HUT54392A

HUT54392A - Polymere-based mixture compositions containing modificated starch

Info

Publication number: HUT54392A
Application number: HU903817A
Authority: HU
Inventors: Jean Pierre Sachetto; David John Lentz; Jakob Silbiger
Original assignee: Warner Lambert Co
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1990-06-12
Publication date: 1991-02-28
Also published as: JPH0379645A; CA2018785C; DE69011431T2; EP0404723A2; DK0404723T3; EP0404723B1; ES2058868T3; HU903817D0; IE902117A1; AU5703490A; CN1048552A; IL94587A; ATE109813T1; DE69011431D1; BR9002792A; YU114690A; NO902602D0; IE902117L; KR910000884A; IL94587A0

Description

A találmány a hő és nyomás hatására megfelelő alaktartóssággal és jó fizikai tulajdonságokkal rendelkező tárgyakká alakítható polimer kompozíciókkal és azokkal az előkeverékekkel foglalkozik, melyek felhasználhatók ilyen kompozíciók előállítására· Ezek a kompozíciók módosított szerkezetű keményítőt ás egyéb polimereket tartalmaznak. Ismeretes, hogy a természetes keményítő, mely növényi anyagokban megtalálható, s mely meghatározott mennyiségű vizet tartalmaz, magas hőmérsékleten, s zárt térben, tehát nagyobb nyomáson olvadék képzésre késztethető. A folyamat előnyösen fröccsöntéssel vagy extruderben hajtható végre. A keményítőt garaton keresztül táplálják a forgó extruder csigára. A betáplált anyag a csiga mentén halad a kinyomófej irányába. Az eljárás során az anyag hőmérséklete egyrészt a köpeny külső oldalán elhelyezett külső melegítő eezközök révén, másrészt az extruder csiga nyíró igénybevétele révén emelkedik. Az anyag az etető zónából a kompresszióé zónába jut, s eközben a szemcsés nyersenyag fokozatosan megömlik. Innen a homogenizáló zónába kerül ez anyag, ahol az ömledék homogenizálódik. Az olvadék a továbbiakban a termoplasztikus anyagok kezelésére általánosan használt módszerekkel, pl. extruzióval dolgozható fel megmunkált termékekké.

Ezzel az eljárással, melyet a 84300940.8 sz. Európai szabadalmi bejelentésben (közzétételi szám: 118240)

- 3 ismertetnek, lényegében módosított szerkezetű keményítőt állítanak elő. Ennek ez oka, mint az az előbb említett szabadalmi leírásból kiderül, az, hogy a keményítőt az üvegszerű állapotba való átmenethez szükséges hőmérséklet főié és komponenseinek olvadáspontja főié melegítik. Ennek következtében a keményítŐszemcaék molekulaszerkezete rendezetlenné válik, és így módosított szerkezetű keményítő nyerhető. A módosított szerkezetű keményítő fogalmat erre, a termoplasztikus olvadék képzéseel nyert termékre használjuk. További hivatkozásokat találunk rá a 88810455.1 sz. (közzétételi száma: 298920) és a 88810548.3 az. (közzétételi száma: 304401) valamint a 89810046.6 ez, (közzétételi száma: 326517) Európai szabadalmi bejelentésekben, melyekben a módosított szerkezetű keményítő további jellemzését, előállításukra alkalmas módszereket, felhasználási javaslatokat találunk.

Az előzőekben mér hivatkozott, 89810046.6 sz. Európai szabadalmi leiráa (közzétételi szám: 326.517) szerint előnyös, ha a találmány szerinti megoldásnál felhasznált módosított szerkezetű keményítőt elegendően hoszszu ideig és elegendően magas hőmérsékletre melegítik, ezt a specifikus endoterm átalakulások differenciál scanning kalorlmetriés (DSC) vizsgálaténál az jelzi, hogy az a viszonylag keskeny csúcs, mely a hő hatására és az oxidáció hatáséra bekövetkező bomléet megelőzi, eltűnik.

A módosított szerkezetű keményítő számos felhasználási területen igen hasznos, uj anyag. Fontos tulaj• · · « ·

- 4 donsága a biológiai lebonthatósága. Ugyanakkor nedves levegőn a módosított szerkezetű kenényitő vizet szív magába, s igy nő a nedvességtartalma. Ennek következtében a belőle előállított megmunkált idomok ilyen (nagy nedvességtartalom) körülmények között elvesztik méret stabilitásukat. Másrészt nagyon kis páratartalom esetén ezek a tárgyak kiszáradhatnak, s rideggé, törékennyé válnak.

A termoplasztikus keményítőnek kivételes tulajdonságai vannak, s bár ezek igen előnyösek, korlátozhatják a keményítő felhasználását azokban az esetekben amikor lágyabb, rugalmasabb vagy keményebb, sllsnállóbb polimerre van szükség.

Extruzióval és fröccsöntéssel a termoplasztikus keményítőből számtalan alakzat illetve profil képezhető. A technológiai paraméterek, úgy mint víztartalom, hőmérséklet és nyomás igen kritikusak és nagyon pontosan kell őket szabályozni, hogy reprodukálható minőségű terméket lehessen előállítani. Ez számos felhasználás esetében további hátrányt jelent.

Ahhoz, hogy ezeket a korlátokat feloldjuk, a következő tulajdonságokat kell módosítani: széles nedvességtartalom tartományban növelni kell a mérettartósságot, növelni kell a szilárdságot (törési energiában kifejezve), növelni kell a rugalmasságot (rugalmas megnyúlásban kifejezve), csökkenteni kell a polimer merevségét (Young modulusban kifejezve) és növelni kell a keménységet.

A feldolgozás! paraméterek alkalmae tartományban való változtatása növeli az előállítható profilok és kompozíciók szánét, és egyben csökkenti a szabályozással szemben támasztott igényt. A feldolgozási paraméterek kiszélesítésével alkalmazhatók az extruziós, fröccsöntéséé, valamint film- és szálképzési eljárások, és megvalósítható az egyéb anyagokhoz való felületi ragadósság, tapadósség szabályozása.

A hagyományos, hőre lágyuló műanyagok hidrofób, gyakorlatilag vízben oldhatatlan polimerek, melyeket hagyományosan viz és illékony anyagok távollétében állítanak elő. A keményítő pedig ezzel szemben olvadékot képez viz jelenlétében, magas hőmérsékleten (240 °C) azonban bomlik. Éppen ezért volt az az előzetes elképzelés, hogy keményítő olvadék nem használható fel kompozíciók termőplasztikus komponenseként hidrofób, gyakorlatilag vízben oldhatatlan polimerek mellett; nem csupán azért, mert az előzőekben leírtak értelmében viz jelenlétében képez olvadékot, hanem eltérő kémiai ezerkezete ée hidrofil jellege miatt sem. Felismertük, hogy amennyiben keményítőt zárt térben, adott nedvesség és hőmérséklet viszonyok mellett hevítünk, hogy belőle módosított szerkezetű keményítő olvadék képződjön, az igy előállított olvadék kompatibilisen feldolgozható hidrofób, lényegében vízben oldhatatlan polimerek olvadékaival, és a két eltérő tipusu ömledék a tulajdonságok érdekes kombinációjával rendelkezik, különösen az ömledék Megszilárdulása után.

A tulajdonságok kombinációjának nagyon fontos terű» lete a meglepő javulás, melyet ilyen módosított szerkezetű kemányitőnek hidrofób termoplasztikus anyaggal történő keverésénél tapasztalak, Ilyen polimer kompozíciókról számol be a 89810078.9 ez. Európai szabadalmi leirés (közzétételi szám: 327.505),

Bár az ilyen kompozíciókból előállított tárgyak mérettartása jobb, mint a csak módosított szerkezetű keményítőből készítetteké, de ezeknek a kompozícióknak a fizikai tulajdonságai bizonyos végső felhasználásokra nem kielégítők. Különösen fontos azonban, hogy a módosított szerkezetű keményítőt tartalmazó kompozíciókból előállított tárgyak megtartják szilárdságukat és mérettartésukat, mig a hulladék begyűjtés után biológiailag lebonthatók.

Az ilyen speciális hidrofób termoplasztikus anyagokkal kevert módosított szerkeztü keményítőből előállított tárgyak tulajdonságait vizsgálva meglepő javulást tapasztalunk a tulajdonságok összességénél vagy legalább is nagy részénél, és a keverékek ömledékei tulajdonságaikban túllépnek az előzőekben leírt korlátokon. Ezen túlmenően, meglepődve tapasztaltuk, hogy az itt leírt keverékek közül többnél lényegesen javult a nedves levegőn tanúsított mérettartés a nem kevert módosított szerkezetű keményítőhöz viszonyítva, ugyanakkor a csapadék-vízzel érintkezve meglepően nagy mértékű a felaprózódás, s ennek következménye a nagymérvű biológiai lebonthatóság.

• · ·

- 7 Annak érdekében, hogy ezeket a tulajdonságokat elérjük, az alábbi összetételű polimer kompozíciókat találtuk előnyősnek:

a) módosított szerkezetű keményítő;

b) legalább egy polimer, mely legalább két külön» böző tipusu funkcionális csoportot tartalmaz, melyek egyike hldroxilcsoport /a továbbiakban b) komponens néven hl» vetkőzünk rá/; és adott esetben

c) a b) komponenstől eltérő, vizben oldhatatlan polimer.

A találmány tehát egyrészt módosított szerkezetű keményítőt és b) komponenst tartalmazó kompozíciókra irányul. Ez a kompozíció alkalmas alakra formált termékek előállításéra is, de különösen előnyösen felhasználható előkeverékként, lényegében vizben oldhatatlan polimerrel való keverésre. A találmány továbbá a módosított szerkezetű keményítőt és b) komponenst, valamint legalább egy, lényegében vizben oldhatatlan polimert /c) komponens/ tartalmazó hármas keverékre is kiterjed. Ezek a kompozíciók porkeverék, ömledék vagy szilárd anyag formájában létezhetnek. A találmány vonatkozik továbbá az előzőekben leirt két kompozició-tipus előállítására ée felhasználásának módozataira, valamint ezeknek a megmunkált tárgyakká való átalakítására.

A találmány szerinti első tipusu kompozíció részei:

a) módosított szerkezetű keményítő; és

b) legalább egy olyan polimer, mely legalább két • · • ·· · ··· · « · • ····« · , · ·♦ · ........

- 8 eltérő tipusu funkciós «csoporttal rendelkezik, s közülük ez egyik hidroxilcsoport.

Az ilyen összetételű polimer kompozíciók adott esetben további adalékanyagokat is tartalmazhatnak.

A találmány szerinti első kompozíció típus) mely alkalmas alapvetően mérettartó tárgyak kialakítására, az alábbi Összetevőkből áll:

a) módosított szerkezetű keményítő; és

b) legalább egy olyan polimer, mely legalább két eltérő tipusu funkciós csoporttal rendelkezik, és közülük az egyik hidroxilcsoport; ez a komponens olyan mennyiségben ven jelen, hogy a kialakítandó tárgyak fizikai tulajdonságait javítani képes (erre a mennyiségre a b) komponens hatékony mennyiségeként is hivetkozunk).

A polimer kompozíció előnyösen legalább egy további, c) komponenst tartalmaz:

c) egy lényegében vízben nem oldódó termoplasztikus polimer, mely eltér a b) komponens előzőekben megadott definíciójától.

A fenti polimer kompozíciók komponenseik porkeverékeként, ömledékeikként, s annak megszilárdult formájában egyaránt a találmány tárgyát képezik.

A b) komponenst olyan megfontolások szerint választjuk meg, hogy alapvetően kompatibilis legyen a keményítővel, és segítse elő a c) komponens kompatibilitását a keményítő és b) komponens együttesével.

• ·

-ΘΑ találmány kiterjed továbbá az ilyen polimer kompozíciók ömledék vagy szilárd formában való előállítására szolgáló eljárásra, valamint a megmunkált idomoknak a fenti polimer kompozíciókból való előállítására, és végül magukra az így előállított, megmunkált tárgyakra·

A találmány szerinti polimer kompozíciók a módosított szerkezetű keményítő, a b) komponens és adott esetben

c) komponens mellett egyéb adalékanyagokat is tartalmazhatnak. Ezt a keveréket zárt térben magas hőmérsékletre hevítjük, addig, mig homogén Ömledéket nem kapunk, melyből különböző módon megformált tárgyak alakíthatók ki.

A találmány szerinti polimer kompozíciók előállításának alternatív módszere a következő: A keményítőt hevítjük a szerkezet módosulásra alkalmas körülmények között, zárt térben és magas hőmérsékleten és nyomáson a keményítő szerkezetének átalakuláséhoz és az ömledék kialakuláséhoz elegendő ideig/ a b) komponenst és egyéb polimereket vagy adalékanyagokat belekeverjük a keményítő szerkezet módosulása előtt, alatt vagy után; a melegítést folytatjuk mindaddig, mig homogén ömledéket nem nyerünk. Előnyösen a b) komponenst és szükség esetén a c) komponenst és egyéb adalékanyagokat a keményítőhöz adalékoljuk, s az elegyet ömlesztjük meg. A keményítő ebben a keverékben lehet teljesen vagy részben módosított szerkezetű, vagy a szerkezet módosítás bekövetkezhet az olvadék képzés során.

- 10 A találmány vonatkozik továbbá az előzőekben leirt polimer kompozíciók szabályozott víztartalom-, hőmérsékletéé nyomás-viszonyok melletti, termoplasztikus ömledékként történő feldolgozására, ahol a feldolgozási eljárás az ismert eljárások bármelyike lehet, például förccsöntás, olvadék fuvás, extruzió, koextruzió, vákuum formázás, eajtolás és habosítás· Ezekre az eljárásokra a továbbiakban formázási eljárásként hivatkozunk.

A funkciós csoport leírásunk szerinti értelmezése magában foglalja az összee ismert poláros csoportot, melyek a polimer lánchoz kötődhetnek, mint pl. hidroxil-, alkoxi-, karboxi-, karboxi-alkil-, alkil-karboxi-, halogén-, pirrolidinil-, acetál- és egyéb csoportok. A csoportokat azon csoportok köréből kell kiválasztani, melyek nem bontják a keményítőt.

A keményítő szabadalmi leírásunk szerinti értelmezése magában foglalja a kémiailag lényegében nem módosított keményítőket, pl. természetes növényi eredetű, fő tömegében amilózból és/vagy amilopektinbői felépülő keményítőket. Ezek különböző növényekből extrahálhatók, ilyenek például a burgonya, rizs, tápióka, kukorica, borsó és gabona félék, mint rozs, zab és búza.

Előnyösek a burgonyából, kukoricából, búzából vagy rizsből előállított keményitők. A felsorolt forrásokból kinyert keményítőket módosítjuk. A módosítással különböző, fizikailag módosított keményítőket állítunk elő, mint pél- 11 dóul elkoceonyásitott vagy főzött, illetve módosított aciditásu keményítők, ez utóbbinél sav adagolással a keményítő pH-ját csökkentjük 3-6terjedő pH tartományban.

Továbbá ide tartoznak az olyan keményítők, például burgonyakeményitő, ahol a foszfátcsoportokhoz kötődő kétértékű +2 +2

Ca vagy Mg ionokat részben vagy egészében kimossuk a keményítőből, illetve ahol a keményítőben jelenlévő ionokat részben vagy egéezben, azonos vagy különböző egyvagy többértékű ionokkal helyettesítjük. Ide tartoznak továbbá azok az elő-extrudélt keményítők, melyeket a már hivatkozott 88810548.3 sz. Európai szabadalmi leirés (közzétételi szám: 304.401) leír.

Az előzőek értelmében, felismertük tehát, hogy a kompozíció tömegére vonatkoztatott 5-40 t% nedvességtartalom keményítők zárt térben magasabb hőmérsékletre hivitve az oxidativ és hőbomlást megelőzően egy speciális, szűk hőmérséklettartományban bekövetkező endoterm módosuláson mennek ét. Ez a speciális endoterm átmenet differenciál scanning kalorlmetriés analízissel (OSC) meghatározható, a a DSC-diagrammon, mint az oxidativ és hőbomlést közvetlenül megelőző viszonylag keskeny csúcs jelentkezik. Ez a csúcs azonnal eltűnik, ahogy az előbb említett specifikus endoterm állapotváltozás bekövetkezik. A keményítő fogalom tehát magában foglalja azokat a kezelt keményítőket is, ahol a specifikus endoterm állapotváltozás bekövetke·..···:· .: ·*’*·”♦ * ·»· ·· ···

- 12 zett. Ilyen keményítőt Ír le a 89810046.6 sz. Európai szabadalmi leírás (közzétételi szám: 326.517).

Bár napjainkban e keményítő szerkezeti módosítása a nedvességnek az Itt ismertetett tartományon belüli jelenlétét igényli, a találmány szerinti kompozíciók olyan módosított szerkezetű keményítők felhasználáeával is számolnak, melyeket más módszerekkel, például viz nélkül állítanak elő. A nedvességtartalom az ilyen keményitő/viz kompozíciókban előnyösen a keményitő/viz komponens tömegére vonatkoztatva 5-40 t% tartományban van, még előnyösebb esetben ez a tartomány 5-30 t%. Azonban annak érdekében, hogy az anyagot az egyensúlyi nedvességtértsimához, azaz ahhoz az értékhez lehetőleg közeli értéken dolgozzuk fel, melyre a késztermék majd normál atmoszférán beáll, a feldolgozás során a keményitő/viz komponens tömegére vonatkoztatva 10-22 t%, előnyösen 14-18 t% nedvességtartalmat kell beállítani.

A b) komponensként alkalmazott polimer előnyösen vinll-alkohol egységekből felépülő polimer. Még előnyösebben a b) komponens vagy poli(vinll-észter), ahol az észtercsoportok részben elhidrolizáltak; vagy pedig olyan kopolimer, melyet vinil-észterek, előnyösen vinil-acetát és más monomerek, például etilén, vinil-klorid, akril-amld, akrilnitril, omega-oktadekén, vinil-butil-éter, vinil-oktadecil-éter, vinil-pirrolidon vagy más ismert monomer kopolimerizációjával állítanak elő, majd a polimerizációt a vinil-észter-ceoportok legalább egy részének • ··« hidrolizálása követi; ezek a polimerek vinil-alkohol egységeken kívül más egységeket is tartalmaznak.

A b) komponensként előnyösen felhasználható polimerek előnyösen 20-99 mól%-ban hidroxilcsoportot tartalmazó egységekből, például vinil-alkohol, épülnek fel; ez az arány előnyösen 30-99 mól%, legelőnyösebben 40-95 mól% közötti tartományban van, mig a fennmaradó egységek jelentése megegyezik az előzőekben megadottakkal.

Ezen túlmenően, b) komponensként számításba jöhetnek azok a polimerek vagy kopolimerek, melyeket az (A) általános képletű monomerek, ahol:

Rg jelentése hidrogénatom vagy metilcsoport, és

X legfeljebb 8 szánatomos, 1-3 hidroxilcsoporttal és/vagy 1-2 karboxilátcsoporttal szubsztituált szerves molekularészt jelent;

polimerizációjával vagy kopolimerizációjával állíthatunk elő. Ilyen X molekularész lehet pl. X^ésX^ csoport ; így szerepelhetnek például az alábbiak: -CHgOH, -O-CHg-CHg-OH, -C(0)0CH₂-CH₂-0H, vagy -C^-O-CHg-CHg-OH.

A b) komponensként szerepelhet továbbá maleinsav vagy fumáreav-észter származéka, mely adott esetben hidroxilcsoportokat is tartalmazhat, mint például a H0CH₂CH₂-0(0)C-HC=HC-C(0)0-CH₂-CH₂-0H képletű vegyület cisz vagy transz formája.

Az (A) általános képletű vegyületek monomerjei vagy az un. maleinsav vagy fumársav származékok vinil-ész• ·

- 14 terekkel, előnyösen vinil-acetáttal és/vagy «és monomerekkel például etilén, vinil-klorid, vinil-éterek, akrilsav-észterek, akrilnitril, metakrilsav-észterek, ma le in s a v-észterek, akril-amid, omega-oktadókén, vinil-butil-éter, vinil-oktadecil-éter, vinil-pirrolidon vagy más ismert monomerekkel kopolimerizélhatók. Ilyen polimerek illetve kopolimerek ismertek.

Előnyös, ha a polimer nem tartalmaz egyidejűén hidroxil- és karboxil-csoportokat ugyanazon fő-polimerlánchoz kapcsolva, mert ezek a feldolgozás előtt vagy alatt keresztkötéseket létesíthetnek.

Ez azonban nincs szükségszerűen mindig így, és több ilyen tipusu, hasznos polimer is a találmány körébe tartozik.

A hidroxilcsoportot tartalmazó monomerek aránya a kopolimerizálandó, másik funkciós csoportot hordozó monomer tipusától függ. Előnyösek és általánosan használhatók az előzőekben megadott molekuláris viszonyok. Amennyiben azonban a nem hidroxilcsoportot hordozó monomer molekulatömege a hidroxilcsoportot tartalmazó monomer tömegénél nagyobb, akkor ez utóbbit nagyobb arányban kell felhasználni. Ennek értelmében célszerű, hogy a hidroxilcsoportot tartalmazó rész t%-a ab) komponensen belül 4,5-35 t%, előnyösen 9-25 t% közötti legyen. Amennyiben a monomer a hidroxilcsoportokon kivül egyidejűén más funkciós csoportot, például észtercsoportot is hordoz, nincs szükség más ·· ···

- 15 monomerrel való kopolimerizációra, mivel a homopolimer önmagában is kót különböző funkciós csoportot hordoz. A szakember számára nem okoz gondot, hogy a legelőnyösebb b) komponenst megválassza, azaz, hogy az ismert monomereket különböző moláris arányokban kombinálja, illetve, hogy az itt felsoroltak közül más monomerekkel kombinálja. Az ilyen polimerek és kopolimerek közül számos ismert.

A b) komponensként használható polimer ismétlődő egységei az (I), (II), (III), (IV) és (V) általános képletekkel jellemezhetők, ahol:

R csoport előnyösen metil-, etil-, propil-, butil-, oktadecilceoportokat jelent;

R^ csoport jelentése telitett vagy telítetlen 1-21 szénatomos szénhidrogéncsoport, előnyösen metil-, etil-, propil- vagy butilceoport;

R₂ hidrogénatom vagy metilcsoport.

A b) komponensnek megfelelő polimerek olyan általános képlettel jellemezhetők, ahol az ismétlődő egységek száma változik a kopoliraer típusa szerint, mint erről az Encyclopaedia of Polimer Sciance and Technology c. könyv beszámol (Interscience Publ. 14. kötet, 1971.). Ezek a kopolimerek a szerkezeti egységet magükbafoglaló, a későbbiekben ismertetendő általános képletekkel írhatók le. A zárójelen belüli egységek jelentik az egyes komponensek szerkezeti elemeit a kopolimereken belül. Ezek az *«· · • V • . · ···· • ···· ·· ·

egységek bérmely ismert módon kombinálódhatnak, beleértve a véletlenszerű és a blokk-kopolimerizációt. A kopolimerek molekulatömege az ismert tartományokba esik.

A b) komponensként előnyös kopolimerek azok a kopolimerek, melyek úgy jellemezhetők, hogy az (I) általános képletű vinilalkohol egységeket a (II) általános képletű viniléterrel és/vagy a (III) általános képletű vinilészter egységekkel együtt tartalmazzák. Ilyen kopolimer-tipusnak felelnek meg a (IV)-(X) általános képletű vegyületek, ahol Rj jelentése hidrogénatom vagy telitett vagy telítetlen 1-21 szénatomos szénhidrogéncsoport, előnyösen hidrogénatom, metil-, etil-, propilcsoport;

közülük a (VI), (VII) és (VIII) általános képletű vegyűletek a különösen előnyösek.

Ezek a b) komponensként előnyös kopolimerek vinilészternek és egy vagy több, az etilént, vinilétereket tartalmazó csoporból választott monomernek a kopolimerizációjával, majd az ezt követő hidrolízis során - mely a vinilészter csoportoknak legalább egy részét érinti - keletkeznek. Ilyen, b) komponensként előnyös kopolimerek az alábbiak: vinilalkohol/vinilacetát kopolimerek, etilán/vinilalkohol/vinilacetát kopolimerek, etilén/vinilklorid/vinilalkohol/vinilacetát ojtott kopolimerjel, vinilalkohol/vinilacetát/vinilklorid kopolimerek, vinilalkohol/vinilacetát/vinilklorld/diakril-amid kopolimerjel, vinilalko '·· 9 «·· . · · · • · *··· ♦· · ··· hol/vinilbutirál kopolimerek, vinilalkohol/vinilacetát/vinilpirrolidon kopolimerek, vinilalkohol/sztirol kopolimerek. Ezen kopolimerek kombinációi vagy keverékei szintén a b) komponens körébe esnek.

Az előzőekben említettek értelmében, az a) és b) komponenseket tartalmazó polimer kompozíciók adott esetben egy vagy több, lényegében vízben oldhatatlan hldrofób polimert és további adalékanyagokat tartalmaznak.

A c) komponens lényegében egy vizben oldhatatlan polimer, vagy ilyen polimerek keveréke. A c) komponens olyan mennyiségben van jelen, hogy hatásosan javítsa a találmány szerinti kompozícióból előállított tárgyak fizikai tulajdonságait (erre a mennyiségre gyakran mint a

c) komponens hatásos mennyiségére hivatkozunk).

A lényegében vizben oldhatatlan termoplasztikus polimer definíció olyan polimerre utal, mely a vizet 10 %-nél kisebb, előnyösen 5 %-nál kisebb, s még előnyösebben 2 %-nál kisebb mértékben köti meg szobahőmérsékleten.

A lényegében vízben oldhatatlan polimerek lehetnek poliolefinek, például polietilén (PE), poliizobutilének, polipropilének; vinll-pollmerek, például poll(vlnil-klorid) (PVC), poli(vinil-acetát), polieztirolok, poliakrilnitril (PAN), poli(vinil-karbanzol) (PVK); lehetnek vizben oldhatatlan pollakrilátok, polimetakrilátok; poliacetálok; termoplasztikus polikondenzátumok, például poli··· *«· • · ·· *·· •••V 4 • 4

4 • · ·

4«

- 18 — amid (PA), poliészterek, pollureténok, polikarbonátok, poli(alkilén-tereftálét); pollakriléterek és termoplasztikus pollimidek; valamint nagy molekulatömege, lényegében vízben oldhatatlan vagy kristályosítható poli(alkilén-oxidok), mint például etilén-oxid és propilén-oxid polimerjei, illetve kopolimerjei.

A lényegében vízben oldhatatlan termoplasztlkus kopollmerek közé tartoznak az alábbiak: alkilén/vinil-éezter kopollmerek, előnyösen etilén/vinll-acetát kopolimerek (ÉVA), etilén/vinil-alkohol kopollmerek (EVAL); alkilén/akrilát vagy metakrilét kopollmerek, előnyösen etllén/akrilsav kopollmerek (EAA), etilén/etil-akrilát kopollmerek (EEA), etilén/metil-akrilát kopollmerek (EMA); ABS-kopollmerek; sztirol/akrilnitril kopollmerek (SAN); alkilén/maleinsavanhidrid kopollmerek, előnyöeen etilén/malelnsavanhldrid kopollmerek; réezlegeeen hldrolizált poliakrilátok vagy pollmetakrllátok; akrilsav-észterek/akrilnitrll kopollmerek és ezek hldrollzátumal; akrilamid/akrilnitril kopollmerek ée ezek keverékei.

További c) komponensként használatos kopolimereket mutatnak bs a hivatkozott (XII)-(XIX) általános képletek. A zárójelen belüli egységek jelentik az egyes komponensek szerkezeti elemeit a kopollmereken belül. Ezek az egységek bármely Ismert módon kapcsolódhatnak, köztük véletlenszerű vagy blokk-kopolimerizációval és a polime······ •· •·····

- 19 rek molekulatömege az Ismert határokon belül változik.

A felsoroltak közül előnyösek azok a kopolimerek, melyek egy adott hőmérsékleten, előnyösen¹ 95-240 °C hőmérséklettartományban olvadékot képeznek, ez a hőmérséklettartomány kedvező esetben 95-220 °C, s még előnyöeebb esetekben 95-190 °C között van. Közülük előnyösek továbbá azok a polimerek, melyek poláros csoportokat tartalmaznak, mint például éter-, sav-, észter-, amid- vagy uretáncsoportokat. Ilyen polimerek például az etilén, propilén vagy izobutilén vinil vegyületekkel vagy akrilétokkal képzett kopolimerjei, mint például etilén/vinil-acetát kopolimerek (ÉVA), etilén/vinil-alkohol kopolimerek (EVAL), etilén/akrilsav kopolimerek (EAA), etilén/metakrilát kopolimerek (EMA), sztirol/akrilnitril kopolimerek (SAN), poliacetálok, amid-éterek/amid-észterek blokk-kopolimerjei, uretán-éterek/uretán-észterek blokk-kopolimerjei valamint ezek keverékei.

Még előnyösebbek azok a polimerek, melyek ab) komponens nem hidroxilcsoport funkciós csoportjával megegyező tipusu funkciós csoportot tartalmaznak.

Az itt leirt polimerek tetszőleges mennyiségben felhasználhatók lényegében vízben oldhatatlan termoplaeztikus polimerként. A polimereket bármely ismert formájukban felhasználhatjuk. Molekulatömegük általában ismert. A polimerek viszonylag kis molekulatömegű, oligomer formájában is alkalmazhatók. A molekulatömeg megválasztása a szakember köteles tudásához tartozik.

... ....

♦ ·· ··.« • ·

- · · · • · ··>· ·· · ··· ·· 9*4

A találmány szerinti kát tagú kompozícióban

a) ás b) komponensek együttesen, a három tagú kompozíciókban pedig az a), b) ás c) komponensek együttesen 100 %-ot képeznek, és az egyes komponensekre megadott értékek az összegre vonatkoztatott %-os értékeket jelentik.

A módosított keményítő aránya a b) komponenshez, vagy adott esetben a b) és c) komponensek összegéhez viszonyítva 1:99-től 99:1-ig változhat. Ugyanakkor előnyös, ha a módosított szerkezetű keményítő számottevően hozzájárul a végtermék tulajdonságaihoz. Éppen ezért előnyös, ha a módosított szerkezetű keményítő legalább 20 t%, még előnyösebben legalább 50 t% ás a legelőnyösebb esetekben az egész kompozíció össztömegére vonatkoztatott 70-99 t% közötti arányban vesz részt a kompozícióban. így a b) komponens vagy adott esetben a b)+c) komponensek együttes mennyisége 80 t%-ot vagy ennél kevesebbet, előnyösebb esetben legfeljebb 50 t%-ot, és még előnyösebb esetekben az egész kompozíció össztömegére vonatkoztatott 30-1 t% közötti részt képvisel.

A b) komponens viszonylag poláros anyag. Amennyiben a találmány szerinti kompozíciókban a c) komponenssel kombinálva használjuk fel, jobban elegyíthető egy polárosabb természetű c) komponenssel, mint egy kevésbé polárossal. Ennek megfelelően egy polérosabb c) komponens mellé kevesebb b) komponensre lesz szükség, mint a kevésbé po···· · • · <·· láros c) komponens esetén. A b) és c) komponensek megfelelő arányénak beállításéval alapvetően homogén olvadék kompozíció állítható elő,

A b) vagy adott esetben a b)+c) komponensek együtteséből 1-15 t%-ot és a módosított szerkezetű keményítőből 99-85 t%-ot tartalmazó keverékek esetén a végtermék tulajdonságainak lényeges javulását tapasztaljuk. Bizonyos alkalmazási területeken előnyös, ha a b) vagy adott esetben a b)+c) komponensek együttes mennyiségének aránya a módosított szerkezetű keményítőhöz képeet 1-10 t%, 99-90 t% közötti. Amennyiben a módosított szerkezetű keményítő vizet tartalmaz, a módosított szerkezetű keményítőt a keményít ő/viz komplexként vesszük figyelembe, azaz beleértjük a víz tömegét is.

A keményítőt az előzőekben ismertetett adalékanyagokkal keverhetjük, hogy a folyamatos feldolgozási technológiához használható porkeveréket kapjunk, a b) és adott esetben a c) komponenssel való keverés előtt módosítjuk a szerkezetét és granuláljuk. A további komponenseket előnyösen a módosított szerkezetű keményítő granulátumaival azonos szemcseméretü granulátumként adjuk a rendszerhez.

Előállíthatunk azonban tetszőleges, kívánt összetételű keverékben natív keményítőt vagy pre-extrudétumot és/vagy módosított szerkezetű keményítőt granulált vagy porított állapotban a többi, porított vagy granulált ada« · -· « • · ♦« · · • · t k ··· ·«· • ····· ·» · · ·· * ·9· ·« ·*·

- 22 lékanyaggal és/vagy polimerrel együtt. Előnyösen az a),

b) és c) komponenseket és egyéb adalékanyagokat hagyományos keverőben elegyítjük. Ezt a keveréket extruderen átvezetve granulátumokat vagy pelleteket állíthatunk elő, melyek a további feldolgozás sorén jól felhasználhatók.

A granulálási lépés azonban el is hagyható, s az előállított ömledéket közvetlenül filmek, fuvással előállított fóliák, lemezek, profil idomok, csövek, habok és egyéb formázott termékek kialakításéra használjuk. A táblák melegalakitással jól formálhatók. A töltő-, kenő- és/vagy plasztifikáló anyagokat előnyösen a szerkezet módosítás előtt adjuk a keményítőhöz, mig a színezőanyagokat, a b) és c) komponenseket, valamint az egyéb adalékanyagokat a szerkezet módosítás során vagy után juttatjuk a rendszerbe.

A módosított szerkezetű keményitő/viz komponens előnyös nedvességtart alma, a keményitő/viz komponens összetömegére vonatkoztatva 10-22 t%, előnyösebb esetben 12-19 t%, és különösen előnyös a 14-18 t% közötti víztartalom.

Az előzőekben megadott víztartalom értékek a kompozícióban ezereplő keményitő/viz komponens tömegére vonatkoztatott relatív értékek, s nem a kompozíció össztömegére vonatkoznak, mely még a hozzáadott, vízben oldhatatlan termoplasztikus polimert is tartalmazza.

Annak érdekében, hogy a keményítő szerkezetét módosítsuk és/vagy a találmány szerinti uj polimer kompoz!« · · • · • 9 · * ··· ··· • ····· ·· · * ·· · ··· · · ···

- 23 dóból ömledéket képezzünk, az anyagot extruderben annyi ideig hekezeljük, mely elegendő a szerkezet módosításéhoz és az ömledák képzéshez. A keményítő típusétól függően a hőmérséklet előnyösen 105-240 °C hőmérséklet tartományban van, még előnyösebben ez a tartomány 130-190 °c közötti. A szerkezet módosításhoz ée az ömlesztéshez a kompozíciót előnyösen zárt térben hőkezeljfik. Ez a zárt tér lehet egy zárt üst, de lehet egy olyan térfogat, mely a nem olvadt betáplált anyag tömitő hatása révén válik zárttá, ahogyan ez a csiga és a hengerpalást között kialakul a fröccsöntés, illetve extrudálás során. Ilyen értelemben az extruder csiga és palást zárt rendszernek tekinthető.

A zárt térben létrejövő nyomóé megfelel a viz egyensúlyi gőznyomásának az adott hőmérsékleten, de természetesen további nyomást is alkalmazhatunk, generálhatunk, ez az extruder csigáknál általános gyakorlat. Az előnyösen alkalmazott nyomáeértékek az extruzió során fellépő nyomás határokon belüliek, értékük 5-150*10 Pa, előnyösen

5

5-75*10 Pa, s még előnyösebb esetekben 5-50*10 Pa. Amennyiben az előállított kompozíció módosított szerkezetű keményítő, az anyag granulálható ée igy alkalmas a kiválasztott keverő és feldolgozó eljárásnak megfelelő további komponensekkel veló keverésre, hogy módosított szerkezetű keményitő/polimer granulátum keverékként, mint kiindulási anyagot, extruderbe betápláljuk.

ί r

- 24 A csiga reaktor-terében nyert keveréket közvetlenül feldolgozhatjuk végtermékké, például megfelelő öntőformába való fröccsöntéssel, amennyiben az öeezes, ehhez szükeéges komponens már jelen van. A csigában az előzőekben leírtaknak megfelelően kapott granulált keveréket általában 80-240 °C közötti hőmérsékletre, előnyösen 120-220 °C közötti hőmérsékletre, s különösen előnyösen 130-190 °C közötti hőmérsékletre melegítjük.

Az ilyen keveréket addig, és olyan magas hőmérsékletre melegítjük, mig a OSC analízis a keményítő oxidativ és hőbomlási endoterm átmenetei előtti specifikus, viszonylag keskeny csúcs eltűnését nem jelzi.

A minimális nyomás, mely az ömledék képződését kiséri, megfelel az adott hőmérsékleten a viz egyensúlyi gőznyomásénak. Az eljárást az előzőekben kifejtettek értelmében zárt térben hajtjuk végre, azaz az extruziós vagy ömlesztési eljárások nyomás-viszonyai között, melyek 0-150.10⁵ Pa, előnyösen 0-75·10⁵ Pa, s különösen

0-50*10 Pa nagyságrendben vannak.

Amennyiben extruzióval alakítjuk ki a kívánt profilú idomot, a nyomás értékek megegyeznek az előbb felsoroltakkal. Ha a találmány szerinti ömledéket például fröccsöntéssel dolgozzuk fel, a fröccsöntés sorén alkal5 mázott normál fiFöccsnyomés például 300*10 Pa-tól 3000*10⁵ Pa-lg, előnyösen 700·10⁵ Pa-tól 2200·10⁵ Pa-ig terjed.

« · • · · · ...........

- 25 Mindezeknek megfelelően a találmány eljárást nyújt termoplasztikus módosított szerkezetű keményítő lényegében homogén ömledákének előállítására, mely eljárás az alábbi lépésekből áll:

1.) a keményítőt, és legalább egy olyan polimert /b) komponens/, mely legalább két eltérő tipueu funkciós csoporttal rendelkezik, melyek közül az egyik hidroxilcsoport, tartalmazó keveréket alakítunk ki; és

2.) a keveréket zárt térben megfelelő hőmérsékletás nyomásviszonyok között a keményítő szerkezetének módosításához elegendő ideig hőkezeljűk, miközben bekövetkezik a keményítő szerkezetének módosulása, és kialakul az ömledék.

A találmány eljárást biztosit továbbá jelentős mérettartással jellemezhető, termoplasztikus módosított szerkezetű keményítő termék előállítására, ez az eljárás az alábbi lépésekből áll:

1·) a keményítőt, és legalább egy olyan polimert /b) komponens/, mely legalább két eltérő tipusu funkciós csoporttal rendelkezik, melyek közűi az egyik hidroxilcsoport, tartalmazó keveréket alakítunk ki; és

2.) a keveréket zárt térben, megfelelő hőmérsékletás nyomásviszonyok között a keményítő szerkezetének módosításához elegendő ideig hőkezeljűk, miközben bekövetkezik a keményítő szerkezetének módosulása, és kialakul az ömledék;

3. ) terméket alakítunk ki az ömledék formázásával; és

4. ) a formázott anyag lehűtésével lényegében mérettartó termoplasztikus terméket állítunk elő.

A fenti eljárások bármelyikének 1.) lépésében előállítható keverék tartalmazhat egy további, c) komponenst, valamint további adalékanyagokat.

Adalékanyagként számos hidrofil polimer alkalmazható, beleértve vizoldható és vizben duzzadó polimereket, mint például állati zselatin, zselatin-szerű növényi fehérjék, például napraforgó-, szója-, gyapotmag-, földi mogyoró-, repcemag-fehérjék; vizoldható poliszacharidok, alkil-cellulózok, hidroxi-alkil-cellulózok és hidroxi-alkil-alkil-cellulózok, mint például metil-cellulóz, hidroxi-metil-cellulóz, hidroxi-etil-cellulóz, hidroxi-propil-cellulóz, hidroxi-etil-metil-cellulóz, hidroxi-propil-metil-cellulóz, hidroxi-butil-metil-cellulóz; cellulóz-észterek és hidroxi-alkil-cellulóz-észterek, például cellulóz-acetil-ftálát (CAP), hidrexi-propil-metil-cellulóz (HPMCP), karboxi-alkil-cellulóz, karboxi-alkil-alkil-cellulózok, karboxi-alkil-cellulózzal analóg keményítőből előállított vegyületek; karboxi-metil-cellulóz és alkálifém-sói; vizben oldható vagy vizben duzzadó szintetikus polimerek, mint például poliakrilsavak, poli(akrilsav-észterek), polimetakrilsavak és polimetakrilészterek.

• ·

- 27 poli(vinil-alkoholok), poli(vinil-acetát-ftálét) (PVAP), poli(vinil-pirrolidon), polikrotonsav, poliitakonsav, polimaleinsav; zselatin-szukcinét, térhálósított zselatin, sellak; tercier vagy kvaternsr amlnocsoportot, például dietil-amino-etil-csoportot tartalmazó, szükség esetén kvaternerezett, kátionosán módosított akrilétok és mstakrllétok és egyéb hasonló polimerek.

Előnyösek a szintetikus polimerek, s még előnyösebbek az alábbi szintetikus polimerek, mint például, poliakrilsavak, poli(akrilsav-észterek), polimetakrilsav, polimetakril-észterek, poli(vínil-alkoholok), poli(vlnil-pirrolidon).

Ilyen hidrofil polimereket a keményítő/viz komponensre vonatkoztatva legfeljebb 50 %-ban adhatunk adott esetben a rendszerhez, az adagolt mennyiség előnyösen legfeljebb 30 %, még előnyösebb esetben a keményitő/viz komponens 5-20 %-a. Amennyiben hidrofil polimert is adunk a rendszerhez, mennyiségét a keményítő tömegével öseze kell vonni, amikor a kompozíció víztartalmát meghatározzuk.

További hasznos adalékanyagok lehetnek például töltő- és kenőanyagok, formaleválasztók, plasztifikálók, habositóanyagok, stabilizátorok, színezőanyagok, pigmentek, lágyítók, kémiai módositószerek és ezek keverékei.

Töltőanyagként szervetlen töltőanyagokat említhetünk, például magnézium-, alumínium-, szilícium-, titén-oxidok, ezeket a kompozíció össztömegére vonatkoztatva általában 0,02-50 t%, előnyösen 0,20-20 t% koncentrációban használjuk • ·

- 28 fel.

Kenőanyagokra az alábbi példák sorolhatók fel: alumínium-, kalcium-, magnézium- és ón-sztearét, talkum, szilikátok; a kenőanyagok a kompozícióban a kompozíció össztömegére vonatkoztatva általában 0,1-5 t%, előnyösen 0,1-3 t% koncentrációban vannak jelen.

A plasztifikétorként használható anyagok közé tartoznak a kis molekulatömegö poll(alkilén-oxidok), mint például a poli(etilén-glikolok), poli(propilén-glikolók), a poli(etilén-propilén-glikolok); egyes kis molekulátömegű szerves vegyületek, mint például glicerin, pentaeritrit, glicerin-monoacetát, -dlacetát és -triacetát; propilén-glikol, szerbit, nátrium-dietil-szulfo-szukcinát, stb; ezeket az anyagokat a kompozíció össztömegére vonatkoztatva általában 0,5-35 t%, előnyösen 0,5-10 t% koncentrációban célszerű felhasználni.

Színezésre felhasználhatók az ismert azoszinezékek, szerves és szervetlen pigmentek vagy természetes színezőszerek. Előnyösek a szervetlen pigmentek, mint például a vas- vagy titán-oxidok; ezeket az oxidokat a kompozíció össztömegére vonatkoztatva általában 0,001-10 t%-ban,előnyösen 0,5-3 t%-ban adjuk a kompozícióhoz.

Ezeken túlmenően viszkozitás csökkentő anyagokkal javíthatjuk a keményitőtartalmu ömledék folyási tulajdonságait, erre a célra felhasználhatók például az állati vagy növényi zsiradékok, előnyösen hidrogénezett formában, különösen előnyösek azok, melyek szobahőmérsékleten szilárdak.

*«··· · ·· • * ·· · • · · · · · · • *···· ♦ · · ·· · ♦·· ··

- 29 Ezeknek a zsiradékoknak az olvadáspontja 50 °c, vagy ennél magasabb hőmérséklet. Előnyösek a 12, 14, 16 és 18 szénatomos zsírsavak trigliceridjei.

Ezeket a zsírokat felhasználhatjuk lágyítók ás plasztifikátorok nélkül, önmagukban, adalékanyagként.

Ezeket a zsírokat kedvezően alkalmazhatjuk egyedül vagy mono- és/vagy digliceridekkel, foszfátidokkal, különösen lecitinnel együtt. Előnyösek az előzőekben felsorolt zsírok mono- és diglicerid-származékai, azaz a 12, 14, 16 és 18 szénatomos zsírsavak mono- és digliceridjei.

A zsírok, mono- ás digliceridek és/vagy lecitinek összemennyisége legfeljebb 5 % lehet, koncentrációjuk a keményítő és az összes hidrofil polimer össztömegére vonatkoztatva előnyösen 0,5-2 t% közötti.

A kompozíciók tartalmazhatnak továbbá stabilizátorokat, például antioxidánsokat ilyenek a tio-biszfenol, alkilidén-biszfenol, szekunder aromás aminok; fénystabilizátorokat, például UV abszorbereket és kioltókat; hidrogén-peroxid bontókat; antirad tipusu stabilizátorokat és mikrobicid hatású anyagokat.

A találmány ezerinti kompozíciók zárt térben, szabályozott nedvességtartalom és nyomás viszonyok mellett hevítve termoplasztikus ömledéket képeznek. Ezek az ömledékek a hagyományos termoplasztikus anyagokhoz hasonlóan dolgozhatók fel a szokásos eljárások és berendezésék felhasználásával, - például fröccsöntés, formára fuvás, extruzió és koextruzió, nyomósajtolás, habosítás -, az ismert tér30 mékskké. A termékek lehetnek üreges testek, téblék, filmek, csomagoló anyagok, csövek, rudak, rétegelt filmek, zsákok, zacskók, gyógyászati kapszulák, granulátumok, porok vagy habok.

Ezek a kompozíciók felhasználhatók például kié sűrűségű csomagoló anyagok (pl. habok) előállítására az ismert módszerek alkalmazásával. Az eljáráshoz, amennyiben szükséges, felhasználhatók a szokásos habositószerek, egyes kompozícióknál pedig a viz maga hathat habositószerként.

A kompozíciók és a feldolgozási körülmények változtatásával nyitott és zárt cellás habok egyaránt előállithatók. A találmány szerinti kompozíciókból előállított habok, a keményítőből a találmány szerinti b) és c) komponensek bedolgozása nélkül előállított habokkal összehasonlítva előnyösen módosult tulajdonságokét mutatnak (jobb mérettartás, nagyobb ellenállás a nedvességgel szemben).

A kompozíciók biológiailag aktív anyagok hordozójaként is felhasználhatók, gyógyszerekkel és/vagy a mezőgazdaságban használt aktiv anyagokkal, például inszekticidekkel vagy peszticiekkel keverhetők, s igy tartós hatású készítmények állíthatók elő. Az extrudált termék granulálható vagy finom szemcsézettségü porrá alakítható.

Az alábbi példák a találmány szerinti megoldás további részleteit magyarázzák, szemléltetik, anélkül azonban, hogy azt a példákra korlátoznánk.

♦ ··· · · ······ • · «· · · • ·· · ··· ··· • ····· ·· · · ·· · ··· ·· ···

1. példa (a) 5000 g 14,87 % vizet tartalmazó burgonyakeményitőt nagy sebességű homogenizátorba mérünk, s állandó keverés mellett 485 g vizet adunk hozzá. A fenti keményitő/viz slegyhez keverés mellett 425 g Airvol 5408 márkájú (Air Products) vinil-alkohol/vinil-acetát kopolimert /b) komponens/, mely 11-13 % vinil-acetát monomer egységet és 87-89 % vinij.-alkohol monomer egységet tartalmaz; majd 42 g Escorene UL02020 márkájú (Exxon) etilén/vinil-acetét kopolimert /c) komponens/, ahol a monomer egységek 80 %-a etilén és 20 %-a vinil-acetát; kenő- és formaleválasztó-anyagként 42,5 g Boeson VP márkájú (Boehringer Ingelheim) hidrogénezett zsírt; az ömledék folyásának gyorsítására 21,25 g Metarin P márkájú (Lucas Meyer) lecitint és 21,25 g titán-dioxidot (pigment ás szilárd keverékek folyás gyorsítója) adunk. Az adagolás befejeztével kapott keverék víztartalma 19,98 %.

(b) 5000 g az (a) lépésben leírtak szerint előállított keveréket Leistritz Single Screw Láb Extruder LSM 30 egycsigá8 laboratóriumi extrudsrbe etetünk a garaton keresztül, a hőmérséklet profil 55 °C/145 °C/165°C. A csiga sebessége 50 fordulat/perc. Az extruder kitoló teljesítménye 124 g/perc.

Az extrudátumot granuláltuk és a tovább feldolgozásig tároltuk.

* ··· · • · • · · • · ···· ·· · ····

(c) A granulátumokat a további feldolgozás előtt kondicionáltuk, nedvességtart almukat hagyományoe keverőben keverve, viz hozzáadással 17 %-ra állítottuk be· Az igy előkészített anyagot Kloeckner-Ferromátic FM tipusu fröccsöntő berendezésbe tápláljuk, a berendezés szakítás! próbához állít elő próbateateket. A hőmérséklet profil °C/155 °C/155 °C/155 °C, a ceiga forgási sebessége

180 ford/perc, a befecskendezett tömeg 8,2 g, a tartózkodási idő 45 másodperc, fröccsnyomás t800«10 Pa, a torlónyomás 30« 10 Pa·

A szakítás! próbához való próbatesteket 50 % relatív páratartalmu térben (önkényesen választott standard állapot) 5 napon át kondicionáljuk.

A próbatestek DIN szerinti standard idomok voltak (DIN sz. 53455).

(d) A kondicionált szakítás! próbatestek feszültség/megnyulás tulajdonságait huzóvizsgálatok végzésére szolgáló Instron készülékkel határoztuk meg négyszeres ismétlésben.

A vizsgálatokat szobahőmérsékleten végeztük mm/perc vizsgálati sebességgel. Az eredményeket az 1. táblázatban foglaljuk össze; összehasonlítjuk a találmány szerinti b) és c) komponenseket nem tartalmazó keményítőből, azonos módon előállított próbatestek tulajdonságait a három komponensből kevert, 1. példa szerinti kompozíció·« ···· r

- 33 ból előállított próbatestek tulajdonságaival. Az eredményekből látható, hogy a hármas keverék Young modulusa 1,56-ról 1,29-re csökken, szemléltetve, hogy a fröccsöntött kompozíció lágyabb szakitási próbatesteket eredményez, mint a nem kevert keményítő.

A szakitó szilárdság 32,72 HPa-ra nő, ez a keverék szilárdságának a növekedését jelzi. A szakadási nyúlás (a szakadás bekövetkeztéig elért megnyúlás) 15,82 %-ról 33,33 %-ra nő, mig a fajlagos szakitási energia 194,30 kO/m -ről 415,75 kü/m -re emelkedik, s ez azt mutatja, hogy a kevert anyag ellenállása lényegesen nagyobb a b) és c) komponenseket nem tartalmezóhoz viszonyítva.

Természetesen eltérő keverék kompozíciók a vizsgált paraméterekre eltérő értékeket adnak, a különböző komponensek koncentrációjának változtatásával a kompozíció összetételét a legjobb értékekre optimalizálhatjuk, ez a feladat a szakemberek számára nem jelent problémát.

Az 1. példában leírtak a későbbiekben (2. táblázat) megadandó keverék összetételekkel megismételtük a 2.-10. példákban, a kapott eredmények hasonlatosak az 1. táblázatban bemutatottakhoz.

2. példa

Az 1. példában leírtakat ismételtük meg azzal az eltéréssel, hogy a komponensek arányát a 2. táblázatban

- 34 megadottak értelmében módosítottuk. A jobb összehasonlíthatóság kedvéért Itt is feltüntettük az 1. példát (keverék ezám: 1).

1. táblázat

szakadási	szakító szilárdság
nyúlás	(k3/·²)
(%)

keményítő 15,82 194,3 (nem kevert) hármáé keverék 33,33 415,75 (1. példa)] ··»· · ····

- 35 / • · · • ···· ·· · ··· ···

2. táblázat

keverék szán	keményítfi: b+c komponensek ösezege (tömeg arány)	b komponens : c komponens (tömeg arány)
2	50:50	100 :0
3	60:40	99:1
4	70:30	50:1
5	80:20	20:1
1. példa	91,5:8,5	10:1
6	90:10	1 :1
7	94:6	1 :10
8	98:2	1 :50
9	99:1	1 :99

• ··«· · ·

44 ·

4*4 «44 ♦ *4*4

4

A kompozíciókból előállított fröccsöntött polimerek szilárdabbak, a levegő nedvességtartalmával szemben ellenállóbbak, mint a módosítatlan keményítő. A szilárdság, melyet hajlítás során a törésre való hajlam csökkenéseként értékelünk, a 9. keveréktől a 2. irányában nő, összhangban a kompozícióba kevert vinilalkohol tartalom növekedésével. A nedves levegőn az elpuhulással szembeni rezisztencia minden esetben jobb a módosítatlan keményítővel összehasonlítva, s a rezisztencia az 1., 4«, 5. és 9. keverék esetében különösen jó. Ezek az eredmények a korábbi várakozásoktól eltérően a kombinációk előnyeit szemléltetik.

3. példa

Az 1. példában leírtakat ismételjük meg, azzal a módosítással, hogy az ott b) komponensként alkalmazott vinilalkohol/vinil-acetát kopolimert poli(hidroxi-etilmetakrilát)-tal (HEMA) helyettesítettük. A c) komponenst (etilén/vinil-acetát kopolimert) poli(metil-metakrilát)-tal helyettesítettük. Az igy előállított fröccsöntött polimer szilárdabb és a nedvességnek is jobban ellenáll, mint a módosítás nélküli keményítő.

4. példa

Az 1. példában leírtakat ismételtük meg, azzal a módosítással, hogy az ott b) komponensként alkalmazott vinilalkohol/vinllacetát kopolimert poli(hidroxi-etíl-metakrilát)-tal (HEMA) helyettesítettük. Etilén/vinilacetát ko···· r

- 37 polimert (86 % etilén és 14 % vinilacetét) használtunk c) komponensként. A fröccsöntéssel előállított polimer szilárdabb és a nedvességnek is jobban ellenáll, mint a módosítás nélküli keményítő.

5, példa

Az 1. példában leírtakat ismételtük meg, azzal a módosítással, hogy a b) komponens mennyiségét 850 g-ra növeltük és az ott alkalmazott c) komponens helyett 85 g polisztirolt mértünk a rendszerhez. A kompozícióból fröccsöntéssel előállított polimer szilárdabb és a nedvességnek is Jobban ellenáll, mint a módosítás nélküli keményítő.

Az 1. példában leírtakat ismételtük meg, azzal a módosítással, hogy ab) komponens mennyiségét 1700 g-ra növeltük és az ott alkalmazott c) komponens helyett 42 g vinilklorid/vinllacetát kopolimert (91 % vlnilklorid, 9 % vinilacetét) mértünk a rendszerhez. A kompozícióból fröccsöntéssel előállított polimer szilárdabb és a nedvességnek is jobban ellenáll, mint a módosítás nélküli keményítő.

7. példa

Az 1. példában leírtakat ismételtük meg, azzal a módosítással, hogy a b) komponenst vinilalkohol/vinllbutirál • · ··* • · · e· eee

• · · · • · ···· · •· · ·«»

- 38 kopolimerre1 (40 % vinilalkohol, 60 % vinilbutirál) lyettesitéttök. A c) komponenst 42 g poli(vinil-butirál)-lal helyettesítettük. A kompozícióból fröccsöntéssel előállított polimer szilárdabb és a nedvességnek is jobban ellenáll, mint a módosítás nélküli keményítő.

8, példa

Az 1. példában leírtakat ismételtük meg azzal a módosítással, hogy a b) komponens mennyiségét 3400 g-ra növeltük, s a c) komponenst 38 g polipropilénnel helyettesítettük. A kompozícióból fröccsöntéssel előállított polimer szilárdabb és a nedvességnek is jobban ellenáll, mint a módosítás nélküli keményítő.

9. példa (a) 9500 g 15,1 % víztartalmú burgonyakeményitőt nagy sebességű homogenizétorba mérünk, s állandó keverés mellett 425 g Airvol 540S márkájú (Air Products) vinllalkohol/vinilacetát kopolimert (b komponens), mely 11-13 % vinilacetát monomer egységet és 87-89 % vinilalkohol monomer egységet tartalmaz; valamint kenőanyagként 80,75 g Boeson VP (Beringer Ingelheim) márkájú hidrogénezett zsirt; ömledék folyás gyorsítóként 40,37 g Metarln P márkájú (Lucas Meyer) lecitint adunk a rendszerhez. A végső keverék víztartalma 14,43 % volt.

• · · ·

- 39 (b) 10000 g az (a) lépés szerint előállított keveréket egy Contlnue 37 tipusu Werner & Pfleiderer kétcsigás, megegyező fordulatu extruderbe táplálunk.

A palást négy szektorán e hőmérséklet profil a következő: 20 °C/180 °C/18O °C/80 °C.

Az extruder kitolóteljesitménye 8 kg/óra; a csiga forgási sebessége 200 ford/perc. Az anyag víztartalma az extruzió alatt 31,5 % volt. Az extruder utolsó szektorában 80 mbar vákuumot alkalmaztunk a víztartalom egy részének gőzként való eltávolítására.

A granulátum nedvességtartalma szobahőmérsékleten az egyensúly beállta után 17,15 %-nak adódott.

(c) A (b) lépésben kapott keverék granulátumait Arburg 329-210-750 tipusu fröccsöntőgép garatjára töltjük, 8 fröccsöntéssel szakitási próbához való próbatesteket állítunk elő. A hengerpalást hőmérséklet profilja: 90 °C/165°C/165°C/165 °C. A befecskendezett tömeg 8 g, a tartózkodási idő 450 másodperc, a fröccsnyomás 2082*10^ Pa, a torlónyomás 80*10^ Pa, a csiga forgási sebessége 180 ford/perc.

A szakitási próbatesteket 50 % relatív páratartalmu térben 5 napon ét kondicionáltuk.

A próbatestek DIN szerinti standard idomok voltak (DIN sz. 534559.

• ·

- 40 (d) A kondicionált próbatesteket a huzóigény bevétel esetén tanúsított viselkedésűk tanulmányozására Zwick szakitási próbát végző Teológiai mérőműszerbe helyeztük.

A vizsgálatokat szobahőmérsékleten 10 mm/perc vizsgálati sebességgel végeztük. Az eredményeket a 3. télázat bán foglaltuk össze, összehasonlítva ugyanazon keményítőből azonos módon, csak a b) és c) komponens nélkül előállított próbatestek eredményeivel.

• « • · · • ♦ ·

táblázat

	σ>
•rl
®	«
	OTJ
•u a	+· u
ffl«®	•hsdcm
-ttr-4	jí 1-4 e
® 3	« T<\
N >	N NO
® C&S	® ®J^

I

10. Példa (a) 8000 g 15 % víztartalmú burgonyakeményitőt nagy sebességű homogenizátorba mérünk, s állandó keverés mellett 2720 g Airvol 540S márkájú (Air Products) vinilalkohol/vinilacetát kopolimert (b komponens), mely 11-13 % vinilacetát monomer egységet és 87-89 % vinilalkohol monomer egységet tartalmaz; valamint kenőanyagként 68 g Boeson VP (Boeringer Ingelheim) márkájú hidrogénezett zsírt; ömledék folyás gyorsítóként 34 g Metarin P márkájú (Lucas Meyer) lecitint adunk a rendszerhez. A végső keverék víztartalma 15,6 % volt.

(b) 10000 g az (a) lépés szerint előállított keveréket egy Continua 37 tipusu Werner & Pfleiderer kétcsigás megegyező fordulatu extruderbe táplálunk.

A palást négy szektorán a hőmérséklet profil a következő: 20 °C/50 °C/100 °C/50 °C.

Az extruder kitolóteljesitménye 8 kg/óra; a csiga forgási sebessége 200 ford/perc. Az etető zónán át 1 kg/óra anyagárammal vizet táplálunk a rendszerbe. Az anyag víztartalma az extruzió alatt 25 % volt· Az extruder utolsó szektorában 22 mbar vákuumot alkalmaztunk a víztartalom egy részének gőzként való eltávolitására.

A granulátum nedvességtartalma szobahőmérsékleten az egyensúly beállta után 14,8 %-nak adódott.

(c) A (b) lépésben kapott keverék granulátumait (víztartalom 17 %) Arburg 329-210-750 tipusu fröccsöntőgép garatjára töltjük, s fröccsöntéssel szakitási próbához való próbatesteket állítunk elő. A henger palást hőmérséklet profilja: 90 °C/185 °C/185 °C/185 °C. A befecskendezett tömeg 7,9 g, a tartózkodási idő 450 másod-

5 perc, a fröccsnyomás 220*10 Pa, a torlónyomás 80*10 Pa, a csiga forgási sebessége 180 ford/perc.

A szakitási próbatesteket 50 % relatív páratartalmú térben 5 napon át kondicionáltuk.

A próbatestek DIN szerinti standard idomok voltak (DIN sz. 534559).

(d) A kondicionált szakitási próbatesteket a huzóigénybevétel esetén mutatott viselkedés vizsgálatára egy szekitási próbák végzésére alkalmas (a 9. példában ismertetett) Zwick féle készülékbe helyeztük.

• ·♦· · « ·· ··«· • · · « · « • ·· · ··· ··· • · ··«·· ·· · · ·· · ··· · · ···

11. példa (a) 8900 g 15,1 % víztartalmú burgonyakeményitőt nagy sebességű homogenizátorba mérünk, s állandó keverés mellett 765 g Airvol 540S márkájú (Air Producte) vinllalkohol/vinilacetát kopolimert (b komponens), mely 11-13 % vinilacetét monomer egyeéget és 87-89 % vinilalkohol monomer egyeéget tartalmaz; valamint 85 g Lupolen

241OT márkájú (BASF) polietilént (c komponens) és kenőanyagként 75,65 g Boeson VP (Boeringer Ingelheim) márkájú hidrogénezett zsírt; ömledék folyás gyorsítóként 37,82 g Metarin P márkájú (Lucas Meyer) lecitint adunk a rendszerhez. A végső keverék víztartalma 13,5 % volt.

(b) 9000 g az (a) lépés szerint előállított keveréket a 9. példában leirt kétcsigás megegyező fordulat u extruderbe tápláljuk.

A palást négy szektorán a hőmérséklet profil a 9. példával megegyezően a következő: 20^oC/180°C/180^oC/80°C. Az extruziós kísérlet további paraméterei a következők: az extruder kitolóteljesitménye: 9 kg/óra, a csiga forgási sebessége: 200 ford/perc, edagolt viz anyagáramat 2 kg/óra, csökkentett nyomás (az utolsó szekdóban): 300*10 Pa, víztartalom az extruzió során: 29,2 %. A granulátumok víztartalma szobahőmérsékleten való kiegyenlítődés után 17,12 %-nak adódott.

··· ··· •· •····· • · · (c) A (b) lépésben kapott granulátumokat a

9. példában leírt módon és az ott ismertetett fröccsöntő készülékben dolgoztuk fel tovább. A hengerpalást hőmérséklet profilja: 90 °C/165 °C/165 °C/165 °C. A feldolgozás további paraméterei az alábbiak: befecskendezett tömeg : 8 g tartózkodási idő: 450 másodperc fröccsnyomás: 1825*10 Pa torlónyomás: 80*10 Pa csiga forgási sebessége: 180 ford/perc.

(d) A kondicionált szakitási próbatesteket a huzóigénybevétel esetén mutatott viselkedés vizsgálatára egy szakitási próbák végzésére alkalmas (a 9. példa (d) pontjában ismertetett) Zwick készülékbe helyeztük.

Az eredményeket a 3. táblázatban foglaltuk össze.

12. példa (a) 8900 g 15,5 % víztartalmú burgonyakeményitőt nagy sebességű homogenizátorba mérünk, s állandó keverés mellett 765 g Airvol 540S márkájú (Air Products) vinilalkohol/vinilacetát kopolimert (b komponens), mely 11-13 % vinilacetát monomer egységet és 87-89 % vinilalkohol monomer egységet tartalmaz; valamint c) komponensként 170 g Pebax MA-4011 márkájú (Atochem) poliamid-poliéter blokk-polimert és kenőanyagként 75,65 g Boeson VP ♦ ··♦ • · · · · · « · · · ··· ··· • ····· ·· · · ·· · ··· · · · ·«

- 4-6 (Boeringer Ingelham) márkájú hidrogénezett zsírt; ömledék folyás gyorsítóként 37,82 g Metarin P márkájú (Lucáé Meyer) lecitint adunk a rendszerhez. A végső keverék viztartalma 13,4 % volt.

(b) 9000 g az (a) lépés szerint előállított keveréket a 9. példában leirt kétcsigás, megegyező forduletu extruderbe tápláljuk.

Az extruzlós kísérlet paraméterei a következők: a hőmérséklet profil: 20 °C/180 °C/180 °C/80 °C az extruder kitolóteljesitménye: 8 kg/óra a csiga forgási sebessége: 200 ford/perc adagolt viz anyagáramé: 2 kg/óra csökkentett nyomás (az utolsó szekcióban): 150· 10 Pa víztartalom az extruzió során: 29,14 %·

A granulátumok víztartalma szobahőmérsékleten való kiegyenlítődés után 17,2 %-nak adódott.

(c) A (b) lépésbon kapott granulátumokat a

9. példában leírt módon és az ott ismertetett fröccsöntő készülékben dolgoztuk fel tovább. A feldolgozás további paraméterei az alábbiak:

hőmérséklet profil: 90 °C/165 °C/165 °C/165 °C befecskendezett tömeg: 8 g tartózkodási idő: 450 másodperc fröccsnyomás: 2200*10 Pa torlónyomás: 80·10 Pa csiga forgási sebessége: 180 ford/perc.

• ·· · ···· · « ·· « · · · · · « ·· · ··· ··· • ····· · · · · ·· · ··· ·· ··· (d) A kondicionált szakitási próbatesteket a huzóigénybevétel esetén mutatott viselkedés vizsgálatára egy szakitási próbák végzésére alkelmas (a 9. példa (d) pontjában ismertetett) Zwick készülékbe helyeztük. Az eredményeket a 3. táblázatban foglaltuk össze.

13. példa (a) 8900 g 15,1 % víztartalmú burgonyakeményitőt nagy sebességű homogenizátorba mérünk, s állandó keverés mellett 765 g Airvol 540S márkájú (Air Products) vinilalkohol/vinilacetát kopolimert (b komponens), mely 11-13 % vinilacetát monomer egységet és 87-89 % vinilalkohol monomer egységet tartalmaz; valamint c) komponensként 170 g Pellethane 2103-80-AE márkájú (Dow Chemical Comp.) termoplasztikus poliuretán-poliéter blokk-polimer elasztomert és kenőanyagként 75,65 g Boeson VP (Boeringer Ingelheim) márkájú hidrogénezett zsírt; ömledék folyás gyorsítóként 37,82 g Metarin P márkájú (Lucas Meyer) lecitint adunk a rendszerhez. A végső keverék víztartalma 13,5 % volt.

(b) 9000 g az (a) lépés szerint előállított keveréket a 9. példában leirt kétcslgás megegyező fordulatu extruderbe táplálunk.

Az extruziós kísérlet paraméterei a következők: a hőmérséklet profil: 20 °C/220 °C/220 °C/80°C az extruder kitolóteljesitménye: 8 kg/óra • ·· · • · · · · · • · · · ··· ··· • · ···· · · · · ·· · ··· ·· · · · a csiga forgási sebessége: 200 ford/perc adagolt viz anyagárama: 2 kg/óra csökkentett nyomás (az utolsó szekcióban) 80*10 Pa víztartalom az extruzió során: 29,2 %

A granulátumok víztartalma ezobahömérsékleten való kiegyenlítődés után 16,9 %-nak adódott.

(c) A (b) lépésben kapott granulátumokat a

9. példában leirt módon és az ott ismertetett fröcceöntö készülékben dolgoztuk fel tovább. A feldolgozás további paraméterei az alábbiak:

hőmérséklet profil: 90 °C/165 °C/165 °C/165 °C befecskendezett tömeg: 8 g tartózkodási idő: 450 másodperc fröccsnyomás: 2200*10⁵ Pa tor£lónyomás: 80*10 Pa csiga forgási sebessége: 180 ford/perc (d) A kondicionált szakitási próbatesteket a huzóigénybevétel esetén mutatott viselkedés vizsgálatára egy szakitási próbák végzésére alkalmas (a 9. példa (d) pontjában ismertetett) Zwick készülékbe helyeztük. Az eredményeket a 3. táblázatban foglaltuk össze.

14, példa (a) 8000 g 15,1 % víztartalmú burgonyakeményitőt nagy sebességű homogenizátorba mérünk, s állandó keverés mellett 340 g Airvol 540S márkájú (Air Products) vinil···· • · · ···· ·

9 9

9999

999 ··· alkohol/vinilacetát kopolimert (b komponens), mely 11-13 % vinilacetát monomer egységet és 87-89 % vinilalkohol monomer egységet tartalmaz; valamint c) komponensként 680 g Pebax MA-4011 (Atochem) márkájú poliamid-poliéter termoplasztikus elasztomerblokk-polimert és 680 g Pellethane 2103-80-AE márkájú (Dow Chemical Comp.) termoplasztikus poliuretán-pliéter blokk-polimer elasztomert és kenőanyagként 68 g Boeson VP (Boeringer Ingelheim) márkájú hidrogénezett zsírt; ömledék folyás gyorsítóként 34 g Metarin P márkájú (Lucas Meyer) lecitint adunk a rendszerhez. A végső keverék viztartalma 12,3 % volt.

(b) 9000 g az (a) lépés szerint előállított keveréket a 9. példában leírt kétcsigás, megegyező fordulatu extruderbe tápláljuk.

Az extruzióe kísérlet paraméterei a következők: a hőmérséklet profil: 20 °C/220 °C/220 °C/80 °C az extruder kitolóteljesitménye: 8 kg/óra a csiga forgási sebessége: 200 ford/perc adagolt viz anyagárama: 2,1 kg/óra csökkentett nyomás (az utolsó szakcióban) : 600*10 Pa víztartalom az extruzió során: 27,7 %

A granulátumok viztartalma szobahőmérsékleten való kiegyenlítődés után 16,8 %-nak adódott.

(c) A (b) lépésben kapott granulátumokat a

9. példában leirt módon és az ott ismertetett fröccsöntő készülékben dolgoztuk fel tovább. A feldolgozás további ···· · · ·· ···» • · ·· · · • · · · ··» ·«· • · ···· · · · * ·· · ··♦ ·· ···

- 50 paraméterei az alábbiak: hőmérséklet profil: 90 °C/165 °C/165 °C/165 °C. befecskendezett tömeg : 8 g tartózkodási idő: 450 másodperc fröccsnyomás: 1650*10 Pa torlónyomás: 80*10 Pa csiga forgási sebessége: 180 ford/perc (d) A kondicionált szakitási próbatesteket a huzóigénybevétel esetén mutatott viselkedés vizsgálatára egy szakitási próbák végzésére alkalmas (a 9. példa (d) pontjában ismertetett) Zwick féle készülékbe helyeztük. Az eredményeket a 3. táblázatban foglaltuk össze.

15. példa

A 14. példában leírtakat ismételtük meg azzal a módosítással, hogy (i) a burgonyakeményitő mennyiségét 5000 g-ra csökkentettük.

(il) az Airvol 5408, vinilalkohol/vinilacetát kopolimer mennyiségét 1770 g-ra növeltük;

(iii) a Pebax-4011 poliamid mennyiségét 531 g-ra csökkentettük és (ív) a Pellethane 2103-80-AE poliuretán mennyiségét

531 g-ra csökkentettük.

Az eredményeket a 3. táblázatban foglaltuk össze.

* ·· · ··· ··· • ····· · · · · ♦· · ·*· ·· ·*4

16. példa (a) 7000 g 15,0 % víztartalmú burgonyakeményítöt nagy sebességű homogenizátorba mérünk, s állandó keverés mellett 1700 g Airvol 540S márkájú (Air Products) vinilalkohol/vinilacetát kopolimert (b komponens), mely 11-13 % vinilacetát monomer egységet és 87-98 % vinilalkohol monomer egységet tartalmez; valamint c) komponensként 425 g Pebax MA-4011 (Atochem) márkájú poliamid-poliéter termoplasztikus elasztomer blokk-polimert és 425 g Pellethane 2103-80-AE márkájú (Dow Chemical Comp.) termoplasztikus poliuretán-poliéter blokk-polimer elasztomert ée kenőanyagként 59,5 g Boeson VP (Boeringer Ingelheim) márkájú hidrogénezett zsírt; ömledék folyás gyorsítóként 29,75 g Metarin P márkájú (Lucas Meyer) lecitint adunk a rendszerhez. A végső keverék víztartalma 11,0 % volt.

(b) 9000 g, az (a) lépés szerint előállított keveréket a 9. példában leírt kétcsigás, megegyező fordulatu extruderbe táplálunk.

Az extruzíós kísérlet paraméterei a következők: a hőmérséklet profil: 20 °C/220 °C/220 °C/80 °C az extrudar kitolóteljesítménye: 8 kg/óra a csiga forgási sebessége: 200 ford/perc adagolt viz anyagárama: 2,1 kg/óra csökkentett nyomás (az utolsó szekcióban): 600*10 Pa víztartalom az extruzió során: 26,8 %·

- 52 ·«.« · w ··«·«« • · *« · · « · · · ······ • ····· ·· · « ·· · ··· ····· (c) A (b) lépésben kapott granulátumokat a 9. példában leirt módon és az ott ismertetett fröccsöntő készülékben dolgoztuk fel tovább. A feldolgozás további paraméterei az alábbiak:

hőmérséklet profil: 90 °C/165 °C/165 °C/165 °C befecskendezett tömeg : 8 g tartózkodási idő: 450 másodperc fröccsnyomás: 2280·10 Pa torlónyomás: 80·10 Pa csiga forgási sebessége: 180 ford/perc.

(d) A kondicionált szakitási próbatesteket a huzóigénybevétel esetén mutatott viselkedés vizsgálatára egy szakitási próbák végzésére alkalmas (a 9. példa (d) pontjában ismertetett) Zwick féle készülékbe helyeztük. Az eredményeket a 3. táblázatban foglaltuk össze.

17. példa (a) 5000 g 15,0 % víztartalmú burgonyakeményitŐt nagy sebességű homogenizátorba mérünk s állandó keverés mellett 708 g Airvol 540S márkájú (Air Products) vinilalkohol/vinilacetát kopolimert (b komponens), mely 11-13 % vinilacetát monomer egységet és 87-89 % vinilalkohol monomer egységet tartalmaz; valamint c) komponensként 2125 EVAL EP-L-101 márkájú etilén/vinilalkohol kopolimert (73 mól% vinilalkohol, 27 mól% etilén) és kenőanyagként 42,5 g Boeson VP (Boeringer Ingelheim) márkájú hidrogéné• 4 ··♦· • * ·· · Ο « · · · ··· «·· • · ·>·· · * · · ·· · ··· ·· ··

- 53 zett zsírt; ömledék folyás gyorsítóként 21,3 g Metarin P márkájú (Lucas Meyer) lseitint adunk a rendszerhez. A végső keverék víztartalma 9,8 % volt.

(b) 9000 g az (a) lépés szerint előállított keveréket a 9. példában leirt kétcsigás megegyező fordulatu extruderbe táplálunk. '

Az extruziós kísérlet paraméterei a következők:

a hőmérséklet profil: 20 °C/80 °C/220 °C/180 °C az extruder kitolóteljesitménye: 8 kg/óra a csiga forgási sebessége: 200 ford/perc adagolt viz anyagárama: 2,1 kg/óra csökkentett nyomás (az utolsó szekcióban): 33·10 Pa víztartalom az extruzió sorén: 28,7 %

A granulátumok víztartalma szobahőmérsékleten való kiegyenlítődés után 17 %-nak adódott.

(c) A (b) lépésben kapott granulátumokat a

9. példában leirt módon és az ott ismertetett fröccsöntő készülékben dolgoztuk fel tovább. A feldolgozás további paraméterei az alábbiak:

hőmérséklet profil: 90 °C/175 °C/175 °C/175 °C befecskendezett tömeg: 7,6 g tartózkodási idő: 450 másodperc fröccsnyomás: 2020·10^ Pa torlónyomás: 80«10 Pa csiga forgási sebessége: 180 ford/perc • · · ·«·>···<

• · ···· · · « · • · · ♦· ·· ··· (d) A kondicionált szakitási próbatesteket a huzóigénybevétel esetén mutatott viselkedés vizsgálatára egy szakitási próbák végzésére alkalmas (a 9. példa (d) pontjában ismertetett) Zwick féle készülékbe helyeztük. Az eredményeket a 3. táblázatban foglaltuk össze.

18. példa

Az 1. példában (a és b pont) leírtakat ismételtük meg azzal a módosítással, hogy a víztartalmat 22 %-ra állítottuk be, s a törőtárcsát eltávolitottuk az extruder szerszámból. Folyamatos extrudátumot kaptunk, mely a vizfelesleg elpárolgása révén habot képzett. A habot 30-40 mm hosszúságúra vágtuk, igy csomagolási felhasználásnál jó térkitöltő, laza anyagot kaptunk.

19. példa

A 2.-14. példák mindegyikénél fröccsöntési vizsgálatot végeztünk, annak demonstrálására, hogy a kompozíciók habosításra alkalmasak. Az 1. példa (a), (b) és (c) pontjában nyert olvadékot minden esetben atmoszférikus nyomásra extrudáltuk a (c) lépésben, ahelyett, hogy zárt formába extrudáltuk volna őket. Az anyagot minden esetben habosított extrudátummá alakítottuk, mely csomagolási felhasználásoknál nagyon jó térkitöltő.

k

20. példa

Az 1. példában előállított granulátumot

30:70 tömegréez arányban polísztirollal kevertük ée a

18, példában leírtaknak megfelelően kezeltük. A keletkező habosított extrudátumok nagyon finom egyenletes szerkeze- * tüsk, 8 igy nagyon sokféle felhasználásra alkalmasak, pl. szerkezeti habnak is.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Lényegében mérettartó termékek formázására alkalmas kompozíció, azzal j ellemezve , hogy

a) módosított szerkezetű keményítőt, és

b) legalább egy olyan polimert tartalmaz, mely legalább kát eltérő tipusu funkciós csoporttal rendelkezik, s közülök az egyik hidroxilcsoport; ez utóbbi komponens a kialakítandó tárgyak fizikai tulajdonságait javítani képes mennyiségben van jelen a kompozícióban.

2. Az 1. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy a vinil-alkohol egységeket tartalmazó polimert tartalmaz b) komponensként.

3. A 2. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy részlegesen hidrolizált észtercsoportu poli(vinil-észter) polimert tartalmaz b) komponensként.

4. A 2. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy b) komponensként olyan kopolimert tartalmaz, mely vinil-alkohol és más, ettől eltérő egységeket tartalmazó kopolimer, s melyet vinil-észter és az alábbiak közül választott, egy vagy több monomer, igy etilén, vlnil-klorid, vinil-éter, akrilnitril, akrilamid, omega-oktadekén, vinil-butil-éter, vinil-oktadecil-éter, vinil-pirrolidon és más ismert monomerek, kopolimerizálásával • · · · ·

- 57 és ezt kővetően a vinil-észter-csoportok legalább egy részének hidrolizálásával állítunk elő.

5. A 4. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy a b) komponensként használt kopolimer a vinil-alkohol/vinil-acetát kopolimerek, etilén/vinil-alkohol/vinil-acetát kopolimerek, etilén/vinil-klorid/vinil-alkohol/vinil-acetát ojtott kopolimerjei, vinil-alkohol/vinil-acetét/vinil-klorid kopolimerek, vinil-alkohol/vinll-acetát/vinil-klorid/diakril-amíd kopolimerjei, vinil-alkohol/vinil-butirál kopolimerek, vinil-alkohol/vinil-acetát/vinil-pirrolidon kopolimerek, valamint ezek keverékei ée kombinációi közül van kiválasztva.

6. A 4. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy a b) komponensként használt kopolimer vinil-észter és etilén és vinil-éterek köréből választott egy vagy több monomer polimerizációjéval van előállítva és a pollmerizáció után a vinil-észter-csoportok legalább részben hidrolizélva vannak.

7. Az 1. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy a b) komponens olyan polimer vagy kopolimer, melyet az (A) általános képletű vegyületek, ahol

R hidrogénatomot vagy metllcsoportot jelent; és X jelentése legfeljebb 8 szénatomot tartalmazó 1-3 hidroxllcsoporttál szubsztituált és/vegy 1-2 karboxilát csoportot tartalmazó molekularész, melynek szerkezete nem vinil-alkohol-szerü;

vagy adott esetben hldroxilcsoportot tartalmazó tnaleinsav.

• · · • · « · • · · · *

- 58 s fumársav észterszármazékainak polimerizációjával vagy kopolimerizációjával állítunk elő.

8. A 7. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy a b) komponens egy vagy több CH=C(R)X általános kápletü, ahol

X lehet -CH OH, -O-CH-CH-OH, -C(O)OCH -CH -OH, vagy

-C H -O-CH -CH-OH csoport vagy az HOCH-CH-O(O)C-HCmHC-C(O)O-CH-CH-OH kápletü cisz vagy transz formájú vegyület polimerje vagy kopolimerje.

9. A 7. igénypont szerinti kompozíció, azzel jellemezve, hogy a b) komponens olyan kopolimer, mely vagy az (A) általános képletű vegyület vagy a maleinsav illetve fumársav származékok és a vinil-észterek, etilén, vinil-klorid, akrilnitril, metakrllsav-észterek, maleinsav-észterek, akrilamid, omega-oktadekén, vinil-butil-éter, vinil-oktadecil-éter, vinil-pirrolidon és más ismert monomerek közül kiválasztott egy vagy több vegyület kopolimer je·

10. A 9. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy a b) komponensen belül a hidroxilcsoportot tartalmazó rész ab) komponens 4,5-35 t%-át teszi ki.

11. Az 1. igénypont szerinti kompozíció, azzal Jellemezve, hogy a kompozícióban a módosított szerkezetű keményítő tömeg%-os aránya ab) komponenshez képest 1:99-től 99:1-ig terjedhet, a módosított szerkezetű kémé• · ·

- 59 nyitő a teljes kompozíció tömegére vonatkoztatva előnyösen kb. 50-99 t% koncentrációban vesz részt a kompozícióban.

12. Az 1.-11. igénypontok bármelyike szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy további, c) komponenst tartalmaz, mely lényegében vízben oldhatatlan termoplasztikus polimer, és nem tartozik bele a b) komponensre definiált vegyületek körébe.

13. A 12. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy c) komponensként, poliolefint, vinil-polimert, polisztirolokat, poliakrilnitrilt, poli(vinil-karbazol)-t, poliakrilétot, polimetakrilátot, poliacetálokat, termoplasztikus polikondenzátumokat, poliakrilétereket, termoplasztikus poliimideket, nagy molekulatömegü, gyakorlatilag vizben oldhatatlan vagy kristályosítható poli(alkilén-oxidokat) és ezek keverékeit tartalmazza.

14. A 13. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy c) komponensként polietiléneket, polipropiléneket, poliizobutilént, etilén-oxid polimereket, propilén-oxid polimereket, polisztirolt és ezek keverékeit tartalmazza.

15. A 13. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy c) komponensként poli(vinil-kloridokat), poli(vinil-acetátot), poliamidokat, termoplasztikus poliésztereket, termoplasztikus poliureténokat, polikarbonétokát, poli(alkilén-tersftolótokat) és ezek keverékeit tartalmazza.

«· ···· • · · * ·· · · • ·

16. AÚ 12. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy c) komponensként alkilén/vinil-észter kopolimereket, alkilén/akrilát vagy mstakrilét kopolimereket, ABS kopolimereket, sztirol/akrilnitril kopolimereket, alkilén/maleinsavanhidrid kopolimereket, részlegesen hidrolizélt poliakrilátokat vagy metakrilátokat, részlegesen hidrolizélt akrilát/metakrilát kopolimereket, akrilsav-észtar/akrilnitril kopolimereket ée ezek keverékeit tartalmazza.

17. A 16. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy c) komponensként stilén/vinil-acetát kopolimereket (ÉVA), etilén/vinil-alkohol kopolimereket (EVAL), etilén/akrilsav kopolimereket (EAA), etilén/etil-akrilát kopolimereket (EEA), etilén/metil-akrilét kopolimereket (EMA), sztirol/akrilnitril kopolimereket (SAN); alkilén/maleinsavanhidrid kopolimereket és ezek keverékeit tartalmazza.

18. A 12.-17. igénypontok bérmelyike szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy a b)+c) komponensek összege a teljes kompozíció össztömegére vonatkoztatva 1-99 t%-ot, előnyösen 20-80 t%-ot, s még előnyösebb esetben 1-30 t%-ot tesz ki.

19. Az 1.-18. igénypontok bármelyikének megfelelő kompozíció, azzal jellemezve, hogy a módosított

- 61 szerkezetű keményítő víztartalma az össz-keményitő tartalomra vonatkoztatva 5-40 t%, előnyösen 10-22 t% között van,

20, Az 1.-19, igénypontok bármelyike szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy további adalékanyagokat tartalmaz, s adalékanyagként töltő- és kenőanyagokat, formaleválasztókat, plasztifikálókat, habositóanyagokat, stabilizátorokat, színezőanyagokat, pigmenteket, lágyítókat, folyási tulajdonság javítókat és ezek keverékeit tartalmazza,

21, Az 1-20. igénypontok bármelyike szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy mezőgazdaságilag aktív anyagot tartalmaz.

22. Az 1.-21, igénypontok bármelyike szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy ömledék formában van,

23, Az 1.-21. igénypontok bármelyike szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy a kompozíció lehűtött megszilárdult ömledék.

24. Az 1.-21. igénypontok bármelyike szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy a kompozíció szemcsézett, granulált vagy pelletizált formában van.

25. Eljárás az 1.-21. igénypontok szerinti kompozícióból lényegében mérettartó, termoplasztikus módosított szerkezetű keményítő termék előállítására, azzal

4 * • ·· · · •· • · · · ·· • · • 9 · ·· jellemezve, hogy

1) a keményítőt és legalább egy olyan polimert (b komponens), mely legalább két eltérő tipusu funkciós csoporttal rendelkezik, melyek közűi az egyik hidroxilesöpört, tartalmazó keveréket alakítunk ki; és
2) a keveréket zárt térben megfelelő hőmérséklet és nyomás viszonyok között a keményítő szerkezetének módosításához elegendő ideig hőkezelj ük, ezalatt bekövetkezik a keményítő szerkezetének módosulása és kialakul az ömledék;
3) az ömladéket termékké formázzuk; és
4) a formázott gyártmány lehűtésével alapjában véve mérettartó termoplaeztikue terméket állítunk elő.

26. A 25. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a keményítő szerkezetének módosításét az űvegszerű állapotba való átmenetnél és az olvadáspontnál magasabb hőmérsékleten végezzük.

27. A 26. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a keményítő szerkezetének módosítását 105-240 °C közötti hőmérséklet tartományban, előnyösen 130-190 °C közötti hőmérséklet tartományban végezzük.

28. A 25.-27. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a keményítő szerkezetének módosítását az adott hőmérsékleten a vízgőz képződését megakadályozó legkisebb nyomástól 150·10 Pa nyomásig terjedő nyomás tartományban végezzük.

463 -

29. A 25.-28. igénypontok bármelyike ezerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a termék gyártása során a hőkezelést és a nyomást addig alkalmazzuk, mig a keményítő az oxidativ és termikus bomlásra jellemző jellegzetes endoterm változását közvetlenül megelőző, szűk hőmérséklet tartományban lezajló, endoterm átmeneti állapot végére ér.

30. A 25.-28. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy granulátumot, pelletet vagy port állítunk elő.

31. A 25.-28. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a terméket megmunkált termékké alakítjuk, mely lehet tartály, palack, cső, rúd, csomagolóanyag, tábla, hab, film, zsák, zacskó vagy gyógyszer kapszula.

32. A 30. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kompozíciót megömlesztjük és tovább feldolgozzuk megmunkált termékké, mely lehet tartály, palack, cső, rúd, csomagolóanyag, tábla, hab, film, zsák, zacskó vagy gyógyszer kapszula.

33. A 31. és 28. igénypontok szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a formázási eljárás lehet habosítás, filmképzés, sajtolás, fröccsöntés, formára fuvás, extrudálás koextrudálás, vákuum- vagy hőformázás, valamint ezek kombinációi.

• ο ·· ··

34. Termoplasztikus módosított szerkezetű keményítő gyakorlatilag homogén ömledéke, melyet az 1.-21. igénypontok bármelyikének megfelelő kompozícióból a következő eljárással állítunk elő:

1) a keményítőt és legalább egy olyan polimert (b komponens), mely legalább két eltérő tipusu funkciós csoporttal rendelkezik, melyek közűi az egyik hidroxilesőport, tartalmazó keveréket alakítunk ki; és

2) a keveréket zárt térben megfelelő hőmérséklet és nyomás viszonyok között a keményítő szerkezetének módosításához elegendő ideig hőkezeljük, ezalatt bekövetkezik a keményítő szerkezetének módosulása és kialakul az ömledék.

35. A 34. igénypont szerinti ömledék, azzal jellemezve, hogy a keményítő szerkezetének módosítása az olvadáspont és az üvegszerű átmenethez szükséges hőmérséklet felett történik.

36. A 34. igénypont szerinti ömledék, azzal jellemezve, hogy a keményítő szerkezetének módosítása 105-240 °C közötti hőmérséklet tartományban, előnyösen 130-190 °C közötti hőmérséklet tartományban zajlik le.

37. A 34.-36. igénypontok bármelyike szerinti ömledék, azzal jellemezve, hogy a keményítő szerkezetének módosítását az adott hőmérsékleten a vízgőz képződését megakadályozó legkisebb nyomástól 150*10 Pa nyomásig terjedő nyomás tartományban végezzük.

*·*· *

38. A 37. igénypont szerinti ömledék, azzal jellemezve, hogy a termék gyártása során a hőkezelést és a nyomást addig alkalmazzuk, mig a keményítő az oxidativ és termikus bomlásra jellemző jellegzetes endoterm változását közvetlenül megelőző, szűk hőmérséklet tartományban lezajló, endoterm átmeneti állapot végére ér.

39. A 34.-38. igénypontok bármelyike szerinti ömledék, azzal jellemezve, hogy további c) komponenst tartalmaz, mely alapjában véve vizben oldhatatlan termoplasztikus polimer és amely nem tartozik bele a b) komponensre definiált vegyületek körébe.