DE2261778A1 - Abbaubare polyolefinfolien - Google Patents

Description

Köln_ä den 27.11.1972 Eg/A*

Union Carbide Corporation, 27o Park Avenue, New York, N.Y.-

USA * __

Abbaubare Polyolefinfolien

Die Erfindung betrifft abbaubare Polyolefinfolien, die ein Material, das die Oxydation der Folie zu beschleunigen vermag, und einen wasserlöslichen Stabilisator enthaltene

Es besteht ein Bedürfnis für Kunststoffsäcke für Abfälle und Müll, die nach dem Wegwerfen abgebaut werden und sich zersetzen. Pur die Herstellung von abbaubaren Kunststoffen wurden in letzter Zeit mehrere Vorschläge gemachte, Beispielsweise wurde vorgeschlagen, den Kunststoffen gewisse Farbstoffe-zuzusetzen, die einen Abbau des Kunststoffs bei Einwirkung der Ultraviolettstrahlen des Sonnenlichts bewirken. Nach einem weiteren Vorschlag (in der USA-Patentschrift 3 454 510) sollen in Polyolefin-*Abdeckfolien für die Landwirtschaft gewisse metallorganische Verbindungen eingearbeitet werden, die bei Einwirkung des Sonnenlichts einen allmählichen Abbau der Folie in regelbarer Geschwindigkeit verursachen« E}in weiterer Typ einer abbaubaren Polyolefin-Abdeckfolie wird in der USA-Patentschrift , 3"320 695 vorgeschlagen. Bei diesen Folien erfolgt der Abbau in regelbarer Geschwindigkeit bsi Freibewitterung durch Einarbeitung ungesättigter Kohlenwasserstoffe und ungesättigter Harze in die Foli«.

Die vorstehend genannten.und zahlreiche weitere Vorschläge für die Herstellung von abbaubaren Kunststoffolien haben

309829/1023

ein Merkmal gemeinsam, nämlich die lotwendigkeit der Einwirkung von Ultraviolettlicht für den,Abbau. In vielen Fällen werden Müllsäcke aus Kunststoffolien in Landauffüllprogrammen deponiert, wo sie fast unmittelbar vergraben werden. Daher werden diese Müllsäcke der Ultraviolettstrahlung nicht lange genug ausgesetzt, um abgebaut zu werden. Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, für die Herstellung von Müll- und Abfallsäcken geeignete Polyolefinfolien, die ohne Einwirkung von Ultraviolettstrahlung abbaubar sind, verfügbar zu machen.

Gegenstand der Erfindung sind demgemäß Polyolefinfolien, die unter normalen Lagerbedingungen beständig, aber nach dem Wegwerfen ohne Einwirkung von Ultraviolettstrahlung abbaubar sind.

Die Erfindung umfaßt ferner abbaubare Müll- und Abfallsäcke aus Kunststoffolien, die bei Einwirkung der Feuchtigkeit abgebaut und zersetzt werden.

Die Aufgaben, die die Erfindung sich stellt, werden durch eine für die Verarbeitung zu Müll- und Abfallsäcken nach bekannten Verfahren geeignete Polyolefinfolie gelöst,"die ein Material, das den oxydativen Abbau des Olefine beschleunigt, und einen wasserlöslichen Stabilisator enthält· Wenn Müllsäcke, die aus den Polyolefinfolien gemäß der Erfindung hergestellt aind, im Freien deponiert oder auch vergraben werden, laugt die Feuchtigkeit den Stabilisator aus der Folie aus, wodurch der Abbau der Folie stattfinden kann.

Für die Herstellung der abbaubaren Polyolefinfolien gemäß der Erfindung werden für diesen Zweck geeignete Polyolefine verwendet. Geeignet als Polyolefine sind Polyäthylen von hoher und niedriger Dichte, Polypropylen und Polybuten. Für die Folienherstellung geeignetes Polyäthylen hat beispielsweise im allgemeinen einen Schmelzindex von etwa 0,8 bis 3,0 (ermittelt gemäß ASTM D-1258-57T). Bevorzugt

309829/1023

von den genannten Polyolefinen werden Polyäthylen und PoIybuten-1, wobei Polyäthylen besonders bevorzugt v/ircL

Einer der wesentlichen Bestandteile der Folie ist ein Material, das den oxydativen Abbau des Polyolefins beschleunigt, Geeignet zu diesem Z^tfeek sind" die Oxyde von Metallen, die in mehreren Wertigkeitsstufen vorliegen können, z.B. Chrom, Mangan, Bisen und Kupfer, wobei das Metall sich in einer höheren Wertigkeitsstufe befindete Diese Metalloxyde werden hier, als "oxydierende Metalloxyde" bezeichnet. Als spezielle Beispiele oxydierender Metalloxyde sind Ohr omoxy&j, Mang and i oxy d, Eisen(XII)-oxyd und Kupfer(II)-oxyd zu nennen.

Die Polyolefinfolien gemäß der Erfindung enthalten außerdem einen wasserlöslichen Stabilisator, Als wasserlösliche Stabilisatoren eignen sich beispielsweise mit niederen Alkylresten (Cj bis Cg) substituierte Thioharnstoffe, z.B. !Erimethylthioharnstoff, 1,3-Diäthylthioharnstoff, 1,3-Dibutylthioharnstoff, Äthylenthioharnstoff und gemischte Alkylthioharnstoffe.

Das oxydierende Material wird in den Folien in einer Menge verwendet, die genügt, um den oxydativen Abbau der Folie zu beschleunigen. 'Die Mindestmenge dieses Materials, die zum Erreichen dieses Zwecks notwendig ist, variiert zwischen etwa 1 und 5 Sew,-^, bezogen auf das Gewicht des Polyolefins. Höhere Anteile des oxydierenden Materials können gegebenenfalls verwendet werden, werden jedoch nicht bevorzugt, da das Material verhältnismäßig teuer sein kann.

Der wasserlösliche Stabilisator wird in einer stabilisierenden Menge Verwendet. Wenn beispielsweise das oxydierende Material in Mengen von 1 bis 5 Gew.-^ verwendet wird, erwiesen sich Anteile des Stabilisators von etwa 0,02 bis 0,2 Gew.-^, bezogen auf das Gewicht des Polyolefins, als geeignet. Im allgemeinen wird der Stabilisator vorzugsweise in der Mindestmenge verwendet, die notwendig istj, um die

3 09829/102 3

Stabilisierung während der Verarbeitung und Lagerung zu erreichen, so daß ein verhältnismäßig geringer Kontakt mit Feuchtigkeit erforderlich ist, um eine für das Stattfinden des Abbaues genügende Stabilisatormenge auszulaugen.

Weitere übliche Zusatzstoffe, z.B. Gleitmittel, Mittel, die unerwünschtes Kleben verhindern, und Pigmente, können den Polyolefinfolien in üblichen Mengen zugesetzt werden.

Das oxydierende Material und der wasserlösliche Stabilisator können den Polyolefinfolien nach üblichen Verfahren zugesetzt werden, z.B. durch Einarbeiten in die heiße Mischung im Banbury-Mischer und auf dem Walzenmischer, durch Strangpressen oder durch trockenes Zumischen zu einer Vormischung im Rollfaß. Die Folie kann in üblicher Weise stranggepresst und anschließend naoh bekannten Verfahren, z.B. durch Heißsiegeln eines Endes eines Stücke finer durch Strangpressen hergestellten Schlauchfolie, zu Müllsäcken verarbeitet werden.

Beispiele 1 bis 6

Eine Reihe von Polyolefinfolien von 38 α Dicke wurde nach üblichen Strangpreßverfahren aus einem Polyäthylen hergestellt, das eine Dichte von 0,919 und einen Schmelzindex von 1,3 hatte. Die Folien enthielten übliche Zusätze und unterschiedliche Mengen von hydratisiertem Chromoxyd und anderen Metalloxyden, Trimethylthioharnstoff und Ithylenthioharnstoff. Die vollständige Zusammensetzung dieser Folie sowie einer Vergleichsfolie, die einen üblichen Stabilisator enthielt, ist nachetehend in Tabelle I genannt.

309829/102 3

Tabelle I

Zusammensetzung	Beispiel Nr9	1 Kontrolle	der Folien	3	4	5	6
Polyäthylen	94,41	2	90,91	91,31	90,91	92,81
Hydratisiertes Chrom(IIl)-oxyd	_	91,26	3	3	3	1,5 -
Gemischte Metall- oxyde^·''		3	0,4		0,4	—
Trimethylthioharn- St Off		_	0,10		_	_
Äthylenthioharn- stoff		0,10		0,10	0,10	0,05
Erucasäureamid	0,08	- H	0,10	0,10	0,10	0,15
Stearinsäureamid	0,03	0,15	0,03	0,03	0,03	. 0,03
Diatomeenerde	,0,46	0,03	0,46	0,46	0,46	0,46
Färbstoffvor mischung V^;	5	0,46	5	. 5	5 ,	5
Stabilisator^	0,02	5	—	—	-,
_

^ ' Gemisch von Mangandioxyd, Chrom(III)-oxyd, Kupfer(ll) oxyd und Eisen(IIl)-oxyd.

^K ' Die Farbstoffvormischung hatte folgende Zusammensetzung: 15 Gew.-$ TiO₂ (Rutil), 34,5^ Chromgrün, 2,4$ Chromgelb, 3,88$ Ruß und 44,22$ Polyäthylen von niedriger Dichte (entweder das gleiche Polyäthylen, .das vorstehend beschrieben wurde, oder in gewissen Fällen ein Polyäthylen, das eine Dichte von 0,922 und einen Schmelzindex von 1,75 hat. Die Ergebnisse sind in beiden Fällen gleich)·

^⁵' 4,4^!-Thiobis(6-tert.-butyl-m-kresol)

Die Folien wurden dann auf ihre Zugfestigkeit, Dehnung und ihren Weiterreißwiderstand unmittelbar nach dem Strangpressen, "nach Lagerung für einen Monat bei 60⁰C, nach einem Monat im Wasser bei Raumtemperatur und nach einem Monat im Wasser bei Raumtemperatur und einem weiteren Monat ber 60⁰C geprüft. Die Ergebnisse dieser

309829/1023

Prüfungen sind nachstehend in den Tabellen II und III angegeben.

309829/1023

Beispiel

Vergl« folie

	.1 "	Tabelle II	3	4	1	Dehnung,	t	4
	218,16 205,6	Alterungsprüfungen der Folien	198 197,3	185,6 202	393 514	2	3	297 400
	206 189,1	Zugfestigkeit, kg/cm2	1'83 166,9	114 117,6	251 484	361 510	316 522	16 13
	201 151,7	2	172,4 133	110,6 101,4	176 413	176 404	263 486	10 6
längs quer	221,2 168,8	217,7 202,8	175 119	100 112,4	135 468	136 409	166 455	7 7
längs quer	214,5 161	146,6 185	185,7 150,5	117,4 125,4	164 455	.127 "457	131 357	14 9
längs quer	171,3 i89	192 164	176,5 169	123 114,6	227 474	137 385	170 458	25 17
längs quer		222 155,4			252 385	268 472
längs quer		190 151
längs quer	173 139

1) Unmittelbar nach dem Strangpressen

2) Nach einem Monat bei 60⁰O^

3) Nach einem Monat in Wasser

4) Nach einem Monat in Wasser und einem Monat bei 60⁰O

	Tabelle	III	85 130	. g/25^	V/* 4
	Alterungsprüfungen	der Folien	87 130	45 132	71 153
Beispiel Nr.		Einreißfestigkeit 1 2	88 111	52 133	VDVJl
1 (Vergleichs folie)	längs quer	64 146	163 112	45 104	6 6
2	längs quer	67 129	154 104	78 88	5 4
3	längs quer	COKN UNt- T-	61 122	80 104	β 9
4	längs quer	186 121		45 118	15 14
IA	längs quer	98 111
6	längs quer	68 134

1) Unmittelbar nach dem Strangpressen

2) Nach einem Monat bei 6O⁰C

3) Nach einem Monat in Wässer

4) Nach einem Monat in Wasser und einem Monat bei 60⁰C

Die Auswertung der Ergebnisse dieser Prüfungen ergibt, daß die Folien gemäß der Erfindung (Folien 2 bis 6) wnpittelbar nach der Herstellung in den meisten Fällen angefähr die gleiche Zugfestigkeit und die gleiche Einreißjtestigkeit hatten wie die Vergleichsfolie. Die Dehnung der Folien gemäß der Erfindung unmittelbar nach der Herstell'ung ist etwas geringer als die Dehnung der Vergleicbsfolie. Naofa beschleunigter Alterung für einen Monat (1 Monat bei 60⁰C) hatten alle geprüften Folien noch ungefähr den gleichen Anteil ihrer ursprünglichen Eigenschaften. (Der scheinbare starke Anstieg der Einreißfestigkeit der Folie 5 in Längsrichtung kann anomal sein.) Nach einem Monat in Wasser bei Raumtemperatur hatten alle Folien mit Ausnahme der Folie Nr.4 noch ungefähr den gleichen Prozentsatz ihrer ursprünglichen Eigenschaften. Nach einem Monat in Wasser bei Raum-

309829/102 3

ORIGINAL INSPECTED

- t 3

temperatur und anschließender beschleunigter Alterung für einen Monat verloren jedoch alle Folien- gemäß der Erfindung in erheblichem Maße ihre Zugfestigkeit und einen noch größeren Anteil ihrer ursprünglichen Dehnung und Einreißfestigkeit. Im Gegensatz hierzu bewahrte die Vergleichsfolie zum größten Teil ihre Zugfestigkeit und Dehnung und ihre gesamte Einreißfeatigkeit₀

Die vorstehend beschriebenen Versuche veranschaulichen, daß der wasserlösliche Stabilisator bei Einwirkung von Feuchtigkeit aus der Folie ausgelaugt wird, wodurch der oxydative Abbau der Folie stattfinden kann.

0 98-2 9/1023

Claims (5)

1. Patentansprüche

   , Xi Polyolefinfolien, gekennzeichnet durch einen Qehalt an einem oxydierenden Metalloxyd in einer zur Beschleunigung des oxydativen Abbaues der Polyoleflnfolie genügenden Menge und einen Gehalt an einer stabilisierenden Menge eines wasserlöslichen Stabilisators, wodurch bei Einwirkung von Feuchtigkeit der Stabilisator aus der Folie in einer solchen Menge ausgelaugt werden kann, daß der oxydative Abbau des Polyolefins stattfinden kann.
2. 2. Polyolefinfolien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als oxydierendes Metalloxyd Chrom{III)-oxyd, Mangendioxyd, Kupfer(II)-oxyd oder Eisen(lll)~oxyd enthalten.
3. 5· Polyolefinfolien nach Anspruch 1 und 2, bestehend aus Polyäthylen oder Polybuten-1.
4. 4. Polyolefinfolien nach Anspruch 1 bis j5, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit niederen Alkylresten substituierte Thioharnstoffe als wasserlösliche Stabilisatoren enthalten.
5. 5. Polyolefinfolien nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das oxydierende Metalloxyd in der Folie in einer Menge von etwa 1 bis 5 Gew.-% und der wasserlösliche Stabilisator in einer Menge von etwa 0,02 bis 0,2 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Polyolefins-» vorliegt.

   309829/1023