PL181959B1

PL181959B1 - Material ulegajacy biologicznemu rozkladowi i sposób wytwarzania materialu ulegajacego biologicznemu rozkladowi PL PL

Info

Publication number: PL181959B1
Application number: PL95318879A
Authority: PL
Inventors: Michael Thobor
Original assignee: Jung H Metraplast Gmbh
Priority date: 1994-08-27
Filing date: 1995-08-28
Publication date: 2001-10-31
Also published as: CN1158628A; MX9701133A; KR970705606A; US5719203A; EP0777699A1; CA2197981C; PL318879A1; ATE185828T1; CZ53697A3; ES2140702T3; JPH10504851A; JP3447298B2; BR9508812A; DE59507100D1; EP0777699B1; WO1996006886A1; CA2197981A1; DK0777699T3; AU3473795A

Abstract

1 . Material ulegajacy biologicznemu rozkladowi, znamienny tym, ze sklada sie z kauczuku w ilosci 5 do 50% wag, sproszkowanej skrobi w ilosci 4 do 25% wag., polibetahydrokymaslanu w ilosci 10 do 50% wag , substancji pomocniczych w ilosci 0 do 15% wag. 6. Material warstwowy ulegajacy biologicznemu rozkladowi, znamienny tym, ze sklada sie z kauczuku w ilosci 5 do 50% wag., sproszkowanej skrobi w ilosci 4 do 25% wag., sproszkowanej celulozy w ilosci 10 do 50% w ag, substancji pomocniczych w ilosci 0 do 15% wag. 16. Material ulegajacy biologicznemu rozkladowi z matryca termoplastyczna i wtraconymi materialami granulowanymi albo wlóknistymi napelniaczami z przyrastajacych surowców, znamienny tym, ze matryca sklada sie z kauczuku w ilosci 5 do 50% wag., sproszkowanej skrobi w ilosci 4 do 25% wag., sproszkowanej celu- lozy w ilosci 10 do 50% wag, substancji pomocniczych w ilosci 0 do 15% wag., i korzystnie zawiera do 65% wag napelniaczy. 21 Material ulegajacy biologicznemu rozkladowi z matryca termoplastyczna i wtraconymi materialami granulowanymi albo wlóknistymi napelniaczami z przyrastajacych surowców, znamienny tym, ze matryca sklada sie z kauczuku w ilosci 5 do 50% wag., sproszkowanej skrobi w ilosci 4 do 25% wag , mieszaniny polibe tahydroksymaslanu i celulozy w ilosci 10 do 50% wag , substancji pomocniczych w ilosci 0 do 15% wag i korzy- stnie zawiera do 65% wag. napelniaczy 29. Sposób wytwarzania materialu ulegajacego biologicznemu rozkladowi, znamienny tym, ze rozdrabnia sie materialy wyjsciowe, stanowiace skrobie, polibetahydroksymaslan, napelniacze i materialy pomocnicze do postaci proszku lub granulatu; rozdrabnia sie kauczuk do postaci klaczków lub granulatu; nastepnie dokladnie miesza sie ze soba materialy wyjsciowe, po czym otrzymana mieszanine wyjsciowa zmiekcza sie przez pod- grzewanie w wytlaczarce slimakowej lub we wtryskarce i koncowo wypycha sie zmiekczona mase z wytlaczarki albo wtryskarki oraz pozostawia do schlodzenia PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest materiał ulęgający biologicznemu rozkładowi oraz sposób wytwarzania materiału ulegającego biologicznemu rozkładowi.

Pod pojęciem materiałów ulegających biologicznemu rozkładowi należy rozumieć takie materiały, które rozkładają się pod wpływem środowiska naturalnego oraz działalności destruentów. Znane sąjuż materiały ulegające biologicznemu rozkładowi, w których jako materiał podstawowy stosuje się groch. Ponadto znane jest wtrącanie skrobi do tradycyjnych polimerów, aby dzięki temu uzyskać częściową zdolność rozkładu. W przypadku tworzyw sztucznych wypełnionych skrobią rozkłada się jedynie osadzona część skrobi, przez co matryca z tworzywa rozpada się na wiele małych części.

Celem wynalazku jest opracowanie materiału, który całkowicie podlega biologicznemu rozkładowi i który nadaje się do pochłaniania cząsteczek punktowych lub włóknistych jako napełniaczy do utworzenia materiałów warstwowych.

Materiał ulegający bilogicznemu rozkładowi, według wynalazku charakteryzuje się tym, że składa się z kauczuku w ilości 5 do 50% wag., sproszkowanej skrobi w ilości 4 do 25% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 10 do 50% wag., substancji pomocniczych w ilości 0 do 15% wag.

Korzystnie kauczuk jest kauczukiem naturalnym.

Materiał składa się z kauczuku naturalnego w ilości 26% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 6% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 25% wag., oraz dodatkowo zawiera popcorn w ilości 13% wag., żyto w ilości 26% wag., oraz kwas cytrynowy w ilości 4% wag.

Materiał składa się z kauczuku naturalnego w ilości 13% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 13% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 20% wag. oraz dodatkowo zawiera owies w ilości 13% wag., żyto w ilości 26% wag., stearynę w ilości 3% wag., kwas cytrynowy w ilości 3% wag., sproszkowaną żelatynę w ilości 2% wag. i popcorn w ilości 7% wag.

Materiał składa się z kauczuku naturalnego w ilości 19% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 12% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 19% wag. oraz dodatkowo zawiera owies wilości 19% wag., popcorn w ilości 12%wag.,damarę-żywicęwilości 12% wag., kwas cytrynowy w ilości 3% wag., stearynę w ilości 2% wag., i sproszkowaną żelatynę w ilości 2% wag.

Wariant materiału według wynalazku, charakteryzuje się tym, że składa się z kauczuku w ilości 5 do 50% wag., sproszkowanej skrobi w ilości 4 do 25% wag., sproszkowanej celulozy w ilości 10 do 50% wag., substancji pomocniczych w ilości 0 do 15% wag.

Korzystnie kauczuk jest kauczukiem naturalnym.

Drugi wariant materiału ulegającego biologicznemu rozkładowi, z matrycą termoplastyczną i wtrąconymi materiałami granulowanymi albo włóknistymi napełniaczami z przyrastających surowców, według wynalazku charakteryzuje się tym, że matryca składa się z kauczuku w ilości 5 do 50% wag., sproszkowanej skrobi w ilości 4 do 25% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 10 dO 50% wag., substancji pomocniczych w ilości 0 do 15% wag. i korzystnie zawiera do 65% wag. napełniaczy.

Materiał składa się z kauczuku w ilości 10 do 30% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 5 do 15% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 20 do 30% wag., napełniaczy 3 w ilości 25 do 60% wag., substancji pomocniczych w ilości maks. 10%

Korzystnie napełniacze stanowią nasiona zbóż albo włókna roślinne.

Napełniacze stanowią granulaty z preparowanych ziaren zbóz.

181 959

Kauczuk jest kauczukiem naturalnym.

Materiał składa się z kauczuku naturalnego w ilości 26% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 6% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 25% wag. oraz dodatkowo zawiera popcorn w ilości 13% wag., żyto w ilości 26% wag., i kwas cytrynowy w ilości 4% wag.

Materiał składa się z kauczuku naturalnego w ilości 13% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 13% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 20% wag. oraz dodatkowo zawiera owies w ilości 13% wag., żyto w ilości 26% wag., stearynę w ilości 3% wag., kwas cytrynowy w ilości 3% wag., sproszkowaną żelatynę w ilości 2% wag., popcorn w ilości 7% wag.

Materiał składa się z kauczuku naturalnego w ilości 19% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 12% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 19% wag. oraz dodatkowo zawiera owies w ilości 19% wag., popcorn w ilości 12% wag., damarę-ży wicę w ilości 12% wag., kwas cytrynowy w ilości 3% wag., stearynę w ilości 2% wag., sproszkowaną żelatynę w ilości 2% wag.

Kolejny wariant materiału ulegającego biologicznemu rozkładowi z matrycą termoplastyczną i wtrąconymi materiałami granulowanymi albo włóknistymi napełniaczami z przyrastających surowców, według wynalazku charakteryzuje się tym, że matryca składa się z kauczuku w ilości 5 do 50% wag., sproszkowanej skrobi w ilości 4 do 25% wag., sproszkowanej celulozy w ilości 10 do 50% wag., substancji pomocniczych w ilości 0 do 15% wag. i korzystnie zawiera do 65% wag. napełniaczy.

Materiał składa się z kauczuku w ilości 10 do 30% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 5 do 15% wag., celulozy w ilości 20 do 30% wag., napełniaczy w ilości 25 do 60% wag., substancji pomocniczych w ilości maks. 10% wag.

Korzystnie, napełniacze stanowią nasiona zbóż albo włókna roślinne.

Napełniacze stanowią granulaty z preparowanych ziaren zbóż.

Korzystnie kauczuk jest kauczukiem naturalnym.

Czwarty wariant materiału ulegającego biologicznemu rozkładowi, z matrycą termoplastyczną i wtrąconymi materiałami granulowanymi albo włóknistymi napełniaczami z przyrastających surowców, według wynalazku charakteryzuje się tym, że matryca składa się z kauczuku w ilości 5 do 50% wag., sproszkowanej skrobi w ilości 4 do 15% wag., mieszaniny polibetahydroksymaślanu i celulozy w ilości 10 do 50% wag., substancji pomocniczych w ilości 0 do 15% wag. i korzystnie zawiera do 65% wag. napełniaczy.

Materiał składa się z kauczuku w ilości 10 do 30% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 5 do 15% wag., polibetahydroksymaślanu i celulozy w ilości 20 do 30% wag., napełniaczy w ilości 25 do 60% wag., substancji pomocniczych w ilości maks. 10% wag.

Napełniacze stanowią nasiona zbóż albo włókna roślinne.

Napełniacze stanowią granulaty z preparowanych ziaren zbóz.

Korzystnie kauczuk jest kauczukiem naturalnym.

Materiał składa się z kauczuku naturalnego w ilości 13% wag. skrobi ziemniaczanej w ilości 13% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 20% wag. oraz dodatkowo zawiera owies w ilości 13% wag., żyto w ilości 26% wag., stearynę w ilości 3% wag., kwas cytrynowy w ilości 3% wag., sproszkowaną żelatynę w ilości 2% wag., i popcorn w ilości 7% wag.

Materiał składa się z kauczuku naturalnego w ilości 19% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 12% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 19% wag. oraz dodatkowo zawiera owies w ilości 19% wag., popcorn w ilości 12%wag.,damarę-zywicęwilości 12% wag., kwas cytrynowy w ilości 3% wag., stearynę w ilości 2% wag., i sproszkowaną żelatynę w ilości 2% wag.

Sposób wytwarzania materiału ulegającego biologicznemu nakładowi według wynalazku charakteryzuje się tym, ze rozdrabnia się materiały wyjściowe, stanowiące skrobię polibetahydroksymaślan, napełniacze i materiały pomocnicze do postaci proszku lub granulatu, rozdrabnia się kauczuk do postaci kłaczków lub granulatu, następnie dokładnie miesza się ze sobą materiały wyjściowe, po czym otrzymaną mieszaninę wyjściową zmiękcza się przez podgrzewanie w

181 959 wytłaczarce ślimakowej lub we wtryskarce i końcowo wypycha się zmiękczoną masę z wytłaczarki albo wtryskarki oraz pozostawia do schłodzenia.

W sposobie według wynalazku podgrzewanie w wytłaczarce ślimakowej lub we wtryskarce prowadzi się w temperaturze od 170°C do 180°C.

Wytłoczoną masę granuluje się następnie stosuje jako substancję wyjściową do wytwarzania elementów kształtowych przez wtryskiwanie.

Do podstawowych składników materiału, a mianowicie kauczuku i skrobi, dodaje się zasadniczo trzeci składnik w ilości 10-50%. W przypadku tego składnika chodzi o polibetahydroksymaślan albo o sproszkowaną celulozę. Wymieniony materiał otrzymuje się przez polimeryzację kwasu betahydroksymaślanego. Jest on również dostępny w handlu pod nazwą„Biopol” (f-my Zeneca).

Istotnym składnikiem materiałów według wynalazku jest kauczuk. Korzystnie stosuje się kauczuk naturalny, ponieważ ulega on całkowitemu biologicznemu zniszczeniu. Można również stosować kauczuki syntetyczne, które w zależności od rodzaju używanych dodatków ulegajązniszczeniu przynajmniej częściowo albo do dłuższym składowaniu pod wpływem warunków rozkładu.

Sproszkowana skrobia oraz trzeci zasadniczo również sproszkowany składnik są rozdzielone jednorodnie w podstawowej masie kauczuku i nie są rozpoznawalne gołym okiem.

Materiał objęty dwoma pierwszymi zastrzeżeniami niezależnymi w zależności od zawartości kauczuku, wykazuje mniejszą lub większą elastyczność. Dlatego też nadaje się on raczej do wytwarzania elementów kształtowych, w których mniej istotna jest wytrzymałość i stabilność niz właściwości elastyczne.

W przypadku materiałów chodzi o to, że między osadzonymi cząsteczkami, np. cząsteczkami punktowymi albo włóknistymi a materiałem matrycy istnieje wystarczająca przyczepność.

Właściwości mechaniczne sąbowiem określane decydująco przez jakość powierzchni granicznych między cząsteczkami a matrycą. Okazało się, że materiał o składzie wskazanym w dwóch pierwszych zastrzeżeniach niezależnych może przyjmować stosunkowo duże ilości napełniaczy lub materiałów wzmacniających w rodzaju tworzywa sztucznego GFK(= tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym).

Według wynalazku jako wtrącenie wzmacniające stosuje się substancje w postaci granulatu lub włókien z surowców przyrastających. Takie surowce to rozdrobnione ziama zbóz albo włókna roślinne. Otrzymane przez to materiały charakteryzują się większą twardością i wytrzymałością w porównaniu do materiału o składzie obojętnym dwoma pierwszymi zastrzeżeniami niezależnymi. Dlatego też nadają się one do wytwarzania większych i zwłaszcza również powierzchniowych elementów kształtowych, na przykład na części dla wewnętrznych wykładzin pojazdów samochodowych. Do materiałów według wynalazku można dodawać materiały pomocnicze w ilości do około 15%. Należy tutaj uwzględnić substancje, które modyfikują materiały bez istotnego wpływu na ich właściwości mechaniczne. Takimi substancjami są przykładowo fluidyfikatory (jak stearyna) w celu polepszenia zmiękczania materiałów wyjściowych we wtryskarkach i wytłaczarkach. Może chodzić również o barwniki albo środki chroniące wyroby tekstylne przed pogryzieniem przez szkodniki.

Jak wiadomo, kauczuk (w postaci niesieciowanej) jest stosunkowo ciągliwo-lepką„gumopodobną” masą, w którą z trudnością daje się „wrobić” substancje w postaci proszku lub granulatu. Dotyczy to zarówno kauczuku syntetycznego, jak kauczuku naturalnego. Ten ostatni występuje z reguły w postaci tak zwanych skrawków, które uzyskuje się już w kraju wytwórcy z lateksu roślin kauczukowych przez odparowanie wody.

„Wrobienie” proszku, jak skrobi albo celulozy lub tez cząteczek gruboziarnistych w taką masę kauczukową byłoby możliwe jedynie za pomocą bardzo wydajnych krajarek i wygniatarek przy dużym zużyciu energii. W związku z powyższym, według wynalazku zaproponowano stosowanie kauczuku w postaci kłaczków albo granulatu, gdyż daje się on wówczas bardzo łatwo jednolicie wymieszać z pozostałymi składnikami w prostych mieszalnikach. Kauczuk w postaci kłaczków albo granulatu jest dostępny w handlu. Ciągliwo-lepki kauczuk wykazuje zazwyczaj

181 959 skłonność do osadzania się na ślimaku lub na wewnętrznych ściankach komory ślimaka wymienionych maszyn. Efekt ten przeciwdziała jednolitemu przemieszaniu się składników. Powoduje on również większe tarcie, a przez to podwyższenie temperatury przerabianej masy. Podwyższenie temperatury prowadzi do niepożądanych zmian, zwłaszcza utwardzenia kauczuku. Ponieważ jednak w sposobie według wynalazku w wytłaczarce lub w wtryskarce obrabia się kłaczki kauczuku albo granulat kauczukowy w mieszaninie z wymienionymi składnikami, wówczas efekt ten nie występuje. Przyklejanie kauczuku do ślimaka i do wewnętrznych ścianek maszyny jest skutecznie uniemożliwiony dzięki temu, że poszczególne cząsteczki kauczuku przynajmniej w stadium początkowym zmiękczania w komorze ślimaka są otoczone przez otoczkę pyłową. W dalszym przebiegu obróbki poszczególne cząsteczki kauczuku łączą się w jednorodną masę podstawową w której substancje dodatkowe są równomiernie rozdzielone. Jako wynik obróbki w komorze ślimaka wymienionych maszyn otrzymuje się zmiękczoną masę, nadającą się do wytłaczania i wtryskiwania.

W następnym etapie sposobu masę tę wytłacza się jako pasmo albo wtryskuje do formy. W pierwszym przypadku wytłoczone pasmo materiału rozdrabnia się poprzez granulację. Wówczas materiał według wynalazku występuje jako granulat, który może być praktycznie dowolnie długo pośrednio składowany i stosowany do wytwarzania części wtryskiwanych. W drugim przypadku materiał według wynalazku jest wtryskiwany bezpośrednio do formy i żądany element kształtowy jest wytwarzany w bezpośredni sposób.

Korzystnie okazało się, przy zmiękczaniu masy wyjściowej w komorze ślimaka utrzymywanie temperatury 170°C do 180°C. W temperaturze poniżej 170°C nie można uzyskać wystarczającego zmięknienia kauczuku, a tym samym zadowalającego wrobienia substancji dodatkowych. Mogą tutaj odgrywać pewną rolę również inne efekty termometryczne. Zwłaszcza dodane substancje naturalne we wstępnie panujących temperaturach podlegają istotnej przemianie, mającej istotne znaczenie dla właściwości materiału. Z tego względu temperatury mogą wzrosnąć nieznacznie powyżej 180°C. Substancje naturalne, składające się przeważnie ze skrobi, celulozy i białek w wyższych temperaturach zmieniają się częściowo do tego stopnia, że otrzymany materiał nie zawiera już żądanych właściwości. Zwłaszcza składniki zawierające węgiel, jak celuloza i skrobia mogą spalać się lub zwęglać.

Ponieważ materiał według wynalazku jest w stanie przyjmować napełniacze aż do udziału 65%, można wytwarzać szerokie spektrum materiałów warstwowych z najróżniejszymi stopniami wytrzymałości i twardości.

Przedmiot wynalazku zostanie przedstawiony na podstawie poniższych przykładów wykonania.

Przykład 1:
kłaczki naturalnego kauczuku	26%
skrobia ziemniaczana	6%
popcorn	13%
żyto 26%
polibetahydroksymaślan	26%
kwas cytrynowy	4%
Przykład 2:
kłacdci naturalnego kauczuku	19%
skrobia ziemniaczana	12%
owies	19%
popcorn	12%
damara-żywica	12%
polibetahydroksymaślan	19%
kwas cytrynowy	3%
stearyna	2%
sproszkowana żelatyna	2%

181 959

Przykład 3:

kłaczki naturalnego kauczuku 13% skrobia ziemniaczana 13 % owies 13% żyto 26% polibetahydroksymaślan 20% stearyna 3% kwas cytrynowy 3% sproszkowana żelatyna 2% popcorn 7%

W składach według przykładów 1 do 3 jako fluidyzatora dodano stearynę. „Matryca podstawowa”, składa się w przypadku tych składów z kauczuku, skrobi ziemniaczanej i polibetahydroksymaślanu. W powyższych i wymienionych poniżej przykładach jako podstawowy składnik matrycy podstawowej zastosowano skrobię ziemniaczaną zwłaszcza ze względu na koszty. Można stosować również inne rodzaje skrobi, jak skrobie ryżowe, kukurydziane i zbożowe.

Za pomocą materiałów według wynalazku wytwarza się elementy takie jak; kubki, płyty, szalki i części dla wewnętrznych wykładzin samochodowych. Wytworzone korpusy były natychmiast pobierane i badane na przydatność. Wytworzono również próbki do badań, aby ustalić, co będzie jeszcze niżej wyjaśnione, różne parametry mechaniczne. Z tych wszystkich prób okazało się, że materiały o szczególnie korzystnych właściwościach można otrzymać wówczas, jeżeli utrzymany zostanie następujący skład: kauczuk w ilości 10 do 30% wag., skrobia ziemniaczana w ilości 5 do 15% wag., polibetahydroksymaślan/celulozaa 20 do 30% wag., napełniacze w ilości 20 do 60% wag., substancje pomocnicze w ilości maks. 10% wag.

Jako napełniacze dla materiałów można stosować granulaty i włókna najróżniejszych roślin. Zwłaszcza należy wymienić granulaty nasion zbóż, jak kukurydza, żyto i pszenica.

Jako substancje włókniste uwzględnia się włókna z chińskiej trawy lub z owoców torebkowych drzewa kapokowego. Można również stosować włókna drzewne albo bawełniane.

Jeżeli udział napełniaczy przekracza 60%, wówczas materiał staje się bardziej kruchy. Podstawowa matryca z kauczuku, skrobi ziemniaczanej i polibetahydroksymaślanu lub celulozy nie jest w stanie utrzymać razem cząsteczek wtrąceń, jej zdolność pochłaniania jest jakby przekroczona. Łamliwość materiału występuje również wówczas, gdy udział kauczuku spada poniżej 10%. Przy zawartościach kauczuku powyżej 30% materiał staje się bardziej elastyczny i traci coraz bardziej cechy materiału warstwowego, a mianowicie twardość i wytrzymałość. W przypadku zawartości napełniaczy powyżej 60% obserwuje się pogorszenie właściwości mechanicznych. Zwłaszcza zmniejsza się wytrzymałość na rozciąganie. Substancje dodatkowe z przyrastających surowców są naturalnie hydrofitowe, to znaczy pochłaniają wodę. Jeżeli udział wtrąceń surowców przyrastających wynosi powyżej 60%, wówczas zdolność pęcznienia materiału uzyskuje nie dające się tolerować rozmiary. W przypadku wysokich udziałów cząsteczek utrudniane jest ponadto równomierne rozdzielenie podczas zmiękczania. Substancje pomocnicze, jak kwas cytrynowy, jako środki chroniące wyroby tekstylne przed pogryzieniem przez szkodniki (powstrzymuje gryzonie, jak myszy i szczury) albo stearynajako fulidyfikator powinny pozostać ograniczone razem do 10% w celu wykluczenia w znacznym stopniu ujemnego wpływu na właściwości mechniczne.

Zaletą zastosowania preparatywnych ziaren zbóż, jak popcorn polega na tym, że dzięki temu można otrzymać materiały o mniejszej gęstości. Ponadto dzięki włączeniom powietrza w tych materiałach podnosi się zdolność do izolacji cieplnej materiałów.

W celu wytworzenia materiału według wynalazku postępowano, jak podano poniżej.

Kauczuk w postaci kłaczków albo granulatu dokładnie zmieszano z pozostałymi składnikami w typowym mieszalniku. Przy tym przynajmniej skrobia ziemniaczana występuje w postaci drobnego proszku lub mąki, natomiast napełniacze, a więc popcorn, żyto, owies - w postaci granulowanej. Po wymieszaniu kłaczki lateksu są równomiernie rozdzielone w pozostałych składnikach lub odwrotnie. Tak przygotowaną mieszaninę wyjściową zmiękczano w 75 tonowej

181 959 wtryskarce. W tym celu wprowadzono ją do leja załadowczego maszyny, dzięki czemu dociera ona do komory ślimaka maszyny. Maszynę tak ogrzewano, że znajdująca się w komorze ślimaka masa posiadała temperaturę od 170°C do 180°C. W tym zakresie temperatur kauczuk ulega mięknieniu. Dzięki wirowaniu ślimaka substancje napełniające i pomocnicze zostają wprowadzone w matrycę kauczukową. Przy panującej na wstępie temperaturze zmieniają się również dodawane substancje naturalne. Jednak na ten temat badań nie przeprowadzono. Przypuszcza się jednak, że oddziaływanie temperatury w komorze ślimaka na substancje naturalne jest istotne dla właściwości późniejszego materiału. Osadzanie się przynajmniej w stanie ogrzanym naturalnie lepkich kłaczków kauczukowych na ślimaku lub na wewnętrznych ściankach komory ślimaka jest uniemożliwione dzięki temu, że kłaczki kauczukowe są otoczone sproszkowaną skrobią albo innymi składnikami w postaci proszku. Zmiękczanie masy w komorze ślimaka jest zakończone po upływie koło 1 minuty.

Ze zmiękczonej masy wytwarzano przez różne elementy kształtowe, jak kubki, szalki i próbki do badań. Próbki do badań stosowano do opisanych poniżej prób w celu określenia parametrów mechanicznych. Poniżej przez Z1, Z2 i Z3 są oznaczone składy według przykładów 1 do 3.

Próba zginania według DIN 53452.

T a b e 1 a 1

Sztywność zginania (N/mm²)

Nr próbki	Z1	Z2	Z3
1	23,38	22,22	40,42
2	25,09	21,17	43,17
3	23,39	21,55	37,36
4	23,86	19,43	41,29
5	20,91	19,54	38,62 !
średnia sztywność zginania	23,33	20,78	40,17 ।

Tabela 2

Rozciąganie przy obciążeniu niszczącym (%)

Nr próbki	Z1	Z2	Z3
1	2,35	3,14	3,21 ;
2	3,00	2,36	3,14 :
3	2,47	2,57	2,86 !
4	2,23	2,71	3,08
5	1,68	2,28	3,05 '
średnie rozciąganie	2,35	2,61	3,07

Do przeprowadzenia prób zginania według tabeli 1 i 2 zastosowano próbki do badań o prostokątnym przeciętnym przekroju poprzecznym 4,16 mm x 9,89. Szybkość obciążenia wynosiła 2 mm/min.

Określenie modułu elastyczności w próbie zginania według DIN 53457

Testowano próbki do badań o średniej grubości 4,1 mm i szerokości przeciętnie 9,9 mm.

181 959

Tabela 3

Moduł elastyczności (N/mm²)

Nr próbki	Zl	Z2	Z3
1	1821,2	1270,1	__________1749,9_________
2	1707,3	1472,5	__________1844,7_________
3	1725,0	1177,3	__________1881,4_________
średni moduł E	1751,2	1303,6	1825,3

Określenie współczynnika rozszerzalności liniowej

Z Zl i Z2 wykonano przez wtryskiwanie próbki do badań o wymiarach 15x10,5x17 mm. Wydłużenie wzdłużne określono przy szybkości grzania 120 K/h. Wszystkie trzy próbki do temperatury około 80°C wykazują stosunkowo stały przebieg wydłużenia. Współczynnik wydłużenia a tego stałego zakresu jest podany w tabeli 4.

Tabela 4 Współczynnik wydłużenia [10-5K-1]

	Zl	Z2	Z3
	12,5	13,9	12

Określenie wskaźnika szybkości płynięcia według DIN 53735

Tę próbę przeprowadzono tylko z materiałem o składzie według przykładu 1 (Zl).

Temperatura kontrolna wynosiła 190°C. Do określenia wskaźnika płynięcia niewielkie odcinki masy próbki umieszczono w cylindrze do badań i ogrzano. Cylinder do badań na stronie dolnej posiada dyszę, z której zmiękczona masa jest wytłaczana przez zastosowany w cylindrze do badań tłocznik do prób ściskania (obciążenie 2,61 kp) jako pasmo. W efekcie można było ustalić MFI (Melt Flaw Index) wynoszący 2,59 g/10 min.

Określenie właściwości palnych według DIN 75200

Określenie właściwości palnych jest wymagane zwłaszcza w przypadku materiałów dla wykładzin wewnętrznych pojazdów samochodowych. Sposobem wtryskiwania wytworzono płyty i składowano podczas 48 godzin w normalnym klimacie (23°C, 50% wilgotności względnej powietrza). Płyty miały wymiary 139 mm x 79 mm x 3 mm. Płyty zostały podpalone na krawędzi i określono odcinek palenia i czas palenia. Badano 5 próbek o każdym składzie (Zl doZ3). W poniższej tabeli jest zestawiona średnia szybkość palenia i maksymalna szybkość palenia, obejmująca każdorazowo 5 próbek.

T a b e 1 a 5

Właściwości palne (średnia i maks, szybkość w mm/min)

	Zl	Z2	^Z3 ί
średnia szybkość palenia	33,4	18,2	44,4 :
maksymalna szybkość palej nia	39,8	19,9	49,0

Określenie gęstości

Do określenia gęstości wytworzone wtryskiwaniem płytki o wymiarach 2,9 mm x 79 mm x x 139 mm ważono z dokładnością0,001 g. Płytki zamierzono w celu określenia objętości, a z wartości objętości i mas wyliczono gęstość.

181 959

Tabela 6 Gęstość (g/cm³)

	Z1	_________Z2_________	Z3
średnia gęstość	1,24	1,23	1,20 __I

Określenie wilgotności absolutnej według DIN 52351;

W celu określenia wilgotności względnej, płyty o składzie Z1, Z2 i Z3 składowano przez 48 godzin w normalnych warunkach klimatycznych (23°C, 50% wilgotności względnej powietrza), a następnie określono ich przybór wagi w porównaniu do stanu suchego po składowaniu w wilgotnym powietrzu i w wodzie. Wyniki są zestawione w tabeli 7.

, Tabela 7

Średnia wilgotność absolutna (%)

	Z1	Z2	Z3
średnia gęstość absolutna	0,2	0,81	0,43

Określenie absorpcji wody i spęczania w oparciu o DIN 52351

W celu określenia absorpcji wody i spęczania, płytki z materiałów o składzie Zł, Z2 i Z3 składowano początkowo przez 48 godzin w klimacie normalnym (23°C, 50% wilgotności względnej powietrza). Część próbek składowano w wilgotnym powietrzu (95% względnej wilgotności powietrza, 55°C) i po 24,48,72 i 96 godzinach ustalono średnią zmianę grubości i masy jako wartość procentową.

Tabela 8

Średnie grubości i średnia zmiana masy (Zmiana grubości Ad i zmiana masy Am w %) przy składowaniu w wilgotnym powietrzu i w wodzie

A	Z1	Z2	Z3
Ad/Am po składowaniu na powietrzu	24 h	0,00/0,61	1,54/1,25	....... i 0,96/0,86 \| 1
	48 h	0,27/0,68	1,54/1,25	0,96/0,94
	72 h	0,83/0,68	1,54/1,25	0,96/94
	96 h	-	-	-
A/D/AM po składowaniu w wodzie	24 h	11,24/2,14	15,85/3,76	2,25/0,96 1
	48 h	13,61/2,83	15,85/5,12	3,46/1,52
I .	72 h	14,87/3,56	16,69/6,35	3,46/1,86

Określenie naprężenia i wydłużenia w próbie rozciągania według DIN 53455

Ze składów Zł -Z3 wytworzono pręty do próbek o średniej grubości 4 mm i średniej szerokości 10 mm (pręt normalny nr 3).

Określenie wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia przeprowadzono po raz pierwszy z prędkością kontrolną 5 mm/min, a po raz drugi - 50 mm/min. Wydłużenie obliczono - odchodząc od normy DIN - ze zmiany odstępu szczęk zaciskowych. Wyniki próby sązestawione w tabeli 9 i 10.

181 959

Tabela 9

Wytrzymałość na rozciąganie (N/mm²)

Nr próbki	Z1	Z2	1
5 mm/min	50 mm/min	5 mm/min	50 mm/min	5 mm/min	50 mm/min j
1	5,92	7,94	14,11	14,69	12,10	14,01 i
2	6,79	6,65	13,46	10,98	11,68	16,86
3	6,64	7,04	10,13	13,35	11,73	' 1 19,48 i
4	6,83	7,84	11,18	13,01	11,43	13,98
5	6,57	12,05	14,05	16,49	11,10	13,42
średnia wytrzymałość na rozciąganie	6,55	8,30	12,57	13,70	11,61	15,55 I

Tabela 10

Wydłużenie przy obciążeniu niszczącym (%)

Nr próbki	Z1 _____	Z2	Z3
5 mm/min	50 mm/min	5 mm/min	50 mm/min	5 mm/min	50 mm/min
1	6,54	8,54	9,22	9,16	11,84	13,46
2	6,86	7,30	7,86	8,76	11,92	1 14,04 i
3	7,16	8,86	8,00	6,80	12,00	15,84
4	7,92	8,66	8,78	7,60	11,32	12,62
5	7,18	8,66	8,76	10,10	12,56	10,84
średnie wydłużenie przy obciążeniu niszczącym	7,13	8,44	8,52	8,48	11,93	13,36

Poza wyżej opisanymi przykładami 1 -3 wytworzono dalsze materiały o bardzo różnych składach i przetwarzano sposobem wtryskiwania. Wytwarzano z nich szalki, kubki i płytowe części wtryskiwane. Składniki i zakresy zawartości tych przykładów wykonania są zestawione w tabeli 11.

Przykłady 11: Przykłady nr 4 -19 (Dane dotyczące zawartości w % wag.)

181 959

Tabela 11

Przykłady nr 4 - 19 (Dane dotyczące zawartości w % wag.)

łady	19	53,5	4,1	4,1	41,2	ł—(	34,1 \|	1	1	1	21,8	! 8,2	4,1	12,3	4,1	4,1	4,1	1
18	66,6	8,3	8,3	25	25	33,4	1	1	1	16,7	16,7	1	1	1	1	1	1
17	85	25 ।	10	50	1	r-H	1	1	1	15	1	1	1	1	1	1	1
16	09			26	24	38	1	18	1	16	tT	1	Ol	1	r-H	1	r—<
15	82,5	00	c*^	53,2	16		1	1	1	cn	I	1	12,2	1,6	cn		1
14	68,7	21,5 j	4,3	1	42,9 i	21,5	4,3	1	t	m	1	12,9	9,9	1,3	4,3 \|	4,3	1
13	65,8	9,9 ,	6,2	1	49,7	31	9,3	3,1	1	12,4	6,2	1	r—1 oT	I 3,1	i	1	1
________________________Przyk	12	63,4	o	10	46,7	1	36,8		10		6,7	L‘9	1	f	1	1	1	1
rr-	75	25	1	²⁵	25 i	25	1	1	1	25	1	1	1	1	1	1	1
01	08	50	20	10	1	20	1	1	1	20	1	1	1	1	1	1	1
O\	08	40	20	1	20	20	l	1	1	20	1	1	1	1	1	1	1
00	08	O cn	10	20	20	20	1	1	1	20	1	1	l	1	1	1	1
	09	10 1	1	¹⁰	40 1	40	1	1	1	40	1	1	1	1	1	1	1
Ό	33,4	6,3	6,3	20,8	1	56,3	1	1	1	56,3	1	1	10,5	1	6,3	1	4,2
	70	20	10	20	20	30	1	1	1	30	1	1	1	1	1	1	1
	50	ΙΟ.	10	30	1	40	1	1	l	40	1	1	10	1	10	1	1
		Matryca podstawowa łącznie_____	1 Kauczuk kłaczkowy ।	Skrobia ziemniacz.	polibetahydroksymaślan	Sproszkowana celuloza	\| Napełnia cze, łącznie	Popcorn	Żyto__________	Owies	Kukurydza_____	\| Soja_______________	Mączka łupkowa	Subst.pomocn., łącznie	Kwas cytrynowy	Damara	Stearyna	Sproszkowana żelatyna

181 959

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 60 egz Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Materiał ulegający biologicznemu rozkładowi, znamienny tym, że składa się z kauczuku w ilości 5 do 50% wag., sproszkowanej skrobi w ilości 4 do 25% wag., polibetahydrokymaślanu w ilości 10 do 50% wag., substancji pomocniczych w ilości 0 do 15% wag.
2. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że kauczuk jest kauczukiem naturalnym.
3. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że składa się z kauczuku naturalnego w ilości 26% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 6% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 25% wag. oraz dodatkowo zawiera popcorn w ilości 13% wag., żyto w ilości 26% wag. oraz kwas cytrynowy w ilości 4% wag.
4. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że składa się z kauczuku naturalnego w ilości 13% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 13% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 20% wag. oraz dodatkowo zawiera owies w ilości 13% wag., żyto w ilości 26% wag., stearynę w ilości 3% wag., kwas cytrynowy w ilości 3% wag., sproszkowaną żelatynę w ilości 2% wag., popcorn w ilości 7% wag.
5. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że składa się z kauczuku naturalnego w ilości 19% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 12% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 19% wag. oraz dodatkowo zawiera owies w ilości 19% wag., popcorn w ilości 12% wag., damarę-zywicę w ilości 12% wag., kwas cytrynowy w ilości 3% wag., stearynę w ilości 2% wag., sproszkowaną żelatynę w ilości 2% wag.
6. Materiał warstwowy ulegający biologicznemu rozkładowi, znamienny tym, że składa się z kauczuku w ilości 5 do 50% wag., sproszkowanej skrobi w ilości 4 do 25% wag., sproszkowanej celulozy w ilości 10 do 50% wag., substancji pomocniczych w ilości 0 do 15% wag.
7. Materiał według zastrz. 6, znamienny tym, że kauczuk jest kauczukiem naturalnym.
8. Materiał ulegający biologicznemu rozkładowi z matrycą termoplastyczną i wtrąconymi materiałami granulowanymi albo włóknistymi napełniaczami z przyrastających surowców, znamienny tym, że matryca składa się z kauczuku w ilości 5 do 50% wag., sproszkowanej skrobi w ilości 4 do 25% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 10 do 50% wag., substancji pomocniczych w ilości 0 do 15% wag. i korzystnie zawiera do 65% wag. napełniaczy.
9. Materiał według zastrz. 8, znamienny tym, że składa się z kauczuku w ilości 10 do 30% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 5 do 15% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 20 do 30% wag., napełniaczy w ilości 25 do 60% wag., substancji pomocniczych w ilości maks. 10%.
10. Materiał według zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, że napełniacze stanowią nasiona zbóż albo włókna roślinne.
11. Materiał według zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, że napełniacze stanowią granulaty z preparowanych ziaren zbóż.
12. Materiał według zastrz. 8, znamienny tym, że kauczuk jest kauczukiem naturalnym.
13. Materiał według zastrz. 8, znamienny tym, że składa się z kauczuku naturalnego w ilości 26% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 6% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 25% wag. oraz dodatkowo zawiera popcorn w ilości 13% wag., żyto w ilości 26% wag. i kwas cytrynowy w ilości 4% wag.
14. Materiał według zastrz. 8, znamienny tym, że składa się z kauczuku naturalnego w ilości 13% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 13% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 20% wag. oraz dodatkowo zawiera owies w ilości 13% wag., żyto w ilości 26% wag., stearynę w ilości 3% wag., kwas cytrynowy w ilości 3% wag., sproszkowaną żelatynę w ilości 2% wag. i popcorn w ilości 7% wag.

181 959
15. Materiał według zastrz. 8, znamienny tym, że składa się z kauczuku naturalnego w ilości 19% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 12% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 19% wag. oraz dodatkowo zawiera owies w ilości 19% wag., popcorn w ilości 12% wag., damarę-żywicę w ilości 12% wag., kwas cytrynowy w ilości 3% wag., stearynę w ilości 2% wag., sproszkowaną żelatynę w ilości 2% wag.
16. Materiał ulegający biologicznemu rozkładowi z matrycą termoplastyczną i wtrąconymi materiałami granulowanymi albo włóknistymi napełniaczami z przyrastających surowców, znamienny tym, że matryca składa się z kauczuku w ilości 5 do 50% wag., sproszkowanej skrobi w ilości 4 do 25% wag., sproszkowanej celulozy w ilości 10 do 50% wag., substancji pomocniczych w ilości 0 do 15% wag., i korzystnie zawiera do 65% wag. napełniaczy.
17. Materiał według zastrz. 16, znamienny tym, że składa się z kauczuku w ilości 10 do 30% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 5 do 15% wag., celulozy w ilości 20 do 30% wag., napełniaczy w ilości 25 do 60% wag., substancji pomocniczych w ilości maks. 10% wag.
18. Materiał według zastrz 16 albo 17, znamienny tym, że napełniacze stanowią nasiona zbóż albo włókna roślinne.
19. Materiał według zastrz. 16 albo 17, znamienny tym, że napełniacze stanowią granulaty z preparowanych ziaren zbóż.
20. Materiał według zastrz. 16, znamienny tym, że kauczuk jest kauczukiem naturalnym.
21. Materiał ulegający biologicznemu rozkładowi z matrycą termoplastyczną i wtrąconymi materiałami granulowanymi albo włóknistymi napełniaczami z przyrastających surowców, znamienny tym, że matryca składa się z kauczuku w ilości 5 do 50% wag., sproszkowanej skrobi w ilości 4 do 25% wag., mieszaniny polibetahydroksymaślanu i celulozy w ilości 10 do 50% wag., substancji pomocniczych w ilości 0 do 15% wag. i korzystnie zawiera do 65% wag. napełniaczy.
22. Materiał według zastrz. 21, znamienny tym, że składa się z kauczuku w ilości 10 do 30% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 5 do 15% wag., polibetahydroksymaślanu i celulozy w ilości 20 do 30% wag., napełniaczy w ilości 25 do 60% wag., substancji pomocniczych w ilości maks. 10% wag.
23. Materiał według zastrz. 21, znamienny tym, że napełniacze stanowią nasiona zbóz albo włókna roślinne.
24. Materiał według zastrz. 21 albo 22, znamienny tym, że napełniacze stanowią granulaty z preparowanych ziaren zbóż.
25. Materiał według zastrz. 21, znamienny tym, że kauczuk jest kauczukiem naturalnym.
26. Materiał według zastrz. 21 znamienny tym, że składa się z kauczuku naturalnego w ilości 26% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 6% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 25% wag., oraz dodatkowo zawiera popcorn w ilości 13% wag., żyto w ilości 26% wag., i kwas cytrynowy w ilości 4% wag.
27. Materiał według zastrz. 21, znamienny tym, że składa się z kauczuku naturalnego w ilości 13% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 13% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 20% wag. oraz dodatkowo zawiera owies w ilości 13% wag., żyto w ilości 26% wag., stearynę w ilości 3% wag., kwas cytrynowy w ilości 3% wag., sproszkowaną żelatynę w ilości 2% wag. i popcorn w ilości 7% wag.
28. Materiał według zastrz. 21, znamienny tym, że składa się z kauczuku naturalnego w ilości 19% wag., skrobi ziemniaczanej w ilości 12% wag., polibetahydroksymaślanu w ilości 19% wag. oraz dodatkowo zawiera owies w ilości 19% wag., popcorn w ilości 12% wag., damarę-zywicę w ilości 12% wag., kwas cytrynowy w ilości 3% wag., stearynę w ilości 2% wag , i sproszkowaną żelatynę w ilości 2% wag.
29. Sposób wytwarzania materiału ulegającego biologicznemu rozkładowi, znamienny tym, że rozdrabnia się materiały wyjściowe, stanowiące skrobię, polibetahydroksymaślan, napełniacze i materiały pomocnicze do postaci proszku lub granulatu; rozdrabnia się kauczuk do postaci kłaczków lub granulatu; następnie dokładnie miesza się ze sobą materiały wyjściowe, po czym otrzymaną mieszaninę wyjściową zmiękcza się przez podgrzewanie w wytłaczarce

181 959 ślimakowej lub we wtryskarce i końcowo wypycha się zmiękczoną masę z wytłaczarki albo wtryskarki oraz pozostawia do schłodzenia.
30. Sposób według zastrz. 29, znamienny tym, że podgrzewanie w wytłaczarce ślimakowej lub w wtryskarce prowadzi się w temperaturze od 170°C do 180°C.
31. Sposób według zastrz. 30, znamienny tym, że wytłoczoną masę granuluje się a następnie stosuje się jako substancję wyjściową do wytwarzania elementów kształtowych przez wtryskiwanie.

* * *