurzer Zeit aus dem Material herausmigrieren. Gleichzeitig wird eine beträchtliche Menge Was ser aufgenommen (bis zu 30%). Bei diesem Vorgang hinterlassen die herausmigrie renden Weichmacherbestandteile ein Porensystem, an deren Entstehung möglicher weise auch die aufgenommene Wassermenge beteiligt ist. Bild 1 zeigt eine typische elektronenmikroskopische Aufnahme eines Blends aus Stärkeacetat (Substitutions grad 2, 3), Polyethylenglykol (PEG 400) und einer synthetischen Blendkomponente. Zu erkennen sind Poren in der Größenordnung von 1 µm. Die Anzahl und der Durchmesser dieser Poren lassen sich in bestimmten Bereichen über Substitutions grad des Stärkeacetates sowie der Molmasse und der Menge des PEG-Anteiles be einflussen. Damit einher geht auch eine Beeinflussung der angestrebten Eigen schaften.The first step of the process according to the invention is based on the above finding that when water-soluble plasticizers are used for starch esters with degrees of substitution from 1.8 to 2.6 when they are stored in water, they migrate out of the material within a short time. At the same time, a considerable amount of water is absorbed (up to 30%). In this process, the migrating plasticizer components leave behind a pore system, the creation of which may also involve the amount of water absorbed. Figure 1 shows a typical electron micrograph of a blend of starch acetate (degree of substitution 2, 3), polyethylene glycol (PEG 400) and a synthetic blend component. Pores of the order of 1 µm can be seen. The number and diameter of these pores can be influenced in certain areas via the degree of substitution of the starch acetate and the molar mass and the amount of the PEG portion. This goes hand in hand with influencing the desired properties.
Die beschriebene Struktur wird u. a. erzeugt, wenn die Folie in ein Elektrolysebad (Bild 2) eingebracht wird. Dabei ist es wesentlich, daß eine Metallelektrode (1), die Kathode, in Kontakt zur Folie (2) gebracht wird. Das so entstandene Elektrodensy stem wird in das Elektrolysebad so eingebracht, daß die umhüllte Metallelektrode keinen direkten Kontakt zur Elekrolytlösung (4) hat. Als Anode (3) wird eine Elektro de aus dem gleichen Material verwendet. The structure described is generated, among other things, when the film is placed in an electrolysis bath ( Figure 2). It is essential that a metal electrode ( 1 ), the cathode, is brought into contact with the film ( 2 ). The resulting electrode system is introduced into the electrolysis bath in such a way that the coated metal electrode has no direct contact with the electrolyte solution ( 4 ). An anode made of the same material is used as the anode ( 3 ).
Als Elektrolytlösung eignen sich Kupfersalzlösungen oder Nickelsalzlösungen mit einem geringen Zusatz an H2SO4. Die Konzentration der Lösung sollte zwischen 0,1 und 1,0 mol/l, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,5 mol/l, liegen. Die angelegte Span nung muß zwischen 1 und 8 V, vorzugsweise zwischen 2 und 5 V liegen. Die opti male Behandlungszeit beträgt zwischen 3 und 6 h.Copper salt solutions or nickel salt solutions with a small addition of H 2 SO 4 are suitable as the electrolyte solution. The concentration of the solution should be between 0.1 and 1.0 mol / l, preferably between 0.2 and 0.5 mol / l. The voltage applied must be between 1 and 8 V, preferably between 2 and 5 V. The optimal treatment time is between 3 and 6 hours.
Die im erfindungsgemäß gestalteten Verfahren verwendeten Konzentrationen ga rantieren ein optimales Eindringen der Metallionen in die in der Folie entstehenden Poren. Bei niedrigeren Konzentrationen dringen für den vorgesehenen Verwen dungszweck zu wenig Ionen in das im Stärkeacetat entstehende Porensystem ein bzw. die elektrolytische Behandlung der Folien würde so lange dauern, daß eine Schädigung mit stark nachlassenden mechanischen Eigenschaften nicht vermieden werden könnte. Bei höheren Elektrolytkonzentrationen ist die Diffusion der Metallio nen in das Porensystem gehemmt, so daß auch hier die gewünschten Effekte nicht in sinnvollen Zeiträumen zu erhalten sind. Die angegebenen Grenzen für die ange legte Spannung resultieren zum einen aus dem Abscheidungspotential der jeweili gen Metallionen (untere Grenze). Zum anderen führen zu hohe Potentiale im Zu sammenhang mit den eingesetzten Übergangsmetallionen zu Oxidationserschei nungen und damit zur irreversiblen Schädigung der Folien sowie zum Abscheiden von Metalloxiden. Beides wirkt einer erfindungsgemäßen Verwendung der Folien entgegen. Die so behandelten Folien erreichen Leitfähigkeitswerte von 10-5 Scm-1 bis 10-2 Scm-1. Diese sind noch stark von der Feuchte der Folie abhängig.The concentrations used in the method designed according to the invention guarantee optimal penetration of the metal ions into the pores formed in the film. At lower concentrations, too few ions penetrate into the pore system formed in the starch acetate for the intended use or the electrolytic treatment of the films would take so long that damage with greatly diminishing mechanical properties could not be avoided. At higher electrolyte concentrations, the diffusion of the metal ions into the pore system is inhibited, so that here too the desired effects cannot be obtained in reasonable periods. The specified limits for the applied voltage result on the one hand from the deposition potential of the respective metal ions (lower limit). On the other hand, too high potentials in connection with the transition metal ions used lead to oxidation phenomena and thus to irreversible damage to the films and to the deposition of metal oxides. Both counteract an inventive use of the films. The films treated in this way achieve conductivity values of 10 -5 Scm -1 to 10 -2 Scm -1 . These are still heavily dependent on the moisture of the film.
Bessere Leitfähigkeitswerte und weitgehende Unabhängigkeit dieser Werte von der in den Folien enthaltenen Feuchte werden in einem dritten Schritt durch eine Nach behandlung der Folie mit PEG mit Molmassen von 1000 bis 20 000, vorzugsweise von 2000 bis 10 000, erreicht. Diese Nachbehandlung kann ebenfalls mit einer wäß rigen Lösung des PEG erfolgen. Effektiver ist jedoch ein kurzes Eintauchen der Pro bekörper in eine Schmelze des jeweiligen PEG bei Temperaturen von 70°C bis 90°C. Diese Temperaturen bewirken in den Probekörpern nur wenig mechanische Veränderungen, da nach dem Austrag des wasserlöslichen Weichmachers im 1. Schritt die Wärmeformbeständigkeit des Materials beträchtlich ansteigt. Der ge wählte Molmassenbereich für das PEG ist dabei ein Kompromiß zwischen der For derung nach möglichst niedriger Molmasse, um eine hohe Leitfähigkeit des Systems zu gewährleisten und der Forderung, daß das gewählte PEG die vorgegebene Po renstruktur möglichst nicht verändert. Das ist nach DE 43 26 118 bei Molmassen ab 2000 der Fall.Better conductivity values and extensive independence of these values from the In a third step, the moisture contained in the foils is determined by an after treatment of the film with PEG with molecular weights of 1000 to 20,000, preferably from 2000 to 10,000. This aftertreatment can also be carried out with an aq solution of the PEG. However, a more effective dip is more effective in a melt of the respective PEG at temperatures from 70 ° C to 90 ° C. These temperatures have little mechanical effect in the test specimens Changes because after the water-soluble plasticizer has been discharged in the 1st Step the heat resistance of the material increases considerably. The ge selected molecular weight range for the PEG is a compromise between the For the lowest possible molecular weight to ensure high system conductivity to ensure and the requirement that the selected PEG the predetermined Po ren structure if possible not changed. That is according to DE 43 26 118 for molar masses 2000 the case.
Auf die hier beschriebene Weise lassen sich Folien mit Dicken ab 10 µm mit guten mechanischen Festigkeiten herstellen. Die erreichten Leitfähigkeitswerte liegen bei 10-6 bis 10-3 Scm-1 und sind damit für den angestrebten Verwendungszweck geeig net. Die Art und die Menge der eingesetzten Stoffe und Hilfsstoffe sichert die Um weltfreundlichkeit des Produktes und des Verfahrens, denn die thermoplastisch her gestellten Körper werden nur mit wäßrigen Lösungen bzw. mit reinen Stoffen behan delt. Dieses Verfahren kann praktisch abproduktfrei gestaltet werden. Die guten Werte für die Leitfähigkeit werden mit geringen Mengen Metall (0,02 bis 0,2%) er reicht.In the manner described here, films with thicknesses from 10 µm with good mechanical strength can be produced. The conductivity values achieved are 10 -6 to 10 -3 Scm -1 and are therefore suitable for the intended use. The type and amount of the substances and auxiliary substances used ensures the environmental friendliness of the product and the process, because the thermoplastic manufactured bodies are only treated with aqueous solutions or with pure substances. This process can be designed practically free of waste. The good values for conductivity are achieved with small amounts of metal (0.02 to 0.2%).
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Entsorgungsweg für diese leitfähige Folie
besteht aus folgenden Schritten:
The disposal route proposed according to the invention for this conductive film consists of the following steps:
- 1. Behandlung der Folie mit einer ca. 1 m Alkalilösung. Dabei verseift der Stärke acetatanteil zu Stärke und Alkaliacetat. Beides, und damit auch der in den Poren enthaltene Metallanteil, geht in Lösung.1. Treatment of the film with an approx. 1 m alkali solution. The starch saponifies Share of acetate to starch and alkali acetate. Both, and therefore also in the pores contained metal part, goes into solution.
- 2. Die nicht gelösten Polymeranteile (Blendbestandteile) werden abgetrennt und können problemlos recycelt, verbrannt oder deponiert werden.2. The undissolved polymer components (blend components) are separated off and can be easily recycled, incinerated or landfilled.
- 3. Die in der Stärke/Alkaliacetatlösung enthaltenen Metalle werden elektrolytisch abgeschieden.3. The metals contained in the starch / alkali acetate solution become electrolytic deposited.
- 4. Die restliche Lösung wird einer Vergärung zu Methan zugeführt und kann damit energetisch genutzt werden.4. The remaining solution is fermented to methane and can be used energetically.
Die beschriebene Vorgehensweise wird durch folgende Beispiele belegt:The procedure described is illustrated by the following examples:
500 g Stärkeacetat (DS 2,3) werden in einem Schnellmischer mit 100 g Polyethy lenglykol (MW 400) zu einem Dry-Blend verarbeitet. Anschließend werden 400 g Polyethylencarbonat-Pulver zugegeben. Das entstandene Gemisch wird bei ca. 180°C in einem gut knetenden Zweiwellenkneter zu einem Granulat verarbeitet. Die Folienherstellung (20 µm Dicke) erfolgt mit einem Kleinstextruder mit Breitschlitzdü se.500 g of starch acetate (DS 2.3) are mixed in a high-speed mixer with 100 g of polyethylene lenglykol (MW 400) processed into a dry blend. Then 400 g Polyethylene carbonate powder added. The resulting mixture is at approx. 180 ° C in a well kneading twin-shaft kneader processed into granules. The Foil production (20 µm thick) is carried out using a small extruder with a slot die se.
600 g Stärkeacetat DS (2,3) werden in einem Schnellmischer mit 100 g Polyethy lenglykol (MW 400) zu einem Dry-Blend verarbeitet. Anschließend werden 300 g Dispersionspulver DLP 210 der Fa. Buna Sow Leuna Olefinverbund GmbH zugege ben. Das entstandene Gemisch wird bei ca. 180°C in einem gut knetenden Zwei wellenkneter zu einem Granulat verarbeitet. Die Folienherstellung (50 µm Dicke) erfolgt mit einem Kleinstextruder mit Breitschlitzdüse.600 g of starch acetate DS (2.3) are mixed in a high-speed mixer with 100 g of polyethylene lenglykol (MW 400) processed into a dry blend. Then 300 g Dispersion powder DLP 210 from Buna Sow Leuna Olefinverbund GmbH ben. The resulting mixture is at about 180 ° C in a well kneading two Wave kneader processed into granules. Foil production (50 µm thick) takes place with a small extruder with a slot die.
Die Ausgangsfolien dienen als Beispiel 1 und 2 (Vergleich).The starting foils serve as examples 1 and 2 (comparison).
Die so hergestellten Folien werden einer erfindungsgemäßen Behandlung unterzo gen. Die jeweiligen Parameter sind der folgenden Tabelle zu entnehmen: The films thus produced are subjected to a treatment according to the invention The respective parameters can be found in the following table:
Nachbehandlung mit PEG in der Schmelze bei 70 bis 90°C, in der 20%igen wäßri gen Lösung bei Raumtemperatur, Dauer jeweils 1 Stunde. Die mit der wäßrigen Lö sung behandelten Folien wurden bei 40°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet.Post-treatment with PEG in the melt at 70 to 90 ° C, in the 20% aq solution at room temperature, duration 1 hour each. The with the aqueous Lö solution treated films were dried at 40 ° C to constant weight.
In der nachfolgenden Tabelle 2 sind die erreichten Werte für die Leitfähigkeit (gemessen nach DIN 53 482) der Muster zusammengestellt: Table 2 below shows the conductivity values achieved (measured according to DIN 53 482) the samples are compiled:
Die erfindungsgemäß behandelten Proben weisen spezifische Leitfähigkeiten von 10-3 bis 10-5 Scm-1 auf. Aus den Beispielen wird deutlich, daß die zur Erhöhung der Flexibilität der Folien eingesetzten biologisch abbaubaren Blendkomponenten nur einen unwesentlichen Einfluß auf das erfindungsgemäße Ergebnis haben. Ebenso wird deutlich, daß die gewählten Bedingungen optimale Ergebnisse gewährleisten. Eine Erhöhung der Spannung wie im Beispiel 9 bringt zwar ähnliche Ergebnisse hin sichtlich der erzielten Leitfähigkeit, diese wird aber mit einem wesentlich höheren Metallgehalt erzielt. Außerdem zeigt eine beginnende Verfärbung der Folie einen oxidativen Abbau an, der die Folienqualität merklich beeinträchtigt.The samples treated according to the invention have specific conductivities of 10 -3 to 10 -5 Scm -1 . It is clear from the examples that the biodegradable blend components used to increase the flexibility of the films have only an insignificant influence on the result according to the invention. It also becomes clear that the chosen conditions guarantee optimal results. An increase in the voltage as in Example 9 brings similar results with regard to the conductivity achieved, but this is achieved with a significantly higher metal content. In addition, the beginning discoloration of the film indicates oxidative degradation, which noticeably affects the film quality.
Zum Nachweis der mechanischen Stabilität der erfindungsgemäß behandelten Fo lien soll ein Vergleich einiger mechanischer Kennwerte der Folien von Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel) und Beispiel 5 (erfindungsgemäß) dienen (siehe Tabelle 3).To demonstrate the mechanical stability of the Fo treated according to the invention Here is a comparison of some mechanical characteristics of the films of Example 1 (Comparative example) and Example 5 (according to the invention) serve (see Table 3).
Die Werte zeigen, daß bei der erfindungsgemäßen Behandlung der Folien im Ver gleich zur Ausgangsfolie die Reißdehnung etwas geringer wird und die Festigkeit sich etwas erhöht. Das trifft auf alle untersuchten Beispiele (außer Beispiel 9, s. o.) zu. Die Veränderungen sind immer so bemessen, daß die mechanischen Eigen schaften für den vorgesehenen Verwendungszweck ausreichend sind.The values show that in the treatment of the films according to the invention in Ver the elongation at break becomes slightly lower and the strength immediately compared to the original film something increases. This applies to all examined examples (except example 9, see above) to. The changes are always such that the mechanical properties are sufficient for the intended use.
Die erfindungsgemäße Entsorgung der Folien wird durch folgendes Beispiel illu
striert:
10 g Folie (nach Beispiel 5 hergestellt) werden in ein Becherglas mit 100 ml einer
1 m NaOH gelegt. Die Lösung wird 1 h bei Raumtemperatur gerührt. Nach dieser Zeit
verbleibt das als Blendkomponente eingesetzte Polyethylencarbonat als ge
schrumpfte Restfolie, die leicht abzutrennen ist, im Glas.The disposal of the films according to the invention is illustrated by the following example:
10 g of film (produced according to Example 5) are placed in a beaker with 100 ml of 1 M NaOH. The solution is stirred for 1 h at room temperature. After this time, the polyethylene carbonate used as the blend component remains in the glass as a shrinked residual film that is easy to separate.
Die verbleibende Lösung wird mit 0,1 m Essigsäure neutralisiert und mit 1 ml 0,1 m H2SO4 versetzt. Das in der Lösung enthaltene Kupfer kann nun elektrolytisch abge schieden werden. Die Restlösung wird mit NaOH wiederum neutralisiert und kann beispielsweise einer Vergärung zugeführt werden. The remaining solution is neutralized with 0.1 M acetic acid and 1 ml of 0.1 M H 2 SO 4 is added. The copper contained in the solution can now be separated electrolytically. The residual solution is again neutralized with NaOH and can be used for fermentation, for example.
11
Metallelektrode
Metal electrode
22nd
Folie
foil
33rd
Anode
anode
44th
Elektrolytlösung
Electrolyte solution
Claims (9)
Priority Applications (2)
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