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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wässrige Dispersion einer bioabbaubaren
thermoplastischen Harzzusammensetzung, die hergestellt wird, indem
eine essenzielle Zusammensetzung in Wasser dispergiert und stabilisiert
wird, die ein Grundpolymer, das im Wesentlichen aus einem wasserunlöslichen
veresterten stärkeartigen
bioabbaubaren Harz besteht, und optional einen Weichmacher, einen
Füllstoff,
ein Antioxidationsmittel, einen Stabilisator, ein Dispergiermittel,
einen Emulgator, ein Verdickungsmittel und ein Lösungsmittel umfasst, wobei
das Harz eine veresterte Stärke
mit einem DS von > 1,0
und einer Estereinheit mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen ist.
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Sie
bezieht sich auf eine wässrige
Dispersion einer bioabbaubaren Harzzusammensetzung mit guter Handhabbarkeit,
die thermoplastisch und bioabbaubar ist, und die auf verschiedenen
Gebieten der Papierherstellung, der Herstellung nicht gewobener
Stoffe, der Herstellung von Filmen und Blättern und der Herstellung gewobener
Stoffe, auf jenen der Herstellung von Dispersionsklebstoffen und
auf jenen der Metallverarbeitung, der Kunststoffverarbeitung, der
Holzverarbeitung und der Steinverarbeitung verwendet wird.
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Da
verschiedene Umweltprobleme ausgiebig diskutiert werden, werden
Materialien, die umweltfreundlich sind, wie etwa typischerweise
verschiedene bioabbaubare Kunststoffe und bearbeitetes Papier, und
die auf dem Gebiet anwendbar sind, auf dem bisher synthetische Polymere
verwendet wurden, studiert und entwickelt. Insbesondere die Verwendungen
jener Materialien für
Laminate und Filme werden ausgiebig stu diert. Wo solche bioabbaubaren
Kunststoffe zur Herstellung von Laminaten und Filmen verwendet werden,
werden Extruder für
eine Extrusionslaminierung verwendet. Zusätzlich werden die Methoden
des Schmelzverspinnens und des Spritzformens von Harzen angewendet.
Bei jenen Methoden werden Harze im Allgemeinen als ihre Heißschmelzen
angewendet.
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In
anderen Ausführungsformen
der Verwendung herkömmlicher
synthetischer Harze einschließlich
bioabbaubarer Harze werden synthetische Emulsionen, die durch Emulsionspolymerisation
hergestellt werden, wie etwa typischerweise synthetische Kautschuke
und Polyvinylacetatharze, und zudem Heißschmelzen von Harzzusammensetzungen,
die durch Heißschmelzen
von Harzen, typischerweise von Polyvinylacetatharzen, zusammen mit
Paraffinen hergestellt werden, verwendet.
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Wo
Polyvinylchloridharze und dergleichen verwendet werden, können sie
in Weichmachern oder organischen Lösungsmitteln dispergiert werden,
um Plastisole und Organosole zu ergeben.
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In
jenen herkömmlichen
Fällen
werden Harze durch Hitze geschmolzen oder während ihrer Herstellung emulgiert,
oder es werden organische Lösungsmittel
(einschließlich
Weichmachern) verwendet. Niemand kennt eine wässrige Dispersion, die unabdingbar
aus einem thermoplastischen bioabbaubaren Harz besteht und die durch
Dispergieren und Stabilisieren eines Pulvers aus dem Harz selber
in Wasser hergestellt wird, noch weiß man, dass die Dispersion
auf Substrate aufgebracht werden oder zum Binden jener Substrate
durch Verdampfen von Wasser auf jene Substrate gegossen werden kann,
oder dass die Dispersion zur Bearbeitung der Substrate selber oder
ihrer Oberflächen
verwendet werden kann oder dass die Dispersion durch Gießen zu Filmen,
Blättern,
Platten und anderem geformt werden kann.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine wässrige Dispersion
einer bioabbaubaren Harzzusammensetzung mit Bioabbaubarkeit, thermischer
Zersetzbarkeit und guter Handhabbarkeit bereitzustellen, die durch
Dispergieren und Stabilisieren einer thermoplastischen bioabbaubaren
Harzzusammensetzung optional zusammen mit Zusatzstoffen in Wasser
hergestellt wird und die auf verschiedenen Gebieten der Papierherstellung,
der Herstellung nicht gewobener Stoffe, der Herstellung von Filmen
und Blättern
und der Herstellung von gewobenen Stoffen, auf jenen der Herstellung
von Dispersionsklebstoffen und auf jenen der Metallverarbeitung,
der Kunststoffverarbeitung, der Holzverarbeitung und der Steinverarbeitung
verwendet wird.
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Das
U.S.-Patent Nr. 3,746,558 offenbart stabile kolloide Suspensionen
von hydrophoben Stärkeestern,
die 1 bis 50% hydrophober Stärkeesterteilchen
mit einer gewichtsgemittelten Größe von 0,1
bis 1,0 μm umfassen.
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GB-A-2
075 537 bezieht sich auf derivatisierte und verdünnte Stärken mit einem Substitutionsgrad
im Bereich von 0,05 bis 0,4 und einer intrinsischen Viskosität im Bereich
von 0,12 bis 0,28 dl/g.
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Das
U.S.-Patent Nr. 4,301,017 offenbart stabile wässrige Polymerdispersionen,
die wenigstens 25% Feststoffe aus einer verdünnten und derivatisierten Stärke und
wenigstens einem Vinylmonomer umfassen.
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Das
U.S.-Patent Nr. 4,301,017 bezieht sich auf stabile wässrige Polymerdispersionen,
die Pfropfpolymere aus wenigstens einem Vinylmonomer und einer derivatisierten
und verdünnten
Amylopectinstärke
umfassen.
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EP-A-0
276 770 offenbart ein Leimmittel für Papier auf Grundlage von
wässrigen
Dispersionen von Copolymerisaten, die aus einer Monomermischung
aus 20 bis 65 Gew.% (Meth)acrylnitril, 35 bis 80 Gew.% einer oder
mehrerer Acrylsäureester
gesättigter
C3-C8-Alkohole und
0 bis 10 Gew.% eines anderen ungesättigten copolymerisierbaren
Monomers erhalten werden.
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Das
U.S.-Patent Nr. 5,003,022 bezieht sich auf stabile wässrige Polymerdispersionen,
die ein Pfropfcopolymer aus einer verdünnten gelierten Stärke und
einem oder mehreren Vinylpfropfmonomeren umfassen.
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Das
U.S.-Patent Nr. 5,224,989 offenbart eine filmbildende Dispersion
für die
Bildung von Schutzüberzügen auf
geformten Arznei- und Nahrungsgegenständen, die 1 bis 25 Gew.% eines
Acetylesters von oxidierter Stärke
und 0,8 bis 8 Gew.% Triethylcitrat umfasst.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Um
die Aufgabe zu lösen,
haben wir, die Erfinder der vorliegenden Erfindung, eifrig studiert,
um eine stärkeartige,
thermoplastische und bioabbaubare Harzzusammensetzung zu erhalten
und zu entwickeln, und haben im Ergebnis eine wässrige Dispersion einer bioabbaubaren
Harzzusammensetzung mit guter Handhabbarkeit, die die nachstehend
genannten Inhaltsstoffe umfasst, und ihre Anwendungen gefunden.
Wir haben des Weiteren gefunden, dass verschiedene Produkte durch
die Verwendung dieser Zusammensetzung erhalten werden können.
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Die
wässrige
Dispersion einer bioabbaubaren Harzzusammensetzung der Erfindung
umfasst grundsätzlich
eine in Wasser dispergierte und stabilisierte bioabbaubare Harzzusammen setzung,
bei der das Grundpolymer, das die bioabbaubare Harzzusammensetzung
bildet, im Wesentlichen ein wasserunlösliches verestertes stärkeartiges
bioabbaubares Harz umfasst. Das bioabbaubare Harz ist aus veresterten
Stärken
mit einem hohen Estersubstitutionsgrad von größer als 1,0 ausgewählt, und
dieses ist zusammen mit Zusatzstoffen, wie einem Weichmacher und
anderen, in Wasser dispergiert und stabilisiert.
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Das
bioabbaubare Harz kann mit verschiedenen und jeglichen anderen Polymeren
kombiniert werden, um das Grundpolymer zu bilden. Falls gewünscht, können Zusatzstoffe
wie etwa ein Weichmacher, ein Füllstoff und
ein Dispersionsstabilisator zu dem Grundpolymer hinzugefügt werden.
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In
der wässrigen
Dispersion einer bioabbaubaren Harzzusammensetzung liegt das Harz
als in Wasser dispergierte, wasserunlösliche und feste Teilchen vor,
die bevorzugt eine mittlere Korngröße von nicht größer als
50 μm aufweisen.
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Die
Erfindung bezieht sich zudem auf die Verwendung der wässrigen
Dispersion der bioabbaubaren Harzzusammensetzung, wobei die wässrige Dispersion
konkret (1) bei der Verarbeitung von Papier, nicht gewobenen Stoffen,
Filmen, Blättern
und gewobenen Stoffen, (2) in Klebstoffzusammensetzungen oder (3)
bei der Verarbeitung von Metallen, Kunststoffen, Holz und Stein
verwendet oder (4) gegossen wird, um Güsse zu ergeben.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Hiernach
werden nun detailliert Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben.
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A.
Die bioabbaubare Harzzusammensetzung in der wässrigen Dispersion der Erfindung
umfasst ein Grundpolymer, wobei das Grundpolymer im Wesentlichen
ein wasserunlösliches
verestertes stärkeartiges
bioabbaubares Harz umfasst.
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Das
veresterte stärkeartige
bioabbaubare Harz bezeichnet ein von Stärke abgeleitetes Polymer, das in
seinem stationären
Zustand in Wasser unlöslich
ist und durch Mikroben zu Wasser und Kohlendioxid zersetzt wird.
Bevorzugte Beispiele für
das Harz werden nachstehend erwähnt.
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Die
veresterten Stärken
der vorliegenden Erfindung haben einen hohen Estersubstitutionsgrad:
Sie
sind Stärkeester,
in denen die Estereinheit 2 bis 18 Kohlenstoffatome aufweist und
die einen Estersubstitutionsgrad von größer als 1,0 haben. Für diese
werden jegliche gewöhnlichen
veresterten Stärken
verwendet, die den hohen Estersubstitutionsgrad haben und unter
Verwendung von Veresterungsmitteln aus Carbonsäurehalogeniden, -anhydriden
oder -vinylestern mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen hergestellt werden.
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(5)
Das Grundpolymer kann, abgesehen von den veresterten stärkeartigen
bioabbaubaren Harzen, andere Polymere umfassen, wie etwa jene, die
vorstehend erwähnt
wurden. Als die zusätzlichen
Polymere sind eines oder mehrere ausgewählt aus esterartigen und/oder
etherartigen Stärkederivaten,
bioabbaubaren Polyestern, Cellulosederivaten, Polyvinylalkoholen
und Polyvinylestern bevorzugt. Zudem sind Polykondensate aus z.B.
Polyamiden, Polycarbonaten und Polyurethanen, von Polyvinylestern
verschiedene Vinylpolymere und Polyolefine, Polyalkylenoxide, bioabbaubare
Polyalkylenoxide, Ethylen/Vinylacetat-Copolymere, Ethylen/Ethylacrylat- Copolymere, Ethylen/Methylacrylat-Copolymere,
ABS-Harze, Styrol/Acrylnitril-Copolymere, etc. verwendbar.
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Spezielle
Beispiele für
jene Polymere sind nachstehend erwähnt.
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Bioabbaubare
Polyester:
Polycaprolactone, Polymilchsäuren, Polyadipate, Polyhydroxybutyrate,
Polyhydroxybutyratvalerate, etc.
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Esterartige
und etherartige Stärkederivate:
Hydroxyethylierte
Stärken,
hydroxypropylierte Stärken,
kationische Stärken,
Maleinsäureesterstärken, sulfonierte
Stärken,
p-toluolsulfonierte Stärken,
Octenylsuccinatstärken
etc.
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Cellulosederivate:
Celluloseacetate,
Hydroxyethylcellulosen, Hydroxypropylcellulosen, Methylcellulosen,
carboxyalkylierte Cellulosen, etc.
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Polyvinylester:
Polyvinylacetate,
Polyacrylnitrile, Polyvinylcarbazole, Polyacrylate, Polymethacrylate,
etc.
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Polyolefine:
Polyethylene,
Polyisobutylene, Polypropylene, etc.
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Vinylpolymere
(ausgenommen Polyvinylester):
Polyvinylchloride, Polystyrole,
etc.
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Polyalkylenoxide:
Polyethylenoxide,
Polypropylenoxide, etc.
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B.
Wenn erwünscht
werden Zusatzstoffe wie etwa Weichmacher, Füllstoffe, Dispersionsstabilisatoren (Emulgatoren,
Verdickungsmittel, Dispergiermittel), Antioxidationsmittel und Stabilisatoren
etc. optional zu dem Grundpolymer zugegeben, um die bioabbaubare
Harzzusammensetzung herzustellen. Wenn sie zu dem Grundpolymer zugegeben
sind, dienen diese Zusatzstoffe dazu, die mechanischen Eigenschaften
der überzogenen
oder geformten Gegenstände
aus der Harzzusammensetzung zu steuern (für Weichmacher, Füllstoffe), den
flüssigen
Zustand der Harzzusammensetzung zu stabilisieren (für Dispersionsstabilisatoren,
etc.), die Eigenschaften der Harze in Wasser zu stabilisieren oder
zu verhindern, dass die überzogenen
oder geformten Gegenstände
aus der Harzzusammensetzung oxidiert und verschlechtert werden (für Antioxidationsmittel, Stabilisatoren,
etc.). Die Menge jener zuzugebenden Zusatzstoffe variiert in Abhängigkeit
von den Anwendungen der wässrigen
Dispersion der bioabbaubaren Harzzusammensetzung und kann daher
nicht speziell definiert werden.
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Die
Zusatzstoffe sind so ausgewählt,
dass jene, die zugegeben sind, in vorteilhafter Weise ihre Aufgaben
erfüllen,
wie etwa jene, die vorstehend erwähnt wurden. Die Beschaffenheiten
jener Zusatzstoffe werden hiernach detaillierter beschrieben.
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(1) Weichmacher:
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Erwähnt werden
Phthalate, aromatische Carboxylate, Ester von aliphatischen zweibasigen
Säuren, Derivate
von Fettsäureestern,
Phosphate, polyesterartige Weichmacher, Epoxid-Weichmacher und polymerartige Weichmacher,
von denen einer oder mehrere für
die Verwendung in der Erfindung ausgewählt werden.
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Konkret
werden die Folgenden erwähnt:
Phthalate:
Dimethyl-,
Diethyl-, Dibutyl- und Dioctylphthalate, Ethylphthalylethylglykolat,
Ethylphthalylbutylglykolat, etc.
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Ester
aliphatischer zweibasiger Säuren:
Butyloleat,
Glycerinmonooleat, Butyladipat, n-Hexyladipat, etc.
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Aromatische
Carboxylate:
Trioctyltrimellitat, Diethylenglykolbenzoat, Octylhydroxybenzoat,
etc.
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Derivate
von Fettsäureestern:
Sucroseoctaacetat,
Ester von Diethylenglykoldibenzoathydroxysäuren, Methylacetylricinoleat,
Triethylacetylcitrat, Triacetin, Tripropionin, Diacetylglycerin,
Glycerinmonostearat, etc.
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Phosphate:
Tributylphosphat,
Triphenylphosphat, etc.
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Epoxid-Weichmacher:
Epoxidiertes
Sojabohnenöl,
epoxidiertes Castoröl,
Alkylepoxystearate, etc.
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Polymerartige
Weichmacher:
Verschiedene flüssige Kautschuke, Terpene,
lineare Polyester, etc.
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(2) Füllstoffe:
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Erwähnt werden
anorganische Füllstoffe,
organische Füllstoffe
und synthetische Füllstoffe,
von denen einer oder mehrere für
die Verwendung in der Erfindung ausgewählt werden.
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Konkret
werden die Folgenden erwähnt:
Anorganische
Füllstoffe:
Talk,
Titanoxid, Lehm, Kreide, Kalkstein, Calciumcarbonat, Glimmer, Glas,
Diatomeenerde, Wollastonit, verschiedene Siliciumoxidsalze, Magnesiumsalze,
Mangansalze, Glasfaser, verschiedene keramische Pulver, etc.
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Organische
Füllstoffe:
Cellulosefaser
und -pulver (einschließlich
ihrer Derivate), Holzpulver, Pecanfaser, Baumwollpulver, Hülsen, Baumwoll-Linterstoffe, Holzfaser,
Bagasse, etc.
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Synthetische
Füllstoffe:
Harnstoffharzfüllstoffe,
etc.
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(3) Dispersionsstabilisatoren
(Dispergiermittel, Verdickungsmittel, Emulgatoren):
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Die
Dispersionsstabilisatoren, auf die hier Bezug genommen wird, schließen Dispergiermittel
für Suspensionen,
Emulgatoren für
Emulsionen und selbst Verdickungsmittel und dergleichen ein. Die
Dispersionsstabilisatoren sind nicht immer unabkömmlich, wenn die wässrige Dispersion
der Erfindung solch eine kolloide Dispersion ist, dass die darin
dispergierte Phase, auf die hiernach detailliert Bezug genommen
wird, eine Größe von nicht
größer als
etwa 1 μm
aufweist, aber sie sind unabkömmlich
für Dispersionen
von groben Körnern, die
größer als
etwa 1 μm
sind.
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Für die Dispersionsstabilisatoren
können
einer oder mehrere ausgewählt
aus Salzen von Fettsäuren mit
4 bis 18 Kohlenstoffatomen, anionischen oberflächenaktiven Mitteln, nichtionischen
oberflächenaktiven Mitteln,
kationischen oder a nionischen wasserlöslichen Polymeren, kondensierten
Phosphaten, kationischen Stärkederivaten,
Cellulosederivaten, pflanzlichem Kautschuk und seinen Derivaten,
tierischen Polymeren, mikrobiellen Polymeren und wässrigen
emulgierten synthetischen Polymeren verwendet werden.
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Für jene werden
die Folgenden konkret erwähnt:
Salze
von Fettsäuren
mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen:
Natriumbutanoat, Kaliumoctanoat,
Natriumstearat, etc.
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Nichtionische
oberflächenaktive
Mittel:
Alkylpolyalkylenoxide, Sucroseester von Fettsäuren, Sorbitanester
von Fettsäuren,
Dimethylpolysiloxane, etc.
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Anionische
oberflächenaktive
Mittel:
Natriumalkylsulfate, Natriumalkylsulfonate, etc.
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Wasserlösliche Polymere:
Kationisches
Polyacrylamid, PVA, Natriumpolyacrylat, Polyethylenimin, kondensierte
Naphthalinsulfonsäure, etc.
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Kondensierte
Phosphate:
Natriumhexametaphosphat, Natriumtripolyphosphat,
etc.
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Kationische
Stärkederivate:
Auf
Basis von Maisstärke,
auf Basis von Manniokstärke,
auf Basis von Kartoffelstärke
etc.
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Cellulosederivate:
Carboxymethylcellulose,
Carboxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, kationisch gemachte
Cellulosen, etc.
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Pflanzlicher
Kautschuk und seine Derivate: Gummi arabicum, Guargummi, Xanthangummi,
etc.
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Tierische
Polymere:
Casein, Chitosan, Chitin, etc.
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Mikrobielle
Polymere:
Xanthangummi, Polydextrose, Pullulan, etc.
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Wässrige emulgierte
synthetische Polymere:
Synthetischer Kautschuklatex, Polyvinylacetatemulsion,
etc.
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C.
Die wässrige
Dispersion der Erfindung umfasst grundsätzlich die bioabbaubare Harzzusammensetzung,
wie etwa die vorstehend erwähnte,
in Wasser dispergierte und stabilisierte.
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(1)
Das Verfahren zum Dispergieren und Stabilisieren der Harzzusammensetzung
in Wasser ist nicht speziell definiert. Zum Beispiel ist irgendeines
von einem Verfahren des Dispergierens der bioabbaubaren Harzzusammensetzung
durch Rühren
von dieser in Wasser unter Verwendung einer Kugelmühle oder
dergleichen oder ein Verfahren des Emulgierens und Dispergierens
der bioabbaubaren Harzzusammensetzung bei einer hohen Temperatur
und unter Druck, gefolgt von Abkühlen
von dieser, anwendbar, um eine wässrige
Dispersion der bioabbaubaren Harzzusammensetzung zu ergeben.
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Speziell
kann, wenn das Harz weich ist und einen niedrigen Erweichungspunkt
hat, dieses in Wasser bei einer hohen Temperatur und unter hohem
Druck unter Verwendung eines Dispergiergeräts oder dergleichen leicht
geschmolzen und dispergiert (d.h. emulgiert und dispergiert) werden,
und die resultierende Dispersion kann unter weiterem Rühren von
ihr abgekühlt
werden. Wenn andererseits das Harz hart ist und einen niedrigen
Erweichungspunkt hat, wird es in Wasser vordispergiert, um eine
Aufschlämmung
zu ergeben, dann wird die Aufschlämmung unter Verwendung einer
Kugelmühle
oder dergleichen nass gemahlen und Zusatzstoffe, wie etwa Weichmacher
und andere, werden dort zugegeben.
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(2)
Die Korngröße der dispergierten
Phase (bioabbaubare Harzzusammensetzung) hat einige Einflüsse auf
die Handhabbarkeit der Harzzusammensetzung in verschiedenen Verarbeitungsschritten
und selbst auf die Eigenschaften der verarbeiteten Produkte. Zum
Beispiel wird bei der Herstellung von bearbeitetem Papier der Bedeckungsgrad
der Papieroberfläche
mit der Harzzusammensetzung durch die Teilchengröße der dispergierten Phase
beeinflusst. Daher ist es wünschenswert,
dass die dispergierte Phase der Harzzusammensetzung eine mittlere
Teilchengröße von nicht
größer als
etwa 50 μm,
mehr bevorzugt nicht größer als
etwa 10 μm
aufweist.
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Die
Harzzusammensetzung mit einer mittleren Teilchengröße von größer als
50 μm könnte auf
dem Gebiet der Herstellung von Klebstoffen verwendet werden. Wenn
sie allerdings auf dem Gebiet der Oberflächenbearbeitung von Gegenständen verwendet
wird, ruft die Harzzusammensetzung mit solch einem großen mittleren
Teilchendurchmesser oftmals verschiedene Schwierigkeiten hervor,
dass nach der abschließenden Oberflächenbehandlung
der damit überzogenen
Oberflächen
immer noch ein unebener Überzug
verbleibt oder die überzogenen
Oberflächen
Nadellöcher
aufweisen. Wenn sie beim Drucken verwendet wird, kann sie auf den
Oberflächen,
die zusammen mit Pigmenten mit dieser bedruckt sind, Sprenkel hervorrufen.
Daher ist es für
die vorliegenden veresterten Stärken
mit einem hohen Estersubstitutionsgrad von größer als 1,0 und in all ihren
Anwendungen bevorzugt, dass die bioabbaubare Harzzusammensetzung
eine mittlere Teilchengröße von nicht
größer als
etwa 50 μm,
mehr bevorzugt nicht größer als
etwa 10 μm
aufweist. Wo allerdings die Zusammensetzung beim Gießen unter
eingeschränkten
Bedingungen verwendet wird, kann ihr größter mittlerer Teilchendurchmesser
bis zu 1 mm betragen.
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D.
Die wässrige
Dispersion der bioabbaubaren Harzzusammensetzung der Erfindung kann
auf Papier aufgebracht werden, ohne Extruder oder dergleichen zu
verwenden, sondern unter Verwendung jeglicher gewöhnlicher Überzugsgeräte, und
das so überzogene
Papier kann oberflächenbehandelt
werden, so dass es ein wasserfestes bearbeitetes Papier ist, das
einen guten Oberflächenglanz
wie kaschiertes Papier aufweist. Diese Überzugsmethode gilt nicht nur
für die
Bearbeitung von flachen Substraten, wie etwa nicht gewobenen Stoffen,
Filmen, Blättern,
Stoffen und dergleichen, wie sie vorstehend erwähnt wurden, für die die
wässrige Dispersion
auf jene Substrate aufgebracht und darauf gehärtet oder im Voraus zu den
Materialien, aus denen diese Substrate hergestellt werden, zugegeben
werden kann, sondern zudem für
die Herstellung von Klebstoffen. Im letzteren Fall werden bioabbaubare
Klebstoffe hergestellt.
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Durch
Steuern ihrer Konzentration oder durch Zugabe von geeigneten Zusatzstoffen
zu dieser kann die wässrige
Dispersion der bioabbaubaren Harzzusammensetzung der Erfindung gegossen
werden, um verschiedene Güsse
wie etwa gegossene Filme oder gegossene Gegenstände zu ergeben.
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<BEISPIELE>
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Die
folgenden Beispiele, Bezugsbeispiele und Vergleichsbeispiele dienen
dazu, die Vorteile der Erfindung konkret darzulegen, für die es
allerdings nicht beabsichtigt ist, den Umfang der Erfindung zu beschränken. Solange
es nicht anderweitig speziell angegeben ist, beziehen sich "Teile" hiernach auf die
Angabe der Menge an Inhaltsstoffen im Gewicht.
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[Beispiel 1]
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6
kg hochgradig acetylierte Stärke
(DS = 2,5) wurden in 28 kg Wasser dispergiert und unter Verwendung
einer Nassmühle
vermahlen, um eine Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 18%
und einer mittleren Teilchengröße von 5 μm zu erhalten.
Zu 22 kg dieser Dispersion wurde eine Weichmacheremulsion zugegeben,
die vorausgehend mit einer Kolloidmühle emulgiert wurde (ihre Zusammensetzung
ist in Tabelle 1 gezeigt). Dies wurde des Weiteren unter Verwendung
einer Nassmühle
vermahlen und dispergiert, um eine wässrige Dispersion des bioabbaubaren
Harzes zu erhalten. Die Eigenschaften dieser wässrigen Dispersion sind in
Tabelle 3 gezeigt.
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[Bezugsbeispiel 2]
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25
g Weichmacher, Triethylacetylcitrat, wurden zu 100 g acetylierter,
mit Vinylacetat gepfropfter Polymerstärke (Grad der Acetylierung
= 2,1; Gewichtsprozentsatz der Pfropfung = 18%; Polyvinylacetat-Homopolymer
= 23%) zugegeben, die dann in 100 g Ethanol gelöst wurde. Die resultierende
Ethanollösung
wurde unter Vermahlen mit einer Kolloidmühle allmählich zu 500 g Wasser zugegeben
und fein darin dispergiert, um eine Dispersion mit einer mittleren
Teilchengröße von 4,5 μm zu ergeben.
Der Ethanol wurde aus dieser Dispersion unter verringertem Druck
entfernt, und ein Dispergiermittel, ein Verdickungsmittel und ein
Emulgator wurden zu der Dispersion unter Verwendung einer Kolloidmühle, wie
in Tabelle 2, zugegeben.
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Die
Eigenschaften der hier so erhaltenen wässrigen Dispersion sind in
Tabelle 3 gezeigt.
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[Bezugsbeispiel 3]
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30
g Weichmacher, Triacetin, wurden zu 100 g acetylierter, mit Caprolacton
gepfropfter Polymerstärke (Grad
der Blockierung von endständigem
Hydroxyl = 70%; Gewichtsprozentsatz der Pfropfung = 45%) und unter
Verwendung einer Plastmühle
vermahlen. Die resultierende Mischung wurde zusammen mit Wasser,
Methylcellulose und Natriumdodecylsulfat in ein Heiß-Druck-Emulgiergerät gegeben
und unter Hitze bei 160°C emulgiert
und danach auf Raumtemperatur, 25°C,
abgekühlt,
um eine Dispersion mit einer mittleren Teilchengröße von 3,1 μm zu erhalten.
Ihre Zusammensetzung ist in Tabelle 2 gezeigt.
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Die
Eigenschaften der hier so erhaltenen wässrigen Dispersion sind in
Tabelle 3 gezeigt.
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[Beispiel 4]
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Die
in Beispiel 1 erhaltene wässrige
Dispersion wurde unter Verwendung eines Geräts zum Aufbringen eines Films,
wie es in JIS K5400 definiert ist, auf eine Glaslage gegossen und
in einem Trockner mit zirkulierender heißer Luft bei 90°C für 15 Minuten
bearbeitet, um einen bioabbaubaren Harzfilm zu erhalten. Seine Glasübergangstemperatur
(Tg) und Erweichungstemperatur wurden gemäß JIS K7121 und JIS K7196 zu 24,93°C bzw. 38,33°C gemessen.
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[Anwendungsbeispiel 1]
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Die
in Beispiel 1 erhaltene wässrige
Dispersion wurde unter Verwendung eines Geräts zum Aufbringen eines Films
und ei nes Stangen-Überzugsgeräts, wie
in JIS K5400 definiert, auf holzfreies Papier (Gewicht: 105 g/m2) aufgebracht und in einem Trockner mit
zirkulierender heißer
Luft getrocknet, um darauf einen Film auszubilden. Somit wurde ein
mit bioabbaubarem Harz überzogenes
Papier erhalten. Ein Teil von diesem wurde unter Verwendung einer
heißen
Druckwalze (Temperatur der Walzenoberfläche: 85°C) oberflächenbearbeitet.
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Die
Menge der auf das holzfreie Papier aufgebrachten Dispersion, die
Temperatur, bei der das überzogene
Papier getrocknet wurde, und die Eigenschaften des überzogenen
Papiers sind in den Tabellen 4 und 5 gezeigt.
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[Bezugsanwendungsbeispiel
2]
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Die
in Bezugsbeispiel 2 erhaltene wässrige
Dispersion wurde unter Verwendung eines Geräts zum Aufbringen eines Films
und eines Stangen-Überzuggeräts, wie
in JIS K5400 definiert, auf ein Wellenpapier (Gewicht: 120 g/m2) aufgebracht und in einem Trockner mit
zirkulierender heißer
Luft getrocknet, um einen Film darauf auszubilden. Somit wurde ein
mit einem bioabbaubaren Harz überzogenes
Papier erhalten.
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Die
Menge der auf das Medium aufgebrachten Dispersion, die Temperatur,
bei der das überzogene Papier
getrocknet wurde, und die Eigenschaften des überzogenen Papiers sind in
Tabelle 6 gezeigt.
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[Anwendungsbeispiel 3,
vergleichendes Anwendungsbeispiel 3]
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Die
in Beispiel 1 erhaltene wässrige
Dispersion wurde zu einer 0,3%igen Zellstoffaufschlämmung zugegeben,
die bei einem Mahlgrad von CSF 450 zusammen mit kationischer Stärke gemahlen
worden war, wobei das Verhältnis
der Dispersion (hinsichtlich ihres Feststoffgehalts) zu Zellstoff
1% be trug. Dieses wurde dann zu Blättern verarbeitet und dann
unter Druck bei 105°C
für 3 Minuten
erhitzt, um ein Papier zu erhalten, das wasserfest ist und ein bioabbaubares
Harz enthält
(Gewicht: 65,0 g/m2; L/N = 80/20; Menge
an zugegebenem Calciumcarbonat: 15% relativ zum Zellstoff) (Anwendungsbeispiel
3).
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Auf
die gleiche Weise wie vorstehend, mit der Ausnahme, dass flüssiges Polyacrylamid
(käuflich
erhältliches,
nicht bioabbaubares Harz, "POLYSTRON
117", hergestellt
durch Arakawa Chemical Co.) anstelle der wässrigen Dispersion des Beispiels
1 verwendet wurde, wobei die zugegebene Menge des Harzes die gleiche
wie im Anwendungsbeispiel 3 war. Somit wurde ein wasserfestes Papier
des vergleichenden Anwendungsbeispiels 3 erhalten.
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Die
Zugfestigkeit im Nassen jener Papierproben betrug 3,8 kgf (im Anwendungsbeispiel
3) und 4,1 kgf (im vergleichenden Anwendungsbeispiel 3).
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Die
Daten zeigen an, dass die wässrige
Dispersion der bioabbaubaren Harzzusammensetzung der Erfindung eine
hohe Klebekraft im Nassen ergibt, die mit jener vergleichbar ist,
die ein synthetisches Harz ergibt.
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[Anwendungsbeispiel 4,
vergleichendes Anwendungsbeispiel 4]
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Die
in Beispiel 1 erhaltene wässrige
Dispersion wurde unter Verwendung eines Geräts zum Aufbringen eines Films
und eines Stangen-Überzuggeräts, wie
in JIS K5400 definiert, auf ein nicht gebleichtes Packpapier (Gewicht:
77 g/m2) aufgebracht und in einem Trockner
mit zirkulierender heißer
Luft getrocknet, um einen Film darauf auszubilden. Somit wurde ein
mit einem bioabbaubaren Harz überzogenes
Papier erhal ten, bei dem die aufgebrachte Harzgrundlage 27 g/m2 betrug (Anwendungsbeispiel 4).
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Auf
die gleiche Weise wie vorstehend, mit der Ausnahme, dass Polyethylen
mit geringer Dichte (SUMIKASEN L211, hergestellt durch Sumitomo
Chemical Co.) auf ein nicht gebleichtes Packpapier der gleichen Art
laminiert wurde, anstelle der Verwendung der wässrigen Dispersion des Beispiels
1. Hier betrug die Menge des laminierten Polymers 20 g/m2 hinsichtlich der Harzgrundlage. Somit wurde
ein überzogenes
Papier des vergleichenden Anwendungsbeispiels 4 erhalten.
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Die
Heißsiegelfestigkeit
einer jeden Papierprobe ist in Tabelle 7 gezeigt.
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[Bezugsanwendungsbeispiel
5]
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Die
im Bezugsbeispiel 3 erhaltene wässrige
Dispersion wurde mit einer Dicke von 0,5 mm auf eine Aluminiumfolie
aufgebracht, wobei die Menge der aufgebrachten Harzgrundlage 60
g/m2 betrug. Dann wurde dies unter Verwendung
einer heißen
Walze getrocknet und erhitzt, wodurch ein Schutzfilm auf der Folie
gebildet wurde.
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Dieser
Schutzfilm kann leicht von der Aluminiumfolie abgelöst werden
und ist sicher praktisch anwendbar.
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[Anwendungsbeispiel 6,
vergleichendes Anwendungsbeispiel 6]
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Wie
in Tabelle 8 wurde eine Pigment-Überzugszusammensetzung
für Papier
hergestellt, welche die im Beispiel 1 erhaltene wässrige Dispersion
und eine Klebstoffkomponente, Natriumcarboxymethylcellulose (Cellogen,
hergestellt durch Daiichi Kogyo Seiyaku Co.), umfasste. Dies wurde
auf eine Oberfläche
eines holzfreien Papiers (Gewicht: 64 g/m2)
aufgebracht, dann in einem Trockner mit zirkulierender heißer Luft
bei 130°C für 5 Minuten
getrocknet und danach dreimal unter Verwendung eines Super-Kalanders
bei 55°C
und unter einem Druck von 100 kg/cm2 kalandriert.
Somit wurde ein mit Pigment überzogenes
Papier erhalten (Anwendungsbeispiel 6).
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Auf
die gleiche Weise wie vorstehend, mit der Ausnahme, dass ein Styrol/Butadien-Copolymerharzlatex
(SN-307, hergestellt durch Sumitomo Dow Co.) und oxidierte Stärke (SK-200,
hergestellt durch Japan Corn Starch Co.) als Klebemittelkomponenten
verwendet wurden und dass Polyamidharz (SUMIREZ RESIN 633, hergestellt
durch Sumitomo Chemical Co.) als ein wasserabweisendes Mittel verwendet
wurde, wurde eine Pigment-Überzugszusammensetzung
für Papier
wie in Tabelle 8 hergestellt (vergleichendes Anwendungsbeispiel
6). Unter Verwendung von dieser wurde auf die gleiche Weise wie
im Anwendungsbeispiel 6 ein mit Pigment überzogenes Papier hergestellt.
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Die
Eigenschaften der hier hergestellten Pigment-Überzugszusammensetzungen und
jene der überzogenen
Papierproben sind in Tabelle 9 gezeigt.
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Die
Daten in Tabelle 9 zeigen an, dass die mit Pigment überzogene
Papierprobe, die unter Verwendung der wässrigen Dispersion der bioabbaubaren
Harzzusammensetzung der Erfindung hergestellt wurde, mit jener vergleichbar
ist, die unter Verwendung des herkömmlichen nicht bioabbaubaren
Harzes (Latex) hergestellt wurde. Tabelle
1
Tabelle
2
Tabelle
3
Tabelle
4
aufgebrachte Menge: g/m
2,
hinsichtlich der Harzgrundlage Trocknungstemperatur: °C.
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<Testverfahren>
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- Oberflächenglanz:
JIS P8142 (%)
- Wasserabsorption: JIS P8140, für 1 Minute (g/m2)
- Feuchtigkeitspermeation: JIS Z0208 (g/m2·24 Stunden)
- Ölabstoßung: TAPPI-RC-338
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Verfahren
und Bedingungen zur Messung der Eigenschaften:
- *1: BM-Viskosimeter,
Spindel Nr. 3, 60 U/min, 25°C
- *2: JIS P8123
- *3: J. TAPPI Nr. 5
- *4: RI-Drucker für
visuelle Beobachtung 1 ist am besten und 10 ist am schlechtesten.
- *5: RI-Drucker für
visuelle Beobachtung 1 ist am schlechtesten und 10 ist am besten.
Tabelle 3
Tabelle 4
aufgebrachte Menge: g/m2, hinsichtlich der Harzgrundlage Trocknungstemperatur: °C.
