WO2019011643A1 - Biologisch abbaubare folie für lebensmittelverpackung - Google Patents
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- WO2019011643A1 WO2019011643A1 PCT/EP2018/067035 EP2018067035W WO2019011643A1 WO 2019011643 A1 WO2019011643 A1 WO 2019011643A1 EP 2018067035 W EP2018067035 W EP 2018067035W WO 2019011643 A1 WO2019011643 A1 WO 2019011643A1
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- C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
- C08J2367/04—Polyesters derived from hydroxy carboxylic acids, e.g. lactones
Definitions
- the invention relates to a biodegradable, 30 to 100 ⁇ thick polyester film containing a polyester mixture of:
- A) 5 to 40% by weight, based on the components A and B, of a biodegradable, aliphatic or aliphatic-aromatic polyester comprising: i) 50 to 100 mol%, based on the components i to ii, of one or more dicarboxylic acid derivatives or dicarboxylic acids selected from the group consisting of: succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid and brassylic acid; ii) 0 to 50 mol%, based on the components i to ii, of a terephthalic acid or 2,5-furandicarboxylic acid; iii) from 98 to 100 mol%, based on components i to ii, of a C 2 -C 8 -alkylenediol or C 2 -C 6 -oxyalkylenediol; iv) 0 to 2 wt .-%, based on the total weight of components i to
- an organic filler selected from the group consisting of: native or plasticized starch, natural fibers, and / or an inorganic filler selected from the group consisting of: chalk, calcium carbonate, kaolin, silicate, wollastonite, montmorillonite and talc;
- components A to D 0 to 3 wt .-%, based on the total weight of components A to D, at least one stabilizer, nucleating agent, lubricant and release agent, compatibilizer, wax, antistatic agent, antifogging agent, dye, UV absorber, UV stabilizer or other plastic additive; with oxygen permeability measured according to ASTM D3985-05: 2010 from 100 to 1200 preferably from 400 to 700 ml / m 2 / day.
- the invention relates to a biodegradable, 30 to 100 ⁇ thick polyester film, in addition to the above-mentioned oxygen permeability, a water vapor permeability measured according to ASTM F1249: 2013 of 20 to 100 g / m 2 / day.
- the shelf life of dry or dried food depends very much on its storage and transportation.
- the nature of its packaging has a significant influence on the durability.
- Most perishable foods are packaged in non-biodegradable plastic films such as polypropylene, polyethylene and polyvinyl chloride films. This has the disadvantage that already spoiled goods including the packaging must be burned.
- the films available to date in the market often can not fully satisfy with respect to their high oxygen permeabilities and their water vapor permeabilities.
- Too high oxygen permeabilities of the film can lead to flavor loss and loss of taste of the packaged food.
- the aim of the present invention was accordingly to provide optimized packaging of a biodegradable material for certain foods, such as rice, pasta, nuts and dried fruits on the one hand, and bakery products on the other hand, which guarantees a prolonged shelf life for the respective food.
- polyester films contain the following polyester mixture:
- wt .-% based on the total weight of components A to D, at least one stabilizer, nucleating agent, lubricant and release agent, compatibilizer, wax, antistatic agent, antifogging agent, dye, UV absorber, UV stabilizer or other plastic additive; preferably 0.05 to 1 wt .-%, based on the total weight of components A to D, of a compatibilizer D1, in particular an epoxy group-containing copolymer based on styrene, acrylic acid ester and / or methacrylic acid ester and / or 0.05 to 1 %
- a wax D2 such as beeswax or a C 18 -C 24 -carboxylic acid amide such as, in particular, stearic acid amide, erucic acid amide or behenamide.
- polyesters based on the abovementioned aliphatic dicarboxylic acids and an aliphatic C 2 -C 6 -dihydroxy compound (aliphatic polyesters) and based on the abovementioned aliphatic dicarboxylic acids and the abovementioned aromatic dicarboxylic acids and an aliphatic C2-C6-dihydroxy compound (partially aromatic polyesters) into consideration.
- aliphatic polyesters based on the abovementioned aliphatic dicarboxylic acids and an aliphatic C 2 -C 6 -dihydroxy compound
- aromatic dicarboxylic acids and an aliphatic C2-C6-dihydroxy compound partially aromatic polyesters
- Partly aromatic polyesters are also to be understood according to the invention as polyester derivatives, such as polyether esters, polyester amides or polyetheresteramides, and polyesterurethanes.
- Suitable partially aromatic polyesters include linear non-chain extended polyesters (WO 92/09654). Preferred are chain-extended and / or branched partially aromatic polyesters. The latter are known from the documents cited at the outset, WO 96/15173 to 15176, 21689 to 21692, 25446, 25448 or WO 98/12242, to which reference is expressly made. Mixtures of different partially aromatic polyesters are also possible.
- the aliphatic or partly aromatic polyesters A include polyesters which, as essential components: i) 45 to 100 mol%, preferably 45 to 60 mol%, based on the components i and ii, of at least one of the abovementioned aliphatic dicarboxylic acids or their ester-forming derivatives or mixtures thereof, preferably succinic acid, adipic acid, azelaic acid and sebacic acid; ii) 0 to 55 mol%, preferably 40 to 55 mol%, based on the components i and ii, of at least one of the abovementioned aromatic dicarboxylic acids or their ester-forming derivative or mixtures thereof and iii) 98 to 100 mol%, based on the components i and ii, a diol component selected from at least one C2 to C6 alkane diol or mixtures thereof and iv) 0 to 2 wt .-%, based on the total weight of the components i to
- a chain extender and / or branching agent selected from the group consisting of: a di or polyfunctional isocyanate, isocyanurate, oxazoline, epoxide, carboxylic anhydride and / or an at least trifunctional alcohol or an at least trifunctional carboxylic acid.
- Succinic acid, adipic acid, azelaic acid and sebacic acid, or their respective ester-forming derivatives or mixtures thereof are preferably used.
- Succinic acid, adipic acid or sebacic acid or their respective ester-forming derivatives or mixtures thereof are particularly preferably used.
- Succinic acid, azelaic acid and sebacic acid also have the advantage that they are accessible from renewable raw materials.
- polyesters polybutylene acetate terephthalate (PBAT), polybutylene sebacate terephthalate (PBSeT) or polybutylene succinate terephthalate (PBST).
- PBAT polybutylene acetate terephthalate
- PBSeT polybutylene sebacate terephthalate
- PBST polybutylene succinate terephthalate
- aromatic dicarboxylic acids or their ester-forming derivatives ii may be used singly or as a mixture of two or more thereof.
- the diols iii are selected from branched or linear alkanediols having 2 to 6 carbon atoms, preferably 3 to 6 carbon atoms.
- alkanediols examples include ethylene glycol, 1, 2-propanediol, 1, 3-propanediol, 1, 2-butanediol, 1, 4-butanediol, 1, 5-pentanediol and preferably ethylene glycol, 1, 3-propanediol, 1, 4-butanediol and 2,2-dimethyl-1,3-propanediol (neopentyl glycol).
- Particularly preferred are 1, 4-butanediol and 1, 3-propanediol.
- 1, 4-butanediol and 1, 3-propanediol also have the advantage that it is available as a renewable resource. It is also possible to use mixtures of different alkanediols.
- the preferred partially aromatic polyesters are characterized by a molecular weight (M n ) in the range from 1000 to 100 000, in particular in the range from 9000 to 75000 g / mol, preferably in the range from 10 000 to 50 000 g / mol and a melting point in the range of 60 to 170, preferably in the range of 80 to 150 ° C.
- M n molecular weight
- aliphatic polyesters are polyesters of aliphatic diols and aliphatic dicarboxylic acids such as polybutylene succinate (PBS), polybutylene adipate (PBA), polybutylene succinate adipate (PBSA), polybutylene succinate sebacate (PBSSe), polybutylene sebacate
- PBS polybutylene succinate
- PBA polybutylene adipate
- PBSA polybutylene succinate adipate
- PBSSe polybutylene succinate sebacate
- polyesters in component A may also contain mixtures of partly aromatic polyesters and purely aliphatic polyesters, for example mixtures of PBAT and PBS.
- polylactic acid As component B polylactic acid (PLA) is used.
- Polylactic acid having the following property profile is preferably used:
- Preferred polylactic acids are, for example, Ingeo® 6201 D, 6202 D, 6251 D, 3051 D and in particular Ingeo® 4020D, 4043D and 4044D (polylactic acid from NatureWorks) or Luminy® LX175 from Total Corbion.
- component C usually 0 to 40 wt .-%, preferably 5 to 25 and particularly preferably 5 to 15 wt .-%, based on the total weight of components A to D, of an organic filler selected from the group consisting of : native or plasticized starch, natural fibers, and / or an inorganic filler selected from the group consisting of: chalk, calcium carbonate, kaolin, silicate, wollastonite, montmorillonite and talc.
- Calcium carbonate can be used, for example, in 5 to 20 wt .-%, preferably 5 to 15 wt .-%, and particularly preferably 5 to 10 wt .-%, based on the total weight of the polymer mixture.
- the calcium carbonate from the company Omya has been suitable proved.
- the calcium carbonate generally has an average particle size of 0.5 to 10 micrometers, preferably 1 to 5, more preferably 1 to 2.5 micrometers.
- Talc may for example be used in 1 to 10 wt .-%, particularly preferably 5 to 8 wt .-%, based on the total weight of the polymer mixture.
- the talc from Mondo Minerals has proved suitable.
- the talc usually has an average particle size of 0.5-10, preferably 1-8, more preferably 1-3 microns.
- calcium carbonate and talc may also contain other minerals such as: graphite, gypsum, carbon black, iron oxide, calcium chloride, kaolin, silica, sodium carbonate, titanium dioxide, silicate, wollastonite, mica, montmorellonite, mineral fibers and natural fibers.
- Natural fibers are usually cellulose fibers, kenaf fibers, hemp fibers or wood flour. They are preferably used in 1 to 20 wt .-% based on the polymer mixture.
- Nanofillers are in particular finely divided phyllosilicates, preferably clay minerals, particularly preferably montmorillonite containing clay minerals whose surface is modified with one or more quaternary ammonium salts and / or phosphonium salts and / or sulfonium salts.
- Preferred clay minerals are natural montmorillonites and bentonites.
- Compatibility promoter D1 is generally understood as meaning an epoxide group-containing copolymer based on styrene, acrylic ester and / or methacrylic acid ester.
- the epoxy groups bearing units are preferably glycidyl (meth) acrylates. Copolymers having a glycidyl methacrylate content of greater than 20, particularly preferably greater than 30 and especially preferably greater than 50% by weight, of the copolymer have proved to be advantageous.
- the epoxy equivalent weight (EEW) in these polymers is preferably 150 to 3000, and more preferably 200 to 500 g / equivalent.
- the weight average molecular weight Mw of the polymers is preferably from 2,000 to 25,000, in particular from 3,000 to 8,000.
- the number-average molecular weight M n of the polymers is preferably from 400 to 6,000, in particular from 1,000 to 4,000.
- the polydispersity (Q) is generally between 1 .5 and 5 epoxy groups-containing copolymers of the above type are sold for example by BASF Resins BV under the trademark Joncryl ® ADR. Particularly suitable as a chain is Joncryl ® ADR 4368 and ADR 4468th
- Wax is usually used as component D2.
- wax is meant, for example, C18-C24 carboxylic acid amides such as stearic acid amide or preferably erucic acid amide or behenamide, or beeswax or beeswax esters.
- the water vapor transmission rate of the polyester film measured according to ASTM F1249: 2013 to the values of less than 90 preferably be set below 70 g / m 2 / day.
- An increase in the layer thickness of the polyester film also leads to a reduction in its water vapor permeability.
- the polyester film according to the invention can contain further additives D known to the person skilled in the art.
- the usual additives in plastics technology such as stabilizers; nucleating agents; Lubricants and release agents such as stearates (especially calcium stearate); Plasticizers such as citric acid esters (especially acetyl tributyl citrate), glyceric acid esters such as triacetylglycerol or ethylene glycol derivatives, surfactants such as polysorbates, palmitates or laurates; Antistatic, UV absorber; UV-stabilizer; Antifog agents or dyes.
- plastics technology such as stabilizers; nucleating agents; Lubricants and release agents such as stearates (especially calcium stearate); Plasticizers such as citric acid esters (especially acetyl tributyl citrate), glyceric acid esters such as triacetylglycerol or ethylene glycol derivatives, surfactants such as polysorbates, palmitate
- the additives are generally used in concentrations of 0 to 3 wt .-%, in particular 0.1 to 1 wt .-% based on the polyester film according to the invention.
- Plasticizers may be contained in 0.1 to 10 wt .-% in the polyester film according to the invention.
- the novel 30 to 100 ⁇ , especially 40 to 60 ⁇ thick polyester films having an oxygen permeability with an oxygen permeability measured according to ASTM D3985-05: 2010 of 100 to 1200, preferably from 400 to 700 ml / m 2 / day are particularly suitable for packaging Rice, pasta, dried fruits and nuts, which at 5 C has a carbon dioxide emission of less than 2 ml CO? / Kg h and a water output of less than 40 mg / kg / sec / Mpa.
- a higher layer thickness of the polyester film greatly reduces its oxygen permeability, so that the polyester films can be tailored by their chemical composition and the layer thickness for the respective packaged food almost to ensure optimum shelf life of the packaged food.
- a polyester film of the following composition was used: 20 parts of ecoflex® F blend C1200 (polybutylene adipate coterephthalate from BASF SE); 80 parts of Ingeo® 4044D (polylactic acid from NatureWorks).
- the polyester film had a layer thickness of 45 ⁇ m.
- the oxygen permeability of the polyester film in the application always refers to the measurement method ASTM D3985-05: 2010 measured at 23 ° C. and dried oxygen; it was 587 ml / m 2 / day for the polyester film of Example 1.
- the water vapor permeability of the polyester film in the application always refers to the measurement method ASTM F1249: 2013 measured at 23 ° C and 100% RH; it was 77 g / m 2 / day for the polyester film of Example 1.
- the feature "biodegradable" for a substance or a substance mixture is fulfilled if this substance or the substance mixture according to DIN EN 13432 has a percentage degree of biodegradation of at least 90%. In general, biodegradability causes the polyester (mixtures) to decompose in a reasonable and detectable time.
- Degradation can be effected enzymatically, hydrolytically, oxidatively and / or by the action of electromagnetic radiation, for example UV radiation, and is usually effected for the most part by the action of microorganisms such as bacteria, yeasts, fungi and algae.
- the biodegradability can be quantified, for example, by mixing polyesters with compost and storing them for a certain period of time. For example, according to DIN EN 13432 (referring to ISO 14855), C02-free air is allowed to flow through matured compost during composting and subjected to a defined temperature program.
- biodegradability is determined by the ratio of the net CO 2 release of the sample (after deduction of CO 2 release by the compost without sample) to the maximum CO 2 release of the sample (calculated from the carbon content of the sample) as a percentage of biodegradation Are defined.
- Biodegradable polyesters (mixtures) usually show clear signs of decomposition after just a few days of composting, such as fungal growth, cracking and hole formation.
- biodegradability is described, for example, in ASTM D 5338 and ASTM D 6400-4.
- the abovementioned biodegradable polyester films are suitable for the production of nets and fabrics, tubular films, chill-roll films with and without orientation in a further process step, with and without metallization or SiOx coating.
- polyester films according to the invention comprising the components A to D are suitable for tubular films and stretch films.
- Possible applications here are bottom folding bags, flow packs, side seam bags, carry bags with handle holes, shrink labels or shirt carrier bags, inliners, heavy bags, freezer bags, composting bags, foil bags, peelable sealing film - transparent or opaque - weldable sealing film - transparent or opaque -, cling film (stretch film), peelable lidding films ,
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Abstract
Biologisch abbaubare, 30 bis 100 μm dicke Polyesterfolie enthaltend eine Polyestermischung aus: A) 5 bis 40 Gew.- %, bezogen auf die Komponenten A und B, eines biologisch abbaubaren, aliphatischen oder aliphatisch-aromatischen Polyesters enthaltend: i) 50 bis 100 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines oder mehrerer Dicarbonsäurederivate oder Dicarbonsäuren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebazinsäure, Azelainsäure und Brassylsäure; ii) 0 bis 50 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, einer Terephthalsäure oder 2,5-Furandicarbonsäure; v) 98 bis 100 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines C2-C8-Alkylendiols oder C2-C6-Oxyalkylendiols; iv) 0 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten i bis iii, eines Kettenverlängerers und/oder Verzweigers ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem di oder polyfunktionellen Isocyanat, Isocyanurat, Oxazolin, Epoxid, Carbonsäureanhydrid und/oder einem mindestens trifunktionellen Alkohol oder einer mindestens trifunktionellen Carbonsäure; B) 60 bis 95 Gew.-%, bezogen auf die Komponenten A und B, Polymilchsäure; C) 0 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 25 und insbesondere bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A bis E, eines eines organischen Füllstoffs ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: nativer oder plastifizierter Stärke, Naturfasern, und/oder eines anorganischen Füllstoffs ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Kreide, Calciumcarbonat, Kaolin, Silikat, Wollastonit, Montmorillonite und Talkum; D) 0 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A bis D, mindestens eines Stabilisators, Nukleierungsmittels, Gleit- und Trennmittels, Verträglichkeitsvermittlers, Wachses, Antistatikums, Antifog-Mittels, Farbstoffs, UV-Absorbers, UV-Stabilisators oder sonstigen Kunststoffadditivs; mit einer Sauerstoffdurchlässigkeit gemessen nach ASTM D3985-05:2010 von 100 bis 1200 vorzugsweise von 400 bis 700 ml/m2/Tag.
Description
Biologisch abbaubare Folie für Lebensmittelverpackung Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine biologisch abbaubare, 30 bis 100 μηη dicke Polyesterfolie enthaltend eine Polyestermischung aus:
A) 5 bis 40 Gew.- %, bezogen auf die Komponenten A und B, eines biologisch abbaubaren, aliphatischen oder aliphatisch-aromatischen Polyesters enthaltend: i) 50 bis 100 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines oder mehrerer Dicarbonsäurederivate oder Dicarbonsäuren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebazinsäure, Azelainsäure und Brassylsäure; ii) 0 bis 50 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, einer Terephthalsäure oder 2,5-Furandicarbonsäure; iii) 98 bis 100 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines C2-C8- Alkylendiols oder C2-C6-Oxyalkylendiols; iv) 0 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten i bis iii, eines Kettenverlängerers und/oder Verzweigers ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem di oder polyfunktionellen Isocyanat, Isocyanurat, Oxazolin , Epoxid, Carbonsäureanhydrid und/oder einem mindestens trifunktionellen Alkohol oder einer mindestens trifunktionellen Carbonsäure;
B) 60 bis 95 Gew.-%, bezogen auf die Komponenten A und B, Polymilchsäure,
C) 0 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 25 und insbesondere bevorzugt 5 bis 15 Gew.- %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A bis E, eines eines organischen Füllstoffs ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: nativer oder plastifizier- ter Stärke, Naturfasern, und/oder eines anorganischen Füllstoffs ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Kreide, Calciumcarbonat, Kaolin, Silikat, Wollastonit, Mont- morillonite und Talkum;
D) 0 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A bis D, mindestens eines Stabilisators, Nukleierungsmittels, Gleit- und Trennmittels, Verträglichkeitsvermittlers, Wachses, Antistatikums, Antifog-Mittels, Farbstoffs, UV- Absorbers, UV-Stabilisators oder sonstigen Kunststoffadditivs; mit einer Sauerstoffdurchlässigkeit gemessen nach ASTM D3985-05:2010 von 100 bis 1200
vorzugsweise von 400 bis 700 ml/m2/Tag.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine biologisch abbaubare, 30 bis 100 μηι dicke Polyesterfolie, die neben der obengenannten Sauerstoffdurchlässigkeit, eine Wasserdampfdurchlässigkeit gemessen nach ASTM F1249:2013 von 20 bis 100 g/m2/Tag aufweist.
Die Haltbarkeit von trockenen oder getrockneten Nahrungsmitteln hängt sehr stark von seiner Lagerung und dem Transport ab. Einen wesentlichen Einfluß auf die Haltbarkeit hat insbesondere auch die Art seiner Verpackung. Die meisten verderblichen Lebensmittel werden in nicht biologisch abbaubaren Kunststofffolien wie Polypropylen-, Polyethylen- und Polyvinylchlorid- Folien verpackt. Dies hat zum einen den Nachteil, dass bereits verdorbene Ware einschließlich der Verpackung verbrannt werden muss. Weiterhin können die bisher im Markt erhältlichen Folien oftmals hinsichtlich ihrer zu hohen Sauerstoffdurchlässigkeiten und Ihrer Wasserdampfdurchlässigkeiten nicht voll befriedigen.
Zu hohe Sauerstoffdurchlässigkeiten der Folie können zu Aromaverlust und Geschmacksverlust der verpackten Lebensmittel führen.
Eine zu hohe Wasserdampfdurchlässigkeit der Folie kann zum Aufquellen des verpackten Le- bensmittels führen.
Ziel der vorliegenden Erfindung war es demnach für bestimmte Lebensmittel, wie einerseits Reis, Nudeln, Nüsse und getrockneten Früchte und andererseits Backwaren eine optimierte Verpackung aus einem biologisch abbaubaren Material bereitzustellen, die für das jeweilige Lebensmittel eine verlängerte Haltbarkeit garantiert.
Demnach wurden die eingangs erwähnte biologisch abbaubare, 30 bis 100 μηη, vorzugsweise 40 bis 60 μηη dicke Polyesterfolie mit einer Sauerstoffdurchlässigkeit gemessen nach ASTM D3985-05:2010 von 100 bis 1200 vorzugsweise von 400 bis 700 ml/m2/Tag gefunden.
Die zuvor genannten Polyesterfolien enthalten die folgende Polyestermischung aus:
A) 5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 35 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A und B, eines biologisch abbaubaren Polyesters auf Basis von aliphatischen Dicarbonsäuren ausgewählt aus der Gruppe bestehen aus: Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebazinsäure, Azelainsäure und Brassylsäure und/oder aromatischen Dicarbonsäuren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Terephtalsäure und 2,5-Furandicarbonsäure und einem aliphatischen C2-C6-Dihydroxyverbindung; B) 60 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 65 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A und B, Polymilchsäure;
0 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 25 und insbesondere bevorzugt 5 bis 15 Gew.- %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A bis D, eines eines organischen Füllstoffs ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: nativer oder plastifizier- ter Stärke, Naturfasern, und/oder eines anorganischen Füllstoffs ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Kreide, Calciumcarbonat, Kaolin, Silikat, Wollastonit, Mont- morillonite und Talkum;
0 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A bis D, mindestens eines Stabilisators, Nukleierungsmittels, Gleit- und Trennmittels, Vertrräg- lichkeitsvermittlers, Wachses, Antistatikums, Antifog-Mittels, Farbstoffs, UV- Absorbers, UV-Stabilisators oder sonstigen Kunststoffadditivs; vorzugsweise 0,05 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A bis D, eines Verträglichkeitsvermittlers D1 , insbesondere eines Epoxidgruppen-haltigen Copoly- mers auf Basis Styrol, Acrylsäureester und/oder Methacrylsäureester und/oder 0,05 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A bis D, eines Wachses D2 wie Bienenwachs oder ein Ci8-C24-Carbonsäureamid wie insbesondere Stearinsäureamid, Erucasäureamid oder Behenamid.
Prinzipiell kommen für die Herstellung der erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Polyes- termischungen als Komponente A alle Polyester auf Basis der obengenannten aliphatischen Dicarbonsäuren und einer aliphatischen C2-C6-Dihydroxyverbindung (aliphatische Polyester) und auf Basis der obengenannten aliphatischen Dicarbonsäuren und der obengenannten aromatischen Dicarbonsäuren und einem aliphatischen C2-C6-Dihydroxyverbindung (teilaromatische Polyester) in Betracht. Gemeinsam ist diesen Polyestern, dass sie biologisch abbaubar nach DIN EN 13432 sind. Selbstverständlich sind auch Mischungen mehrerer solcher Polyester als Komponente A geeignet.
Unter teilaromatischen Polyestern (Komponente A) sollen erfindungsgemäß auch Polyesterderivate verstanden werden wie Polyetherester, Polyesteramide oder Polyetheresteramide und Polyesterurethane. Zu den geeigneten teilaromatischen Polyestern gehören lineare nicht kettenverlängerte Polyester (WO 92/09654). Bevorzugt werden kettenverlängerte und/oder verzweigte teilaromatische Polyester. Letztere sind aus den eingangs genannten Schriften, WO 96/15173 bis 15176, 21689 bis 21692, 25446, 25448 oder der WO 98/12242, bekannt, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird. Mischungen unterschiedlicher teilaromatischer Polyester kommen ebenso in Betracht. Interessante jüngere Entwicklungen basieren auf nachwachsenden Rohstoffen (siehe WO-A 2006/097353, WO-A 2006/097354 sowie WO-A 2010/034710). Insbesondere sind unter teilaromatischen Polyestern Produkte wie ecoflex® (BASF SE) und Ori- go"Bi® (Novamont) zu verstehen.
Zu den aliphatischen oder teilaromatischen Polyestern A zählen Polyester, die als wesentliche Komponenten:
i) 45 bis 100 mol-%, vorzugsweise 45 bis 60 mol-%, bezogen auf die Komponenten i und ii, mindestens eine der obengenannten aliphatischen Dicarbonsauren oder deren esterbildende Derivate oder Mischungen davon, vorzugsweise Bernsteinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure und Sebazinsäure; ii) 0 bis 55 mol-%, vorzugsweise 40 bis 55 mol-%, bezogen auf die Komponenten i und ii, mindestens eine der obengenannten aromatischen Dicarbonsäuren oder deren esterbildendem Derivat oder Mischungen davon und iii) 98 bis 100 mol-% -%, bezogen auf die Komponenten i und ii, eine Diolkomponente ausgewählt aus mindestens einem C2-bis C6-Alkandiol oder Mischungen davon und iv) 0 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten i bis iv, eines
Kettenverlängerers und/oder Verzweigers ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem di oder polyfunktionellen Isocyanat, Isocyanurat, Oxazolin, Epoxid, Carbonsäureanhydrid und/oder einem mindestens trifunktionellen Alkohol oder einer mindestens trifunk- tionellen Carbonsäure, enthalten.
Bevorzugt werden Bernsteinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure und Sebacinsäure, oder deren jeweilige esterbildenden Derivate oder Mischungen davon eingesetzt. Besonders bevorzugt wird Bernsteinsäure, Adipinsäure oder Sebacinsäure oder deren jeweilige esterbildenden Derivate oder Mischungen davon eingesetzt. Bernsteinsäure, Azelainsäure und Sebacinsäure ha- ben zudem den Vorteil, dass sie aus nachwachsenden Rohstoffen zugänglich sind.
Insbesondere bevorzugt sind die folgenden aliphatisch-aromatischen Polyester: Polybutylena- dipatterephthalat (PBAT), Polybutylensebacatterephthalat (PBSeT) oder Polybutylensuccinat- terephthalat (PBST).
Die aromatischen Dicarbonsäuren oder deren esterbildende Derivate ii können einzeln oder als Gemisch aus zwei oder mehr davon eingesetzt werden. Terephthalsäure und 2,5- Furandicarbonsäure oder deren esterbildende Derivate und besonders bevorzugt werden Terephthalsäure oder deren esterbildende Derivate wie Dimethylterephthalat, verwendet.
Im allgemeinen werden die Diole iii unter verzweigten oder linearen Alkandiolen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 3 bis 6 Kohlenstoffatomen ausgewählt.
Beispiele geeigneter Alkandiole sind Ethylenglykol, 1 ,2-Propandiol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,2- Butandiol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,5-Pentandiol und bevorzugt Ethylenglykol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,4- Butandiol und 2,2-Dimethyl- 1 ,3-propandiol (Neopentylglykol). Besonders bevorzugt sind 1 ,4- Butandiol und 1 ,3- Propandiol. 1 ,4-Butandiol und 1 ,3- Propandiol haben zudem den Vorteil,
dass es als nachwachsender Rohstoff zugänglich ist. Es können auch Mischungen unterschiedlicher Alkandiole verwendet werden.
Die bevorzugten teilaromatischen Polyester sind charakterisiert durch ein Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 1000 bis 100000, insbesondere im Bereich von 9000 bis 75000 g/mol, bevor- zugt im Bereich von 10000 bis 50000 g/mol und einem Schmelzpunkt im Bereich von 60 bis 170, bevorzugt im Bereich von 80 bis 150°C.
Unter aliphatischen Polyestern (Komponente A) werden Polyester aus aliphatischen Diolen und aliphatischen Dicarbonsäuren wie Polybutylensuccinat (PBS), Polybutylenadipat (PBA), Polyb- utylensuccinatadipat (PBSA), Polybutylensuccinatsebacat (PBSSe), Polybutylensebacat
(PBSe) oder entsprechende Polyesteramide oder Polyesterurethane verstanden. Die aliphatischen Polyester werden beispielsweise von den Firmen Showa Highpolymers unter dem Namen Bionolle und von Mitsubishi unter dem Namen GSPIa vermarktet. Die Polyester in Komponente A können auch Mischungen aus teilaromatischen Polyestern und rein aliphatischen Polyestern enthalten wie beispielsweise Mischungen aus PBAT und PBS.
Als Komponente B wird Polymilchsäure (PLA) eingesetzt. Polymilchsäure mit dem folgenden Eigenschaftsprofil wird bevorzugt eingesetzt:
• einer Schmelzvolumenrate (MVR bei 190° C und 2.16 kg nach ISO 1 133 von 0.5 - vorzugsweise 2 - bis 30 insbesondere 9 ml/10 Minuten
• einem Schmelzpunkt unter 240° C;
• einem Glaspunkt (Tg) größer 55°C
· einem Wassergehalt von kleiner 1000 ppm
• einem Monomeren-Restgehalt (Lactid) von kleiner 0.3%.
• einem Molekulargewicht von größer 80 000 Dalton.
Bevorzugte Polymilchsäuren sind beispielsweise Ingeo® 6201 D, 6202 D, 6251 D, 3051 D und insbesondere Ingeo® 4020D, 4043D und 4044D (Polylmilchsäure der Fa. NatureWorks) oder Luminy® LX175 der Fa. Total Corbion.
Als Komponente C) werden in der Regel 0 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 25 und insbesondere bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A bis D, eines organischen Füllstoffs ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: nativer oder plasti- fizierter Stärke, Naturfasern, und/oder eines anorganischen Füllstoffs ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Kreide, Calciumcarbonat, Kaolin, Silikat, Wollastonit, Montmorillonite und Talkum eingesetzt. Calciumcarbonat kann beispielsweise in 5 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%, und insbesondere bevorzugt 5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermischung, eingesetzt werden. Unter anderem hat sich das Calciumcarbonat der Fa. Omya als geeignet
erwiesen. Das Calciumcarbonat weist in der Regel eine mittlere Teilchengröße von 0,5 bis 10 Mikrometern bevorzugt 1 - 5, besonders bevorzugt 1 - 2,5 Mikrometern auf.
Talk kann beispielsweise in 1 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymermischung, eingesetzt werden. Unter anderem hat sich der Talk der Fa. Mondo Minerals als geeignet erwiesen. Der Talk weist in der Regel eine mittlere Teilchengröße von 0,5 - 10, bevorzugt 1 - 8, besonders bevorzugt 1 - 3 Mikrometern auf.
Neben den anorganischen Füllstoffen Calciumcarbonat und Talk können noch weitere Mineralien enthalten sein wie: Graphit, Gips, Ruß, Eisenoxid, Calciumchlorid, Kaolin, Siliziumdioxid, Natriumcarbonat, Titandioxid, Silikat, Wollastonit, Glimmer, Montmorellonite, Mineralfasern und Naturfasern.
Naturfasern sind in der Regel Cellulosefasern, Kenaffasern, Hanffasern oder Holzmehl. Sie werden vorzugsweise in 1 bis 20 Gew.-% bezogen auf die Polymermischung eingesetzt.
Die Mineralien inklusive der Füllstoffe Calciumcarbonat und Talk können auch als Nanofüllstoffe eingesetzt werden. Nanofüllstoffe sind insbesondere feinteilige Schichtsilikate, bevorzugt Tonmineralien, besonders bevorzugt Montmorillonit enthaltend Tonmineralien, deren Oberfläche mit einem oder mehreren quarternären Ammoniumsalzen und/oder Phosphoniumsalzen und/oder Sulfoniumsalzen modifiziert sind. Als Tonmineralien bevorzugt sind natürliche Montmorillonite und Bentonite.
Unter Verträglichkeitsvermittler D1 wird in der Regel ein Epoxidgruppen-haltiges Copolymer auf Basis Styrol, Acrylsäureester und/oder Methacrylsäureester verstanden. Die Epoxidgruppen tragenden Einheiten sind vorzugsweise Glycidyl(meth)acrylate. Als vorteilhaft haben sich Copo- lymere mit einem Glycidylmethacrylat-Anteil von größer 20, besonders bevorzugt von größer 30 und insbesondere bevorzugt von größer 50 Gew.-% des Copolymers erwiesen. Das Epoxid- Äquivalentgewicht (EEW) in diesen Polymeren beträgt vorzugsweise 150 bis 3000 und insbesondere bevorzugt 200 bis 500 g/Äquivalent. Das mittlere Molekulargewicht (Gewichtsmittel) Mw der Polymere beträgt vorzugsweise 2000 bis 25.000, insbesondere 3000 bis 8.000. Das mittlere Molekulargewicht (Zahlenmittel) Mn der Polymere beträgt vorzugsweise 400 bis 6.000, insbesondere 1000 bis 4.000. Die Polydispersität (Q) liegt im Allgemeinen zwischen 1 .5 und 5. Epoxidgruppen-haltige Copolymere des obengenannten Typs werden beispielsweise von der BASF Resins B.V. unter der Marke Joncryl® ADR vertrieben. Als Kettenverlängerer besonders geeignet ist Joncryl® ADR 4368 und ADR 4468.
Als Komponente D2 wird in der Regel Wachs eingesetzt. Unter Wachs versteht man beispielsweise C18-C24 Carbonsäureamide wie Stearinsäureamid oder bevorzugt Erucasäureamid oder Behenamid, oder Bienenwachs oder Bienenwachsester. Durch den Zusatz von Wachsen in 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Komponenten A bis D, kann die Wasserdampfdurchlässigkeit der Polyesterfolie gemessen nach ASTM F1249:2013 auf die Werte von unter 90, vorzugsweise
unter 70 g/m2/Tag eingestellt werden. Auch eine Erhöhung der Schichtdicke der Polyesterfolie führt zu einer Reduktion ihrer Wasserdampfdurchlässigkeit.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Polyesterfolie weitere dem Fachmann bekannte, Additive D enthalten. Beispielsweise die in der Kunststofftechnik üblichen Zusatzstoffe wie Stabilisatoren; Nukleierungsmittel; Gleit- und Trennmittel wie Stearate (insbesondere Calziumstearat); Weichmacher (Plastifizierer) wie beispielsweise Zitronensäureester (insbesondere Acetyl- tributylcitrat), Glycerinsäureester wie Triacetylglycerin oder Ethylenglykolderivate, Tenside wie Polysorbate, Palmitate oder Laurate; Antistatikum, UV-Absorber; UV-Stabilisators; Antifog-Mittel oder Farbstoffe. Die Additive werden in der Regel in Konzentrationen von 0 bis 3 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 1 Gew.-% bezogen auf die erfindungsgemäße Polyesterfolie eingesetzt. Weichmacher können in 0,1 bis 10 Gew.-% in der erfindungsgemäßen Polyesterfolie enthalten sein. Die erfindungsgemäßen, 30 bis 100 μηη, insbesondere 40 bis 60 μηη dicken Polyesterfolien mit einer Sauerstoffdurchlässigkeit mit einer Sauerstoffdurchlässigkeit gemessen nach ASTM D3985-05:2010 von 100 bis 1200 vorzugsweise von 400 bis 700 ml/m2/Tag eigenen sich insbesondere zur Verpackung von Reis, Nudeln, getrockneten Früchten und Nüssen, wobei diese Lebensmittel bei 5 C einen Kohlendioxidausstoß von unter 2 ml CO?/kg h und einen Wasser- ausstoß von unter 40 mg/kg/sec/Mpa aufweist.
Eine höhere Schichtdicke der Polyesterfolie verringert stark ihre Sauerstoffdurchlässigkeit, sodass die Polyesterfolien durch ihre chemische Zusammensetzung und die Schichtdicke für das jeweilig verpackte Lebensmittel geradezu maßgeschneidert werden kann, um eine optimale Haltbarkeit des verpackten Lebensmittels zu gewährleisten.
Beispiel 1
Es wurde eine Polyesterfolie der folgenden Zusammensetzung eingesetzt: 20 Teile ecoflex® F Blend C1200 (Polybutylenadipat-coterephthalat der Fa. BASF SE); 80 Teile Ingeo® 4044D (Po- lymilchsäure der Fa. NatureWorks). Die Polyesterfolie wies eine Schichticke von 45 μηη auf.
Die Sauerstoffdurchlässigkeit der Polyesterfolie bezieht sich in der Anmeldung stets auf die Meßmethode ASTM D3985-05:2010 gemessen bei 23 °C und getrocketem Sauerstoff; sie betrug für die Polyesterfolie des Beispiels 1 587 ml/m2/Tag.
Die Wasserdampfdurchlässigkeit der Polyesterfolie bezieht sich in der Anmeldung stets auf die Meßmethode ASTM F1249:2013 gemessen bei 23 °C und 100% rH; sie betrug für die Polyesterfolie des Beispiels 1 77 g/m2/Tag. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist das Merkmal "biologisch abbaubar" für einen Stoff oder ein Stoffgemisch dann erfüllt, wenn dieser Stoff oder das Stoffgemisch entsprechend DIN EN 13432 einen prozentualen Grad des biologischen Abbaus von mindestens 90% aufweist.
Im Allgemeinen führt die biologische Abbaubarkeit dazu, dass die Polyester-(mischungen) in einer angemessenen und nachweisbaren Zeitspanne zerfallen. Der Abbau kann enzymatisch, hydrolytisch, oxidativ und/oder durch Einwirkung elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise UV-Strahlung, erfolgen und meist zum überwiegenden Teil durch die Einwirkung von Mikroor- ganismen wie Bakterien, Hefen, Pilzen und Algen bewirkt werden. Die biologische Abbaubarkeit lässt sich beispielsweise dadurch quantifizieren, dass Polyester mit Kompost gemischt und für eine bestimmte Zeit gelagert werden. Beispielsweise wird gemäß DIN EN 13432 (Bezug nehmend auf ISO 14855) C02-freie Luft durch gereiften Kompost während des Kompostierens strömen gelassen und dieser einem definierten Temperaturprogramm unterworfen. Hierbei wird die biologische Abbaubarkeit über das Verhältnis der Netto-C02-Freisetzung der Probe (nach Abzug der C02-Freisetzung durch den Kompost ohne Probe) zur maximalen C02-Freisetzung der Probe (berechnet aus dem Kohlenstoffgehalt der Probe) als prozentualer Grad des biologischen Abbaus definiert. Biologisch abbaubare Polyester(mischungen) zeigen in der Regel schon nach wenigen Tagen der Kompostierung deutliche Abbauerscheinungen wie Pilzbe- wuchs, Riss- und Lochbildung.
Andere Methoden zur Bestimmung der Bioabbaubarkeit werden beispielsweise in ASTM D 5338 und ASTM D 6400-4 beschrieben. Die eingangs genannten biologisch abbaubaren Polyesterfolien sind zur Herstellung von Netzen und Gewebe, Schlauchfolien, Chill-Roll-Folien mit und ohne einer Orientierung in einem weiteren Verfahrensschritt, mit und ohne Metallisierung oder SiOx-Beschichtung geeignet.
Insbesondere eignen sich die erfindungsgemäßen Polyesterfolien enthaltend die Komponenten A bis D für Schlauchfolien und Stretchfolien. Mögliche Anwendungen sind hier Bodenfaltbeutel, Flowpack, Seitennahtbeutel, Tragetaschen mit Griffloch, Schrumpfetiketten oder Hemdchentragetaschen, Inliner, Schwergutsäcke, Gefrierbeutel, Kompostierbeutel, Folienbeutel, abziehbare Verschlussfolie - transparent oder undurchsichtig - schweißbare Verschlussfolie - transparent oder undurchsichtig -, Frischhaltefolie (Stretchfolie), peelbare Deckelfolien.
Claims
1 . Biologisch abbaubare, 30 bis 100 μηι dicke Polyesterfolie enthaltend eine Polyestermischung aus:
A) 5 bis 40 Gew.- %, bezogen auf die Komponenten A und B, eines biologisch abbaubaren, aliphatischen oder aliphatisch-aromatischen Polyesters enthaltend: i) 50 bis 100 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines oder mehrerer Dicarbonsäurederivate oder Dicarbonsäuren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebazinsäure, Azelainsäure und Brassylsäure; ii) 0 bis 50 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, einer Terephthalsäure oder 2,5-Furandicarbonsäure; iv) 98 bis 100 mol %, bezogen auf die Komponenten i bis ii, eines C2-C8- Alkylendiols oder C2-C6-Oxyalkylendiols; iv) 0 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten i bis iii, eines Kettenverlängerers und/oder Verzweigers ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem di oder polyfunktionellen Isocyanat, Isocyanurat, Oxazolin , Epoxid, Carbonsäureanhydrid und/oder einem mindestens trifunktionellen Alkohol oder einer mindestens trifunktionellen Carbonsäure;
B) 60 bis 95 Gew.-%, bezogen auf die Komponenten A und B, Polymilchsäure,
C) 0 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 25 und insbesondere bevorzugt 5 bis 15 Gew.- %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A bis E, eines eines organischen Füllstoffs ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: nativer oder plastifizier- ter Stärke, Naturfasern, und/oder eines anorganischen Füllstoffs ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Kreide, Calciumcarbonat, Kaolin, Silikat, Wollastonit, Mont- morillonite und Talkum;
D) 0 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A bis D, mindestens eines Stabilisators, Nukleierungsmittels, Gleit- und Trennmittels, Verträglichkeitsvermittlers, Wachses, Antistatikums, Antifog-Mittels, Farbstoffs, UV- Absorbers, UV-Stabilisators oder sonstigen Kunststoffadditivs; mit einer Sauerstoffdurchlässigkeit gemessen nach ASTM D3985-05:2010 von 100 bis 1200 vorzugsweise von 400 bis 700 ml/m2/Tag.
Polyesterfolie nach Anspruch 1 mit einer Wasserdampfdurchlässigkeit gemessen nach ASTM F1249:2013 von 20 bis 100 g/m2/Tag.
Polyesterfolie nach Anspruch 1 oder 2, wobei in Polyester A) als aliphatische Dicarbonsaure i): Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebazinsäure oder Azelainsäure; keine aromatische Dicarbonsäure ii) oder Terephthalsäure und als C2-C8-Alkylendiol iii): 1 ,4-Butandiol oder 1 ,3-Propandiol eingesetzt wird.
Polyesterfolie nach Anspruch 3, wobei als Polyester A): Polybutylensuccinat, Polybuty- lenadipat-co-terephthalat oder Polybutylensebacat-co-terephthalat eingesetzt wird.
Verwendung einer Polyesterfolie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Verpackung von Reis, Nudeln, getrockneten Früchten und Nüssen.
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