DE2313866A1

DE2313866A1 - Biologisch aufspaltbarer bzw. zerlegbarer harzpressling

Info

Publication number: DE2313866A1
Application number: DE2313866A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Tomiyama
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-03-24
Filing date: 1973-03-20
Publication date: 1973-10-11
Also published as: US3907726A; JPS527014B2; JPS4895431A

Description

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Shinichi Tomiyama
Ichikawa-shi, Chiba-ken, Japan

20. HRZ. 1973

Biologisch aufspaltbarer bzw, zerlegbarer Harzpreßling

Die Erfindung betrifft einen aus einem thermoplastischen Harz bestehenden Preßling, der auf biologischem Wege aufspaltbar bzw. in seine Einzelbestandteile zerlegbar ist.

Thermoplastische Harze lassen sich ganz allgemein zu Pormoder Preßlingeiverarbeiten, die eine gute Haltbarkeit besitzen. Mit zunehmender Verbreitung von nach Gebrauch wegwerfbaren Kunststoffen im täglichen Leben stellt die Haltbarkeit solcher Form- oder Preßlinge aus thermoplastischen Harzen insbesondere im Hinblick auf ihre Beseitigung ein ernsthaftes Problem dar.

Darüber hinaus sind thermoplastische Harze in der Regel brennbar, wobei sie bei ihrer Verbrennung reichlich giftige Gase oder Dämpfe abgeben. Um diesen Nachteilen zu begegnen, wurden bereits die verschiedensten Versuche unternommen, die Brennbarkeit dieser Gase durch Verschneiden mit großen Mengen an anorganischen Füllstoffen herabzusetzen. Einige dieser Versuche haben zugegebenermaßen zu brauchbaren Produkten geführt. Ungeachtet dessen blieb hierdurch jedoch die hohe

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Haltbarkeit von Form- und Preßlingen aus solchen thermoplastischen Harzen erhalten, so daß die Präge der Abfallbeseitigung immer noch nicht gelöst war. .

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, einen Formoder Preßling aus einem thermoplastischen Harz zu schaffen, der die don betreffenden Harz innewohnenden Eigenschaften für eine bestimmte Zeit behält, diese Eigenschaften jedoch nach einer gewissen Zeit verliert und nach seiner Beseitigung, beispielsweise wenn er im Freien sich selbst überlassen oder in den Boden^gegraben wird, rasch in,seine Bestandteile aufgespalten bzw. zerlegt· wird.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein biologisch aufspaltbarer bzw. zerlegbarer Harzpreßling oder -formling aus einem mit einem anorganischen Füllstoff verschnittenen thermoplastischen Harz, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß er zusätzlich eine durch Mikroorganismen leicht assimilierbare organische Substanz enthält.

Als thermoplastisches Harz zur Herstellung eines Preßlings oder Formlings gemäß der Erfindung kann beispielsweise ein Polyolefin, z.B. hoch- oder niedrigdichtes Polyäthylen, ein Äthylen/Vinylacetat-Mischpolymeres, Polypropylen, ein Äthylen/Propylen-Mischpolymeres, Polystyrol sowie ein Mischpolymeres aus Styrol und einem anderen Monomeren verwendet werden, sofern es sich hierbei nur um ein Harz handelt, welches bei seiner Zersetzung keine keimtötenden Gase oder Dämpfe abgibt. Selbstverständlich kann man Harzpreßlinge gemäß der Erfindung auch aus Harzmischungen, z.B. Mischungen aus Polyolefinen und Polyvinylacetat, verwenden, wobei-Preßlinge oder Formlinge aus Vinylacetateinheiten enthaltenden Polymeren oder Polymerenmischungen mit Polyvinylacetat als Bestandteil besonders bevorzugt sind.,

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Harzpreßlinge gemäß der Erfindung können als anorganische Füllstoffe beispielsweise die bekannten Füllstoffe Diatomeenerde, calziutrcarbonat, Weißkohle (white carbon), Talkum, Ton und dgl. oder die erst in jüngster Zeit als geeignete Füllstoffe erkannten aalziumsulfathemihydrat, wasserfreies calziumsulfat, calziumsulfit und dgl. enthalten. Der Füllstoffgehalt kann, bezogen auf das Gesamt*^{; :!ϊ} gewicht, sämtliche Bestandteile, etwa 40 bis 90 Gew.-# betragen, sofern hierdurch gewährleistet ist, daß eine gewisse Menge der anorganischen Füllstoffe im Inneren des Preßlings in mehr oder minder engen wechselseitigen Kontakt gelangt.

Bei der Herstellung von Harzpreßlingen gemäß der Erfindung können als anorganische Substanzen beispielsweise Stärke, aufgeschlossene Stärke, wie mit Fett (-Säuren) behandelte Stärke, Mannit, Laktose, cellulose, Lignin, carboxymethylcellulose, Kasein und dgl., verwendet werden. Bei diesen

+) / Substanzen handelt es sich um amorphe/} ebilde ohne bestimmte Gestalt, deren Teilchengröße extrem gering ist. Mit der einzigen Ausnahme, daß bestimmte organische Substanzen gelegentlieh Filmen als Antiblockmittel zugesetzt wurden, wurde bisher noch nie der Versuch unternommen, diese Substanzen einem Kunstharz einzuverleiben. Die Menge dieser Substanzen beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht sämtlicher Bestandteile, zweckmäßigerweise 1 bis 10, vorzugsweise 3 bis 8 Gew.-Ji. Bei diesen Gehalten an den betreffenden organischen Substanzen wird überraschenderweise die Verpreß- bzw. Formbarkeit der Harzmassen nicht beeinträchtigt. Da es sich bei sämtlichen dieser organischen Substanzen um von Mikroorganismen leicht assimilierbare bzw, verwertbare Substanzen handelt, kann ein unter ihrer Verwendung hergestellter Preßling oder Formling, wenn er als Abfallprodukt verworfen wird, ohne Schwierigkeiten in seine Einzelbestandteile aufgespalten bzw. zerlegt

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werden. Unter Berücksichtigung dessen wurde ein Harzpreßling gemäß der Erfindung nach einem halbkontinuierlichen Aktivschlammverfahren behandelt, im Boden vergraben, einer Schimmelkultur ausgesetzt und dgl., wobei es sich zeigte, daß das gewünschte Ergebnis in jedem, Falle/voll erreicht wurde«, Hierbei zeigte es sich ferner, daß der Preßling seine Eigenschaften im Anfangsstadium (der betreffenden Versuche) kaum änderte, daß er jedoch nach einer bestimmten Zeit rasch brüchig wurde. Dies bedeutet, daß ein Preßling oder Formling gemäß der Erfindung seine Eigenschaften als Kunststoffprodukt auch unter einigermaßen strengen Bedingungen eine ausreichende Zeit^lang beibehält, daß er jedoch, wenn er beseitigt werden soll, letztlich brüchig wird.

Selbstverständlich lassen sich auch auf Harzpreßlinge bzw. -formlinge gemäß der Erfindung sämtliche auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannten Maßnahmen sowie das einschlägige Fachwissen anwenden. So kann beispielsweise ein Harzpreßling oder -formling gemäß der Erfindung je nach dem verwendeten Harz ein Plastifizierungsmittel, einen Weichmacher und dgl., ein Färbemittel, eine Mineralstoffquelle für das Mikroorganismenwachstum, z.B. Ammoniumsulfat, Lithiumchlorid, Kupfersulfat, Kaliumiodid, Nickelchlorid und dgl., enthalten. Diese Zusätze besitzen jedoch keinen direkten Einfluß auf die der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis, so daß auf eine detaillierte Erläuterung verzichtet werden kann. Ausdrücklich sei jedoch darauf hingewiesen, daß sich die Verwendung eines Vinylacetat als Komponente oder Bestandteil, und nicht als Zusatz, enthaltenden Kunstharzes bei der Herstellung von Harzpreßlingenoder -formlingeafeemäß der Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen hat.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen. -

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Beispiel 1.

Ein durch gründliches Verkneten eines Gemisches aus 50 Gew.-^ eines handelsüblichen hochdichten Polyäthylens, 65 Gew.-% wasserfreien Qalziumsulfats und 5 Gew.-% eines gereinigten Ligninpulvers und anschließendes Ausformen der erhaltenen Mischung hergestellter folienartiger Prüfling wurde in den Erdboden eingegraben, um seine Festigkeit sänderungen im Laufe der Zeit zu ermitteln. Hierbei konnte festgestellt werden, daß sich die Zugfestigkeit des Prüflings nach 100 Tagen um etwa "%, nach 200 Tagen um etwa 20$, nach JOO Tagen um etwa 35$ und nach 400 Tagen um etwa 60% erniedrigte (die hierbei angewandte Testmethode entsprach einschlägigen japanischen Vorschriften).

Die Verpreßbarkeit bzw. Formbarkeit der Harzmasse entsprach der Verpreßbarkeit bzw. Formbarkeit einer 70$ wasserfreies Galziumsulfat enthaltenden Harzmasse. Die Verpreßbarkeit bzw. Formbarkeit reichte für Kalandrierverfahren, Spritzgußverfahren und dgl. aus.

Beispiel 2.

Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch das Lignin in der Harzmasse durch Stärke ersetzt wurde.

Die Zugfestigkeit des erhaltenen Prüflings änderte sich bis 150 Tage nach dem Vergraben nicht. 300 Tage nach dem Vergraben war sie um j50# erniedrigt.

Wurde derselbe Prüfling lediglich in Wasser getaucht, änderte sieh die Zugfestigkeit selbst nach 200 Tagen nicht, nach Tagen war sie um etwa 15# erniedrigt.

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Beispiel

Beispiel 2 wurde wiederholt, wobei jedoch die Stärke in der Harzmasse durch eine mit Palmitinsäure behandelte Stärke ersetzt wurde. Beim Vergraben des Prüflings wurden nahezu dieselben Ergebnisse erhalten wie im Beispiel 2. Bei der Durchführung eines halbkontinuierlichen Aktivschlammverfahrens, d.h. beim Stehenlassen des Prüflings im Freien mit einem darauf verschmierten Aktivschlamm, erniedrigte sich die Zugfestigkeit des Prüflings nach 400 Tagen um' 50$ und nach. 500 Tagen um 65$. ''

Wurde der Prüfling gemäß Beispiel 1 einer halbkontinuierlichen Aktivschlammbehandlung unterworfen, zeigte sich zu den beim Vergraben des Prüflings erhaltenen Ergebnissen kein merklicher Unterschied.

Beispiel 4.

Ein durch gründliches Verkneten einer Mischung aus JO Gew.-% Polyäthylen eines Molekulargewichts von etwa I50 000, 65 Gew.-% Galziumsulfit und 5 Gew'.-$ Laktose und anschließendes Ausformen der erhaltenen Mischung hergestellter folienartiger Prüfling wurde in zwei Teile geteilt,"von welchen der eine im Boden vergraben und der andere einer hälbkontinuierlichen Aktivschlammbehandlung unterworfen wurde. Die Zugfestigkeit des vergrabenen Prüflings erniedrigte sich nach J500 Tagen um 55$ und nach 500 Tagen um 70#. Die Zugfestigkeit des der Aktivschlammbehandlung unterworfenen Prüflings änderte sich nach 200 Tagen um 50$ und nach j500 Tagen um 60%. Dies zeigt, daß. Laktose ein wirksames Mittel zur Herstellung biologisch aufspaltbarer bzw. zerlegbarer Harzpreßlinge gemäß der Erfindung darstellt.

Beispiel 5. ' -

Beispiel 4 wurde wiederholt, wobei jedoch die Laktose in der

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Harzmasse durch Mannit ersetzt wurde. Der Zersetzungsgrad nach 200 Tagen war sowohl bei dem vergrabenen Prüfling als auch bei dem der Aktivschlammbehandlung unterworfenen Prüfling praktisch gleich wie bei den entsprechenden Prüflingen von Beispiel 4. Daran anschließend war die Aufspaltung bzw. Zerlegung etwas langsamer. Ungeachtet dessen eignet sich auch Mannit als organischer Zusatz zu Harzpreßlingen gemäß der Erfindung.

Beispiel 6.

Beispiel 5 wurde wiederholt, wobei als organische Substanz pulverisiertes Fasermaterial verwendet wurde. Die Zugfestigkeit des vergrabenen Prüflings war nach 200 Tagen um 50$ erniedrigt; Die Zerstörung des der Aktivschlammbehandlung ausgesetzten Prüflings nach 200 Tagen war nur unbedeutend, was darauf hindeutet, daß pulverisiertes Fasermaterial als organische Substanz lediglich dann verwendet werden könnte, wenn der fertige Preßling einem speziellen Zweck dienen soll.

Beispiel 7.

Es wurden verschiedene Prüflinge entsprechender Zusammensetzung wie die Prüflinge der drei vorhergehenden Beispiele hergestellt, wobei jedoch in jedem Falle als organische Substanz Qarboxy-* methylzellulose verwendet wurde. Der Zerstörungsgrad des vergrabenen Prüflings und des der Aktivschlammbehandlung ausgesetzten Prüflings betrug jeweils nach 300 Tagen etwa 50$, wobei bis zu etwa 100 Tagen (nach dem Vergraben bzw. nach Beginn der Aktivschlammbehandlung) keine Änderung feststellbar war.

Beispiel 8.

Durch Verkneten einer Mischung aus 10 Gew.-% Polyäthylen, 20 Gew. -% eines A'thylen/Vinylacetat-Mischpolymeren (Molverhält-

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nis: 55 ί 45),"65 Gew.-# Öalziumsulfit und 5 Gew.-^ Stärke und anschließendes Ausformen der erhaltenen Mischung wurde ein folienartiger Prüfling hergestellt. Dieser wurde in zwei Stücke zerschnitten, von welchen eines einer halbkontinuierlichen Aktivschlammbehandlung unterworfen und das-andere im Boden vergraben wurde* Die Zugfestigkeit beider Prüflinge hatte sich nach 150 Tagen um 75$ erniedrigt. Nach 400 Tagen war ein Zerfall der Prüflinge feststellbar,

Beispiel 9.

Beispiel 8 wurde wiederholt, wobei jedoch ein A'thylen/Vinylacetat-Mischpolymeres (Molverhältnis: ko i öo) verwendet wurde. Die Zerfallgeschwindigkeit dieses Prüflings war praktisch dieselbe wie die Zerfallgeschwindigkeit des Prüflings von Beispiel 8.

Beispiel 10.

jedoch

Beispiel 8 wurde wiederholt, wobei/die Stärke in der Harzmasse durch Mannit ersetzt wurde. Hierbei wurden praktisch entsprechende Ergebnisse erhalten, wobei jedoch der Zerfallgrad eher günstiger war als bei der Verwendung von Stärke.

Beispiel 11.

Beispiel 9 wurde wiederholt, wobei jedoch als organische Substanz 5$ einer fett^behandelten Stärke verwendet wurden* Die Zugfestigkeit des einer halbkontinuierlichen Aktivschlammbehandlung ausgesetzten Prüflings war nach 100 Tagen um 80$ erniedrigt. Die Zugfestigkeit des im Boden vergrabenen Prüflings war nach 400 Tagen um etwa 90Ji erniedrigt. Ferner wurden noch entsprechende Prüflinge hergestellt, wobei jedoch als organische Substanz Mannit, Cellulose, Carboxymethylcellulose und Lignin verwendet wurden. Hierbei wurden entsprechend günstige Brgeb'-

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nisse erhalten.
Beispiel 12.

Wurde unter Verwendung einer Harzmischung, bestehend aus 55 Gewichtsteilen Polyäthylen und 45 Gewichtsteilen Vinylacetat, anstatt des Äthylen/Vinylacetat-Mischpolymeren ein Prüfling hergestellt, wurden entsprechend gute Ergebnisse (bezüglich der Zerfallsgeschwindigkeit des Prüflings) erhalten.

Wie aus den Beispielen 8 bis 12 hervorgeht, wirkt sich die Anwesenheit von Vinylacetat, entweder als Bestandteil eines Mischpolymeren oder als Bestandteil einer Polymerenmischung, in höchst vorteilhafter Weise auf einen Abbau der Festigkeit von Kunststoffpreßlingen bzw· -formllngen aus.

Beispiel 1J.

Eine Mischung gemäß Beispiel 1 wurde mit einem Treibmittel gemischt und im Rahmen eines Formschaumpreßvorgangs zu einem Prüfling eines spezifischen Gewichts von 0,5 verpreßt. Wurde dieser Prüfling im Boden eingegraben, war er nach 200 Tagen so weit aufgespalten, daß er durch bloßen Fingerdruck zerfiel.

Es wurden weitere Beispiele durchgeführt, in den/die Menge an organischer Substanz im Bereich von 2 bis 10$ variiert wurde. Zwischen 5 und 7# war hierbei kein Unterschied im Zerfallverhalten der Prüflinge feststellbar.

Überstieg die Menge an organischer Substanz Ί%, erhöhte sich die Zerfallgeschwindigkeit ziemlich stark, gleichzeitig mußte jedoch die Menge an anorganischen Füllstoffen erniedrigt werden. Bei Gehalten an organischer Substanz unter 3$, insbesondere in der Gegend von 1$,gingen die Zerfalleigenschaften immer stärker verloren.

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Weiterhin wurden zahlreiche Beispiele mit Polypropylen als Harz durchgeführt. Hierbei wurden entsprechende Ergebnisse erhalten wie bei den vorherigen Beispielen. Gleiches gilt bei Verwendung von Polystyrol als Harzgrundmasse.

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Claims

Shinichi Tomiyama
Ichikawa—Shi, Japan

Patentansprüche

1» Biologisch aufspaltbarer bzw* zerlegbarer Harzpreßling aus einem mit einem anorganischen Füllstoff verschnittenen thermoplastischen Harz, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich eine durch Mikroorganismen leicht assimilierbare organische Substanz enthält,

2. Harzpreßling nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Harzgrundmasse aus Polyäthylen, einem Äthylen/Vinylacetat-Mischpolymeren, Polypropylen, einem Äthylen/Propylen-Misehpolymeren, Polystyrol und/oder einem Mischpolymeren aus Styrol und einem anderen Monomeren besteht.

5. Harzpreßling nach Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er als anorganischen Füllstoff Diatomeenerde, Oalziumc.arbonat, Weißkohle (white carbon), Talkum, Ton, Calziumsulfathemihydrat, wasserfreies Calziumsulfat und/oder Galziumsulfit enthält.

4, Preßling nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er, bezogen auf das Gewicht sämtlicher Bestandteile, 40 bis 90 Gew.-# an anorganischen Füllstoffen enthält,

5, Harzpreßling nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als durch Mikroorganismen leicht assimilierbare anorganische Substanz Stärke, aufgeschlossene Stärke, Mannit, Laktose, Zellulose, Lignin, Carboxymethylcellulose und/oder Kasein enthält.

6, Harzpreßling nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er, bezogen auf das Gesamtgewicht sämtlicher Bestand-

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teile, 1 bis 10 Gew.-% an der durch Mikroorganismen leicht assimilierbaren organischen Substanz enthält.

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