DE4139467A1

DE4139467A1 - Verpackungskoerper sowie verwendung desselben

Info

Publication number: DE4139467A1
Application number: DE19914139467
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.-Ing.-Chem. Eth Waedenswil Ch Meier
Original assignee: EMS Inventa AG
Current assignee: Uhde Inventa Fischer AG
Priority date: 1991-11-29
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1993-06-09
Also published as: EP0545277A1; AU2966492A; JPH05213363A

Description

Die Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen angegebenen Gegenstand. Die Erfindung betrifft insbesondere Verpackungskörper, hergestellt aus Kartonagen- und papierprodukten, versehen mit Klarsichtteilen, wobei die Klarsichtteile nach Gebrauch der Verpackung in Wasser zerstört oder aufgelöst werden können und der Zellstoff/Holzstoff-Anteil einer Altpapieraufbereitungs anlage zugeführt werden kann. Die gelösten Klarsichtteile lassen sich problemlos über kommunale Kläranlagen entsorgen. Anstelle der bisher eingesetzten transparenten Kunststoffolien können Klarsichtteile aus biologisch abbaubaren amylosehaltigen Formmassen verwendet werden. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung dieses Verpackungskörpers aus mindestens einem Klarsichtteil und Nichtklarsichtteil als recyclebares Verpackungsmaterial.

Kartonagen- und Papierprodukte mit Klarsichtteilen haben seit Jahrzehnten einen festen Platz im Verpackungssektor und haben sich bestens bewährt. Vertreter dieses Verpackungstyps sind z. B. Faltschachteln mit Klarsichtfenstern, Blisterverpackungen, die mit Kartonrücken verklebt sind sowie Briefkuverts, die Klarsichtfenster für die Briefadresse aufweisen.

Als Klarsichtfenster wurden bisher verschiedenste transparente Kunststoff-Folien verwendet, die aus Polyvinylchlorid, Polyestern, Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Zellglas etc. hergestellt sind. Diese bisher eingesetzten transparenten synthetischen Folien werden in die Karton- und Papierhüllen eingeklebt. Hierfür werden hauptsächlich wasserunlösliche synthetische Klebstoffe, beispielsweise auf Basis von Isocyanaten verwendet.

Nach Gebrauch der Verpackungsmaterialien lassen sich diese nicht mehr wiederverwenden, da die Folien die Prozeßabläufe in den Altpapieraufbereitungsanlagen durch Verstopfen der Siebe stören bzw. diese Prozeßabläufe nicht mehr möglich sind. Ein manuelles, vorgeschaltetes Abtrennen der Folien ist viel zu aufwendig, so daß die in Rede stehenden Verpackungen bisher nur durch Verbrennung und Deponierung entsorgt werden können.

Es ist aber absehbar, daß durch die Gesetzgebung in Zukunft nur noch solche Verpackungsmaterialien erlaubt sein werden, welche entweder wiederverwertet oder aber auf eine umweltfreundliche Art entsorgt werden können.

Daher besteht die der Erfindung zugrundeliegende Problem stellung darin, bei den weitverbreiteten Verpackungsmaterialien, bestehend aus Papier- und Kartonage-Produkten, versehen mit Klarsichtfenstern, die bisher verwendeten Kunststoff-Fenster durch neuartige, in Wasser zerstörbare oder wasserlösliche, biologisch abbaubare Fenster zu ersetzen, welche bei der Wiederaufbereitung der Verpackung problemlos entfernt werden können, so daß der Holzstoff/Zellstoff-Anteil wiederum in Altpapierauf bereitungsanlagen eingesetzt werden kann.

Dieses Problem wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 14 gelöst.

Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß überraschenderweise, basierend auf amylosehaltigen Formmassen wasserlösliche oder in Wasser zerstörbare, biologisch abbaubare Polien hergestellt werden können, welche geeignet sind, als Klarsichtfenster in Kartonagen und Papierverpackungen eingesetzt zu werden. Die aus einer thermoplastischen Formmasse durch Extrusion oder Koextrusion, hergestellte Folie bzw. das Klarsichteil ist zudem auch schrumpf- und tiefziehfähig und kann in Blisterverpackungen eingesetzt werden.

Es ist somit möglich, Filme aus Amylose und/oder hochamylosehaltigen Stärken, die einen Amylosegehalt von mindestens 50 Gew.-%, insbesondere von 65 bis 95 Gew.-% aufweisen und deren Derivate auf konventionellen Thermoplastanlagen herzustellen, die als Blasfolien oder Flachfolien ausgebildet sein können. Für das erfindungsge mäße Klarsichtteil können Stärkeformmassen eingesetzt werden, wie sie z. B. nach den in den WO-OS 90/14 938, WO-OS 90/10 019, WO-OS 90/05 161 oder EP-A 01 14 240 beschriebenen Verfahren erhältlich sind. Weiterhin ist es auch möglich, die amylosehaltigen Formmassen mit Zusätzen von aliphatischen Polyamiden und Copolyamiden zu modifizieren, wobei die Transparenz (Einphasigkeit) der Folien erhalten bleibt. In diesem Fall sind die Folien nicht mehr vollständig in Wasser löslich, sondern in Wasser zerstörbar, d. h. die Folien werden in einen wasserdispergierbaren Zustand gebracht, in dem sich der amlyosehaltige Anteil in Wasser löst und der Polyamid-Anteil in From von feinsten Partikeln dispergiert vorliegt.

Erfindungsgemäß wird somit ein Verpackungskörper bereit gestellt, bestehend aus mindestens einem Klarsichtteil und einem Nichtklarsichtteil, der recyclebar und das Klarsichtteil in Wasser zerstörbar oder wasserlöslich, biologisch abbaubar ist und aus einer Folie aus einer thermoplastisch verarbeitbaren, amylosehaltigen Formmasse durch Extrusion oder Coextrusion und das Nichtklarsichtteil aus Karton oder Papier hergestellt ist.

Diese Formmasse besteht mindestens aus einer nicht-modifi zierten und/oder mindestens einer modifizierten, bevorzugt chemisch modifizierten Amylose und/oder mindestens einer nicht-modifizierten und/oder mindestens einer modifizierten, bevorzugt chemisch modifizierten Stärke. Die Stärke weist einen Amylosegehalt von mindestens 50 Gew.-%, insbesondere von 65 bis 95 Gew.-% auf. Die chemisch modifizierte Amylose und/oder chemisch modifizierte Stärke besitzt einen Substitutionsgrad von 0,01 bis 0,5, bevorzugt 0,03 bis 0,3 und enthält in einer speziellen Ausführungsform Substituenten aus der Gruppe:

worin
R ein H-Atom oder ein Alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen
R′ ein Alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen,
R′′ eine OH-, OR- oder Polyethergruppe und
a eine Methyl-, Ethyl- oder Isopropylrest ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Formmasse Additive enthalten, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die aus Weichmachern, Harnstoff, Harnstoffderivaten, Emulgato ren, Gleit- und Trennmittel besteht. Die Emulgatoren haben einen Hydrophil-Lipophil-Balance-Wert (HLB-Wert) von 0 bis 20, wie z. B. Stearate, Polyoxyethylen-20-Sorbitanmonolaurat oder Polyethylen(20)-Sorbitanmonopalmitat.

In einer anderen Ausführungsform besteht der erfindungs gemäße Verpackungskörper mit einem Klarsichtteil aus einer in Wasser zerstörbaren und biologisch abbaubaren Folie aus einer Formmasse, welche eine Mischung aus mindestens einer nicht-modifizierten und/oder mindestens einer modifizierten, bevorzugt chemisch modifizierten Stärke und/oder mindestens einer nicht-modifizierten und/oder mindestens einer modifzierten, bevorzugt chemisch modifizierten Amylose und mindestens einem ausgewählten, bevorzugt aliphatischen Polymeren mit einem Schmelz- oder Erweichungspunkt von 50 bis 200°C, bevorzugt 60 bis 180°C, ist. Der Anteil des(r) Polymeren, welcher(s) bevorzugt aus der Gruppe der Polyester, Copolyester, Polyamide, Copolyamide, Polyolefine, Copolyolefine, Polyvinylalkohol, Ethylenoxidcopolymere, Propylenoxidcopolymere, Vinylalkoholcopolymere, Pullulan und Gelatine ausgewählt wird (werden), beträgt hierbei, bezogen auf die Gesamtmischung 0,1 bis 90 Gew.-Teile, bevorzugt bis 20 bis 60 Gew-Teile, besonders bevorzugt 20 bis 40 Gew.-Teile.

Die Amylose- bzw. Stärke enthaltenden Klarsichtfenster können mittels der entsprechenden Anlagen für Kunststoff-Fenster in die erfindungsgemäßen Verpackungen bzw. Kuverts eingesetzt werden, wobei das Einkleben der Penster vorteilhafterweise mit Wasser, Stärkeleim odere anderen wasserlöslichen Klebstoffen vorgenommen wird.

Für die Wiederaufbereitung der erfindungsgemäßen Kartonagen/ Papierverpackungen mit den Klarsichtfenstern können diese problemlos in Altpapieraufbereitungsanlagen wieder verarbeitet werden. Die gebrauchten erfindungsgemäßen Verpackungen werden dazu in einer Häckselanlage, z. B. einer Schneidmühle, zerkleinert und zweckmäßigerweise über Nacht in Wasser, das einen alkalischen pH-Wert, insbesondere von 8 bis 10,5, besonders bevorzugt 9,0 bis 10,0 aufweist, eingeweicht. Eine Erhöhung der Wassertemperatur auf 60 bis 80°C beschleunigt und verkürzt den Lösevorgang für die Klarsichtfolien weiter. Gegebenenfalls kann in einem weiteren Schritt, die Schnitzel aus den Kartonagen und erfindungsgemäßen Klarsichtfenstern unter energieintensivem Rühren, bevorzugt in einem Pulper oder Fiberizer, in Wasser aufgeschlämmt und während 10 bis 30 Minuten intensiv mechanisch behandelt werden, wobei sich die Klarsichtfenster auflösen.

Wenn die Klarsichtfenster aus einer Amylose- und/oder Stärke-Polymer-Mischung bestehen, ist es vorteilhaft, zwischen dem ersten und dem weiteren Schritt noch einen Zwischenschritt einzulegen, in dem die Schnitzel aus den Kartonagen bzw. Verpackungen mit Enzymen behandelt werden. Geeignet ist hierzu zum Beispiel Bactosol MTN der Firma Sandoz sowie zusätzlich ein Netzmittel beispielsweise Sandopan LFW der Firma Sandoz.

Nach den Aufbereitungsschritten werden die Fasern von dem amylose- und/oder stärkehaltigen Wasser durch Siebung abgetrennt, wobei das Abwasser biologisch über eine Kläranlage entsorgt werden kann und die verbleibenden Fasern zur Wiederverwendung einer Papierfabrikation zugeführt werden können.

Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

I. Herstellung der amylosehaltigen Formmassen Stärkeformmasse I: Beispiel 1a

Nach dem im folgenden beschriebenen Verfahren wurde aus 70 Gew.-Teilen Hydroxypropylmaisstärke mit einem Substitutionsgrad von 0,06 und einem Amylosegehalt von 50 Gew.-% sowie 15 Gew.-Teilen Glycerol, 12,8 Gew.-Teilen Sorbitol, 2 Gew.-Teilen Harnstoff und 0,2 Gew.-Teilen Magnesiumstearat eine Stärkeformmasse hergestellt, die anschließend granuliert wurde.
Extrudereinstelldaten:

a) Heizzonen:
(1) Raumtemperatur
(2) 130°C
(3) 130°C
(4) 100°C
(5) 100°C
(6) 150°C
b) Druck: Zone (6) (30-40 bar) 3×10⁶-4×10⁶ Pa
c) Drehmoment: 70%
d) Unterdruck: (-0,4 bar) -4×10⁴ Pa.

In den Einzugsbereich (Heizzone 1) eines gleichlaufenden, dichtkämmenden Doppelwellenextruders mit einer Schneckengeometrie gemäß Fig. 1 und einem Schneckenlängen-Durchmesserverhältnis von 4 : 1 wurden 70 Gew.-Teile Hydroxypropyl-Maisstärke mit einem Substitutionsgrad von 0,06 und einem Amylosegehalt von 50 Gew.-% und 12,8 Gew.-% Sorbitol an der Stelle 7 von Fig. 1 separat eindosiert, im Extruder gleichzeitig vermischt und gefördert. 0,2 Gew.-% Magnesiumstearat wurden mit 2 Gew.-% Harnstoff bei 60°C in 15 Gew.-% Glycerol gelöst. Diese vorhomogenisierte Weichmacher-Emulgator-Additiv-Mischung wurde an der Stelle 8 von Fig. 1 in den Extruder (Heizzone 2) eindosiert, dann im Extruder gleichzeitig vermischt und weitergefördert. Nach dem Aufschließen der Stärkekörner und vollständigem Plastifizieren der Stärkemischung in der Knetkammer 11 (Heizzonen 2 und 3) zu einer homogenen Schmelze wurde die Stärkeschmelze durch Anlegen eines Unterdrucks an der Stelle 9 von Fig. 1 (Heizzone 4) entgast. Nach Durchlaufen der Heizzone (5) wurde die homogene, thermoplastisch verarbeitbare Stärkeschmelze in Heizzone (6) durch eine Düse als Strang mit geringer Strangaufweitung (Düse: 3 mm, Strang: 4 mm) extrudiert, abgekühlt und granuliert.

Beispiel 1b

Wie Beispiel 1a, aber mit einem Harnstoffanteil von 1 Gew.-Teil sowie einem Sorbitanteil von 13,8 Gew.-Teilen.

Stärkeformmasse II:

70 Gew.-Teile der Stärkeformmasse I aus Beispiel 1a oder 1b wurden mit 30 Gew.-Teilen eines ausgewählten Copolyamids: Copolyamid 6/6.9 (Grilon CF 62BSE der Firma Ems-Chemie AG) gemischt und in die Dosierzone eines Doppelwellenextruders ZSK-30 (Firma Werner Pfleiderer) mit 6 Heizzonen eindosiert.

Die Drehzahl und der Durchsatz betrugen 100 Umdrehungen ^-1 bzw. 8 bis 10 kg/Stunde.

II. Klarsichtteil

Auf einer dem Stand der Technik entsprechenden Anlage für die Blas- und Flachfolienherstellung wurden Folien aus der Stärkeformmasse I oder II hergestellt. Die erhaltenen Folien wurden zu Klarsichtfenstern weiterverarbeitet, d. h. auf die entsprechende Größe zugeschnitten und dann mittels der entsprechenden Anlagen für Kunststoff-Fenster in die erfindungsgemäßen Kuverts oder Verpackungen eingesetzt werden, wobei das Einkleben mittels Wasser, Stärkeleim oder eines wasserlöslichen Klebers erfolgt.

III. Verfahren zum Entsorgen der Klarsichtteile, die in die erfindungsgemäßen Verpackungen eingesetzt sind Beispiel 2

Wiederaufbereitung gemischter Verpackungsabfälle für Werk zeuge, Schrauben und Nägel, bestehend aus Kartonrückseite und transparenter, thermoverformter Klarsichtvorderseite, welche aus einer Flachfolie aus einem Granulat mit folgender Zusammensetzung hergestellt war:

70% propoxylierte Hochamylose-Maisstärke mit einem Amylosegehalt von 85% und einem Propoxylierungsgrad von 0,12
15% Glycerol
13% Sorbitol
2% Harnstoff.

5 kg der Verpackungsabfälle wurden über Nacht in 200 l Wasser (ca. pH 10, Kalkhydrat) eingeweicht. Anschließend wurde die gesamte Aufschlämmung in einem Pulper während 20 Minuten gepulpt. Nach der Entwässerung mittels einer Siebpresse konnten die resultierenden Fasern direkt wieder einer Kartonageproduktion zugeführt werden.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wird die Wiederaufbereitung von erfindungsgemäßen Verpackungsmaterialien für sanitäre Armaturen, hergestellt aus Kartonagen und Klarsichtfenstern, bestehend aus transparenten, kaltwasserresistenten Polyamid-Stärke-Blasfolien, die aus einem Granulat untenstehender Zusammensetzung hergestellt wurde, gezeigt:

40% Copolyamid 6/6.9 (Grilon XE 3222 der Ems-Chemie)
60% Stärkeformmasse gemäß Zusammensetzung aus Beispiel 2.

20 kg Verpackungsabfälle wurden in einer Häckselanlage in Stücke von ca. 2 bis 5 cm Länge vorzerkleinert und in einen 500 l Rührkessel gebracht. Anschließend wurden 300 l Wasser (pH 6 bis 7) zugegeben und während 60 Minuten unter leichtem Rühren bei 70°C einer Enzymbehandlung unterworfen. Für die Enzymbehandlung wurden in die Flotte folgende Zusätze gebracht:
Sandopan LFW 2 ml/l (Netzmittel, Sandoz)
Bactosol MTN 3 ml/l (Enzym, Sandoz).

Nach dieser Vorbehandlung wurde die Aufschlämmung der Verpackungsmaterialien in einen Fiberizer transferiert und während 10 Minuten behandelt. Anschließend wurden die Fasern über ein Filtersieb entwässert und der Kartonagenproduktion zugeführt.

Claims

1. Verpackungskörper bestehend aus mindestens einem Klarsichtteil und einem Nichtklarsichtteil, dadurch gekennzeichnet, daß er recyclebar und das Klarsichtteil in Wasser zerstörbar oder wasserlöslich, biologisch abbaubar ist und aus einer Folie aus einer thermoplastisch verarbeitbaren, amylosehaltigen Formmasse hergestellt ist.

2. Verpackungskörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nichtklarsichtteil aus Karton oder Papier besteht.

3. Verpackungskörper gemäß den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie durch Extrusion oder Coextrusion, hergestellt ist.

4. Verpackungskörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmasse mindestens eine nicht-modifizierte und/oder mindestens eine modifizierte, bevorzugt chemisch modifizierte, Amylose und/oder mindestens eine nicht-modifizierte und/oder mindestens eine modifizierte, bevorzugt chemisch modifizierte Stärke, enthält.

5. Verpackungskörper gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke einen Amylosegehalt von mindestens 50 Gew.-%, insbesondere von 65 bis 95 Gew.-%, besitzt.

6. Verpackungskörper gemäß den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die chemisch modifizierte Amylose und/oder chemisch modifizierte Stärke Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe: enthält, worin
R ein H-Atom oder ein Alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen
R′ ein Alkylrest mit 1 bis 18 C-Atomen,
R′′ eine OH-, OR- oder Polyethergruppe und
a eine Methyl-, Ethyl- oder Isopropylgruppe ist.

7. Verpackungskörper gemäß den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die chemisch modifizierte Amylose und/oder chemisch modifizierte Stärke einen Substitutionsgrad von 0,01 bis 0,5 bevorzugt 0,03 bis 0,3, besitzt.

8. Verpackungskörper gemäß den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmasse Additive, ausgewählt aus der Gruppe der Weichmacher, Harnstoff, Harnstoffderivate, Emulgatoren, Gleit- und Trennmittel enthält.

9. Verpackungskörper gemäß den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmasse eine Mischung aus mindestens einer nicht-modifizierten und/oder mindestens einer modifizierten, bevorzugt chemisch modifizierten Amylose und/oder mindestens einer nicht-modifizierten und/oder mindestens einer modifizierten, bevorzugt chemisch modifizierten Stärke und mindestens einem ausgewählten, bevorzugt aliphatischen Polymeren mit einem Schmelz- oder Erweichungspunkt von 50 bis 200°C, bevorzugt 60 bis 180°C, ist.

10. Verpackungskörper gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere aus der Gruppe der Polyester, Copolyester, Polyamide, Copolyamide, Polyolefine, Copolyolefine, Polyvinylalkohol, Ethylenoxidcopolymere, Propylenoxidcopolymere, Vinylalkoholcopolymere, Pullulan und Gelatine ausgewählt ist.

11. Verpackungskörper gemäß den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymeranteil 0,1 bis 90 Gew.- Teile, insbesondere 20 bis 60 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 20 bis 40 Gew.-Teile, bezogen auf die Gesamtmischung, beträgt.

12. Verpackungskörper gemäß den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie einer weiteren Formgebung, bevorzugt Tiefziehen oder Schrumpfen, unterworfen wurde.

13. Verpackungskörper gemäß den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Briefkuvert, eine Verpackung mit Kartonrückseite und transparenter Klarsichtvorder seite oder eine Verpackung aus Karton mit mindestens einem Klarsichtfenster ist.

14. Verwendung des Verpackungskörpers aus mindestens einem Klarsichtteil und einem Nichtklarsichtteil gemäß einem der Ansprüchen 1 bis 13 als recyclebares Verpackungs material.