DE2455732C2

DE2455732C2 - Biologisch abbaubare Masse

Info

Publication number: DE2455732C2
Application number: DE2455732A
Authority: DE
Inventors: Gerald Joseph Louis Ealing London Griffin
Original assignee: COLOROLL Ltd LONDON GB
Current assignee: COLOROLL Ltd LONDON GB
Priority date: 1973-11-28
Filing date: 1974-11-25
Publication date: 1981-11-12
Also published as: SE7414877L; NO142673C; NO744254L; JPS5242187B2; FI62853B; CA1031088A; BE822520A; NO141610C; FI62853C; FI344074A; DK145546C; NL7415548A; NO142673B; BR7409921A; CH598320A5; ES432731A1; IE40266L; JPS5086543A; SE404931B; IE40266B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine biologisch abbaubare Masse auf Basis (A) eines Kunststoffs mit einem Kohlenstoffgerüst und (B) regelmäßig geformter, wärmebeständiger, beschränkt wasserlöslicher, biologisch abbaubarer Partikel.

Eine biologisch abbaubare Masse sollte in geeigneter Weise die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Grundstoffe, aus denen sie besteht, mit seiner biologischen Abbaubarkeit kombinieren. Unter biologischem Abbau wird hier verstanden, daß die Masse letztlich bis zur vollständigen Zerstörung durch die Einwirkung lebender Mikroorganismen wie Bakterien und Pilzen, sowie der Enzyme, die in deren Stoffwechsel wirksam werden, abgebaut werden. Ein biologischer Abbau erfolgt daher in einer Umgebung, in der solche Mikroorganismen vorhanden sind. Der biologische Abbau tritt daher normalerweise an einem Gegenstand ein, der sich in Berührung mit dem Erdboden befindet oder darin ganz oder teilweise eingebettet ist.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine biologisch abbaubare Masse dadurch zu erhalten, daß in einen Kunststoff mit einem Kohlenstoffgerüst wie Polymethylen regelmäßig geformte, wärmebeständige, beschränkt wasserlösliche, biologisch abbaubare Partikel wie Stärkekärner eingebaut werden (DE-OS 23 22 440). Solche Partikel sollen außer ihrer Eigenschaft biologisch abbaubar zu sein, verhältnismäßig kleine, ziemlich regelmäßige Körner bilden, wärmebeständig und in ihrem natürlichen Zustand verhältnismäßig beschränkt wasserlöslich sein. Eine feuchte Umgebung begünstigt jedoch den biologischen Angriff. Natürlich vorkommende Stärkekörner sind daher am besten dem biologischen

ίο Abbau zugänglich, jedoch wird dadurch der Gebrauch von anderem Material, das die obengenannten Eigenschaften hat, nicht ausgeschlossea

Es ist bei thermoplastischen Massen, insbesondere Polyolefinen, mit einem Zusatz von Übergangsmetallsalzen wie Eisenstearat bekannt, den Abbau solcher Massen durch Zusatz der entsprechenden freien Säure (Stearinsäure) zu beschleunigen (DE-OS 22 57 730). Die Alterung wird dabei im wesentlichen durch die Einwirkung von Licht bzw. UV-Strahlung gefördert

2(> Solche Massen sind jedoch nicht umgebungsstabil, da sie bereits bei Lichteinwirkung dem Abbau unterliegen; sie sind außerdem nicht für die Verpackung von Lebensmitteln geeignet
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Masse der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die wünschenswerten Eigenschaften von Kunststoffen, d.h. deren Festigkeit, Formbarkeit und chemische Widerstandsfähigkeit, mit einer nennenswerten biologischen Abbaubarkeit in der Weise

jo kombiniert, daß ein Produkt entsteht, das unter normalen Umgebungsbedingungen stabil ist, aber bei Einbettung in den Erdboden normalerweise innerhalb von zwölf Monaten bis zur Zerstörung abgebaut wird. Produkte dieser Art werden wesentlich zum Umweltschutz beitragen, indem sie Abfallprobleme vermindern, die mit massiven und chemisch widerstandsfähigen Kunststoffteilen zusammenhängen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Masse aus den Komponenten (A) und (B) sowie

(C) einem Ester einer ungesättigten Fettsäure mit wenigstens einer Doppelbindung im Molekül, gegebenenfalls im Gemisch mit einer ungesättigten Fettsäure und gegebenenfalls (D) einem Trockenmittel besteht, wobei der Anteil der Komponente (C) bis zu 2 Gew.-°/o beträgt.

Anstelle von Stärke kann dabei auch Lactose verwendet werden.

Nach experimentellen Untersuchungen kann festgestellt werden, daß die vorbekannte biologisch abbaubare Masse in ausreichendem Maße in Abfallaufbereitungsanlagen abgebaut wird, jedoch nicht so wirksam im natürlichen Erdboden. Durch die vorliegende Erfindung wird das auf der Basis eines Kunststoffs aufgebaute Material nicht nur in Abfallaufbereitungsanlagen, sondern auch unter natürlichen Bedingungen abgebaut.

Die stärkehaltigen Produkte werden im wesentlichen dadurch biologisch abbaubar, daß die Stärkepartikel, die an der Oberfläche frei liegen, zunächst abgebaut und ausgelaugt werden, woran sich der Abbau der im Inneren des Materials befindlichen Partikel anschließt, so daß schließlich eine Zellstruktur entsteht, die durch Oxidation, Hydrolyse, direkten enzymatischen Abbau oder auch eine Kombination dieser Prozesse leichter

b5 angegriffen wird. Nach der Erfindung werden auch die ausgedehnten stabilen Moleküle des Kunststoffs dem biologischen Angriff unterworfen, die ein aus einer großen Zahl von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen

bestehendes Kohlenstoffgerüst bilden, das die wünschenswerten Eigenschaften der Kunststoffe erzeugt

Die erfindungsgemäße biologisch abbaubare Masse auf der Basis eines Kunststoffs und biologisch abbaubarer Partikeln enthält durch den Ester einer ungesättigten Fettsäure ein Material, das in natürlicher Umgebung einer Selbstoxidation (Autoxidation) unter Erzeugung eines Peroxids unterliegt, das die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen angreift Ein solches Material sollte physikalisch und chemisch mit dem Kunststoff verträglich sein, und es sollte kommerziell zweckmäßig und leicht verfügbar sein; ein Material, das diesen Bedingungen genügt bilden die Derivate ungesättigter Fettsäuren, die wenigstens eine Doppelbindung pro Molekül enthalten, zum Beispiel ihrer Alkylester oder die natürlichen Fette selbst Die Wirksamkeit der Fette beim biologischen Abbau wird nach unserer Erfahrung in den Abfallaufbereitungsanlagen verstärkt, da darin ein verhältnismäßig hoher Anteil extrahierbarer fettartiger Substanzen vorhanden ist

Die Autoxidation von Verbindungen wie Fetten kann durch Übergangsmetalle, zum Beispiel Eisen, katalysiert werden. Bei Einbettung der Stoffe in den Erdboden sind solche Metalle verfügbar. Es wird angenommen, daß infolge einer solchen Einbettung zunächst eine Reaktion zwischen den allgemein im Erdboden vorhandenen Salzen der Übergangsmetalle mit den Fettsäuren eintritt, die an der Berührungsfläche zwischen der Kunststoffmasse und dem Erdboden vorhanden sind, daß in einem weiteren Schritt das fettlösliche Übergangsmetallsalz der Fettsäure in die Masse hineinwandert und schließlich eine Autoxidation des Salzes eintritt, wodurch Peroxide und/oder Hydroperoxide gebildet werden, die den Abbau der Kunststoffmoleküle initiieren. Daher enthält die erfindungsgemäße Masse vorteilhafterweise zusätzlich zu dem Fett oder der anderen autoxidierbaren Substanz noch eine Fettsäure, damit sich die für die Autoxidation notwendigen Eisensalze bilden können. Jedoch wird im allgemeinen auch ohne den unmittelbaren Zusatz einer Fettsäure schon durch das Ranzigwerden des Fettes Fettsäure gebildet Die vorliegende Erfindung kann besonders im Zusammenhang mit thermoplastischen Kunststoffen wie biegsamen Polyethylen- und Polypropylen-Verpakkungsfolien verwendet werden, die die größten Abfallprobleme aufwerfen. Jedoch ist die Erfindung auch auf alle anderen Kunststoffe anwendbar, die ein Kohlenstoffgerüst enthalten. Dazu gehören auf der Basis von Polystyrol, Polyvinylchlorid und Polyurethan aufgebaute Massen.

Bei den erfindungsgemäßen Massen werden bevorzugt natürliche Stärkekörner als biologisch abbaubare Zusätze verwendet Stärke besteht aus Polysacchariden, die bei der Hydrolyse Zucker bilden. Eine genauere Definition und eine Diskussion der Eigenschaften von Stärke findet sich in den Lehrbüchern von Whistler und Pachall (Starch Chemistry and Technology, Academic Press) und J. W Knight (The Starch Industry, Pergamon Press).

Bevorzugt kommen dabei Reisstärke und Maisstärke als sogenannte Vielkornstärke zur Anwendung, weil dadurch die Stärkekonzentration in der erfindungsgemäßen Masse optimal eingestellt werden kann, wobei vorteilhafterweise eine Mischung von zwei Stärken unterschiedlicher Korngröße verwendet wird. Daher ist eine Mischung aus Reisstärke und Maisstärke besonders geeignet. Eine »Vielkornstärke« ist eine Stärke, die innerhalb der Zelle, in der sie gebildet wird, in mehr als einem Korn entsteht Solche Stärken bilden im allgemeinen vieleckige Körner. Im Gegensatz dazu stehen die sogenannten Einkorn-Stärken, die nur in Form eines einzigen, glatten, ovalen Kornes jeweils in einer Zelle gebildet werden. Die biologische Abbaubarkeit einer Masse ist um so größer, je größer die Stärkekonzentration darin ist Die biologische Abbaubarkeit steigt von einem Mindestgehalt von ca. 5% zunehmend an, und es hat sich herausgestellt daß eine Zusammensetzung aus 15% und 85% Kunststoff ausreicht, obwohl auch höhere Stärkekonzentrationen bis zu 50% unter bestimmten Umständen mit Vorteil angewandt werden können. Jedoch weichen im allgemeinen die Eigenschaften des Produktes bei Stärkekonzentrationen über 30 Gew.-% wesentlich von den Eigenschaften des Kunststoffs ab, der die Basis der Masse bildet

Bei Massen auf der Basis von thermoplastischen Kunststoffen werden die Stärkekörner normalerweise mit dem Polymeren im Rohzustand während der Verarbeitung zu einem Ausgangsstoff vermischt, der anschließend einem Preß- oder Spritzgußverfahren oder einem anderen Fabrikationsprozeß unterworfen wird. Bei solchen Prozessen wird die Masse in bestimmten Stufen ziemlich harten physikalischen Bedingungen, insbesondere erhöhten Temperaturen und Drücken, unterworfen. Dabei wurde gefunden, daß natürliche Stärkekör.ner diese Verfahrensschritte überstehen. Findet jedoch die Polymerisation unter Bedingungen statt, unter denen die Stärke keiner chemischen oder physikalischen Veränderung unterliegt, so können die Stärkekörner auch bereits dem Monomeren zugesetzt werden. Ein Beispiel dafür ist die Herstellung von Polystyrol. Da die Polymerisation von Elastomeren ein in der Wärme verlaufender Härtungsprozeß ist, muß die Stärke zugesetzt werden, bevor der Polymerisationsprozeß vollständig abgelaufen ist.

Ein bedeutendes Anwendungsfeld der Erfindung liegt im Bereich der biegsamen Verpackungsmaterialien, die aus thermoplastischen Kunststoffen wie Polyvinylchlorid, Polyethylen und Polypropylen hergestellt werden. Materialien dieser Art sind schlaff, nehmen nicht leicht Druckfarbe an, können nicht leicht mit Kaltklebstoffen verbunden werden und können nicht mit Transportvorrichtungen papierverarbeitender Maschinen transportiert wenden. Die stärkehaltigen Massen nach der Erfindung besitzen bis zu einem gewissen Grade die physikalischen Eigenschaften von Papier, d. h. die Fähigkeit, gefaltet zu werden, Druckfarbe aufzunehmen,

so mit normalen Kaltklebstoffen geklebt zu werden und mit Erfolg in papierverarbeitenden Maschinen transportiert zu werden. Darüber hinaus besitzen aus solchen Massen hergestellte Folien eine wesentlich geringere Tendenz zur Verklebung, d. h. zum Zusammenkleben als Folge des Zusammendrückens in einer Verarbeitungsanlage.

Bei allen nach der Erfindung hergestellten Massen bewirkt eine Behandlung mit heißem Wasser, daß die an der Oberfläche vorhandenen Stärkekörner gelieren oder aufgelöst werden, wodurch die Masse noch papierähnlicher wird.

Hinsichtlich der Wahl der Fette und Fettsäuren zur Erzeugung von Peroxiden oder Hydroperoxiden durch Autoxidation ist zu beachten, daß der Reaktionsmechanismus von der Anwesenheit ungesättigter Bindungen im Fettsäuremolekül abhängig ist. Jedes Molekül sollte da >;r wenigstens eine Doppelbindung enthalten, und das verbreitetste Beispiel einer solchen monoolefini-

sehen ungesättigten Fettsäure ist ölsäure. Falls eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit erforderlich ist, sollten Fettsäuren mit zwei oder mehr Doppelbindungen wie Linolsäure oder Linolensäure eingesetzt werden.

Eine hier wesentliche Eigenschaft der Stärke ist ihre Fähigkeit zur Chemisorption, d. h. ihre Fähigkeit, an ihrer Oberfläche chemische Stoife chemisch zu adsorbieren; nach der Erfindung ist daher beabsichtigt, die Fettsäuren an der Oberfläche der Stärke zu chemisorbieren und dann der bereits den Fettsäureester enthaltenden Masse zuzusetzen. Fette, d.h. die Ester von Fettsäuren, sind physikalisch mit thermoplastischen Kunststoffen eher verträglich als die freien Fettsäuren, daher ist es vorteilhaft, die Fettsäuren an der Stärke zu adsorbieren und den Ester getrennt zuzusetzen.

Die erfindungsgemäße Masse kann demnach außer dem Kunststoff und den biologisch abbaubaren Partikeln bis zu 2 Gew.-% einer fettartigen Substanz enthalten, die vorzugsweise aus 90 Gew.-% Fettsäureester und 10 Gew.-% Fettsüure zusammengesetzt ist

Zur Vermeidung von Fleckenbildungen im Endprodukt hat sich als wesentlich herausgestellt, daß das in der Stärke oder einem anderen Zusatz enthaltene ungebundene bzw. freie Wasser gebunden wird. Ungebundenes Wasser kann nämlich in bestimmten Stufen des Verarbeitungsprozesses in Dampf übergehen, der Poren erzeugen kann und dadurch die Festigkeit an der Grenzfläche zwischen den Stärkekörnern und dem Kunststoff verringert. Da unter Umständen eine vorherige Trocknung unwirtschaftlich oder sogar m unmöglich ist, ist nach der Erfindung weiterhin vorgesehen, daß gegebenenfalls Trocknungsmittel oder feuchtigkeitsanziehende Stoffe zur Bindung des freien Wassers zugesetzt werden. Trocknungsmitte! wie aktiviertes Siliciumdioxid oder aktiviertes Aluminium- v> oxid wirken dabei physikalisch, indem das Wasser in einer porösen Struktur adsorbiert wird. Alternativ können auch solche Trocknungsmittel verwendet werden, die chemisch mit Wasser reagieren; als solche Trocknungsmittel werden zweckmäßig Substanzen ad verwendet, die bei den herrschenden Temperaturen und Drücken irreversibel reagieren. Typische Beispiele dafür sind wasserfreie anorganische Salze wie Calciumsulfat, Oxide der Erdalkalien, zum Beispiel Calciumoxid, oder mit Wasser reagierende organische Verbindungen 4-> wie Säureanhydride, Alkyl- oder Arylmono- bzw. -polyisocyanate oder deren Reaktionsprodukte mit Phenolen oder Hydroxylaminen, die bei den Verarbeitungstemptraturen das Ausgangsisocjanat zurückbilden können. Besonders bevorzugt sind dabei solche >o Verbindungen, die mit Hydroxylgruppen leicht Ether oder Ester bilden. So reagieren beispielsweise Isocyanate oder ihre Derivate und Silikone mit den Hydroxylgruppen der Stärke selbst, die an oder nahe der Oberfläche der Stärkekörner liegen, wodurch die hydrophile Natur der Kornoberflächen vermindert und die Festigkeit der Stärke-Polymer-Bindung verstärkt wird. Es hat sich insbesondere herausgestellt, daß solche Massen, die eine an ihrer Oberfläche mit Silikonen vorbehandelte Stärke enthalten, eine besonders günsti- mi ge physikalische Festigkeit besitzen. Nach einem anderen wichtigen Aspekt ist die Erfindung daher darauf gerichtet, eine aus Stärke und Kunststoff bestehende Masse bereitzustellen, in der die Stärkekörner an ihrer Oberfläche mit einer von diesen μ Verbindungen behandelt worden sind.

Die folgenden Ausfiihrungsbeispiele erläutern die Erfindung im einzelnen:

Beispiel I

Masse aus Polyolefin, Stärke, Fettsäureester
und Fettsäure

200 g auf 0,5% Feuchtigkeitsgehalt vorgetrocknete Maisstärke werden mit 39 g Ethyloleat (hergestellt aus technischer ölsäure einer jodzahl zwischen 75 und 84 mit einer Dichte zwischen 0,869 und 0,874), 1 g Ölsäure (Jodzahl zwischen 85 und 90, Dichte bei 0,891) und 160 g Polyethylen niedriger Dichte (zur Foliennerstellung durch Extrudieren; Dichte 0,920; Schmelzflußindex 2) in einer Mischtrommel vermengt Das so erhaltene Gemenge wird heiß in einem Mischwalzwerk, das aus zwei mit gleicher Geschwindigkeit umlaufenden Walzen besteht, bei 140°C gemischt Nach etwa 10 Min. wird die glatte, pastenartige weiße Masse dem Mischwalzwerk als eine etwa 3 mm dicke Folie entnommen, gekühlt und mittels einer Würfelmaschine in Würfel geschnitten. Diese Masse wird als Grundmaterial verwendet und einem Polyethylen niedriger Dichte (Dichte 0,916; Schmelzflußindex 1) in einem solchen Verhältnis zugesetzt daß die erhaltene Masse 8% Stärke enthält

Das Gemenge aus der Grundmasse und dem von Füllstoffen freien Polymeren wird einer Einschneckenpresse von 45 mm (Kompressionsverhältnis von 2,5 : 1; Standardlänge L/D=20:\) zugeführt und unter Verwendung einer konventionellen Düse und Abziehvorrichtung mit einer Düsenendtemperatur von 175° C in eine Blasfolie umgewandelt. Das so gewonnene Produkt stellt eine durchscheinende, biegsame Folie dar, die eine Kugelfall-Schlagfestigkeit von 220 g besitzt, sowie eine Zugfestigkeit von 7,59 M N/m² in Zugrichtung und 6,9 MN/m² quer zur Zugrichtung, eine Reißfestigkeit von 1,73 MN/m² in Reißrichtung und von l,73MN/m² quer zur Reißrichtung. Die entsprechenden Werte einer Folie, die in gleicher Weise auf der gleichen Maschine mit dem gleichen Polymeren unter Ausschluß von Stärke und den anderen Inhaltsstoffen hergestellt worden ist, sind: Kugelfall-Schlagfestigkeit 265 g; Zugfestigkeit in Zugrichtung 8,28 MN/m² und quer zur Zugrichtung 5,52 MN/m²; Reißfestigkeit in Reißrichtung 2,07 MN/m² und quer dazu 1,73 MN/m².

Beispiel 11

Laborversuche zur Bestimmung der biologischen
Abbaubarkeit der Masse nach Beispiel I

Eine Reihe von quadratischen Proben der gemäß Beispiel I hergestellten Folie mit einer Seitenlänge von 5 cm und einer Dicke von 50 μ wurden nebeneinander auf einer Glasplatte in einen Klimaschrank eingebracht. Die Hälfte der Proben wurde mit einer Aufschwemmung von Londoner Erde bestrichen. Der Klimaschrank wurde für die Dauer eines Monats auf einer Temperatur von 65°C gehalten, welche Temperatur für die ersten Stufen des Kompostierungsprozesses typisch ist. Nach Abschalten des Klimaschrankes wurden die Proben im Dunkeln bei einer Raumtemperatur von etwa 15° C 6 Monate lang aufbewahrt; nach dem Ablauf dieser Zeit zerbrachen die mit der Aufschwemmung bestrichenen Proben beim scharfen Verbiegen mit der Hand, während die unbehandelten Proben sich nicht erkennbar anders verhielten als Vergleichsproben, die für Kontrollzwecke bei Raumtemperatur im Dunkeln aufbewahrt worden waren.

In einem weiteren Versuch wurden Proben der Polyethylenfolie gemäß Beispiel I mit den in der

folgenden Tabelle aufgeführten Stärkegehalten in eine zylindrische Aluminiumtrommel von ca. 250 Liter Inhalt gegeben, die langsam um ihre horizontale Längsachse gedreht wurde. Die Trommel wurde mit ca. 20 kg Kompost beschickt, die der in der Nähe von London auf der Grundlage von häuslichen Abfällen und entwässertem Klärschlamm arbeitenden Kompostierungsanlage »Dano« unmittelbar vorher entnommen wurden. Die Trommel, die als eine verkleinerte Kompostierungsanlage anzusehen ist, wurde durch thermostatisch gesteuerte, außen angeordnete Infrarotlampen auf einer

Temperatur von 35°C±2°C gehalten. Der Feuchtigkeitsgehalt der Trommelbeschickung wurde auf ca. 50% eingestellt; durch ausreichende Belüftung wurde freier Luftzutritt sichergestellt. Die vorgenannten Proben der

■■> Kunststoffolie wurden in monatlichen Abständen der Trommel entnommen und zeigten am Ende des zweiten Monats eine beträchtliche Abnahme der Zugfestigkeit, wobei nach Ablauf eines weiteren Monats zahlreiche Risse auftraten, die eine weitere Prüfung der Zugfestig-

U) keit unmöglich machten. Die folgende Tabelle gibt die Ergebnisse im einzelnen wieder:

l-olicnprobc

Λ usgangszugfcsligkeil

MN/m²

Zugfestigkeit
nach 65 Tagen

MN/m²

Blindprobe ohne Stärke und

Fettsäurederivate

Wie I, 9 Gew.-% Stärke

Wie II, 23 Gew.-% Stärke

8.55

8.13

6.65

6.13
3.65

Beispiel III

Masse aus Polystyrol als thermoplastischem
Kunststoff, Stärke, Fett und Fettsäure

300 g vorgetrocknete Tapioca-Stärke wird in einer Mischtrommel mit 3000 g kristallinem Polystyrol, 30 g pharmazeutisch reinem Ethyloleat und 3 g gereinigter Ölsäure vermengt. Die gesamte Mischung wird anschließend heiß in einem Innenmischer, der in seiner Heizungsanlage mit einem Dampfdruck von ca. 3,4 atm arbeitet, gemischt. Nach 6 Min. wird die Masse auf ein auf 15O⁰C vorgeheiztes, aus zwei Walzen bestehendes Mischwalzwerk mit den Maßen von 46 χ 23 cm gegeben und zu einer Grobfolie verarbeitet, die zu körniger Form zerkleinert wird. Die Körner werden einer Einschneckenpresse (Standardlänge L/D = 25 :1, Durchmesser 45 mm) zugeführt, die aus einer zweiteiligen Schnecke besteht, welche die Ableitung von Dämpfen flüchtiger Substanzen aus dem Zylinder gestattet. Das Produkt aus der Presse wird einer Düse entnommen und liefert eine Folie mit einer Dicke von 0.7 mm und einer Breite von 250 mm. die eine glatte Oberfläche besitzt und zur Herstellung dünnwandiger Packungen und wegwerfbarer Trinkbehälter in einem Warmhärteprozeß geeignet ist. In dem Preßverfahren konnten leicht Folien und Rohrmaterial dieser Art mit bis zu 30 Gew.-% Stärke erhalten werden. Unter Berücksichtigung der erhöhten Schmelzviskosität konnten im S^ritz^uß- und Preßvsrfahren such noch Massen verarbeitet werden, die bis zu 50 Gew.-% Stärke enthielten.

Beispiel IV

Laborversuche zur biologischen Abbaubarkeit
der Masse nach Beispiel III

Eine stärkehaltige Polystyrolmasse nach Beispiel III mit 50 Gew.-°/o Stärke wurde zu Versuchsstücken von 80 mm Länge. 12.7 mm Breite und 1.5 mm Dicke gepreßt Die Proben wurden nach der Methode 302/D gemäß BS 2782 (1970) geprüft, wobei der Trägerabstand bei einer Prüfgeschwindigkeit von 12 mm/min 60 mm betrug. Die so hergestellten Proben gaben bei einer maximalen Fadenspannung von 46.2(3) MN/m² nach und besaßen ein Elastizitätsmodul von 2900 MN/m-. Nach Eintauchen in eine 0.1%ige <x-Amylase!ösung hatte die Festigkeit auf 21,8(9) MN/m² abgenommen, und der Elastizitätsmodul war auf 68,5 MN/m² abgefallen, was zeigt, daß der den Füllstoff enthaltende Kunststoff zunehmend von dem Enzym a-Amylase angegriffen wird, das bekanntermaßen von den üblichen Boden-Mikroorganismen erzeugt wird. Diese Wirkung konnte auch dadurch verfolgt werden, daß die Bruchstellen der Testproben visuell untersuchten wurden.

Beispiel V

Masse aus Polyethylen, Lactose, Fett
und Fettsäuren

1000 g Granulat von Polyethylen niedriger Dichte (Schmelzflußindex 2; Dichte 0,98) wird in einer Mischtrommel mit 200 g fein gepulverter, trockener Lactose, 10 g pharmazeutisch reinem Ethyloleat und 1 g gereinigter ölsäure vermengt. Das so erhaltene Gemenge wird in einem auf 135⁼C vorgeheizten, aus zwei Walzen bestehenden Labormischwalzwerk heiß gemischt und ergibt eine glatte, weiße Grobfolie, die dem Mischwalzwerk entnommen und in Körner zerteilt wird. Das Granulat wird anschließend zwischen polierten Stahlplatten gepreßt und ergibt so eine glatte, geschmeidige Folie von ca. 0,25 mm Dicke.

Beispiel VI

Laborversuche zur biologischen Abbaubarkeit
der Masse nach Beispiel V

Proben der gemäß Beispiel V hergestellten Folie wurden in die rotierende Laborkompostierungsanlage gemäß Beispiel H eingebracht. Nach 70 Tagen zeigten die Proben Risse und wurden spröde: gleichzeitig war eine Verfärbung eingetreten, die eine Besiedlung durch Bakterien anzeigt.

Beispiel VII

Masse aus Polyolefin. Stärke, Fettsäureester
und Trockenmitteln

Eine wie in Beispiel I beschriebene Masse wird hergestellt, jedoch ohne den Zusatz von Ölsäure; es wird Maisstärke mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ca. 2% in einer Konzentration von 9 Gew.-°/o verwendet.

Versuche zum Extrudieren einer dünnen Blasfolie aus dieser Masse waren jedoch vergeblich. Das daraus erhaltene Produkt war ungleichmäßig geformt und besaß nur geringe Festigkeit durch die Anwesenheit zahlreicher kleiner Blasen, die durch die Umwandlung ■-, der freien Feuchtigkeit in Dampf in dem Augenblick entstanden waren, in dem die Schmelze aus der Mündung der Spritzgußdüse austrat. Ein störungsfreier Spritzguß, bei dem das Produkt blasenfrei war, konnte jedoch erzielt werden, wenn die in das Spritzgußverfah- id ren eingeführte Masse eine hinreichende Menge eines Zusatzes aus einer Grundmasse enthielt, die getrennt aus gleichen Gewichtsteilen Calciumoxidpulver mit einem mittleren Korndurchmesser von 5 μ und Polyethylen niedriger Dichte bestand, wobei das als i-> Endprodukt erhaltene Material mindestens 1 Gew.-% Calciumoxid enthalten mußte. Die ölsäure mußte dabei weggelassen werden, da sie mit Calciumoxid reagiert.

Beispiel VIII 2«

Masse (wie in Beispiel I) aus Polyolefin, Stärke,

Fettsäureester, Fettsäure,
aber mit silikonmodifizierter Stärke

1200 g Maisstärke mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 2^r> ca. 12% werden in 4 Liter Wasser unter ständigem Rühren verteilt; der Suspension werden 43,2 g einer handelsüblichen, 49 Gew.-°/o enthaltenden Lösung von Natriumalkylsilikonat zugesetzt. Der pH-Wert der Stärkesuspension wird durch Zusatz verdünnter Säure auf 8,5 eingestellt; die Aufschlemmung wird anschließend einem konventionellen Sprühtrockner zugeführt, dessen Lufteinlaßtemperatur 190°C und dessen Luftauslaßtemperatur 60 bis 70°C beträgt. Das pulverförmige Produkt wird in einem Ofen mit umlaufender Heißluft bei 8O⁰C gehalten bis der Feuchtigkeitsgehalt auf 1% oder weniger abgenommen hat. Die so erhaltene, stark wasserabstoßende Stärke wird zur Herstellung einer Stärke-Polyethylen-Grundmasse entsprechend Beispiel I und diese wiederum zur Herstellung der Blasfolie im Spritzguß verwendet. Polyethylenfolie mit 9 Gew.-% Stärke in einem Polyethylen niedriger Dichte (Schmelzflußindex 2; Dichte 0,918) hat eine Zugfestigkeit von 14,4 MN/m² und eine Kugelfall-Schlagfestigkeit von 70 g bei einer mit einem Schraubenmikrometer gemessenen Foliendicke von 50 μ. Ein gleicher Firm mit 9 Gew.-% silikonmodifizierter Stärke hat unter identischen Bedingungen die Zugfestigkeit 15,2 MN/m² und die Kugelfall-Schlagfestigksit 80 g. Diese Zunahme der Zugfestigkeit wird in allen Kunststoff-Stärke-Zusammensetzungen beobachtet, und zwar unabhängig davon, ob eine autoxidierbare Substanz vorhanden ist oder nicht.

Claims

Patentansprüche:

1. Biologisch abbaubare Masse auf Basis (A) eines Kunststoffs mit einen Kohlenstoffgerüst und (B) regelmäßig geformter, wärmebeständiger, beschränkt wasserlöslicher, biologisch abbaubarer Partikel, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse aus den Komponenten (A) und (B) sowie (C) einem Ester einer ungesättigten Fettsäure mit wenigstens einer Doppelbindung im Molekül, gegebenenfalls im Gemisch mit einer ungesättigten Fettsäure und gegebenenfalls (D) einem Trockenmittel besteht, wobei der Anteil der Komponente (C) bis zu 2 Gew.-% beträgt

2. Biologisch abbaubare Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (C) eine aus 90 Gew.-% Fettsäureester und 10% Fettsäure bestehende Mischung ist

3. Biologisch abbaubare Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die biologisch abbaubaren Partikel aus natürlichen Stärkekörnern bestehen.

4. Biologisch abbaubare Masse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärkekörner durch Umsetzung mit Silikonen oberflächlich modifiziert sind.

5. Biologisch abbaubare Masse nach Ansprüchen 2 und 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettsäure an der Oberfläche der Stärkekörner chemisorbiert ist

6. Biologisch abbaubare Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trockenmittel ein mit OH-Gruppen Ether oder Ester bildendes Trockenmittel ist