DE69737074T2 - Process for producing an elastic, biodegradable packaging material - Google Patents

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Donald R. Irving Bittner
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BEREICH DER ERFINDUNGAREA OF INVENTION

Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf expandierte, biologisch abbaubare, Stärke enthaltende Produkte mit verbesserter Biegsamkeit, Geschmeidigkeit oder Elastizität und anderen Eigenschaften, die zur Verwendung als Verpackungsmaterialien, insbesondere für extrudierte Bahnen, gegossene Schalen oder andere Verpackungsbehälter, geeignet sind. Die Erfindung bezieht sich auf verbesserte Verfahren zur Herstellung eines expandierten Produkts aus Stärke und Stärke enthaltende Zusammensetzungen zum Speisen von Extrudern.These The invention generally refers to expanded, biological degradable, strength containing products with improved flexibility, suppleness or elasticity and other properties for use as packaging materials, especially for extruded webs, cast shells or other packaging containers are. The invention relates to improved methods of preparation of an expanded product of starch and starch containing compositions for feeding extruders.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION

Biologisch abbaubare Materialien werden aktuell verstärkt nachgefragt für Anwendungen als Verpackungsmaterialien. Das herkömmlich verwendete Polystyrol ("Styrofoam" (Marke)), Polypropylen, Polyethylen und andere nicht abbaubare, Kunststoff enthaltende Verpackungsmaterialien werden als umweltschädlich erachtet. Die Verwendung solcher nicht abbaubarer Materialien wird sinken, da Beschränkungen durch die Regierung die Verwendung in Verpackungsanwendungen zu verhindern suchen. Biologisch abbaubare Materialien, die biegsam, geschmeidig und nicht spröde sind, werden in einer Vielzahl von Verpackungsanwendungen, insbesondere für die Herstellung geformter, biologisch abbaubarer Behälter für Nahrungsmittelverpackungen, benötigt.biological degradable materials are currently in greater demand for applications as packaging materials. The conventionally used polystyrene ("Styrofoam" (trade mark)), polypropylene, Polyethylene and other non-degradable, plastic-containing packaging materials are considered environmentally harmful considered. The use of such non-degradable materials will sink, because restrictions by the government's use in packaging applications too prevent looking. Biodegradable materials that are flexible, supple and not brittle are used in a variety of packaging applications, in particular for the Producing molded, biodegradable containers for food packaging needed.

Für solche Anwendungen muss das biologisch abbaubare Material mechanische Eigenschaften aufweisen, die es ermöglichen, dass dieses in die gewünschte Behälterform gebracht wird und diese Form behält und widerstandsfähig ist gegen Zusammendrücken, Reißen oder Brechen. Zusätzlich werden biologisch abbaubare Materialien mit Elastizität, Komprimierbarkeit und Fülldichte, die mit "Styrofoam"(Marke)-"Peanuts" vergleichbar sind, bei losen Füllverpackungsmaterialien benötigt. Des Weiteren werden biologisch abbaubare Bahnenmaterialien benötigt, welche Eigenschaften aufweisen, die mit Polypropylen- und Polyethylen-Materialien vergleichbar sind, zum Beispiel für das Beschichten von Verpackungsmaterialien.For such Applications, the biodegradable material must have mechanical properties which make it possible to that this in the desired Brought container shape will and keeps this shape and resistant is against squeezing, Tear or breaking. additionally Be biodegradable materials with elasticity, compressibility and fill density, which are comparable to "Styrofoam" (brand) - "Peanuts", in loose filling packaging materials needed. Furthermore, biodegradable sheetings are needed which Have properties with polypropylene and polyethylene materials comparable, for example for the coating of packaging materials.

Stärke ist ein reichlich vorhandenes, preiswertes, biologisch abbaubares Polymer. Eine Vielzahl biologisch abbaubarer, auf Stärke basierender Materialien wurde zur Verwendung in Verpackungsanwendungen vorgeschlagen. Herkömmliches Extrudieren von Stärke erzeugt expandierte Produkte, die spröde, empfindlich gegenüber Wasser und nicht geeignet für die Herstellung von Verpackungsmaterialien sind. Versuche, auf Stärke basierende Produkte mit Biegsamkeit, Geschmeidigkeit oder Elastizität und anderen mechanischen Eigenschaften, die für verschiedene biologisch abbaubare Verpackungsanwendungen geeignet sind, zu erzeugen, haben sich im Allgemeinen auf chemische oder physiko-chemische Modifizierung von Stärke, die Verwendung von teurer Hoch-Amylosestärke oder das Mischen von Stärke mit synthetischen Polymeren konzentriert, um die gewünschten Eigenschaften zu erhalten, während die biologische Abbaubarkeit erhalten bleibt. Eine Anzahl von Quellen bezieht sich auf Extrudieren und Spritzgießen von Stärke enthaltenden Zusammensetzungen.Strength is an abundant, inexpensive, biodegradable polymer. A variety of biodegradable, starch-based materials has been proposed for use in packaging applications. conventional Extruding starch produces expanded products that are brittle, sensitive to water and not suitable for the production of packaging materials are. Trials based on strength Products with flexibility, suppleness or elasticity and others mechanical properties necessary for various biodegradable Packaging applications are suitable to produce in the General on chemical or physicochemical modification of Strength, the use of expensive high-amylose starch or mixing starch with concentrated synthetic polymers to obtain the desired properties, while the biodegradability is maintained. A number of sources refers to extruding and injection molding starch-containing compositions.

U.S. Patente 4,133,784, 4,337,181, 4,454,268, 5,322,866, 5,362,778 und 5,384,170 beziehen sich auf Filme, welche auf Stärke basieren und welche durch Extrudieren von destrukturierter oder gelatinierter Stärke in Kombination mit synthetischen Polymermaterialien hergestellt werden. U.S. Patent 5,322,866 betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von biologisch abbaubaren, Stärke enthaltenden geblasenen Filmen, welches einen Schritt des Extrudierens einer Mischung aus roher, unverarbeiteter Stärke, Copolymeren einschließlich Polyvinylalkohol, einem keimbildenden Mittel und einem Weichmacher beinhaltet. Von diesem Verfahren wird behauptet, dass es keine Vorbehandlung der Stärke erfordert. U.S. Patent 5,409,973 offenbart biologisch abbaubare Zusammensetzungen, die durch Extrudieren von destrukturierter Stärke und einem Ethylenvinylacetat-Copolymer hergestellt werden.U.S. Patents 4,133,784, 4,337,181, 4,454,268, 5,322,866, 5,362,778 and 5,384,170 refer to films based on starch and which Extrusion of destructured or gelatinized starch in combination be made with synthetic polymer materials. U.S. patent 5,322,866 relates in particular to a process for the preparation of biodegradable, starch blown films containing a step of extruding a mixture of crude unprocessed starch, copolymers, including polyvinyl alcohol, a nucleating agent and a plasticizer. From This procedure claims that there is no pretreatment of the Strength requires. U.S. Patent 5,409,973 discloses biodegradable Compositions obtained by extruding destructured starch and an ethylene-vinyl acetate copolymer.

U.S. Patent 5,087,650 bezieht sich auf Spritzgießen von Mischungen aus Pfropfpolymeren und Stärke, um teilweise biologisch abbaubare Produkte herzustellen mit annehmbarer Elastizität und Wasserstabilität. U.S. Patent 5,258,430 bezieht sich auf die Herstellung von biologisch abbaubaren Artikeln aus destrukturierter Stärke und chemisch modifizierten Polymeren, einschließlich chemisch modifiziertem Polyvinylalkohol. Von den hergestellten Artikeln wird behauptet, dass sie eine verbesserte biologische Abbaubarkeit aufweisen, sie aber die mechanischen Eigenschaften von einzig aus dem Polymer hergestellten Artikeln erhalten. U.S. Patent 5,292,782 bezieht sich auf extrudierte oder spritzgegossene biologisch abbaubare Artikel, die aus Mischungen von Stärke, einem thermoplastischen Polymer und bestimmten Weichmachern hergestellt sind. U.S. Patent 5,403,875 betrifft Mischungen aus Stärke mit Acrylpolymeren, welche in der Schmelze zu thermoplastischen Artikeln verarbeitet wurden. U.S. Patent 5,393,804 bezieht sich auf biologisch abbaubare Zusammensetzungen, die aus Stärkeschmelzen hergestellt sind, die konvertierte Stärke und Weichmacher einschließlich Polyvinylalkohol enthalten. U.S. Patent 5,095,054 betrifft Verfahren zur Herstellung geformter Artikel aus einer Mischung aus destrukturierter Stärke und einem Polymer.US Patent 5,087,650 relates to injection molding of mixtures of graft polymers and starch to produce partially biodegradable products having acceptable elasticity and water stability. US Patent 5,258,430 relates to the preparation of biodegradable articles of destructured starch and chemically modified polymers, including chemically modified polyvinyl alcohol. The manufactured articles are said to have improved biodegradability but retain the mechanical properties of articles made solely from the polymer. US Patent 5,292,782 relates to extruded or injection molded biodegradable articles made from blends of starch, a thermoplastic polymer and certain plasticizers. US patent 5,403,875 relates to blends of starch with acrylic polymers which have been melt-processed into thermoplastic articles. US Patent 5,393,804 relates to biodegradable compositions made from starch melts containing converted starch and plasticizers including polyvinyl alcohol. US Patent 5,095,054 relates to methods of making shaped articles from a mixture of destructurized starch and a polymer.

U.S. Patent 4,125,495 betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fleischschalen aus biologisch abbaubaren Stärkezusammensetzungen. Stärkegranulatkörner werden chemisch modifiziert, zum Beispiel mit einem Silikon-Reagenz, gemischt mit Polymer oder Copolymer, und in Form gebracht, um eine biologisch abbaubare flache Schale zu bilden.U.S. U.S. Patent 4,125,495 relates to a method for making meat bowls from biodegradable starch compositions. Become starch granules chemically modified, for example mixed with a silicone reagent with polymer or copolymer, and brought into shape to a biological form degradable flat shell.

U.S. Patent 4,673,438 bezieht sich auf Extrudieren und Spritzgießen von Stärke für die Herstellung von Kapseln. U.S. Patent 5,427,614 betrifft ebenfalls ein Spritzgussverfahren, in welchem eine nicht-modifizierte Stärke mit einem Schmiermittel, Strukturierungsmittel und einem Schmelzfluss-Beschleuniger kombiniert ist.U.S. U.S. Patent 4,673,438 relates to extrusion and injection molding of Strength for the Production of capsules. U.S. Patent 5,427,614 also relates an injection molding process in which a non-modified starch with a lubricant, structurant, and a melt flow accelerator combined.

U.S. Patente 4,863,655, 5,035,930 und 5,043,196 offenbaren expandierte Stärkematerialien, in welchen die Stärke wenigstens 45% nach Gewicht Amylose (Hoch-Amylosematerialien) aufweist. Expandierte Hoch-Amylosestärke-Zusammensetzungen wurden ebenfalls modifiziert durch Reaktion mit Oxiranen (z. B. Ethylenoxid) und beinhalten das kommerziell erhältliche „ECO-FOAM" (Marke), in welchem die Stärke durch Reaktion mit Propylenoxid modifiziert ist. Expandierte Verpackungsmaterialien, die aus Hoch-Amylosestärke hergestellt sind, sind für praktische kommerzielle Verwendung zu teuer. U.S. Patent 5,314,754 von Knight (24. Mai 1994) offenbart die Herstellung von geformten Artikeln aus Hoch-Amylosestärke.U.S. Patents 4,863,655, 5,035,930 and 5,043,196 disclose expanded Starch materials, in which the strength at least 45% by weight of amylose (high amylose materials). Expanded high amylose starch compositions were also modified by reaction with oxiranes (eg ethylene oxide) and include the commercially available "ECO-FOAM" (Trade Mark), in which the starch is reacted by reaction modified with propylene oxide. Expanded packaging materials, made from high-amylose starch are, are for practical commercial use too expensive. U.S. Patent 5,314,754 by Knight (May 24, 1994) discloses the production of molded Articles made of high-amylose starch.

Die vom EP veröffentlichte Anmeldung EP 712883 (offengelegt 22. Mai 1996) betrifft biologisch abbaubare, strukturierte, geformte Produkte mit guter Biegsamkeit, die durch Extrudieren von Stärke mit einer definierten großen Partikelgröße (z. B. 400 bis 1500 Mikrometer) hergestellt wurden. Die Anmeldung legt jedoch nur die Verwendung von Hoch-Amylosestärke und chemisch modifizierter Hoch-Amylosestärke dar.The application published by the EP EP 712883 (Disclosed May 22, 1996) relates to biodegradable, structured, molded products with good flexibility made by extruding starch of a defined large particle size (e.g., 400 to 1500 microns). However, the application only discloses the use of high amylose starch and chemically modified high amylose starch.

U.S. Patent 5,512,090 bezieht sich auf ein Extrudierverfahren zum Herstellen von elastischen, biologisch abbaubaren Verpackungsmaterialien geringer Dichte einschließlich loser Füllmaterialien durch Extrudieren von Stärkemischungen einschließlich Polyvinylalkohol (PVA) und anderer Bestandteile. Das Patent bezieht sich auf eine minimale Menge von ungefähr 5% nach Gewicht an PVA. In U.S. 5,186,990 wird ein leichtes, biologisch abbaubares Verpackungsmaterial offenbart, welches durch Extrudieren von Maisschrot, welcher mit einem Bindemittel (Guar-Mehl) und Wasser vermischt ist, hergestellt wird. Von Maisschrot wird gesagt, dass er, unter anderen Bestandteilen, Stärke (76–80%), Wasser (12,5–14%), Protein (6,5–8%) und Fett (0,5–1%) enthält. U.S. Patent 5,208,267 offenbart biologisch abbaubare, komprimierbare und elastische auf Stärke basierende Füllverpackungsmittel mit großem Volumen und geringem Gewicht. Die Produkte werden gebildet durch Extrudieren einer Mischung aus nicht-modifizierter Stärke mit Polyalkylenglycol oder bestimmten Derivaten davon und einem blasenbildenden Mittel, wie beispielsweise Silikondioxid. U.S. Patent 5,252,271 von Hyrum (12. Oktober 1993) offenbart ein biologisch abbaubares, leichtes Verpackungsmaterial mit geschlossenen Zellen, welches durch Extrudieren von modifizierter Stärke gebildet wird. Nicht-modifizierte Stärke wird in einem Extruder mit bestimmten milden Säuren in Gegenwart von Wasser und einer Carbonatverbindung zur Reaktion gebracht, um CO2 zu erzeugen. Die Elastizität des Produktes soll 60% bis 85% sein mit einer Dichte von weniger als 0,032 g/cm3.US Pat. No. 5,512,090 relates to an extrusion process for producing low density elastic biodegradable packaging materials including loose fillers by extruding starch mixtures including polyvinyl alcohol (PVA) and other ingredients. The patent refers to a minimum amount of about 5% by weight of PVA. In US 5,186,990 a lightweight, biodegradable packaging material is disclosed which is made by extruding corn grit mixed with a binder (guar flour) and water. Corn meal is said to contain, among other ingredients, starch (76-80%), water (12.5-14%), protein (6.5-8%) and fat (0.5-1%) , US Pat. No. 5,208,267 discloses biodegradable, compressible and elastic starch-based bulking packages of high volume and low weight. The products are formed by extruding a blend of unmodified starch with polyalkylene glycol or certain derivatives thereof and a bubbling agent such as silicone dioxide. U.S. Patent 5,252,271 to Hyrum (12 October 1993) discloses a biodegradable, lightweight closed cell packaging material formed by extruding modified starch. Unmodified starch is reacted in an extruder with certain mild acids in the presence of water and a carbonate compound to produce CO 2 . The elasticity of the product should be 60% to 85% with a density of less than 0.032 g / cm 3 .

U.S. Patent 3,137,592 bezieht sich auf gelatinierte Produkte aus Stärke, die für Beschichtungsanwendungen nützlich sind und die durch intensives mechanisches Behandeln von Stärke-/Weichmachermischungen in einem Extruder hergestellt werden. Ähnliche Beschichtungsmischungen werden in U.S. Patent 5,032,337 offenbart, welche durch Extrudieren von Mischungen aus Stärke und Polyvinylalkohol hergestellt werden. Das Anwenden von thermomechanischer Behandlung in einem Extruder modifiziert die Eigenschaften der Löslichkeit der sich ergebenden Mischung, welche dann als Bindemittel zum Beschichten von Papier verwendet werden kann.U.S. U.S. Patent 3,137,592 relates to gelatinized starch products which for coating applications useful are and by intensive mechanical treatment of starch / softener mixtures be prepared in an extruder. Similar coating mixtures are disclosed in U.S. Pat. Patent 5,032,337 which by extrusion of mixtures of starch and polyvinyl alcohol. Applying thermomechanical Treatment in an extruder modifies the properties of solubility the resulting mixture, which is then used as a binder for coating can be used by paper.

EP-A-0 541 050 bezieht sich auf durch ein Schmelzspinnverfahren hergestellte Fasern aus Stärke, welche zur Herstellung von Stoffen sowie Flausch-Materialien für Taschen, Tücher, Netze, Windeln, Watte oder Filter verwendet werden können.EP-A-0 541 050 refers to a melt-spinning process Fibers of starch, which for the production of fabrics and fleece materials for bags, towels, Nets, diapers, cotton wool or filters can be used.

GB 965,349 bezieht sich auf Verbesserungen beim Extrudieren von Amylosematerial, welches für die Herstellung von Filmen und Fasern verwendet wird. GB 965,349 refers to improvements in extruding amylose material used in the manufacture of films and fibers.

Obwohl bedeutende Fortschritte gemacht wurden bezüglich nicht-spröden, auf Stärke basierenden biologisch abbaubaren Verpackungsmaterialien, verbleibt trotzdem ein wesentliches Bedürfnis nach dem Senken der Produktionskosten und Verbessern der physikalischen und mechanischen Eigenschaften von extrudierten Stärkematerialien.Even though Significant progress has been made with regard to non-brittle, up Strength based biodegradable packaging materials remains nevertheless a substantial need after lowering the production costs and improving the physical and mechanical properties of extruded starch materials.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zum Herstellen von biologisch abbaubaren expandierten Produkten aus Stärke mit verbesserten Eigenschaften für Verpackungsanwendungen gemäß des Anspruchs 1.The The present invention discloses a method of manufacturing biodegradable expanded starch products with improved properties for Packaging applications according to the claim 1.

Es wurde herausgefunden, dass mittels Kompression in Kombination mit Strecken des auf Stärke basierenden Extrudats wesentlich die Biegsamkeit, Geschmeidigkeit, mechanische Stärke und Größenstabilität der extrudierten, spritzgegossenen Verpackungsbehälter verbessert wird. Die bevorzugte Methode zur Kompression des Extrudats ist Walzen. Es wurde ebenfalls festgestellt, dass Kompression oder Walzen die Elastizität der extrudierten, expandierten Stärkeartikel geringer Dichte verbessert, wie zum Beispiel jener, die für lose Füllanwendungen nützlich sind. Wesentliche Minderungen in der Sprödigkeit von extrudierten Produkten aus Stärke werden durch Komprimieren, Walzen, Komprimieren und Strecken oder Walzen und Strecken des Materials nach Extrudieren erhalten. Das Anwenden des Verfahrens gemäß dieser Erfindung ermöglicht die Herstellung von expandierten Verpackungsmaterialien aus Stärke mit mechanischen Eigenschaften, die für Verpackungsanwendungen geeignet sind, unter Verwendung von wesentlich geringeren Mengen an teuren polymeren Weichmachern, zum Beispiel Polyolen wie Polyvinylalkohol.It was found to be combined with compression by compression Stretching on strength based extrudates essential the flexibility, suppleness, mechanical strength and size stability of the extruded, injection molded packaging container is improved. The preferred method for compression of the extrudate is rolling. It was also found that compression or Roll the elasticity extruded, low density expanded starch articles improved, such as those useful for loose fill applications. Significant reductions in the brittleness of extruded products out of strength by compressing, rolling, compressing and stretching or Rolling and stretching of the material obtained after extrusion. The Apply the method according to this Invention allows the production of expanded packaging materials from starch with mechanical properties suitable for packaging applications are, using much smaller amounts of expensive polymeric plasticizers, for example polyols such as polyvinyl alcohol.

In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann Druck auf das entstehende Extrudat in einer Richtung angewendet werden, die im Allgemeinen senkrecht zu der Extrudierrichtung ist. Druck wird im Wesentlichen senkrecht zur Richtung des Extrudierens angewendet. Der angewendete Druck ist vorzugsweise ausreichend, um die Zellen in dem Extrudat wesentlich zu komprimieren. Überraschenderweise wird zu der Überzeugung gelangt, dass wesentliches Komprimieren, oder vorzugsweise Stauchen, der Zellen des expandierten Produkts die Biegsamkeit, Geschmeidigkeit oder Elastizität des Produkts wesentlich verbessert und die Sprödigkeit wesentlich reduziert. Die Art des Anwendens von Druck auf das Extrudat ist Walzen des Extrudats zwischen sich gegenüberliegenden Walzen. Die Menge an angewendetem Druck kann abhängig von den gewünschten Endeigenschaften des Materials variieren. Das Walzen wird vorzugsweise durchgeführt, während das Extrudat noch warm ist, ganz bevorzugt sofort nach Ausstoß des Extrudats aus der Extruder-Spritzöffnung.In The process of the present invention can put pressure on the resulting Extrudate can be applied in one direction, which in general perpendicular to the extrusion direction. Pressure is essentially applied perpendicular to the direction of extrusion. The applied Pressure is preferably sufficient to keep the cells in the extrudate to compress substantially. Surprisingly becomes the conviction that substantial compression, or preferably compression, the cells of the expanded product the flexibility, suppleness or elasticity significantly improves the product and significantly reduces brittleness. The mode of applying pressure to the extrudate is rolling the Extrudates between them Rollers. The amount of applied pressure may vary depending on the desired Final properties of the material vary. The rolling is preferably carried out, while that Extrudate is still warm, more preferably immediately after ejection of the extrudate from the extruder injection port.

In einer anderen Ausführungsform kann Strecken angewendet werden, zum Beispiel durch Ziehen des Extrudat-Strangs im Wesentlichen in die Extrudierrichtung schneller als die Extrudiergeschwindigkeit. Extrudieren kann durchgeführt werden unter Verwendung herkömmlicher Verfahren und Apparate. Die Größe, die Form und/oder das angewendete Streckverhältnis werden eingestellt um die gewünschten endgültigen Eigenschaften im Extrudierprodukt zu liefern. Das gestreckte Extrudat wird weiterem Formen, Gießen und/oder Schneiden unterzogen, um einen gewünschten, endgültigen geformten Artikel zu erhalten, der sich für den geplanten Gebrauch eignet. Strecken des auf Stärke basierenden Extrudats verbessert bedeutend die endgültigen Eigenschaften von geformten extrudierten Artikeln einschließlich spritzgegossenen Verpackungsbehältern.In another embodiment Stretching can be used, for example, by pulling the extrudate strand essentially in the direction of extrusion faster than the extrusion speed. Extruding can be done are using conventional Methods and apparatus. The size, the shape and / or the applied stretch ratio are adjusted the desired final To provide properties in the extruded product. The stretched extrudate will continue molding, casting and / or cut to a desired, final shaped To receive articles that are for the intended use is suitable. Stretches of strength-based Extrudates significantly improves the final properties of molded including extruded items injection molded packaging containers.

In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird das Extrudat gestreckt, zum Beispiel durch Ziehen des Extrudat-Strangs, so dass dieser die Spritzöffnung mit einer Geschwindigkeit schneller als die Extrudiergeschwindigkeit verlässt. Bevorzugte Streckverhältnise liegen im Bereich von ungefähr 1,1 bis ungefähr 1,5.In another embodiment In the process, the extrudate is stretched, for example, by drawing of the extrudate strand, allowing this the injection port at a speed faster than the extrusion speed leaves. Preferred stretching ratios are in the range of about 1.1 to about 1.5.

Das Extrudat kann vor, nach oder gleichzeitig mit dem Komprimieren gestreckt werden. Vorzugsweise wird das Strecken gleichzeitig mit dem Komprimieren durchgeführt. Die bevorzugte Art, das Extrudat zu komprimieren und zu strecken, ist es, Walzen zu verwenden, bei welchen die Walzgeschwindigkeit höher eingestellt ist als die Extrudiergeschwindigkeit. In diesem Fall wird das Extrudat sowohl gewalzt als auch gestreckt. Walzengeschwindigkeiten zum Strecken werden üblicherweise auf weniger als oder gleich 50% höher als die Extrudiergeschwindigkeit eingestellt. Bevorzugte Walzengeschwindigkeiten zum Strecken sind zwischen ungefähr 10% und ungefähr 20% höher als die Extrudiergeschwindigkeit. Die gewünschte Menge des Streckens hängt jedoch von den gewünschten Endeigenschaften des Produkts wie hier verwendet ab, eine Walzengeschwindigkeit von 10%, 20% oder 50% höher als die Extrudiergeschwindigkeit bedeutet ein Streckverhältnis des Extrudats von entsprechend 1,1, 1,2 oder 1,5.The Extrudate can be stretched before, after or simultaneously with compression become. Preferably, the stretching becomes simultaneous with the compression carried out. The preferred way to compress and stretch the extrudate is to use rollers where the rolling speed set higher is considered the extrusion speed. In this case, the extrudate both rolled and stretched. Roller speeds for stretching become common to less than or equal to 50% higher than the extrusion speed set. Preferred rolling speeds for stretching are between about 10% and about 20% higher as the extrusion speed. The desired amount of stretching, however, depends from the desired ones Final properties of the product as used here, a roller speed of 10%, 20% or 50% higher as the extrusion speed means a draw ratio of Extrudates of 1,1, 1,2 or 1,5.

Das komprimierte und gestreckte expandierte Produkt aus Stärke ist biologisch abbaubar und weist eine geringe Sprödigkeit auf sowie andere Eigenschaften, die es für die Verwendung in Verpackungsanwendungen interessant machen.The compressed and stretched expanded product is made of starch biodegradable and has low brittleness and other properties, it for make use in packaging applications interesting.

In einer Ausführungsform bietet die vorliegenden Erfindung verbesserte Bahnen aus Stärke für Polster- und Verpackungsanwendungen. Bahnen werden vorzugsweise durch Walzen oder Walzen und Strecken des Extrudats hergestellt, unter Verwendung einer flachen Walze. Gewalzte expandierte Bahnen aus Stärke sind im Allgemeinen nützlich bei Verpackungs- und Umhüllungsanwendungen sowie bei der Herstellung beschichteter Materialien für Verpackungsanwendungen, wie beispielsweise zur Herstellung von Briefumschlägen und damit verwandten Behältern. Bahnen aus einer Lage, zwei Lagen oder mehreren Lagen können durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildet werden.In an embodiment The present invention provides improved webs of padding strength. and packaging applications. Webs are preferably by rolling or rolling and stretching the extrudate, using a flat roller. Rolled expanded sheets of starch are generally useful in packaging and wrapping applications and in the manufacture of coated materials for packaging applications, such as for the production of envelopes and related containers. Webs from one layer, two layers or multiple layers can be through the Process of the present invention are formed.

In einer anderen Ausführungsform liefert diese Erfindung verbesserte geformte Artikel aus Stärke, insbesondere Artikel, die aus extrudierten komprimierten und gestreckten Bahnen aus Stärke spritzgegossen werden. Bahnen für spritzgegossene Artikel werden vorzugsweise gewalzt oder gewalzt und gestreckt. Spritzgegossene Artikel können verschiedenartige Größen und Formen haben, einschließlich flachen und tiefen Schalen, Tassen, Wannen, Rohren oder anderen Behältern. Spritzgegossene Artikel können ebenfalls Schalen oder Behälter mit einem oder mehreren Fächern sein und können ebenfalls mit inneren oder äußeren Leisten, Rändern oder Kanten geformt sein. Das Extrudat aus Stärke wird gewalzt und/oder gestreckt, bevor es spritzgegossen wird. Beim Spritzgießen können herkömmliche Verfahren und Geräte verwendet werden.In another embodiment This invention provides improved shaped articles of starch, in particular Articles made from extruded compressed and stretched webs out of strength be injection molded. Tracks for Injection molded articles are preferably rolled or rolled and stretched. Injection molded items can be of various sizes and sizes Have forms, including shallow and deep bowls, cups, tubs, pipes or others Containers. Injection molded articles can also bowls or containers with one or more subjects be and can also with inner or outer strips, edges or edges are formed. The extrudate of starch is rolled and / or stretched, before it is injection-molded. In injection molding, conventional methods and equipment can be used become.

In einer noch anderen Ausführungsform liefert diese Erfindung verbesserte expandierte Materialien aus Stärke, die eine hohe Elastizität, geeignete Komprimierbarkeit, geringe Dichte, geringes Stauben und eine geringe Sprödigkeit zur Verwendung in losen Füllverpackungsanwendungen aufweisen. Diese verbesserten Materialien aus Stärke werden durch das hier beschriebene Verfahren mittels Extrusion in Kombination mit einem Schritt des Komprimierens oder vorzugsweise wesentlichen Stauchens der Zellen in dem Extrudat, vorzugsweise mittels Walzen des warmen Extrudats, hergestellt. Loses Füllmaterial kann in einer Vielzahl von Formen hergestellt werden durch Wahl geeigneter Kombinationen an Formen von Spritzöffnungen und Walzen. Die vorliegende Erfindung liefert ein loses expandiertes Füllprodukt aus Stärke mit einer Elastizität von mehr als 50%, welches für Verpackungsanwendungen verwendbar ist. Lose Füllprodukte der vorliegenden Erfindung weisen Komprimierbarkeits- und Biegsamkeitseigenschaften auf, die vergleichbar sind mit dem losen Füllmaterial "Styrofoam".In a still other embodiment This invention provides improved expanded materials Strength, the high elasticity, suitable compressibility, low density, low dust and a low brittleness for use in loose fill packaging applications exhibit. These improved starch materials are characterized by what is described herein Method by extrusion in combination with a step of Compressing or preferably substantial upsetting of the cells in the extrudate, preferably by rolling the hot extrudate, produced. Loose filling material can be made in a variety of shapes by choice suitable combinations of shapes of spray openings and rollers. The present Invention provides a loose expanded starch filling product an elasticity of more than 50%, which for Packaging applications is usable. Loose fillers of the present Invention have compressibility and flexibility properties comparable to the loose filling material "Styrofoam".

Die Verfahren der vorliegenden Erfindung können im Wesentlichen mit jeder Stärkezusammensetzung verwendet werden, die zum Extudieren geeignet ist. Insbesondere und vorzugsweise kann das Verfahren mit Stärkezusammensetzungen verwendet werden, in welchen der Hauptbestandteil rohe, nicht-modifizierte Stärke ist. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Verwendung von bedeutend weniger Mengen an Weichmachern in der Extruder-Zufuhr, als zuvor bekannt war, um gewünschte mechanische Eigenschaften in den endgültigen expandierten oder spritzgegossenen Produkten aus Stärke zu erhalten.The Methods of the present invention can be used with substantially anyone Starch composition used which is suitable for extinction. In particular and preferably can the process with starch compositions in which the main ingredient is crude, unmodified Strength is. The method of the present invention enables Use of significantly less amounts of plasticizers in the extruder feed, as previously known to desired mechanical properties in the final expanded or injection molded Products made of starch to obtain.

Die Erfindung liefert auch Extruder-Zufuhr-Mischungen, welche rohe, nicht-modifizierte Stärke enthalten, um expandierte Produkte aus Stärke herzustellen, die geringere Mengen an Weichmachern, insbesondere geringere Mengen an polymeren Weichmachern wie PVA und verwandte Polyole, enthalten. Um geringere Herstellungskosten zu erhalten, beinhalten Extruder-Zufuhr-Mischungen vorzugsweise weniger als 5% (nach Gewicht) PVA oder verwandte polyhydrierte Weichmacher. Bevorzugtere Extruder-Zufuhr-Mischungen beinhalten weniger als oder gleich 2,5% PVA oder verwandte polyhydrierte Weichmacher. Ganz bevorzugte Extruder-Zufuhr-Mischungen beinhalten kein PVA oder verwandte polyhydrierte Weichmacher.The The invention also provides extruder feed mixtures containing crude, unmodified starch to produce expanded products from starch, the lower ones Amounts of plasticizers, especially smaller amounts of polymeric Plasticizers such as PVA and related polyols. To lower production costs Preferably, extruder feed mixtures include extruder feed mixtures less than 5% (by weight) PVA or related polyhydric softeners. More preferred extruder feed blends include less than or equal to 2.5% PVA or related polyhydric softeners. Very preferred Extruder feed blends do not include PVA or related polyhydric Plasticizers.

Es wurde herausgefunden, dass leichtere expandierte Artikel aus Stärke und expandierte spritzgegossene Artikel aus Stärke mit guter mechanischer Stärke und Größenstabilität durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung aus Extruder-Zufuhr-Mischungen, welche Talk beinhalten, hergestellt werden können.It It was found that lighter expanded items made of starch and expanded injection-molded articles made of starch with good mechanical Strength and size stability the process of the present invention from extruder feed mixtures, which include talc can be produced.

In einer anderen Ausführungsform liefert diese Erfindung eine neue Extrudiervorrichtung, in welcher ein herkömmlicher Extruder mit einer Druckvorrichtung kombiniert ist, die Druck auf ein Extrudat, welches aus einer Extruder-Spritzöffnung ausgestoßen wird, im Wesentlichen senkrecht zur Extrudierrichtung anwenden kann. Der angewendete Druck reicht aus, um die Zellen in dem warmen Extrudat wesentlich zu komprimieren oder vorzugsweise zu stauchen. Die Höhe des angewandten Drucks und die Dauer der Anwendungszeit des Drucks hängt von den gewünschten endgültigen Eigenschaften des Produkts ab.In another embodiment This invention provides a new extrusion apparatus in which conventional Extruder combined with a printing device, the pressure on an extrudate discharged from an extruder injection port, can apply substantially perpendicular to the extrusion direction. Of the applied pressure is sufficient to keep the cells in the warm extrudate to compress substantially or preferably to compress. The height of the applied Pressure and the duration of the application time of the pressure depends on the wished final Properties of the product.

Zusätzliche Aspekte und Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden genauen Beschreibung der Erfindung offensichtlich.Additional aspects and features of the invention will become apparent in the following detailed description practice of the invention.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSFIGURENSHORT DESCRIPTION THE DRAWING FIGURES

1 ist eine schematische Darstellung einer Extrudier-/Walz- oder Extrudier-/Walz- und Streckvorrichtung, die für die Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung verwendbar ist. 1 Figure 3 is a schematic representation of an extruding / rolling or extruding / rolling and drawing apparatus useful for carrying out the method of the present invention.

2 ist eine schematische Darstellung eines Strömungsglätters, der in der Vorrichtung aus 1 verwendet wird. 2 is a schematic representation of a Strömungsglätters that in the device 1 is used.

3 ist eine schematische Darstellung einer Extrudier-/Kompressions-/Schneidvorrichtung, die angepasst ist, um lose Füllprodukte der vorliegenden Erfindung herzustellen. 3 Figure 3 is a schematic representation of an extruding / compressing / cutting apparatus adapted to produce loose filling products of the present invention.

4a4e stellen verschiedene Walzenanordnungen dar, die zur Verwendung bei der Herstellung loser Füllprodukte der vorliegenden Erfindung geeignet sind. 4a - 4e illustrate various roller assemblies that are suitable for use in the manufacture of loose fill products of the present invention.

Walzenanordnungen, welche 3 oder 4 flache oder geformte Walzen aufweisen, sind dargestellt.Roll arrangements, which have 3 or 4 flat or shaped rollers are shown.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGPRECISE DESCRIPTION THE INVENTION

Das Verfahren zum Herstellen geformter, extrudierter Artikel aus Stärke gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die schematisch dargestellte Herstellungs-Extrudiervorrichtung aus 1 beschrieben. Rohe, nicht-modifizierte Stärke wird mit gewünschten Zusätzen gemischt, zum Beispiel in einem angebrachten Zufuhrapparat (1), durch ein Zufuhrrohr (2) und in die Misch-Abteilung eines Extruders (3), vorzugsweise eines Doppel-Schnecken-Extruders, zum Beispiel durch einen Einlass (4) eingebracht. Das Zufuhrrohr (2) beinhaltet einen Strömungsglätter (5). Die Mischung wird weiter gemischt und einem Scheren, einem Temperaturanstieg und Druck in dem Extruder unterzogen, um eine Masse zu bilden, welche durch eine expandierende Spritzöffnung (7) gedrückt wird. Die Masse ist vorzugsweise eine homogene warme Schmelze. Vorzugsweise ist die Masse plastifiziert.The method for producing shaped, extruded articles of starch according to the present invention will be made with reference to the schematically illustrated production extruding device 1 described. Raw, unmodified starch is mixed with desired additives, for example in an attached feeder ( 1 ), through a feed tube ( 2 ) and in the mixing section of an extruder ( 3 ), preferably a twin-screw extruder, for example through an inlet ( 4 ) brought in. The feed tube ( 2 ) includes a flow straightener ( 5 ). The mixture is further mixed and subjected to shear, temperature rise, and pressure in the extruder to form a mass which passes through an expanding injection port (Fig. 7 ) is pressed. The mass is preferably a homogeneous, warm melt. Preferably, the mass is plasticized.

Wie in 2 genauer dargestellt, beinhaltet das Zufuhrrohr (2) des Zufuhrapparats (1) einen Strömungsglätter (5). Diese Vorrichtung stellt eine kontinuierliche Zufuhr zu dem Extruder sicher, um ein Ansteigen und Absinken der Zufuhr zu dem Extruder zu minimieren oder zu verhindern. Die Vorrichtung weist Arme oder Speichen (6) auf, die durch die Öffnung des Zufuhrrohrs gehen. Am einfachsten kann die Vorrichtung eine Menge gekreuzter Drähte aufweisen, die an der und durch die Öffnung des Zufuhrrohrs gesichert sind. Andere Anordnungen des Strömungsglätters werden dem Durchschnittsfachmann ersichtlich. Es wurde festgestellt, dass die Qualität des extrudierten Materials, insbesondere die Qualität der extrudierten Bahnen, wesentlich verbessert ist, wenn ein Strömungsglätter verwendet wird.As in 2 shown in more detail, the supply tube ( 2 ) of the feeder ( 1 ) a flow straightener ( 5 ). This device ensures a continuous feed to the extruder to minimize or prevent an increase and decrease in feed to the extruder. The device has arms or spokes ( 6 ), which go through the opening of the supply pipe. Most simply, the device may include a lot of crossed wires secured to and through the opening of the delivery tube. Other arrangements of the flow trowel will be apparent to those of ordinary skill in the art. It has been found that the quality of the extruded material, especially the quality of the extruded webs, is substantially improved when using a flow straightener.

Die Form der röhrenförmigen Extruder-Spritzöffnung bestimmt die Form des extrudierten Strangs, und die Form der Spritzöffnung wird üblicherweise so gewählt, dass die gewünschte Form des expandierten Produkts vorbereitet wird. Die Mischung wird üblicherweise aus der Spritzöffnung bei einem Druck von ungefähr 4800 bis 13800 kPa (700 bis 2000 psi) extrudiert, und das Extrudat hat beim Extrudieren eine Temperatur von ungefähr 120°C bis ungefähr 200°C. Der Extruder wird üblicherweise beheizt und kann mehrere Zonen entlang seiner Länge aufweisen, in welchen die Temperatur getrennt einstellbar ist.The Shape of the tubular extruder injection port determined the shape of the extruded strand, and the shape of the injection port is usually chosen so that the desired Form of the expanded product is prepared. The mixture is usually from the spray opening at a pressure of about 4800 extruded to 13800 kPa (700 to 2000 psi), and the extrudate has when extruding a temperature of about 120 ° C to about 200 ° C. The extruder is usually heated and may have several zones along its length, in which the Temperature is separately adjustable.

Zur Herstellung von spritzgegossenen expandierten Artikeln aus Stärke, einschließlich Schalen, wird das Extrudat als ein Rohr geformt unter Verwendung einer röhrenförmigen Extruder-Spritzöffnung. Die Dicke des extrudierten Rohrs liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 2,5 und 1,27 mm (0,1 bis 0,05 inch), und noch bevorzugter zwischen ungefähr 2,5 bis 0,76 mm (0,1 bis 0,03 inch). Das extrudierte hergestellte Rohr wird vorzugsweise sofort z. B. durch Walzen oder Walzen und Strecken zwischen einem Paar flacher, gegenläufiger Walzen komprimiert. Das Walzen des Rohrs hat eine zweifach gefaltete Bahn zum Ergebnis. Mehrfach gefaltete Bahnen können durch Übereinanderlegen von zwei oder mehreren extrudierten Rohren, gefolgt von Kompression oder Walzen, gebildet werden. Alternativ kann das extrudierte Rohr geteilt werden, um einen Streifen zu bilden, welcher dann komprimiert oder gewalzt wird, um eine einfach gefaltete Bahn zu ergeben. Die komprimierte oder gewalzte Bahn wird optional geschnitten und weiter geformt. Zum Beispiel kann eine gewalzte Bahn einem Spritzguss zugeführt werden, wo sie in die Form des gewünschten Produkts gepresst wird. Der sich ergebende geformte Artikel kann durch Glätten oder Abkanten rauer Kanten oder durch Anwenden von gewünschten Beschichtungen fertiggestellt werden. Beispielsweise können Versiegelungen, Schmiermittel, wasserfeste oder wasserabstoßende Beschichtungen angewendet werden, um eine gewünschte Oberflächenerscheinung oder -qualität zu erhalten, oder den Verlust von Wasser von dem (oder Absorption von überschüssigem Wasser durch den) geformten Artikel zu minimieren. Farbstoffe, Duftstoffe, Konservierungsstoffe, Bakterizide können ebenfalls in das Extrudat eingeschlossen oder diesem hinzugefügt werden, was zum Bilden des geformten Artikels verwendet wird.To produce injection-molded expanded starch articles, including trays, the extrudate is shaped as a tube using a tubular extruder die orifice. The thickness of the extruded tube is preferably between about 2.5 and 1.27 mm (0.1 to 0.05 inches), and more preferably between about 2.5 to 0.76 mm (0.1 to 0.03 inches ). The extruded tube produced is preferably immediately z. B. compressed by rolling or rolling and stretching between a pair of flat, opposing rollers. The rolling of the tube results in a double folded web. Multiple folded webs can be formed by superposing two or more extruded tubes, followed by compression or rolling. Alternatively, the extruded tube may be split to form a strip which is then compressed or rolled to give a single folded web. The compressed or rolled web is optionally cut and further shaped. For example, a rolled web may be injection molded where it is pressed into the shape of the desired product. The resulting molded article can be finished by smoothing or edging rough edges or by applying desired coatings. For example, sealants, lubricants, water or water repellant coatings can be applied to a desired surface or to minimize the loss of water from (or absorption of excess water by) the molded article. Dyes, fragrances, preservatives, bactericides may also be included in or added to the extrudate, which is used to form the molded article.

Der Begriff Bahn wie hier verwendet bezieht sich auf eine im Allgemeinen flache, relativ dünne Platte des Extrudats, welche ausreichend dick ist, um das Bilden eines expandierten Artikels aus Stärke zu ermöglichen, welcher die Größenstabilität hält. Unter dem Begriff Bahn wie hier verwendet sollen nicht Beläge eingeschlossen sein, welche keine Größenstabilität halten. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um Beläge herzustellen, jedoch sind Bahnen die bevorzugten Vorläufer der geformten extrudierten gegossenen Artikel. Bevorzugte Bahnen zur Herstellung von extrudierten Artikeln aus Stärke weisen eine Dicke auf, die größer ist als 0,5 mm (1/50stel eines inch) und noch bevorzugter größer als ungefähr 1,6 mm (1/16stel eines inch). Im Allgemeinen ist jedoch die Dicke der Bahn, welche zum Teil bestimmt wird durch Wahl der Spritzöffnung und Art des angewendeten Komprimierens oder Streckens, zum Beispiel Walzenabstand, so gewählt, dass die gewünschten Endabmessungen und -eigenschaften in dem geformten extrudierten Artikel aus Stärke erhalten werden.Of the Term railway as used herein refers to one in general flat, relatively thin Slab of extrudate which is sufficiently thick to make To allow an expanded article of starch, which holds the size stability. Under The term "web" as used herein is not meant to include linings which do not hold size stability. The method of the present invention can be used around coverings However, webs are the preferred precursors of the molded extruded molded article. Preferred tracks for Production of extruded articles of starch have a thickness, which is bigger than 0.5 mm (1/50 of an inch), and more preferably greater than approximately 1.6 mm (1/16 of an inch). In general, however, the thickness is the web, which is determined in part by selecting the injection port and Type of compressing or stretching used, for example Roll spacing, so chosen that the desired Final dimensions and properties in the molded extruded Article made of starch to be obtained.

Es wurde festgestellt, dass es für die Qualität des endgültigen gegossenen Produktes zuträglich ist, die Enden des extrudierten Rohrs vor der Kompression oder dem Walzen zusammenzudrücken. Es wird angenommen, dass das Zusammendrücken des Rohrendes zu einem Kissen Dampf einschließt, der während des Kompressions-/Walzvorgangs dienlich ist, um die Temperatur des Extrudats beim Komprimieren/Walzen besser zu halten oder um beim Komprimieren/Walzen eine feuchte Umgebung zu liefern. Die Bereitstellung eines Dampfgehäuses am Ende des Extruders, um das Extrudat einzuschließen, wenn es von der Extruder-Spritzöffnung zur Kompression geführt wird, z. B. wenn es durch die Walze geführt wird, bietet einen gleichen Vorteil für die Qualität des komprimierten oder gewalzten Materials. Es wurde festgestellt, dass die Dauer zwischen Walzen und Gießen eine bedeutende Wirkung auf die Qualität des sich ergebenden gegossenen Artikels aufweist. Vorzugsweise wird die komprimierte oder gewalzte Bahn sofort zur Form zum Spritzgießen weitergeleitet. Ein bedeutender Faktor in diesem Schritt ist die Temperatur der Form in Verhältnis zur Temperatur der Bahn. Die Bahn wird vorzugsweise spritzgegossen, während sie noch warm ist. Alternativ kann die Form selber erwärmt werden, um eine konstante Qualität des Produkts sicherzustellen.It was found to be for the quality of the final poured product beneficial is the ends of the extruded tube before compression or Compress rollers. It is believed that the compression of the pipe end to a Pillow includes steam, during the Compression / rolling is useful to the temperature of the extrudate when compressing / keeping rolling or when compressing / rolling to provide a moist environment. The provision of a steam housing on End of the extruder to trap the extrudate as it passes from the extruder injection port to the extruder Compression led is, for. B. when it is passed through the roller provides an equal advantage for the quality of the compressed or rolled material. It was determined, that the duration between rolling and casting has a significant effect on the quality of the resulting molded article. Preferably the compressed or rolled web is immediately forwarded to the mold for injection molding. An important factor in this step is the temperature of the mold in proportion to the temperature of the web. The web is preferably injection molded, while she is still warm. Alternatively, the mold itself can be heated, a constant quality of the product.

Zu dem Extrudiersystem kann während des Verbleibens der Grund-Stärkemischung in dem Extruder Wasser hinzugefügt werden, um die Konsistenz der Stärkemischung während des Extrudierens anzupassen und/oder das Ausmaß der Expansion des Produkts anzupassen. Schmiermittelanteile können ebenfalls dem Extrudat hinzugefügt werden, um das Fließen durch den Extruder zu verbessern. Glycerinmengen in dem Extruder können ebenfalls angepasst werden, um das Fließen zu verbessern und/oder Eigenschaften des expandierten Produkts zu variieren. Es ist nicht erforderlich, Wasser aus der Grundmischung in dem Extruder vor dem Extrudieren zu entfernen. Insbesondere ist es nicht erforderlich, Unterdruck auf das Extrudat anzuwenden, um Wasser zu entfernen.To the extrusion system can during the remaining of the basic starch mixture Added water in the extruder be to the consistency of the starch mixture while to adjust the extrusion and / or the extent of expansion of the product adapt. Lubricant components can also be added to the extrudate added be to the flow through the extruder. Glycerol amounts in the extruder can also be adjusted to improve the flow and / or Properties of the expanded product to vary. It is not required water from the masterbatch in the extruder before the Extrude to remove. In particular, it is not necessary Apply negative pressure to the extrudate to remove water.

Unter weiterer Bezugnahme auf 1 wird das Extrudat, welches die Spritzöffnung (7) verlässt, vorzugsweise zugeführt über eine Walzenvorrichtung (10) mit zwei oder mehr Walzen (11), die in Bezug zueinander angeordnet sind, um Druck auf das Extrudat im Wesentlichen senkrecht zur Extrudierrichtung anzuwenden. Mehrere Gruppen von Walzen können verwendet werden, welche hintereinander entlang der Extrudierrichtung angeordnet sind, um nacheinander Druck auf das Extrudat anzuwenden. Druck von jeder verwendeten Walze wird vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Extrudierrichtung angewendet. Jede Gruppe von Walzen kann eingestellt werden, um gleiche oder unterschiedliche Mengen von Druck auf das Extrudat anzuwenden. Die Walzen in einer gegebenen Gruppe von Walzen können eine Öffnung bilden entsprechend der Form des gewünschten Produkts. Zum Bilden von expandierten Bahnen aus Stärke, einschließlich jenen, welche nachfolgend optional spritzgegossen werden, können ein oder mehrere Paare gegenläufiger flacher Walzen verwendet werden. Vorzugsweise üben die Walzen ausreichend Druck auf den Strang aus, um die Zellen in dem Strang wesentlich zu komprimieren oder noch bevorzugter die Zellen zu stauchen. Die Walzen können ebenfalls verwendet werden, um das Formgeben des expandierten Produkts fertigzustellen.With further reference to 1 becomes the extrudate, which the injection orifice ( 7 ) leaves, preferably fed via a roller device ( 10 ) with two or more rollers ( 11 ) disposed in relation to each other to apply pressure to the extrudate substantially perpendicular to the direction of extrusion. Several groups of rolls may be used, arranged one behind the other along the direction of extrusion, to successively apply pressure to the extrudate. Pressure from each roller used is preferably applied substantially perpendicular to the direction of extrusion. Each group of rolls can be adjusted to apply equal or different amounts of pressure to the extrudate. The rolls in a given group of rolls can form an opening corresponding to the shape of the desired product. To form expanded sheets of starch, including those which are optionally subsequently injection molded, one or more pairs of opposing flat rolls may be used. Preferably, the rollers apply sufficient pressure to the strand to substantially compress the cells in the strand, or more preferably to compress the cells. The rolls may also be used to complete molding of the expanded product.

Der Verfahrensschritt des Anwendens von Druck auf das Extrudat, vorzugsweise durch Walzen, ist eine wesentliche Verbesserung in dem Herstellungsverfahren gemäß dieser Erfindung, was eine wesentlich reduzierte Sprödigkeit des extrudierten Produkts aus Stärke zur Folge hat. Die Anwendung von Druck wie hier beschrieben vermindert ebenfalls das Stauben und Absplittern der extrudierten Produkte und steigert die Volumendichte. Der Walzendruck, der erforderlich ist, um verbesserte Eigenschaften zu erhalten, hängt von der Form des Extrudats, der Zellgröße und Volumendichte des Extrudats ab, was wiederum von der Zusammensetzung des Extrudats einschließlich der Art der Stärke und enthaltenem Wasser abhängt. Der erforderliche Walzendruck, der benötigt wird, um die gewünschten Endeigenschaften zu erhalten, kann schnell empirisch für eine bestimmte Stärkezusammensetzung und Produktform bestimmt werden, ohne dass unnötig experimentiert werden muss. Im Allgemeinen ist der Walzendruck zum Herstellen von Bahnenprodukten höher als für das Herstellen geformter loser Füllmaterialien.The process of applying pressure to the extrudate, preferably by rolling, is a significant improvement in the manufacturing process of this invention, resulting in substantially reduced brittleness of the extruded starch product. The application of pressure as described herein also reduces the dusting and chipping of the extruded products and increases the bulk density. The roll pressure required to obtain improved properties depends on the shape of the extrudate, the cell size, and bulk density of the extrudate, which in turn depends on the nature of the extrudate depending on the type of starch and contained water. The required roll pressure needed to obtain the desired end properties can be quickly determined empirically for a particular starch composition and product form without needlessly experimenting. Generally, the roller pressure for making web products is higher than for producing shaped loose fillers.

Die Walzengeschwindigkeit kann angepasst werden, um der Extrudiergeschwindigkeit im Wesentlichen zu entsprechen. Ist dies der Fall, tritt nur minimales Strecken des Extrudats auf. Alternativ kann die Walzengeschwindigkeit angepasst werden, um etwas höher als die Extrudiergeschwindigkeit zu sein. In diesem Fall wird das Extrudat sowohl gewalzt als auch gestreckt. Komprimieren in Begleitung von Strecken, wie angewendet, wenn ein Extrudat gewalzt und gestreckt wird, hat überraschenderweise aufgedeckt, dass den Artikeln aus Stärke unter Verwendung des komprimierten und gestreckten Extrudats verbesserte Eigenschaften verliehen werden. Walzengeschwindigkeiten von mehr als ungefähr 50% höher als die Extrudiergeschwindigkeit können angewendet werden, um Strecken mit Komprimieren zu erreichen. Bevorzugte Walzengeschwindigkeiten zum Strecken und Komprimieren liegen zwischen ungefähr 10% bis ungefähr 20% höher als die Extrudiergeschwindigkeit.The Roller speed can be adjusted to the extrusion speed essentially to match. If this is the case, only minimal occurs Stretch the extrudate. Alternatively, the roller speed be adjusted to something higher to be the extruding speed. In this case, that will Extrudate both rolled and stretched. Compress in accompaniment of stretching, as applied when an extrudate is rolled and stretched will, surprisingly uncovered that the articles were made of starch using the compressed and elongated extrudates are imparted improved properties. Roller speeds of more than about 50% higher than the extrusion speed can can be used to achieve compression stretches. preferred Roller speeds for stretching and compressing are in between approximately 10% to about 20% higher as the extrusion speed.

3 stellt schematisch eine Extrudier-/Walz-/Schneidvorrichtung dar, die zur Herstellung loser Füllprodukte gemäß der Erfindung angepasst ist. Merkmale, die gleich jenen aus 1 sind, sind mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Stärke, vorzugsweise rohe, nicht-modifizierte Stärke, wird mit gewünschten Zusätzen gemischt, zum Beispiel in einem Zufuhrapparat oder einer Mischkammer (1), und in einen Extruder (3) eingebracht. In 3 ist der Zufuhrapparat mit direkter Einbringung in den Extruder dargestellt. Ein Zufuhrapparat wie in 1 dargestellt, mit Zufuhreinbringung durch einen Strömungsglätter, kann ebenfalls verwendet werden. Wiederum ist der Extruder vorzugsweise ein Doppel-Schnecken-Extruder wie schematisch dargestellt (12). Die Mischung wird weiter gemischt, einem Scheren, Temperatur- und Druckanstieg in dem Extruder unterzogen, um eine Masse zu bilden, vorzugsweise eine plastifizierte Masse, welche durch eine expandierende Spritzöffnung (7) gedrückt wird. Das Extrudat wird zugeführt über eine Walzenvorrichtung (10) mit zwei oder mehr Walzen (11), welche Druck auf das Extrudat ausüben, vorzugsweise einen Druck, der im Wesentlichen senkrecht zur Extrudierrichtung ist. Die Walzen bilden eine Öffnung gemäß der Form des gewünschten Produkts. 3 Fig. 3 schematically illustrates an extruding / rolling / cutting apparatus adapted for producing loose fill products according to the invention. Features that are equal to those 1 are marked with the same reference numbers. Starch, preferably crude, unmodified starch, is mixed with desired additives, for example in a feed apparatus or a mixing chamber ( 1 ), and into an extruder ( 3 ) brought in. In 3 is the Zufuhparparat shown with direct introduction into the extruder. A feeder as in 1 shown with feeding by a flow straightener can also be used. Again, the extruder is preferably a twin-screw extruder as shown schematically ( 12 ). The mixture is further mixed, subjected to shearing, temperature and pressure rise in the extruder to form a mass, preferably a plasticized mass which passes through an expanding spray orifice (Fig. 7 ) is pressed. The extrudate is fed via a roller device ( 10 ) with two or more rollers ( 11 ) which exert pressure on the extrudate, preferably a pressure which is substantially perpendicular to the direction of extrusion. The rollers form an opening according to the shape of the desired product.

Das komprimierte Extrudat wird in gewünschte Längen geschnitten durch eine Schneidvorrichtung, zum Beispiel ein rotierendes Messer (14), welches hinter den Walzen angeordnet ist. Das daraus resultierende komprimierte und geschnittene Extrudat wird vorzugsweise unter kontrollierten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen ausgehärtet. Das Aushärten wird vorzugsweise bei ungefähr 18° bis ungefähr 30°C, vorzugsweise bei 21°C, durchgeführt, bei einer Feuchtigkeit im Bereich von ungefähr 40% bis ungefähr 80%, vorzugsweise ungefähr 50%, innerhalb ein bis zwei Tagen.The compressed extrudate is cut into desired lengths by a cutting device, for example a rotating knife ( 14 ), which is located behind the rollers. The resulting compressed and cut extrudate is preferably cured under controlled temperature and humidity conditions. The curing is preferably carried out at about 18 ° to about 30 ° C, preferably at 21 ° C, at a humidity in the range of about 40% to about 80%, preferably about 50%, within one to two days.

Die Herstellung expandierter loser Füllmaterialien aus Stärke und expandierter Bahnen aus Stärke wird üblicherweise kontinuierlich durch ununterbrochenes Zuführen zu dem Extruder, Extrudieren, Kompression/Walzen und Schneiden durchgeführt.The Production of expanded loose fillers out of strength and expanded sheets of starch usually become continuously by continuously feeding to the extruder, extruding, Compression / rolling and cutting performed.

Ein herkömmlicher Doppel-Schnecken-Extruder mit Zufuhrschnecken, eingängigen Leitschnecken, Scherschaufeln (vorzugsweise 3 oder mehr, wobei 3–10 üblich sind) und Mischschaufeln (üblicherweise 1–5) kann bei diesem Verfahren verwendet werden. Eine Schneckenanordnung der expandierenden Art kann in dem Doppel-Schnecken-Extruder verwendet werden. Die übliche Verweildauer der Basismischung (d. h. der Stärke mit allen Zusätzen) in dem Extruder ist ungefähr 9 bis ungefähr 20 Sekunden und das Extrudieren findet mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 45 bis ungefähr 91 kg/h (100 bis ungefähr 200 lb/h) pro Spritzöffnungseinsatz statt.One conventional Double-screw extruder with feed screws, single-start guide screws, shear blades (preferably 3 or more, with 3-10 common) and mixing blades (usually 1-5) can used in this method. A worm assembly of expanding type can be used in the twin-screw extruder become. The usual Residence time of the base mixture (ie starch with all additives) in the extruder is about 9 to about 20 seconds and extruding takes place at a speed of about 45 to about 91 kg / h (100 to approx 200 lb / h) per spray opening insert instead of.

Die Größe und Anordnung der Spritzöffnung bestimmt die Form des Querschnitts des Extrudats. Eine Vielzahl von Formen und Größen von endgültigen Produkten kann hergestellt werden. Die Stärke kann ebenfalls extrudiert werden, um Bahnen von Polstermaterial oder zur weiteren Formung durch Spritzdruck herzustellen. Üblicherweise können Produktbahnen mit einer Dicke von ungefähr 2,5 bis ungefähr 6,4 mm (1/10 bis ungefähr 1/4 inch) durch das Extrudier-/Kompressionsverfahren hergestellt werden. Geformte Produkte aus Stärke für loses Verpackungsmaterial können zum Beispiel mehrere Querschnittsformen aufweisen, einschließlich, unter anderem, des großen Omikrons, der Zahl 8, kurzen Stangen, S-förmig, C-förmig, oval und eines Omegas. Die Produktform hat keine wesentliche Auswirkung auf die Elastizität von losem Füllverpackungsmaterial. Die Volumendichte von losem Füllmaterial kann jedoch von der Form abhängen.The Size and arrangement the spray opening determines the shape of the cross section of the extrudate. A variety of shapes and sizes of final Products can be made. The starch can also be extruded be to webs of cushioning material or for further shaping produce by injection pressure. Usually can Product webs having a thickness of about 2.5 to about 6.4 mm (1/10 to about 1/4 inch) by the extrusion / compression process become. Shaped products made of starch for loses Packaging material can for example, have several cross-sectional shapes, including, under other, the big one Omikrons, the number 8, short rods, S-shaped, C-shaped, oval and an omega. The product form has no significant effect on the elasticity of loose Füllverpackungsmaterial. The volume density of loose filler however, it may depend on the shape.

Eine Vielzahl von Formen und Größen von losen End-Füllprodukten kann hergestellt werden, indem die Form der Spritzöffnung verändert wird. Verschiedene Walzenanordnungen können bei der Produktion von losem Füllmaterial verwendet werden. 4a stellt die Verwendung von zwei gegenläufigen Walzen (21a und 21b) in Kombination mit einer Spritzöffnung (7a) dar, um loses Füllmaterial (a) in Form einer Zahl 8 zu bilden. Die gestaltete Walzenanordnung ist separat dargestellt. 4b stellt eine 3-Walzen-Anordnung (22a, 22b und 22c) dar, um ein Produkt mit einem dreieckigen Querschnitt zu bilden. Die Extrudierrichtung durch die Walzen wird mittels Pfeil 19 dargestellt. 4c stellt eine zweite 3-Walzen-Anordnung (23a, 23b und 24) dar, um ein Produkt in Form eines Omegas zu bilden. 4d und 4e stellen zwei unterschiedliche 4-Walzen-Anordnungen (25a–d bzw. 26a–d) dar, welche Produkte mit konkaven oder konvexen Seiten ergeben. Viele andere Walzenanordnungen einschließlich flacher, gewellter oder auf andere Art geformter Walzen können verwendet werden, um die gewünschte Form des losen Füllprodukts zu erhalten. In jeder der Darstellungen aus 4 sind die Walzenspindeln und die Walzrichtung angegeben.A variety of shapes and sizes of loose end fill products can be made by changing the shape of the injection port. Various roller arrangements can be used in the production of loose filling material. 4a introduces the use of two counter-rotating rollers ( 21a and 21b ) in combination with a spray opening ( 7a ) to loose filling material (a) in the form of a number 8th to build. The designed roller arrangement is shown separately. 4b represents a 3-roll arrangement ( 22a . 22b and 22c ) to form a product with a triangular cross-section. The direction of extrusion through the rollers is indicated by arrow 19 shown. 4c represents a second 3-roll arrangement ( 23a . 23b and 24 ) to form a product in the form of an omega. 4d and 4e represent two different 4-roll arrangements ( 25a -D or 26a -D), which results in products with concave or convex sides. Many other roll arrangements, including flat, corrugated, or otherwise shaped rolls, can be used to obtain the desired shape of loose fill product. In each of the illustrations 4 the roll spindles and the rolling direction are indicated.

Bei einer bevorzugten Walzenvorrichtung wird Druck auf das Extrudat im Wesentlichen senkrecht zur Extrudierrichtung angewendet. Das warme Extrudat kann einfach durch die sich gegenüberliegenden flachen Walzen (welche die von der Spritzöffnung gegebene Form verwerfen können) geführt werden. Im Allgemeinen wird bevorzugt, dass die Walze oder die Walzen Druck symmetrisch zu dem warmen Extrudat entsprechend der gewünschten Produktform aufbringen, z. B. wird eine gewalzte Bahn vorzugsweise zum Spritzgießen von Schalen und ähnlichen Behältern verwendet. Walzen können aus rostfreiem Stahl, Teflon oder verwandten Materialien hergestellt sein, welche dem Extrudat gegenüber inert sind. Die Walzen werden vorzugsweise so im Hinblick auf die Extruder-Spritzöffnung angeordnet, dass das warme Extrudat direkt den Walzen zugeführt werden kann, solange das Extrudat noch warm ist.at a preferred roller device will put pressure on the extrudate applied substantially perpendicular to the extrusion direction. The Warm extrudate can easily pass through the opposing flat rollers (which from the spray opening can discard the given form) guided become. In general, it is preferred that the roll or rolls Pressure symmetrical to the warm extrudate according to the desired Apply product form, eg. For example, a rolled sheet is preferable for injection molding of bowls and the like containers used. Rollers can made of stainless steel, Teflon or related materials which are opposite to the extrudate are inert. The rollers are preferably so in view of Extruder die arranged that the warm extrudate be fed directly to the rollers can, as long as the extrudate is still warm.

Ein Schritt der Kompression oder des Walzens wurde zuvor nicht bei der Herstellung expandierter Produkte aus Stärke angewendet. Bevorzugte Walzen sind mit einer Feder versehen und der aufgebrachte Druck ist einstellbar. Während Walzen das bevorzugte Verfahren zur Anwendung von Druck auf das Extrudat ist, um gewünschte Eigenschaften in expandierten Artikeln aus Stärke zu erreichen, wird dem Durchschnittsfachmann offenbar werden, dass andere Verfahren angewendet werden können, um das gewünschte Resultat zu erreichen. Es wird offensichtlich, dass eine Vielzahl von Verfahren verfügbar ist, um das Extrudat zu strecken. Insbesondere ist eine Vielzahl an Verfahren zum Strecken des Extrudats vor, während oder nach der Kompression verfügbar.One Step of compression or rolling was not previously at the Production of expanded products from starch applied. preferred Rollers are provided with a spring and the applied pressure is adjustable. While Roll the preferred method of applying pressure to the Extrudate is to desired Achieving properties in expanded items from strength is the It will be apparent to those of ordinary skill in the art that other methods are used can be to the desired To achieve the result. It becomes obvious that a variety of procedures available is to stretch the extrudate. In particular, a variety to methods of stretching the extrudate before, during or after compression available.

Vorzugsweise werden die Walzen ausreichend nah an der Extruder-Spritzöffnung angeordnet, sodass das Extrudat während des Walzens warm bleibt. Zur Vereinfachung der Darstellung zeigt die Walzenvorrichtung aus 1 eine Gruppe von Walzen. Zwei oder mehrere Gruppen von Walzen hintereinander können in dem Verarbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die Verwendung von mehr als einer Gruppe von Walzen kann die Effizienz des Verfahrens verbessern. Es sollte jedoch beachtet werden, dass das Extrudat während des Walzvorgangs warm bleibt. Die Walzen können beheizt werden. Insbesondere für die Herstellung von Bahnen aus Stärke kann die Verwendung von zwei oder mehreren Walzen bevorzugt sein, um die gewünschten endgültigen Eigenschaften zu erhalten.Preferably, the rolls are placed sufficiently close to the extruder injection port that the extrudate remains warm during rolling. For ease of illustration, the roller device shows 1 a group of rollers. Two or more groups of rolls in series may be used in the processing method according to the present invention. The use of more than one group of rolls can improve the efficiency of the process. It should be noted, however, that the extrudate remains warm during the rolling process. The rollers can be heated. In particular, for the production of webs of starch, the use of two or more rolls may be preferred in order to obtain the desired final properties.

Die Form von losen Füllverpackungsmaterialien beeinflusst die Fähigkeit des Materials, ineinanderzugreifen. Loses Füllmaterial, welches so geformt ist, dass die Stücke etwas ineinandergreifen, ist weniger leicht durch Stöße zu verschieben und schützt die verpackten Artikel besser vor Schaden durch Stöße. Bevorzugte Formen für loses Füllmaterial mit der Fähigkeit, ineinanderzugreifen, sind jene mit Vorsprüngen und Einkerbungen, welche es Stücken ermöglichen, ineinanderzugreifen.The Shape of loose filling packaging materials affects the ability of the material, to interlock. Loose filling material, which is shaped like this is that the pieces meshing is less easy to push through impact and protects The packaged items better from damage by shocks. Preferred forms for loses filling material with the ability interlocking are those with protrusions and indentations, which it's pieces enable, mate.

Die bevorzugten Extruder-Zufuhr-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung beinhalten rohe, nicht-modifizierte Stärke als Hauptbestandteil (ungefähr 70% bis ungefähr 97% nach Gewicht). Geringere Mengen von Zusätzen, einschließlich Schmiermittel, Weichmacher, Befeuchtungsmittel, keimbildendem Mittel und einem anderen Treibmittel (zusätzlich zu Wasser), wobei die Zusätze vorzugsweise bis zu einem Maximum von 30% nach Gewicht des Gesamtgewichts des Extrudats aufweisen, können hinzugefügt werden. Eins der bevorzugten Extrudate enthält eine minimale Menge an Weichmachern, einschließlich Polyvinylalkohol oder Ethylenvinylalkohol (oder andere Polyole), um die gewünschten Eigenschaften zu erhalten, wenn es durch das verbesserte Extrudier-/Komprimierverfahren, welches hier beschrieben ist, verarbeitet wird. Insbesondere beinhaltet bevorzugte Extruder-Zufuhr weniger als ungefähr 5% nach Gewicht Polyvinylalkohol oder Ethylenvinylalkohol. Noch bevorzugtere Extruder-Zufuhren beinhalten weniger als oder gleich ungefähr 2,5% nach Gewicht oder beinhalten weniger als oder gleich ungefähr 1% nach Gewicht an Polyvinylalkohol oder Ethylenvinylalkohol.The preferred extruder feed compositions of the present invention Include raw, unmodified starch as the main ingredient (about 70% to approximately 97% by weight). Lower amounts of additives, including lubricants, Plasticizer, humectant, nucleating agent and a other propellant (in addition to water), with the additives preferably up to a maximum of 30% by weight of the total weight of the extrudate added become. One of the preferred extrudates contains a minimal amount of plasticizers, including Polyvinyl alcohol or ethylene vinyl alcohol (or other polyols), to the desired Properties obtained by the improved extrusion / compression process, which is described here, is processed. In particular, includes preferred extruder feed less than about 5% by weight polyvinyl alcohol or ethylene vinyl alcohol. Even more preferred extruder feeds include less than or equal to about 2.5% by weight or less than or equal to about 1% after Weight of polyvinyl alcohol or ethylene vinyl alcohol.

Wasser wird der Extruder-Zufuhr üblicherweise während deren Durchlauf durch den Extruder hinzugefügt, üblicherweise an dem Einlassbereich des Extruders. Hinzugefügtes Wasser kann im Allgemeinen ungefähr 30% oder weniger der Stärkezusammensetzung in dem Extruder darstellen. Zusätzlich sind veränderliche Mengen an Wasser in der Stärke selbst vorhanden. Die Menge an zugefügtem Wasser in einer gegebenen Extrusion hängt von den Extrudierbedingungen, dem anfänglichen Wassergehalt der verwendeten Stärke und dem gewünschten Produkt ab. Im Allgemeinen wird die Wassermenge in dem Extrudat angepasst, um die Streckung des extrudierten Produkts zu maximieren, wobei ein weiches oder zu flüssiges Extrudat vermieden wird. Wasser kann mit anderen Bestandteilen der Grundstärkemischung vorgemischt werden oder von diesen getrennt hinzugefügt werden. Zum Beispiel kann Wasser durch Einlassöffnungen in den Extruder gegeben werden und das Hinzufügen angepasst und gesteuert werden. Die Menge an hinzuzufügendem Wasser hängt von dem Feuchtigkeitsgehalt der Rohstärke ab. Der gesamte Wassergehalt der Grundstärkemischung vor Extrudieren liegt üblicherweise zwischen ungefähr 6% und ungefähr 18%.water The extruder feed is usually while their passage through the extruder is added, usually at the inlet area of the extruder. In addition Gefügtes Water can generally be about 30% or less of the starch composition in the extruder. additionally are changeable Amounts of water in the starch even available. The amount of added water in a given Extrusion hangs from the extruding conditions, the initial water content of the used Strength and the desired one Product off. In general, the amount of water in the extrudate adjusted to maximize the stretch of the extruded product, being a soft or too liquid Extrudate is avoided. Water can with other components of the Basic starch mixture be premixed or added separately from them. For example, water may be added to the extruder through inlet ports and adding adapted and controlled. The amount of added water depends on the moisture content of the raw starch. The total water content the basic starch mixture before extruding is usually between about 6% and about 18%.

Es wurde herausgefunden, dass spritzgegossene Artikel mit geeigneten Eigenschaften für Verpackungsanwendungen, wie beispielsweise Behälter und Schalen, unter Verwendung von Extruder-Zufuhr-Zusammensetzungen hergestellt werden können, welche keinen polymeren oder Polyol Weichmacher, zum Beispiel kein PVA oder EVA, enthalten.It It was found that injection-molded articles with suitable Properties for Packaging applications, such as containers and trays, using can be made of extruder feed compositions which no polymeric or polyol plasticizer, for example no PVA or EVA.

In bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung wird rohe, nicht-modifizierte, nicht-derivatisierte Stärke verwendet, welche im Wesentlichen Stärke ist, so wie sie in der Natur auftritt, andere als jene, die physikalisch von anderen Pflanzenbestandteilen getrennt ist. Die Stärke ist üblicherweise ein Pulver (fein oder grob) oder ein Granulat. Maisstärke ist die bei der vorliegenden Erfindung bevorzugte Stärke, jedoch kann jede Art nicht-modifizierter Stärke von Weizen, Reis, Kartoffeln, Tapioka oder Ähnlichem oder Mischungen von Stärken verwendet werden. Mischungen von Stärken unterschiedlicher Pflanzenquellen können verwendet werden. Zusätzlich können andere natürliche oder synthetische Materialien, die Stärke als Hauptbestandteil aufweisen, zum Beispiel Reismehl, ebenfalls als Quelle von Stärke für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.In preferred embodiments this invention uses crude, unmodified, non-derivatized starch, which is essentially strength is, as it occurs in nature, other than those that are physical is separated from other plant components. The strength is common a powder (fine or coarse) or granules. Corn starch is The preferred starch in the present invention, however, may be any type of unmodified starch Wheat, rice, potatoes, tapioca or the like, or mixtures of Strengthen be used. Mixtures of starches from different plant sources can be used. additionally can other natural or synthetic materials having starch as a main component, for example, rice flour, also as a source of starch for the process according to the present Invention can be used.

Die Erfindung erfordert nicht die Verwendung von Hoch-Amylosestärke, um die gewünschte gute Biegsamkeit oder Elastizität zu erhalten. Die Erfindung erfordert nicht die Verwendung von derivatisierter Stärke, wie zum Beispiel Stärke, welche an der Hydroxy-Gruppe durch chemische Reaktion verändert (z. B. verestert, verethert oder phosphoryliert) wurde. Die Erfindung erfordert keine Vorbehandlung von Stärke durch Behandlung mit Wärme oder Druck, Gelatinisierung oder Destrukturisierung von Stärke vor Hinzugeben zu dem Extruder. Trotzdem können Stärkezusammensetzungen, welche Hoch-Amylosestärke, modifizierte oder derivatisierte Stärke aufweisen, oder vorbehandelte, gelatinisierte oder destrukturisierte Stärkezusammensetzungen durch das verbesserte Extrudier-, Komprimier- und Streckverfahren der vorliegenden Erfindung verarbeitet werden, um extrudierte Materialien mit verbesserten Eigenschaften zur Verwendung als Verpackungsmaterialien zu liefern. Mischungen von modifizierter oder auf andere Art behandelter Stärke und rohe, nicht-modifizierte Stärke können in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung bevorzugte Stärke ist vorwiegend nicht-modifizierte Stärke, d. h. Stärke, welche 50% oder mehr nach Gewicht an nicht-modifizierter Stärke enthält.The Invention does not require the use of high amylose starch the desired good flexibility or elasticity to obtain. The invention does not require the use of derivatized Strength, like for example, starch, which at the hydroxy group changed by chemical reaction (eg esterified, etherified or phosphorylated). The invention does not require pretreatment of starch by treatment with heat or Pressure, gelatinization or destructuring of starch Add to the extruder. Nevertheless, starch compositions can be used High amylose starch, have modified or derivatized starch, or pretreated, gelatinized or destructured starch compositions the improved extrusion, compression and stretching method of the present invention Be processed to improve extruded materials with To provide properties for use as packaging materials. Mixtures of modified or otherwise treated starch and raw, unmodified starch can used in the process of the present invention. to Use in the present invention is preferred starch predominantly unmodified starch, d. H. Strength, which contains 50% or more by weight of unmodified starch.

Biegsame, geschmeidige und elastische expandierte Produkte aus Stärke der vorliegenden Erfindung können mit geringeren Mengen an Weichmachern hergestellt werden, insbesondere an Polyvinylalkohol, Ethylenvinylalkohol und verwandten Polyolmaterialien, als im Stand der Technik gelehrt wurde.flexible, supple and elastic expanded products of strength of present invention be prepared with lower amounts of plasticizers, in particular polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol and related polyol materials, as taught in the prior art.

Die vorgemischte Grund-Stärkemischung, die Extruder-Zufuhr (einschließlich jeglichem hinzugefügten Wasser, Schmiermittel, Glycerin oder anderen Bestandteilen) kann direkt in den Extruder eingebracht werden, oder die einzelnen Bestandteile können in einer beliebigen Reihenfolge dem Extruder hinzugefügt werden, um darin gemischt zu werden. In einem bevorzugten Verfahren des Hinzufügens der Bestandteile werden Wasser, Schmiermittel und Glycerin zu den restlichen Bestandteilen in dem Extruder hinzugefügt durch unabhängig voneinander einstellbare Einlässe in den Extruder. Extruder-Zufuhr-Mischungen der vorliegenden Erfindung weisen hauptsächlich Stärke mit geringen Mengen eines keimbildenden Mittels, wie Maismehl oder Talk, auf.The premixed basic starch mixture, the extruder feed (including any added Water, lubricant, glycerin or other ingredients) be introduced directly into the extruder, or the individual components can be added in any order to the extruder, to be mixed in it. In a preferred method of adding The ingredients include water, lubricant and glycerin added by remaining ingredients in the extruder independently adjustable inlets in the extruder. Extruder feed mixtures The present invention mainly comprises starch with small amounts of nucleating agent, such as cornmeal or talc.

Die bevorzugte Extruder-Zufuhr-Mischung der vorliegenden Erfindung weist hauptsächlich Stärke mit geringen Mengen an Befeuchtungsmitteln, Weichmachern, Schmiermitteln, keimbildenden Mitteln und optional Treibmitteln und Mitteln, welche eine Reduzierung der Zellengröße zur Funktion haben, auf. Glycerin, verwandte Polyole einschließlich Pentaerythrit und Pflanzenöl können unter anderem bei dem Extrudieren der Stärke als Befeuchtungsmittel und/oder Schmiermittel wirken, um die Fließeigenschaften der Mischung zu verbessern und glatte Oberflächen für das Extrudieren zu liefern. Polyvinylalkohol, Ethylenvinylalkohol und verwandte polymere Polyole können als Weichmacher wirken. Glycerin kann ebenfalls als Weichmacher wirken. Talk, Protein wie Getreidemehl, in Ei-Albumin oder Blutmehl oder andere Proteinquellen, und Materialien, welche CO2-ähnliches "Hydrocerol" (Marke, Boehringer Ingelheim) erzeugen, können als keimbildende Mittel wirken.The preferred extruder feed mixture of the present invention mainly comprises starch with small amounts of humectants, plasticizers, lubricants, nucleating agents, and optionally blowing agents and agents which function to reduce cell size. Glycerol, related polyols including pentaerythritol and vegetable oil can act, inter alia, in extruding the starch as a humectant and / or lubricant to ver the flow properties of the mixture ver improve and provide smooth surfaces for extrusion. Polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol and related polymeric polyols can act as plasticizers. Glycerin can also act as a plasticizer. Talc, protein such as cornmeal, in egg albumin or blood meal or other protein sources, and materials which produce CO 2 -like "hydrocerol" (trademark, Boehringer Ingelheim) may act as nucleating agents.

Verkapseltes Natriumbicarbonat und Zitronensäuremischungen zum Beispiel, "Hydrocerol", welches CO2 erzeugt, und Natriumzitrat (CF- und BIH-Formen, zum Beispiel erhältlich von Boehringer Ingelheim) können als keimbildendes Mittel wirken. Unterschiedliche Formen von verkapselten Materialien sind erhältlich, in welchen die verkapselten Bestandteile bei unterschiedlichen Temperaturen freigesetzt werden. Der Durchschnittsfachmann kann schnell die geeignete Form für eine gegebene Anwendung wählen. Im Allgemeinen wird die Form, welche bei der geringsten Temperatur, die mit der Anwendung zusammenpasst, entsteht, verwendet. Glycerinmonostearat und andere Glycerinmonoester von Fettsäuren, zum Beispiel "Myvaplex", können als Hilfe bei der Bildung von gleichförmigen kleinen Zellen in dem extrudierten Material wirken. Überhitztes Wasser in dem Extrudat kann als Treibmittel dienen. Die Extruder-Zufuhr der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls zusätzliche geringe Mengen an Treibmitteln beinhalten, einschließlich, unter anderen, Carbonatsalzen einschließlich Natrium-, Kalium- und Ammoniumsalzen. Jegliche in der Grundmischung verwendeten Pflanzenöle oder Polyole sind vorzugsweise pumpfähig. Im Allgemeinen kann die Extruder-Zufuhr-Mischung der vorliegenden Erfindung Zusammensetzungen aus einem oder mehreren Befeuchtungsmitteln, Weichmachern, Schmiermitteln, keimbildenden Mitteln und/oder Treibmitteln enthalten. Die maximale Menge dieser Zusätze ist vorzugsweise ungefähr 30% nach Gewicht des Gesamtgewichts der Extruder-Zufuhr-Mischung (einschließlich hinzugefügtem Wasser). Die Extruder-Zufuhr-Mischung enthält vorzugsweise ein Minimum dieser Additive, das erforderlich ist, um die gewünschten Eigenschaften des extrudierten Produkts zu erhalten. Die Mischung enthält eine minimale Menge an Weichmachern, um deren Kosten zu senken.For example, encapsulated sodium bicarbonate and citric acid mixtures, "hydrocerol" which produces CO 2 , and sodium citrate (CF and BIH forms, available, for example, from Boehringer Ingelheim) may act as a nucleating agent. Various forms of encapsulated materials are available in which the encapsulated ingredients are released at different temperatures. One of ordinary skill in the art can quickly choose the appropriate shape for a given application. In general, the shape that results at the lowest temperature that matches the application is used. Glycerol monostearate and other glycerol monoesters of fatty acids, for example "myvaplex", can act as an aid in the formation of uniform small cells in the extruded material. Superheated water in the extrudate can serve as a propellant. The extruder feed of the present invention may also contain additional minor amounts of blowing agents, including, among others, carbonate salts including sodium, potassium and ammonium salts. Any vegetable oils or polyols used in the masterbatch are preferably pumpable. In general, the extruder feed mixture of the present invention may contain compositions of one or more humectants, plasticizers, lubricants, nucleating agents, and / or propellants. The maximum amount of these additives is preferably about 30% by weight of the total weight of the extruder feed mixture (including added water). The extruder feed mixture preferably contains a minimum of these additives required to obtain the desired properties of the extruded product. The mixture contains a minimal amount of plasticizers to reduce their costs.

Der Schritt des Komprimierens/Walzens der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Verwendung von wesentlich geringeren Mengen an Weichmachern als in Verfahren im Stand der Technik erforderlich sind, um biegsame, nicht-spröde expandierte Produkte aus Stärke zu erhalten. Eine bevorzugte Extruder-Zufuhr beinhaltet weniger als ungefähr 5% Weichmacher. Polymere Vinylalkohole werden oft in Stärke-Extrudiervorgängen als Weichmacher verwendet. Die bevorzugten Extruder-Zufuhr-Mischungen der vorliegenden Erfindung beinhalten weniger als ungefähr 5% nach Gewicht an Polyvinylalkohol, Polyethylenalkohol oder verwandten polymeren Vinylalkoholen (oder Mischungen derselben). Bevorzugte Extruder-Zufuhr-Mischungen der vorliegenden Erfindung beinhalten jene, in welchen die Menge an polymerem Vinylalkohol geringer ist als ungefähr 5% nach Gewicht, und insbesondere jene mit ungefähr 2,5% nach Gewicht sowie jene mit weniger als ungefähr 1% nach Gewicht an polymerem Vinylalkohol. PVA mit unterschiedlichen Molekulargewichten ist erhältlich. Airol 325 und Airol 540, beide erhältlich von Air Products, wurden als Extruder-Zufuhren für die vorliegende Erfindung als geeignet herausgefunden. Mischungen der vorliegenden Erfindung können ebenfalls relativ geringe Mengen als Gylcerin oder anderen Befeuchtungsmitteln enthalten.Of the The compression / rolling step of the present invention enables the Use of significantly lower amounts of plasticizers than in prior art processes are required to form flexible, non-brittle expanded products made of starch to obtain. A preferred extruder feed contains less as about 5% plasticizer. Polymeric vinyl alcohols are often used in starch extrusion processes Softener used. The preferred extruder feed mixtures of the present invention contain less than about 5% after Weight of polyvinyl alcohol, polyethylene alcohol or related polymers Vinyl alcohols (or mixtures thereof). Preferred extruder feed mixtures of the present invention include those in which the amount polymeric vinyl alcohol is less than about 5% by weight, and especially those with about 2.5% by weight and those with less than about 1% after Weight of polymeric vinyl alcohol. PVA with different molecular weights is available. Airol 325 and Airol 540, both available from Air Products as extruder feeds for found the present invention to be suitable. mixtures of the present invention also relatively small amounts than glycerine or other humectants contain.

Mischungen der vorliegenden Erfindung beinhalten jene, in welchen der Glyceringehalt geringer ist als ungefähr 1,5% nach Gewicht, und jene, in welchen der Glyceringehalt geringer ist als ungefähr 0,5% nach Gewicht. Mischungen der vorliegenden Erfindung beinhalten ebenfalls jene, in welchen der Talk-Gehalt zwischen ungefähr 1% nach Gewicht und ungefähr 10% nach Gewicht liegt, und jene, in welchen der Talk-Gehalt zwischen ungefähr 1% nach Gewicht und ungefähr 5% nach Gewicht liegt.mixtures of the present invention include those in which the glycerol content less than about 1.5% by weight, and those in which the glycerine content is lower is as about 0.5% by weight. Mixtures of the present invention include also those in which the talc content is between about 1% after Weight and about 10% by weight, and those in which the talc content is between approximately 1% by weight and about 5% by weight.

Glycerinmonostearat (zum Beispiel "Myvaplex" (Marke, Eastman Kodak)) kann in der Extruder-Zufuhr enthalten sein, um verbesserte Einheitlichkeit der Zellengröße in der expandierten Stärke zu liefern. Glycerinmonostearat ist vorzugsweise in der Extruder-Zufuhr in einer Menge im Bereich von ungefähr 0,1% bis ungefähr 0,5% nach Gewicht enthalten. Noch bevorzugter ist es in einer Menge von ungefähr 0,15 bis ungefähr 0,25% nach Gewicht vorhanden.glycerol (for example, "Myvaplex" (trademark, Eastman Kodak) may be included in the extruder feed to improve Uniformity of cell size in the expanded strength to deliver. Glycerol monostearate is preferably present in the extruder feed in an amount in the range of about 0.1% to about 0.5% by weight. More preferably, it is in an amount of about 0.15 to about 0.25% available by weight.

Zum Beispiel kann die Extruder-Zufuhr-Mischung der vorliegenden Erfindung die folgenden Bestandteile enthalten, ausgedrückt in Gewichtsprozent: Stärke (ungefähr 70 bis ungefähr 97%), vorzugsweise hauptsächlich rohe, nicht-modifizierte Stärke; hinzugefügtes Wasser (bis zu ungefähr 30%); Pflanzenöl (bis zu ungefähr 6%); Glycerin (bis zu ungefähr 3%); Polyvinylalkohol oder andere Weichmacher (bis zu ungefähr 25%, bevorzugtes Maximum von weniger als 5%); proteinöses Getreidemehl (bis zu ungefähr 20%); Glycerinmonostearat (bis zu ungefähr 0,5%); zusätzliches Treibmittel (bis zu ungefähr 0,8%); und Talk (bis zu ungefähr 10%) unter der Bedingung, dass die Mischung ein keimbildendes Mittel enthalten muss. Zusätzliches Wasser und/oder Schmiermittel können während des Extrudierens hinzugefügt werden.To the Example may be the extruder feed mixture of the present invention contain the following ingredients, expressed in weight percent: starch (about 70 to approximately 97%), preferably mainly raw, unmodified starch; add gefügtes Water (up to about 30%); vegetable oil (up to about 6%); Glycerin (up to about 3%); Polyvinyl alcohol or other plasticizers (up to about 25%, preferred Maximum of less than 5%); proteinaceous cereal flour (up to about 20%); Glycerol monostearate (up to about 0.5%); additional Propellant (up to about 0.8%); and talc (up to about 10%) on the condition that the mixture is a nucleating agent must contain. extra Water and / or lubricants can while added to the extruding become.

Andere Beispiele für Extruder-Zufuhr-Mischungen, die zur Verwendung für die vorliegende Erfindung geeignet sind, beinhalten die folgenden, wobei die Zusammensetzung in Gewichtsprozent ausgedrückt ist:Other examples for Extruder feed blends suitable for use in the present invention include the following, the composition being in weight percent expressed is:

Zusammensetzung A weist auf:Composition A points on:

  • Stärke ungefähr 60% bis ungefähr 70%;Strength approximately 60% to about 70%;
  • proteinöses Getreidemehl 0% bis ungefähr 10%, wenn vorhanden, vorzugsweise ungefähr 4% bis ungefähr 10%;proteinaceous Cornmeal 0% to about 10%, if present, preferably about 4% to about 10%;
  • Polyvinylalkohol 0% bis ungefähr 27%, wenn vorhanden, vorzugsweise weniger als ungefähr 5%;Polyvinyl alcohol 0% to about 27%, if present, preferably less than about 5%;
  • Talk 0% bis ungefähr 20%, wenn vorhanden, vorzugsweise ungefähr 0,1% bis ungefähr 10%, noch bevorzugter ungefähr 0,1% bis ungefähr 1,5%;Talk 0% to about 20%, if present, preferably about 0.1% to about 10%, more preferably approximately 0.1% to about 1.5%;
  • „Myvaplex" (Glycerinmonostearat) 0% bis ungefähr 0,5%, wenn vorhanden, vorzugsweise ungefähr 0,1% bis ungefähr 0,3%, noch bevorzugter ungefähr 0,2%; und"Myvaplex" (glycerol monostearate) 0% to about 0.5%, if present, preferably about 0.1% to about 0.3%, more preferably approximately 0.2%; and
  • „Hydrocerol" 0% bis ungefähr 2%, wenn vorhanden, vorzugsweise ungefähr 0,2% bis ungefähr 0,5%;"Hydrocerol" 0% to about 2%, if present, preferably approximately 0.2% to about 0.5%;
  • unter der Bedingung, dass ein keimbildendes Mittel vorhanden sein muss;on the condition that a nucleating agent exists have to be;

Zusammensetzung B weist auf:Composition B points on:

  • Stärke ungefähr 70% bis ungefähr 97%;Strength approximately 70% to about 97%;
  • proteinöses Getreidemehl vorzugsweise ungefähr 4% bis ungefähr 10%;proteinaceous Cereal flour preferably about 4% to about 10%;
  • Polyvinylalkohol 0% oder, wenn vorhanden, vorzugsweise weniger als ungefähr 5%, noch bevorzugter weniger als ungefähr 2,5% oder weniger als ungefähr 1%;Polyvinyl alcohol 0% or, if present, preferably less as about 5%, more preferably less than about 2.5%, or less than about 1%;
  • Talk 0% oder, wenn vorhanden, vorzugsweise ungefähr 0,1% bis ungefähr 1,5%;Talc 0% or, if present, preferably about 0.1% until about 1.5%;
  • „Myvaplex" ungefähr 0,2%; und"Myvaplex" about 0.2%; and
  • „Hydrocerol" 0% oder, wenn vorhanden, vorzugsweise ungefähr 0,2% bis ungefähr 0,5%;"Hydrocerol" 0% or, if present, preferably about 0.2% to about 0.5%;

Zusammensetzung C weist auf:Composition C points on:

  • Stärke ungefähr 70% bis ungefähr 97%;Strength approximately 70% to about 97%;
  • proteinöses Getreidemehl 0% oder, wenn vorhanden, vorzugsweise ungefähr 4% bis ungefähr 10%;proteinaceous Cornmeal 0% or, if available, preferably about 4% to approximately 10%;
  • Polyvinylalkohol vorzugsweise weniger als ungefähr 5%, noch bevorzugter weniger als ungefähr 2,5% oder weniger als ungefähr 1%;Polyvinyl alcohol, preferably less than about 5%, still more preferably less than about 2.5% or less than about 1%;
  • Talk vorzugsweise ungefähr 0,1% bis ungefähr 1,5%;Talk preferably about 0.1% to about 1.5%;
  • „Myvaplex" ungefähr 0,2%; und"Myvaplex" about 0.2%; and
  • „Hydrocerol" vorzugsweise ungefähr 0,2% bis ungefähr 0,5%"Hydrocerol" preferably about 0.2% until about 0.5%

Zusammensetzung D weist auf:Composition D points on:

  • Stärke ungefähr 70% bis ungefähr 97%;Strength approximately 70% to about 97%;
  • proteinöses Getreidemehl 0% oder, wenn vorhanden, vorzugsweise ungefähr 4% bis ungefähr 10%;proteinaceous Cornmeal 0% or, if available, preferably about 4% to approximately 10%;
  • Polyvinylalkohol vorzugsweise weniger als ungefähr 5%, noch bevorzugter weniger als ungefähr 2,5% oder weniger als ungefähr 1%;Polyvinyl alcohol, preferably less than about 5%, still more preferably less than about 2.5% or less than about 1%;
  • Talk vorzugsweise ungefähr 0,1% bis ungefähr 10%;Talk preferably about 0.1% to about 10%;
  • „Myvaplex" ungefähr 0,2%; und"Myvaplex" about 0.2%; and
  • „Hydrocerol" 0% oder, wenn vorhanden, vorzugsweise ungefähr 0,2% bis ungefähr 0,5%;"Hydrocerol" 0% or, if present, preferably about 0.2% to about 0.5%;

Zusammensetzung E weist auf:Composition E points on:

  • Stärke ungefähr 70% bis ungefähr 97%;Strength approximately 70% to about 97%;
  • Polyvinylalkohol vorzugsweise weniger als ungefähr 5%, noch bevorzugter weniger als ungefähr 2,5% oder weniger als ungefähr 1%;Polyvinyl alcohol, preferably less than about 5%, still more preferably less than about 2.5% or less than about 1%;
  • Talk vorzugsweise ungefähr 0,1% bis ungefähr 10%, noch bevorzugter ungefähr 1% bis ungefähr 10%;Talk preferably about 0.1% to about 10%, more preferably about 1% to about 10%;
  • „Myvaplex" ungefähr 0,2%; und"Myvaplex" about 0.2%; and
  • „Hydrocerol" 0% oder, wenn vorhanden, vorzugsweise ungefähr 0,2% bis ungefähr 0,5%;"Hydrocerol" 0% or, if present, preferably about 0.2% to about 0.5%;

Zusammensetzung F weist auf:Composition F points on:

  • Stärke ungefähr 70% bis ungefähr 97%;Strength approximately 70% to about 97%;
  • Polyvinylalkohol vorzugsweise weniger als ungefähr 5%, noch bevorzugter weniger als ungefähr 2,5% oder weniger als ungefähr 1%;Polyvinyl alcohol, preferably less than about 5%, still more preferably less than about 2.5% or less than about 1%;
  • Talk vorzugsweise ungefähr 0,1% bis ungefähr 10%, noch bevorzugter ungefähr 1% bis ungefähr 10%; undTalk preferably about 0.1% to about 10%, more preferably about 1% to about 10%; and
  • „Myvaplex" ungefähr 0,2%;"Myvaplex" about 0.2%;

Zusammensetzung G weist auf:Composition G points on:

  • Stärke ungefähr 70% bis ungefähr 97%;Strength approximately 70% to about 97%;
  • Talk vorzugsweise ungefähr 1% bis ungefähr 10%, noch bevorzugter ungefähr 5% bis ungefähr 6%; undTalk preferably about 1% to about 10%, more preferably about 5% to about 6%; and
  • „Myvaplex" ungefähr 0,2%; und"Myvaplex" about 0.2%; and
  • „Hydrocerol" vorzugsweise ungefähr 0,2% bis ungefähr 0,5%;"Hydrocerol" preferably about 0.2% until about 0.5%;

Zusammensetzung H weist auf:Composition H points on:

  • Stärke ungefähr 70% bis ungefähr 97%;Strength approximately 70% to about 97%;
  • Polyvinylalkohol vorzugsweise weniger als ungefähr 5%, noch bevorzugter weniger als ungefähr 2,5% oder weniger als ungefähr 1%;Polyvinyl alcohol, preferably less than about 5%, still more preferably less than about 2.5% or less than about 1%;
  • „Myvaplex" ungefähr 0,2%; und"Myvaplex" about 0.2%; and
  • „Hydrocerol" vorzugsweise ungefähr 0,2% bis ungefähr 0,5%;"Hydrocerol" preferably about 0.2% until about 0.5%;

Zusammensetzung I weist auf:Composition I points on:

  • Stärke ungefähr 60% bis ungefähr 97%;Strength approximately 60% to about 97%;
  • proteinöses Getreidemehl vorzugsweise ungefähr 4% bis ungefähr 10%;proteinaceous Cereal flour preferably about 4% to about 10%;
  • Polyvinylalkohol bis zu ungefähr 27%;Polyvinyl alcohol up to about 27%;
  • „Myvaplex" ungefähr 0,2%;"Myvaplex" about 0.2%;
  • Öl, z. B. Pflanzenöl, 0% bis ungefähr 1,5%;Oil, z. Vegetable oil, 0% to about 1.5%;
  • Glycerin 0% bis ungefähr 1,5%; undGlycerol 0% to about 1.5%; and
  • „Hydrocerol" vorzugsweise ungefähr 0,2% bis ungefähr 1%;"Hydrocerol" preferably about 0.2% until about 1%;

Die Extruder-Zufuhr-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann optional Farbstoffe, Duftstoffe, Bakterizide und Formhemmungsmittel enthalten. Die Extruder-Zufuhr kann optional verschiedene Faserquellen, zum Beispiel Sojafaser, enthalten. Der Fasergehalt liegt vorzugsweise im Bereich von bis zu 10% nach Gewicht der Extruder-Zufuhr, kann aber verändert werden, um die Steifheit der extrudierten Bahnen und geformten Artikel anzupassen.The Extruder feed composition of the present invention may optional dyes, fragrances, bactericides and mold inhibitors contain. The extruder feeder Optionally different fiber sources, for example soy fiber, contain. The fiber content is preferably in the range of to at 10% by weight of the extruder feed, but can change be to the stiffness of extruded webs and molded articles adapt.

Es wurde herausgefunden, dass Stärkematerialien, die in Bahnen komprimiert und spritzgegossen wurden, in dem Extrudiervorgang wiederverwendet werden können durch sehr feines Mahlen der Materialien und Kombinieren derselben mit zusätzlicher Zufuhr-Zusammensetzung. Es wurde beispielsweise herausgefunden, dass die Verwendung einer Extruder-Zufuhr, in welcher bis zu ungefähr 20% nach Gewicht der Stärke wiederverwendete gemahlene extrudierte Stärke ist, keine wesentliche Verschlechterung der Eigenschaften des endgültigen extrudierten, geformten Produkts zur Folge hat. Abhängig von den gewünschten Endeigenschaften des Produkts kann ein höherer oder niedrigerer Prozentsatz an wiederverwendetem Material in der Extruder-Zufuhr zum Verarbeiten beinhaltet sein.It it was found that starch materials, which were compressed into webs and injection molded in the extrusion process can be reused by very fine grinding of the materials and combining them with additional Feed composition. For example, it has been found that the use of a Extruder feed in which up to about 20% by weight of starch was reused ground extruded starch is, no significant deterioration in the properties of the final extruded, resulting in a shaped product. Depending on the desired Final properties of the product may be a higher or lower percentage on reused material in the extruder feed for processing includes his.

Elastizität (ebenfalls Volumen-Elastizität genannt) ist die Fähigkeit eines Materials, seine Größe und Form wiederherzustellen, d. h. nach Deformierung durch eine Komprimierungskraft sein Ursprungsvolumen wiederherzustellen. Volumen-Elastizität eines Materials wird als prozentuale Wiederherstellung des Volumens bewertet durch Messen des ursprünglichen Volumens (als Höhe einer gegebenen Menge eines Materials in einem Behälter) und des Volumens nach einer Wiederherstellungszeit von ungefähr 30 Sekunden nach der Anwendung einer Komprimierungskraft. Die losen Füllprodukte, die wie hier beschrieben hergestellt wurden, weisen im Allgemeinen eine Elastizität von ungefähr 50% oder mehr auf. Bevorzugte lose Füllprodukte weisen eine Elastizität von mehr als ungefähr 60% auf, und noch bevorzugtere lose Füllprodukte weisen eine Elastizität von ungefähr 75% oder mehr auf. Die am meisten bevorzugten losen Füllprodukte weisen eine Elastizität zwischen ungefähr 85% und ungefähr 95% auf. In der vorliegenden Erfindung wird den geformten expandierten Produkten eine hohe Elastizität im Wesentlichen verliehen durch den physikalischen Verfahrensschritt des Komprimierens, Walzens oder vorzugsweise durch Walzen mit Strecken des warmen extrudierten Produkts. Die geringen Mengen an Befeuchtungsmitteln und Weichmachern, die in der Grund-Stärkemischung enthalten sind, tragen nicht selbst zu den wesentlichen Verbesserungen der Elastizität bei.Elasticity (also Volume elasticity called) is the ability a material, its size and shape restore, d. H. after deformation by a compression force to restore its original volume. Volume elasticity of a Material is evaluated as a percentage restoration of volume by measuring the original one Volume (as height a given amount of material in a container) and volume after a recovery time of about 30 seconds after applying a compression force. The loose filling products, which have been prepared as described herein generally an elasticity of about 50% or more up. Preferred loose filling products have an elasticity of more as about 60%, and more preferred loose fill products have an elasticity of about 75% or more on. The most preferred loose fillers exhibit elasticity between approximately 85% and about 95% up. In the present invention, the molded expanded Products a high elasticity essentially imparted by the physical process step compressing, rolling or preferably by rolling with stretching of the warm extruded product. The small amounts of humectants and plasticizers that are in the basic starch blend are not themselves contributing to the essential improvements the elasticity at.

Verpackungsmaterialien können ebenfalls basierend auf ihrer Volumendichte (Gewicht/Volumeneinheit) und Volumen-Komprimierbarkeit (d. h. der maximalen Kraft, die erforderlich ist, um die Probe auf einen vorgewählten %-Teil ihres ursprünglichen Volumens, üblicherweise auf 2/3 ihres ursprünglichen Volumens, zu komprimieren) verglichen und bewertet werden. Biegsamkeit, die Fähigkeit, zu biegen ohne zu brechen, kann qualitativ bewertet werden durch Zusammendrücken mittels Anwenden von Druck per Hand auf die endgültigen extrudierten und geformten Produkte, um zu bewerten, wieviel Kraft angewendet werden kann, bevor das extrudierte Produkt bricht.Packaging materials may also be based on their volume density (weight / unit volume) and volume compressibility (ie, the maximum force required to place the sample on a be compared and evaluated for the selected% of their original volume, usually to 2/3 of their original volume). Flexibility, the ability to bend without breaking, can be qualitatively evaluated by compression by applying pressure by hand to the final extruded and molded products to evaluate how much force can be applied before the extruded product breaks.

Komprimierte oder gewalzte Extrudate gemäß der vorliegenden Erfindung können eine Volumendichte von weniger als ungefähr 32,0 kg/m3 (2,0 lbs/ft3), aber mehr als 4,0 kg/m3 (0,25 lbs/ft3) aufweisen. Die übliche Volumendichte für Produkte aus Maisstärke gemäß der vorliegenden Erfindung ist ungefähr 8,0 bis 12,8 kg/m3 (0,5 bis 0,8 lbs/ft3). Das Material nach dem Extrudieren ist üblicherweise wesentlich leichter als das Endprodukt, da das Komprimieren oder Walzen die Volumendichte erhöht. Expandierte Produkte aus Stärke weisen einen Feuchtigkeitsgehalt auf, der im Allgemeinen geringer ist als der des Extruder-Zufuhr-Materials. Üblicherweise beinhalten die komprimierten/gewalzten expandierten Produkte ungefähr 5% bis ungefähr 9% nach Gewicht Feuchtigkeit, und noch üblicher 6% bis ungefähr 7% nach Gewicht Feuchtigkeit.Compressed or rolled extrudates of the present invention may have a bulk density of less than about 32.0 kg / m 3 (2.0 lbs / ft 3), but greater than 4.0 kg / m 3 (0.25 lbs / ft 3 ) exhibit. The typical bulk density for corn starch products according to the present invention is about 8.0 to 12.8 kg / m 3 (0.5 to 0.8 lbs / ft 3 ). The material after extrusion is usually much lighter than the final product because compression or rolling increases the bulk density. Expanded products of starch have a moisture content that is generally lower than that of the extruder feed material. Typically, the compressed / rolled expanded products will contain from about 5% to about 9% by weight moisture, and more usually from 6% to about 7% by weight moisture.

Die mechanischen Eigenschaften von spritzgegossenen und anderen expandierten Artikeln aus Stärke, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, können beurteilt werden zum Beispiel durch Herstellung von dehnbaren und Izod-Streifen gemäß den ASTM-Testverfahren, D638-84 und D256-84.The mechanical properties of injection molded and other expanded Articles made of starch, produced by the method of the present invention, can be judged, for example, by making stretchy and Izod strips according to the ASTM test method, D638-84 and D256-84.

Die extrudierten expandierten Produkte aus Stärke gemäß der vorliegenden Erfindung sind verwendbar in Anwendungen geformter Artikel als Verpackungsmaterialien. Zusätzlich zu losen Füllverpackungsmaterialien können Bahnen aus Stärke zum Umhüllen oder andere Anwendungen durch das Extrudier-Walzverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Insbesondere können Bahnen aus Stärke, die durch das hierin beschriebene Verfahren hergestellt wurden, mit Papier und anderen biologisch abbaubaren Materialien kombiniert werden, um biologisch abbaubare beschichtete Materialien zu ergeben, wie beispielsweise Briefumschläge. Des Weiteren können Artikel, welche eine Vielzahl von Formen einschließlich Schalen und anderen Behältern haben, durch das hier beschriebene Verfahren produziert werden in Kombination mit herkömmlichen Verfahren von Gießen, insbesondere Spritzgießen, von expandierter Stärke.The extruded expanded starch products according to the present invention are useful in applications of molded articles as packaging materials. additionally to loose filling packaging materials can Tracks of strength for wrapping or other applications by the extrusion rolling method of the present invention Invention are produced. In particular, webs of starch, the prepared by the method described herein, with Paper and other biodegradable materials combined to give biodegradable coated materials, like envelopes. Furthermore you can Articles containing a variety of shapes including bowls and other containers have to be produced by the method described here in Combination with conventional Method of casting, in particular injection molding, of expanded strength.

Die folgenden Beispiele stellen die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien dar.The The following examples represent the basis of the invention Principles

BEISPIELE:EXAMPLES:

Beispiel 1: Herstellung von spritzgegossenen expandierten Produkten aus StärkeExample 1: Preparation of injection molded expanded starch products

Extrudierte Bahnen aus Stärke, die zum Spritzgießen von Schalen und anderen geformten Artikeln mit geringer Sprödigkeit, geeigneter Biegsamkeit und brauchbarer Größenstabilität verwendbar sind, wurden zubereitet unter Verwendung des Extrudier-Komprimier-Verfahrens der vorliegenden Erfindung, beispielhaft erläutert durch Verwendung von Walzen, um das warme Extrudat zu komprimieren. Extruder-Zufuhr-Zusammensetzungen, die in diesem Verfahren verwendbar sind, beinhalten Zusammensetzungen A–I wie oben beschrieben.extruded Tracks of strength, the injection molding of shells and other shaped articles with low brittleness, suitable flexibility and useful dimensional stability were prepared using the extrusion compression method of the present invention, exemplified by using rollers to compress the warm extrudate. Extruder feed compositions useful in this process include compositions A-I as described above.

Die Bestandteile der Zufuhr-Mischung wurden vor ihrem Einbringen in den Extruder gemischt. Wasser wurde unabhängig zu dem Extruder hinzugefügt. Der verwendete Extruder ist ein Wenger Modell TX52 Doppel-Schnecken-Extruder (Wenger Manufacturing, Inc. Sabetha, Kansas), welcher mit Zufuhr-Schnecken, eingängiger Leitschnecke, 5 Scherschaufeln und 10 Mischschaufeln angepasst wurde. Der Zylinder des Extruders weist drei Temperaturzonen auf. Die Mischung wird in dem Extruder plastifiziert. Im Allgemeinen waren die Extruderbedingungen wie im Stand der Technik bekannt eingestellt, um einen weichen Fluss des Extrudats zu liefern. Genauere Details werden unten gegeben.The Components of the feed mixture were added before being introduced into mixed the extruder. Water was added independently to the extruder. Of the Extruder used is a Wenger Model TX52 twin-screw extruder (Wenger Manufacturing, Inc. Sabetha, Kansas), which uses feed screws, catchy Leitschnecke, 5 shear blades and 10 mixing blades was adjusted. The cylinder of the extruder has three temperature zones. The mixture is plasticized in the extruder. In general, the extruder conditions Set as known in the art to a soft flow to deliver the extrudate. More details are given below.

Schneckenanordnungenscrew devices

Schneckenanordnungen der Art Standard (#1), Hochleistung (#2) oder mittlere Leistung (#3) waren beim Extrudieren geeignet.screw devices the type standard (# 1), high performance (# 2) or medium power (# 3) were suitable for extrusion.

Versuchsbedingungen für das Extrudieren sind:
Schneckenanordnung #1 weist die folgenden charakteristischen Eigenschaften auf 4 ea 1,5D ¾ Steigung 10 ea zweigängiges Scherteil @ 45° 4 ea 1,5D ¾ Steigung 5 ea zweigängiges Scherteil @ 45° 1 ea 376 konische Schnecken
Experimental conditions for the extrusion are:
Worm assembly # 1 has the following characteristics 4 ea 1.5D ¾ slope 10 ea double-start shear @ 45 ° 4 ea 1.5D ¾ slope 5 ea double-start shear @ 45 ° 1 ea 376 conical snails

Schneckenanordnung #2 weist die folgenden charakteristischen Eigenschaften auf 4 ea 1,5D ¾ Steigung 10 ea zweigängiges Scherteil @ 45° 2 ea 1,5D ¾ Steigung 1 ea 1,5D ½ Steigung (gekürzter Schneckensteg) 1 Satz ringförmige Schersperren, 6,5 mm dick (36/52 OD) 1 Satz ringförmige Schersperren, 6,5 mm dick (42/47 OD) 8 ea zweigängiges Scherteil @ 45° 1 Satz ringförmige Schersperren, 13 mm dick (36/52 OD) 1 ea 387 konische Schnecken Worm assembly # 2 has the following characteristics 4 ea 1.5D ¾ slope 10 ea double-start shear @ 45 ° 2 ea 1.5D ¾ slope 1 ea 1.5D ½ slope (shortened flightwalk) 1 sentence ring-shaped shears, 6.5 mm thick (36/52 OD) 1 sentence annular shear barriers, 6.5 mm thick (42/47 OD) 8 ea double-start shear @ 45 ° 1 sentence ring-shaped shears, 13 mm thick (36/52 OD) 1 ea 387 conical snails

Schneckenanordnung #3 weist die folgenden charakteristischen Eigenschaften auf 4 ea 1,5D ¾ Steigung 10 ea zweigängiges Scherteil @ 45° 2 ea zweigängiges Scherteil (dünn) 3 ea 1,5D ¾ Steigung 1 Satz ringförmige Schersperren, 6,5 mm dick (42/47 OD) 8 ea zweigängiges Scherteil @ 45° 1 Satz ringförmige Schersperren, 13 mm dick (36/52 OD) 1 ea 387 konische Schnecken Worm assembly # 3 has the following characteristics 4 ea 1.5D ¾ slope 10 ea double-start shear @ 45 ° 2 ea double-edged shear (thin) 3 ea 1.5D ¾ slope 1 sentence annular shear barriers, 6.5 mm thick (42/47 OD) 8 ea double-start shear @ 45 ° 1 sentence ring-shaped shears, 13 mm thick (36/52 OD) 1 ea 387 conical snails

Durchgang 1Passage 1

Die verwendete Extruder-Zufuhr (in Gewichtsprozent) war: rohe, nicht-modifizierte Maisstärke 92,1%; PVA (Airvol 540) (Air Products) 2,4%; Talk 5,1%; "Myvaplex" 0,2% und Hydrocerol BIH 0,3%.The extruder feed (in weight percent) used was: crude, unmodified corn starch 92.1%; PVA (Airvol 540) (Air Products) 2.4%; Talc 5.1%; "Myvaplex" 0.2% and hydrocerol BIH 0.3%.

Versuchsbedingungen für das Extrudieren sind:
Schneckenanordnung #1, Schnecke 474 U/min Ringschlitzdüse (Anordnung Dwg 2979025A (BEI), Düse mit anpassbarem außen liegendem Düsenkörper, Düsenkörper #2979025A, Schraubenspindel #2979022A. Walzenspalte 0,203 mm. Walzengeschwindigkeit 28 U/min (entspricht ungefähr der Zufuhrgeschwindigkeit zu dem Extruder (d.h. der Extrudiergeschwindigkeit)). Zufuhrgeschwindigkeit 28,6 kg/h (63 lb/hr). Temperaturen (°C) Z4 180° Z3 100° Z2 70° Z1 120° Wasserzugabe 95 g/min (0,21 lb/min)
spezifische mechanische Energie 0,099
Experimental conditions for the extrusion are:
Worm Assembly # 1, Worm 474 RPM Annular Slot Nozzle (Arrangement Dwg 2979025A (BEI), Nozzle with Adaptable Outboard Nozzle Body, Nozzle Body # 2979025A, Screw # 2979022A, Nip 0.203 mm, Roller Speed 28 rpm (approximately the feed rate to the extruder (ie, extruding speed)). Feed rate 28.6 kg / hr (63 lb / hr). Temperatures (° C) Z4 180 ° Z3 100 ° Z2 70 ° Z1 120 ° Water addition 95 g / min (0.21 lb / min)
specific mechanical energy 0.099

Die Walzengeschwindigkeit wurde eingestellt, der Zufuhrgeschwindigkeit ungefähr zu entsprechen, so dass die Bahnen gewalzt, aber nicht gestreckt wurden. Walzen verbesserte die Bahnqualität und stellte einen einheitlicheren Feuchtigkeitsgehalt über die Bahn sicher. Gesteigerte Biegsamkeit durch Walzen war offensichtlich. Schalen guter Qualität (biegsam mit Größenstabilität) wurden in diesem Durchgang hergestellt.The Roller speed was set, the feed rate approximately to match, so that the webs rolled but not stretched were. Rolling improved web quality and made it more uniform Moisture content over the train sure. Increased flexibility through rolling was evident. Good quality bowls (flexible with size stability) were made in this passage.

Durchgang 2Passage 2

Die verwendete Extruder-Zufuhr (in Gewichtsprozent) war: rohe, nicht-modifizierte Maisstärke 94,3%; Talk 5,2%; „Myvaplex" 0,2% und Hydrocerol BIH 0,3%; eine Zufuhr, die kein PVA enthält. Die Extruder-Bedingungen waren: S
chneckenanordnung #1, Schnecke 500 U/min. Gleiche Spritzöffnung wie in Durchgang 1. Walzenspalte 0,203 mm. Walzengeschwindigkeit 17 U/min. Zufuhrgeschwindigkeit 28,6 kg/h (63 lb/h). Temperaturen (°C) Z4 180° Z3 100° Z2 70° Z1 136° Wasserzugabe 0,113 kg/min (0,25 lb/min)
spezifische mechanische Energie 0,087
The extruder feed (in weight percent) used was: raw, unmodified cornstarch 94.3%; Talc 5.2%; "Myvaplex" 0.2% and Hydrocerol BIH 0.3%; a feed containing no PVA The extruder conditions were: S
worm assembly # 1, screw 500 rpm. Same spray opening as in passage 1. Nip 0,203 mm. Roller speed 17 rpm. Feed rate 28.6 kg / h (63 lb / h). Temperatures (° C) Z4 180 ° Z3 100 ° Z2 70 ° Z1 136 ° Water addition 0.113 kg / min (0.25 lb / min)
specific mechanical energy 0.087

Unter Verwendung dieses Verfahrens wurden Schalen von ausgezeichneter Qualität hergestellt.Under Using this method, trays were of excellent quality produced.

Durchgang 3Passage 3

In diesem Durchgang wurde die gleiche Zufuhr verwendet wie in Durchgang 1 und der Durchgang diente dazu, die Verwendung einer höheren Zufuhrgeschwindigkeit und einer höheren Schneckenleistung zu beurteilen. Die hergestellten Schalen waren von ausgezeichneter Qualität und kein wesentlicher Unterschied durch die Änderung der Parameter konnte festgestellt werden. Extruder-Bedingungen:
Schneckenanordnung #2, Schnecke 480 U/min. Gleiche Spritzöffnung wie in Durchgang 1. Walzenspalte 0,203 mm. Walzengeschwindigkeit 17 U/min (Bahn gewalzt und gestreckt). Zufuhrgeschwindigkeit 33 kg/h (72,83 lb/h). Temperaturen (°C) Z4 180° Z3 100° Z2 70° Z1 153° Wasserzugabe 0,145 kg/min (0,32 lb/min)
spezifische mechanische Energie 0,11
In this run, the same feed was used as in Run 1 and the pass served to assess the use of a higher feed rate and higher screw performance. The bowls produced were of excellent quality and no significant difference could be detected by changing the parameters. Extruder conditions:
Worm assembly # 2, screw 480 rpm. Same injection opening as in passage 1. nip 0.203 mm. Roll speed 17 rpm (web rolled and stretched). Feed rate 33 kg / h (72.83 lb / h). Temperatures (° C) Z4 180 ° Z3 100 ° Z2 70 ° Z1 153 ° Water addition 0.145 kg / min (0.32 lb / min)
specific mechanical energy 0,11

Durchgang 4Passage 4

In diesem Durchgang wurde wiederverwertete extrudierte Bahn (ungefähr 10% nach Gewicht des gesamten Extrudats) verwendet. Die verwendete Extruder-Zufuhr (in Gewichtsprozent) war: Stärke, gesamt 92,1% (rohe, nicht-modifizierte Maisstärke plus wiederverwertete extrudierte Bahn aus Stärke, hergestellt unter Verwendung der Formel aus Durchgang 1 oben); PVA 2,4%; Talk 5,1%; "Myvaplex" 0,2% und Hydrocerol BIH 0,3%. Die wiederverwertete extrudierte Bahn ist der Rest aus vorhergegangenen Extruder-Versuchsdurchgängen. Die wiederverwerteten Materialien wurden zuerst in einer Flockenmaschine geflockt und dann dreimal in einer Fitz-Mühle zu einer feinen Konsistenz gemahlen. Das gemahlene Material wurde mit frischem Material in einem Bandmischer gemischt; die Mischzeit ist Standard, ungefähr 15 Min. Die Schalen, die aus der Zufuhr hergestellt wurden, welche wiederverwendete extrudierte Bahnen enthielt, waren geschmeidig und fühlten sich seidig an. Extruderbedingungen:
Schneckenanordnung #1, Schnecke 500 U/min. Gleiche Spritzöffnung wie in Durchgang 1. Walzenspalte 0,203 mm. Walzengeschwindigkeit 24 U/min (zunehmend im gleichen Maße wie die Steigerung der Zufuhrgeschwindigkeit). Zufuhrgeschwindigkeit 28,6 kg/h (63 lb/h). (Steigerung auf 45,8 kg/h (101 lb/h).) Temperaturen (°C) Z4 180° Z3 100° Z2 70° Z1 127° Wasserzugabe 0,113 kg/min (0,25 lb/min)
spezifische mechanische Energie 0,099
Recycled extruded web (approximately 10% by weight of the total extrudate) was used in this run. The extruder feed used (in weight percent) was: total starch 92.1% (raw, unmodified cornstarch plus recycled extruded sheet of starch prepared using the formula from Run 1 above); PVA 2.4%; Talc 5.1%; "Myvaplex" 0.2% and Hydrocerol BIH 0.3%. The recycled extruded web is the remainder from previous extruder trial runs. The recycled materials were first flocculated in a flake machine and then ground three times in a Fitz mill to a fine consistency. The milled material was mixed with fresh material in a ribbon blender; mixing time is standard, about 15 min. The trays made from the feeder, which contained reused extruded webs, were supple and felt silky. Extruder conditions:
Screw arrangement # 1, screw 500 rpm. Same injection opening as in passage 1. nip 0.203 mm. Roller speed 24 rpm (increasingly the same as increasing the feed rate). Feed rate 28.6 kg / h (63 lb / h). (Increase to 45.8 kg / h (101 lb / h).) Temperatures (° C) Z4 180 ° Z3 100 ° Z2 70 ° Z1 127 ° Water addition 0.113 kg / min (0.25 lb / min)
specific mechanical energy 0.099

Beispiel 2: Herstellung von losem FüllverpackungsmaterialExample 2: Preparation of loose stuffing material

Ein loses Füllverpackungsmaterial mit hoher Geschmeidigkeit (ungefähr 85% bis ungefähr 95%) in Form eines Stabs wird hergestellt unter Verwendung einer Grundmischung, welche die folgenden Bestandteile, aufgelistet in Gewichtsprozent, enthält: Gewichts-% nicht-modifizierte Maisstärke 77,7 Wasser 2,8 Pflanzenöl 0,97 Glycerin 1,6 Polyvinylalkohol 4,9 Maismehl 9,7 "Myvaplex" (Marke, Eastman Kodak, 0,39 Monoglycerid von Stearinsäure, d.h. Glycerinmonostearat) Talk 1,9 A loose fill wrap material having high suppleness (about 85% to about 95%) in the form of a stick is prepared using a master mix containing the following ingredients listed in weight percent: % by weight unmodified corn starch 77.7 water 2.8 vegetable oil 0.97 glycerin 1.6 polyvinyl alcohol 4.9 cornmeal 9.7 "Myvaplex" (brand, Eastman Kodak, 0.39 Monoglyceride of stearic acid, ie glycerol) talc 1.9

Die verwendete Maisstärke weist ungefähr 22 Gew.-% Amylose und ungefähr 8% bis ungefähr 15% Wasser nach Gewicht auf. Der verwendete Polyvinylalkohol hat ein Molekulargewicht im Bereich von 200.000 bis 300.000.The used corn starch points approximately 22% by weight of amylose and about 8% to about 15% water by weight. The used polyvinyl alcohol has a molecular weight in the range of 200,000 to 300,000.

Diese Bestandteile, ausgenommen Wasser, Pflanzenöl und Glycerin, wurden vor dem Einbringen in den Extruder gemischt. Wasser, Pflanzenöl und Glycerin wurden unabhängig zu dem Extruder durch getrennte Einlässe hinzugefügt. Der verwendete Extruder war ein Wenger Modell TX52 Doppel-Schnecken-Extruder (Wenger Manufacturing, Inc. Sabetha, Kansas), welcher mit Zufuhrschnecken, eingängigen Leitschnecken, 5 Scherschaufeln, 10 Mischschaufeln und einem Spritzöffnungseinlass mit einem Durchmesser von 2,54 mm (100 mil) angepasst wurde, um ein stabförmiges Extrudat herzustellen. Der Zylinder des Extruders hat drei Temperaturzonen (150 Z6 [tatsächliche Temperatur 144°C], 90 Z5 [tatsächliche Temperatur 139°C] und 70 Z4 [tatsächliche Temperatur nicht gemessen]). Die Schraube drehte mit 495 U/min. Die plastifizierte Masse wurde mit einer Geschwindigkeit von 50 kg/h (110 lb/h) bei 6900 kPa (1000 psi) extrudiert, und das Extrudat hatte eine Temperatur von ungefähr 175°C. Die Verweildauer des Materials in dem Extruder betrug ungefähr 13 Sekunden.These Ingredients, except water, vegetable oil and glycerin, were present mixed with the introduction into the extruder. Water, vegetable oil and glycerin became independent added to the extruder through separate inlets. Of the Extruder used was a Wenger Model TX52 twin-screw extruder (Wenger Manufacturing, Inc. Sabetha, Kansas), which with feed screws, catchy Guide screws, 5 shear blades, 10 mixing blades and one injection port inlet with a diameter of 2.54 mm (100 mil) was adjusted to a rod-shaped Produce extrudate. The barrel of the extruder has three temperature zones (150 Z6 [actual Temperature 144 ° C], 90 Z5 [actual Temperature 139 ° C] and 70 Z4 [actual Temperature not measured]). The screw turned at 495 rpm. The plasticized mass was at a rate of 50 kg / h (110 lb / hr) at 6900 kPa (1000 psi), and the extrudate had a temperature of about 175 ° C. The Dwell time of the material in the extruder was about 13 seconds.

Das extrudierte Material wurde senkrecht zur Extrudierrichtung gewalzt, um die Zellen darin im Wesentlichen zu komprimieren. An das Walzen anschließend kann der Strang in schmale Segmente von ungefähr gleicher Länge (ungefähr 25,4 mm (ein inch) Länge) geschnitten werden. Die expandierten, gewalzten und geschnittenen Produkte wurden bei 21°C in einer Umgebung mit 50% Feuchtigkeit für 24 h ausgehärtet. Das ausgehärtete Produkt wies ausgezeichnete Elastizität- und Verschleißbeständigkeit auf.The extruded material was rolled perpendicular to the direction of extrusion, to substantially compress the cells therein. To the rolling subsequently For example, the strand may be divided into narrow segments of approximately equal length (approximately 25.4 inches) mm (one inch) length) get cut. The expanded, rolled and cut Products were at 21 ° C cured in a 50% humidity environment for 24 h. The cured Product showed excellent elasticity and wear resistance on.

Beispiel 3: Beschichtetes "Kraft"-(Marke) Papier für VerpackungsanwendungenExample 3: Coated "Kraft" (brand) paper for packaging applications

Eine Grundmischung dieser Erfindung wird in einen Extruder eingeführt, wie beispielsweise den Doppel-Schnecken-Extruder wie in Beispiel 1 beschrieben, angepasst mit einer flachen oder schlitzförmigen Spritzöffnung, um die extrudierten Bahnen zu bilden. Die extrudierten Bahnen werden durch Walzen gewalzt, vorzugsweise zwei Gruppen flacher Walzen, welche Druck senkrecht zu der Extrudierrichtung und senkrecht zur Ebene der Bahn ausüben. Der auf die Bahn ausgeübte Druck war ausreichend, um die Zellen in der Bahn wesentlich zusammenzudrücken. Die gewalzte Bahn wird, wenn gewünscht, durch Aufrollen auf eine Rolle gesammelt und entlang ihrer Breite geschnitten, um die gewünschten Bahnlängen zu bilden. Das gewalzte Bahnmaterial wird ungefähr bei Raumtemperatur unter mittlerer Feuchtigkeit (ungefähr 40–60%) ausgehärtet.A Base mixture of this invention is introduced into an extruder, such as for example, the twin-screw extruder as described in Example 1, adapted with a flat or slot-shaped injection opening, to form the extruded webs. The extruded sheets will be rolled by rolling, preferably two groups of flat rolls, which pressure perpendicular to the direction of extrusion and perpendicular to the plane exercise the track. The one exercised on the track Pressure was sufficient to compress the cells in the lane substantially. The rolled sheet is, if desired, collected by rolling on a roll and along its width cut to the desired ones track lengths to build. The rolled sheet is allowed to set at about room temperature medium humidity (approx 40-60%) hardened.

Die sich daraus ergebende geschmeidige Bahn aus Stärke kann direkt für Verpackungsanwendungen verwendet werden oder kann in geschichteten Verpackungsprodukten verwendet werden. Beschichtete Verpackungsprodukte beinhalten, unter anderem, "Kraft"-Papier, welches mit einer geschmeidigen Bahn aus Stärke beschichtet ist.The The resulting supple web of starch can be used directly for packaging applications or may be used in layered packaging products become. Coated packaging products include, among others, "Kraft" paper, which coated with a supple sheet of starch.

"Kraft"-Papier wird mit Wasser befeuchtet, eine entsprechend große Bahn aus Stärke wird über dem befeuchteten Papier angeordnet und das belegte Papier und die Bahn aus Stärke werden gewalzt, um sicherzustellen, dass die beiden Schichten vollständig miteinander in Kontakt sind und anhaften. Zusätzliche Schichten von Papier oder von Bahnen aus Stärke können durch gleiche Schritte hinzugefügt werden, um ein beschichtetes Multi-Schicht- Material zu erhalten. "Kraft"-Papier mit einer einzelnen Schicht (ungefähr 2,5 mm bis ungefähr 6,4 mm (1/10 bis ungefähr 1/4 inch) dick) einer Bahn aus Stärke kann verwendet werden, um gepolsterte Umschläge oder andere Briefbehälter herzustellen."Kraft" paper comes with Water moistens, a correspondingly large sheet of starch is moistened over the water Paper is arranged and the paper and the web are made of starch rolled to ensure that the two layers are completely together are in contact and adhere. Additional layers of paper or from tracks of strength can added by the same steps to obtain a coated multi-layer material. "Kraft" paper with a single layer (approx 2.5 mm to about 6.4 mm (1/10 to about 1/4 inch) thick) of a sheet of starch can be used around padded envelopes or other letterbox manufacture.

Claims (28)

Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines expandierten geformten Artikels aus Stärke, welches den Schritt umfasst: (a) Einführen einer Extruder-Zufuhr-Zusammensetzung, umfassend von 70 Gew.-% bis 97 Gew.-% Stärke, in einen Extruder; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst: (b) Extrudieren der Zusammensetzung durch eine röhrenförmige Spritzöffnung, um ein Schlauchextrudat zu erzeugen, (c) Strecken des Schlauchextrudats, während es aus der röhrenförmigen Spritzöffnung herauskommt; (d) wesentlich Komprimieren des Schlauchextrudats, um eine Bahn aus Extrudat zu bilden; und (e) Formen der Bahn aus Extrudat, um einen geformten Artikel zu bilden.A continuous process for making an expanded starch shaped article comprising the step of: (a) introducing an extruder feed composition comprising from 70% to 97% by weight of starch into an extruder; characterized in that the method further comprises: (b) extruding the composition through a tubular injection port to produce a tubing extrudate; (c) stretching the tubing extrudate as it exits the tubular syringe port; (d) substantially compressing the tubing extrudate to form a sheet of extrudate; and (e) forming the sheet of extrudate to form a shaped article. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Schlauchextrudat gestreckt wird durch Ziehen desselben von der röhrenförmigen Spritzöffnung bei einer Geschwindigkeit, schneller als die Geschwindigkeit der Extrusion.The method of claim 1, wherein the tubing extrudate is stretched by pulling it from the tubular injection opening a speed faster than the speed of extrusion. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Schlauchextrudat gestreckt wird bei einem Verhältnis von bis zu 1,5.The method of claim 1 or 2, wherein the Tube extrudate is stretched at a ratio of up to 1.5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welchem das Schlauchextrudat gestreckt wird bei einem Verhältnis im Bereich von 1,1 bis 1,2.A method according to claim 1, 2 or 3, wherein the tube extrudate is stretched at a ratio in the Range from 1.1 to 1.2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Bahn aus Extrudat in eine Druckform eingeführt wird und danach die Bahn aus Extrudat geformt wird, um einen geformten Artikel zu bilden.The method of claim 1, wherein the web comprises Extrudate is introduced into a printing plate and then the web is formed from extrudate to form a molded article. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem das Schlauchextrudat wesentlich komprimiert wird durch Durchführen des Extrudats durch eine Gruppe von Walzen, um die Bahn aus Extrudat zu bilden.Method according to one of the preceding claims, in which the tube extrudate is substantially compressed by performing the Extrudates through a group of rollers to make the web of extrudate to build. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem das Schlauchextrudat wesentlich komprimiert wird durch Durchführen des Schlauchextrudats durch zumindest eine Gruppe von Walzen, und wobei das gewalzte Extrudat ferner gestreckt wird, bevor, nach oder während das gewalzte Extrudat komprimiert wird.Method according to one of the preceding claims, in which the tube extrudate is substantially compressed by performing the Tubing extrudate through at least one group of rollers, and wherein the Rolled extrudate is further stretched before, after or during the rolled extrudate is compressed. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem das Schlauchextrudat wesentlich komprimiert wird, während das Extrudat heiß ist.Method according to one of the preceding claims, in which the tube extrudate is substantially compressed while the Extrudate is hot. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Extruder-Zufuhr-Zusammensetzung ferner weniger als 5 Gew.-% eines Polymerweichmachers umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which further includes the extruder feed composition less than 5% by weight of a polymer plasticizer. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Extruder-Zufuhr-Zusammensetzung ferner weniger als 2,5 Gew.-% eines Polymerweichmachers umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which further includes the extruder feed composition less than 2.5% by weight of a polymer plasticizer. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 9 und 10, bei welchem der Polymerweichmacher ein Polyvinylalkohol ist.Method according to one of the preceding claims 9 and 10, in which the polymer plasticizer is a polyvinyl alcohol. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 9 und 10, bei welchem der Polymerweichmacher Ethylenvinylalkohol ist.Method according to one of the preceding claims 9 and 10 wherein the polymer plasticizer is ethylene vinyl alcohol. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Extruder-Zufuhr-Zusammensetzung ferner weniger als 10 Gew.-% eines keimbildenden Mittels umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which further includes the extruder feed composition less than 10% by weight of a nucleating agent. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Extruder-Zufuhr-Zusammensetzung ferner weniger als 5 Gew.-% eines keimbildenden Mittels umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which further includes the extruder feed composition less than 5% by weight of a nucleating agent. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 13 oder 14, bei welchem das keimbildende Mittel proteinöses Getreidemehl ist.Method according to one of the preceding claims 13 or 14, in which the nucleating agent is proteinaceous cereal flour. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 13 oder 14, bei welchem das keimbildende Mittel Talk ist.A method according to any preceding claim 13 or 14, wherein the nucleating agent is talc is. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Extruder-Zufuhr-Zusammensetzung ferner ein Gleitmittel umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which further includes the extruder feed composition a lubricant. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Extruder-Zufuhr-Zusammensetzung ferner ein Befeuchtungsmittel umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which further includes the extruder feed composition a humectant. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Extruder-Zufuhr-Zusammensetzung ferner ein Treibmittel umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which further includes the extruder feed composition a propellant. Verfahren nach Anspruch 19, bei welchem die Extruderzusammensetzung ferner weniger als 1,5 Gew.-% eines Treibmittels umfasst.The method of claim 19, wherein the extruder composition further comprises less than 1.5% by weight of a blowing agent. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Extruder-Zufuhr-Zusammensetzung eine oder mehrere unterschiedliche Arten von Stärke umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which the extruder feed composition is a or several different types of starch. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Stärke eine nicht modifizierte Stärke umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which the strength includes an unmodified starch. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Extruder-Zufuhr-Zusammensetzung wiederaufbereitete expandierte komprimierte Stärke umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which reprocessed the extruder feed composition expanded compressed strength includes. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Stärke in der Extruder-Zufuhr-Zusammensetzung 20 Gew.-% oder weniger wiederaufbereitete expandierte komprimierte Stärke ist.Method according to one of the preceding claims, in which the strength 20% by weight or less in the extruder feed composition expanded compressed strength is. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Stärke in der Extruder-Zufuhr-Zusammensetzung 10 Gew.-% oder weniger wiederaufbereitete expandierte komprimierte Stärke ist.Method according to one of the preceding claims, in which the strength recycled in the extruder feed composition 10 wt .-% or less expanded compressed strength is. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Extruder-Zufuhr-Zusammensetzung ferner Glycerinmonostearat umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which further includes the extruder feed composition Glycerol monostearate. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem die Extruderzusammensetzung Reismehl umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which comprises the extruder composition rice flour. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem der Artikel eine Schale ist.Method according to one of the preceding claims, in which the article is a cup.
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