DE69533654T2

DE69533654T2 - Verfahren zur Herstellung Schaumkörper von biologische abbaubaren Kunststoffmaterialien

Info

Publication number: DE69533654T2
Application number: DE69533654T
Authority: DE
Inventors: Catia Bastioli; Vittorio Bellotti; Gianfranco Del Tredici; Angelos Rallis
Original assignee: Novamont SpA
Current assignee: Novamont SpA
Priority date: 1994-02-09
Filing date: 1995-01-26
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2015-01-27
Also published as: FI950546A0; NO309819B1; CZ31495A3; DE69526989D1; ZA95933B; EP1347008A3; PT667369E; CA2142134C; EP0989158A3; JP3866306B2; DE69526989T2; NZ270461A; EP0989158B1; CN1112143A; DK0667369T3; ITMI940228A1; EP0667369B1; AU679300B2; HUT73206A; PL182383B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung geschäumter Gegenstände, die aus einem biologisch abbaubaren Kunststofmaterial hergestellt sind.
Im Bereich der geschäumten Materialien, die verwendet werden, insbesondere für Schutzverpackungen, wächst das Bedürfnis in immer größerem Ausmaß, geschäumtes Polystyrol durch Materialien, welche die immer strengeren Auflagen hinsichtlich biologischer Abbaubarkeit erfüllen, zu ersetzen.
Zu diesem Zweck wurde in der Vergangenheit die Verwendung von auf Stärke basierenden Materialien vorgeschlagen.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-0 087 847 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von auf Stärke basierenden, geschäumten Gegenständen durch Erhitzen von Stärke oder Stärke enthaltenden Materialien in einer Extruderpresse in Gegenwart von 10-30 Gew.-% Wasser und eines Schaummittels mit anschließender Extrusion.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-0 375 831 offenbart geschäumte Gegenstände, die aus hochgradiger Amylosestärke bestehen und gute mechanische und geschlossene Zellstruktur-Eigenschaften aufweisen. Diese geschäumten Gegenstände werden durch Extrusion in Gegenwart von Wasser bei einer Temperatur im Bereich von 150 bis 250°C, eventuell gefolgt von einer Thermoformbehandlung, hergestellt.
Die unter Nr. WO 91/02023 veröffentlichte internationale Patentanmeldung offenbart geschäumte Gegenstände aus einem biologisch abbaubaren Kunststoffmaterial, die durch Extrudieren einer Stärke enthaltenden Zusammensetzung und eines synthetischen Polymers, ausgewählt aus Ethylen, Vinylalkohol und Ethylenacrylsäure-Copolymeren, in Gegenwart einer polymeren Säure und von Natriumhydrogencarbonat als Schaummittel hergestellt werden.
Die DE 42 36 717 beschreibt die Herstellung geschäumter Gegenstände durch Agglomeration von auf Stärke basierenden, geschäumten Teilchen, welche durch Auflösung ihrer Oberflächenschicht mit heißer Luft oder Trockendampf, die bzw. der weniger als 5% Restfeuchtigkeit enthält, aneinander haftend gemacht werden. Bei Einsatz von mehr Restfeuchtigkeit zerfallen die Teilchen oder lösen sich auf.
Die CH 679 564 A bezieht sich auf die Herstellung von auf Stärke basierenden Blättern, welche durch Erhitzung mit Mikrowellen aufgeschäumt werden können.
Die US 5 080 914 A bezieht sich auf die Herstellung von auf Stärke basierenden Imbissmahlzeiten, welche, um aufgeborsten und ausgedehnt zu werden, Mikrowellen ausgesetzt werden können.
Jedoch erweist sich die Ausführung gemäß den im Stand der Technik bekannten Verfahren bezüglich der Herstellung von geschäumten Gegenständen mit komplexen Formen und großen Dicken als schwierige Aufgabe. Weiters zeigen die resultierenden geschäumten Gegenstände generell keine zufriedenstellende Stabilität.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung geschäumter Gegenstände aus einem biologisch abbaubaren Kunststoffmaterial zur Verfügung zu stellen, welche nicht die Nachteile, die den Stand der Technik beeinträchtigen, aufweisen und mit guten mechanischen Eigenschaften, insbesondere mit guter Elastizität und Kompressibilität, ausgerüstet sind.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren, wie es in den angeschlossenen Ansprüchen definiert ist.
Die geschäumten Teilchen, aus denen sich die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen, geschäumten Gegenstände zusammensetzen, weisen eine Dichte vorzugsweise im Bereich von 0,06 bis 0,005 g/cm³ und eine Größe vorzugsweise im Bereich von 1 bis 5 mm auf.
Die geschäumten Teilchen weisen eine geschlossene Zellstruktur auf. Sie können verschiedene Formen, insbesondere im Wesentlichen eine Kugelform, haben.
Die Gegenwart eines oder mehrerer thermoplastischer Polymere in der Zusammensetzung der oben genannten geschäumten Teilchen macht es möglich, die Schmelzfestigkeit der Zusammensetzung zu verbessern, wobei geschäumte Gegenstände erhalten werden, die mit guter Elastizität und einer niedrigen Feuchtigkeitsanfälligkeit ausgestattet sind.
Die thermoplastische Stärke, die als ein Bestandteil der geschäumten Teilchen verwendet werden kann, kann native Stärke, vorzugsweise Maisstärke oder Kartoffelstärke, oder hochgradige Amylosestärke, die vorzugsweise mehr als 30% Amylose enthält, und wachshaltige Stärke sein.
Weiters können auch physikalisch und chemisch modifizierte Stärken verwendet werden, wie ethoxylierte Stärken, oxypropylierte Stärken, Acetatstärken, Butyratstärken, Propionatstärken mit einem Substitutionsgrad im Bereich von 0,1 bis 2, kationische Stärken, oxidierte Stärken, vernetzte Stärken, gelierte Stärken, Stärken, die mit einem Polymer mit der Fähigkeit, „V"-artige Komplexe zu liefern, zusammengesetzt sind, z.B. mit Ethylenvinylalkohol (EVOH), Ethylenacrylsäure (EAA), Ethylenmaleinanhydrid-Copolymeren, Ethylenethylacrylatmaleinanhydrid-ter-Polymeren, gepfropfte Stärken, degenerierte Stärken, destrukturierte Stärken.
Native Stärke wird normalerweise verwendet, ohne sie irgendeiner Vor-Entwässerung zu unterziehen, und zwar mit einem Wassergehalt von ca. 9–16 Gew.-%.
Die thermoplastischen Polymere, die als Bestandteile der geschäumten Teilchen verwendet werden können, sind ausgewählt aus:

i. einem Polymer natürlichen Ursprungs, entweder modifiziert oder nicht modifiziert, insbesondere Cellulose-Derivaten, wie Celluloseacetat, Cellulosebutyrat mit einem Substitutionsgrad im Bereich von 1 bis 2,5, eventuell plastifiziert, Alkylcellulosen, Hydroxyalkylcellulosen, Carboxyalkylcellulose, insbesondere Methylcellulose, und weiters Chitosan, Pullan oder Casein und Caseinaten;
ii. biologisch abbaubaren Polymeren synthetischen Ursprungs, oder durch Fermentation erhalten, insbesondere Polyestern wie Homo- und Copolymeren von aliphatischen C₂-C₂₄-Hydroxysäuren, oder den entsprechenden Lactonen oder Lactiden davon und weiters Polyestern, die von difunktionellen Säuren und aliphatischen Diolen deriviert wurden, wie beispielsweise
– Poly(epsilon-caprolacton) oder seinen Pfropf- oder Blockcopolymeren, den Reaktionsprodukten von Caprolactonoligomeren oder Polymeren mit aromatischen oder aliphatischen Isocyanaten,
– Milchsäure der Lactidpolymere, Glykolsäure- oder Polyglykolid-Polymeren, Milchsäure- und Glykolsäure-Copolyrneren,
– Polyhydroxybutyrat oder Polyhydroxybutyrat-Valerat,
– Polyalkylensuccinaten und insbesondere Polyethylen- oder Polybutylensuccinat, Polyethylen- oder Polybutylenadipat, Polyethylen- oder Polybutylensebacat, Polyethylen- oder Polybutylenazelat, Polyethylen- oder Propybutylenbrassylat und Copolymeren davon, eventuell copolymerisiert mit aliphatischen oder aromatischen Isocyanaten, wobei ihr Molekulargewicht eventuell durch Kettenverlängerer erhöht ist;
iii. Polymeren mit der Fähigkeit, „V"-artige Komplexe mit Amylose zu bilden, oder aus Polymeren, die hydrophile Gruppen mit eingeschobenen hydrophoben Sequenzen enthalten, wie:
– Ethylenvinylalkohol-Copolymeren, die bis zu 50 Gew.-%, vorzugsweise 10-44 Gew.-%, Ethyleneinheiten enthalten, oxidierten Ethylenvinylalkohol-Copolymeren oder Ethylenvinylalkohol-Copolymeren, die mit Fettsäuren abgeschlossen sind oder mit Polycaprolacton gepfropft sind oder mit Acryl der Methacrylmonomere und/oder Pyridinium modifiziert sind,
– Ethylenvinylacetat-Copolymeren, die teilweise auch hydrolysiert sein können,
– Ethylen-Acrylestercopolymeren,
– Ethylen-Acrylestermaleinsäureanhydrid oder Ethylenvinylacetat-Glycidyl-Methacrylat-ter-Polymeren,
– Ethylencopolymeren mit ungesättigten Säuren wie der Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itakonsäure, Maleinsäureanhydrid usw., insbesondere Ethylen-Acrylsäure-Copolymeren, die 5-50 Mol-%, und vorzugsweise 10-30 Mol-% der von der Acrylsäure derivierten Einheiten enthalten,
– einem Ethylen-termo-Polymer mit Vinylacetat, das entweder ganz oder teilweise mit Acryl- oder Methacryl- oder Croton- oder Itakonsäure hydrolysiert sein kann,
– aliphatischen 6-6, 6-9 oder 12 Polyamiden, aliphatischen Polyurethanen, freiem oder Blockpolyurethan-Polyamid, Polyurethanpolyester, Polyurethanpolyether, Polyamidpolyester, Polyamidpolyether, Polyesterpolyether-Copolymeren;
iv. Polymeren mit der Fähigkeit, Wasserstoffbindungen mit Stärke zu bilden, insbesondere Poly(vinylalkohol) in verschiedenen Hydrolysestufen, eventuell modifiziert mit Acrylaten oder Methacrylaten, Poly(vinylalkohol), vorher plastifiziert oder modifiziert, um den Schmelzpunkt desselben zu reduzieren, welcher eventuell Geliermittel enthält, wie Borsäure, Borate oder Phosphate, Vinylacetat-Copolymeren (in verschiedenen Hydrolysestufen) mit Vinylpyrrolidon oder Styrol, Polyethyloxazolinen, Polyvinylpyridin.

Bevorzugte thermoplastische Polymere sind Poly(vinylalkohol), die Copolymere eines Olefinmonomers, vorzugsweise Ethylen, mit einem Monomer, das aus Vinylalkohol, Vinylacetat, Acrylsäure und Methacrylsäure, aliphatischen Polyestern, wie Polycaprolacton, Poly(butylensuccinat) und ihren Copolymeren und aliphatischen Polyamiden ausgewählt ist. Die geschäumten Teilchen, welche die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen, geschäumten Gegenstände bilden, enthalten vorzugsweise einen Keimbildner. Die Menge eines solchen Keimbildners im geschäumten Material liegt im Bereich von 0,005 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,05 bis 3 Gew.-%, und noch bevorzugter von 0,2 bis 2 Gew. %.
Verwendbare Keimbildner sind beispielsweise anorganische Verbindungen wie Talk (Magnesiumsilicat), Calciumcarbonat usw., eventuell vorher als Silane, Titanate usw.
Weiters können organische Füllstoffe verwendet werden, wie Hefeschalen aus Zuckerrübenverfahren, getrocknetes, gemahlenes und pulverisiertes Zuckerrübenfleisch, Holzpulver, Cellulosepulver usw.
Der Keimbildner kann der Mischung, die verwendet wird, um die geschäumten Teilchen herzustellen, zugegeben werden oder alternativ den geschäumten Teilchen als eine Vormischung (masterbatch) zugegeben werden. Im letzteren Fall kann die Vormischung 10 bis 50 % eines oder mehrerer Füllmittel enthalten.
Die geschäumten Teilchen können weiters ein oder mehrere Gleitmittel und/oder Dispergiermittel mit einem Hydrophil-Lipophil-Verhältnisindex („HLB") im Bereich von 3 bis 25, vorzugsweise im Bereich von 6 bis 20, enthalten. Bei Anwendung können diese Mittel in Mengen im Bereich von 0,01 bis 5 Gew. %, vorzugsweise von 0,1 bis 3 Gew.-%, vorhanden sein.
Die geschäumten Teilchen können auch ein oder mehrere Plastifiziermittel enthalten. Bei Anwendung können diese Plastifiziermittel in Mengen im Bereich von 0,5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 bis 5,0 Gew.-%, vorhanden sein.
Verwendbare Plastifiziermittel sind beispielsweise jene, die in der unter der Veröffentlichungsnummer WO 92/14782 veröffentlichten internationalen Patentanmeldung geoffenbart sind, deren Inhalt Teil der vorliegenden Offenbarung ist. Besonders geeignet für die Verwendung als Plastifiziermittel sind Glycerin, Sorbit, Mannit, Erythrit, niedermolekularer Poly(vinylalkohol), ihre oxyethylierten und oxypropylierten Derivate und weiters Harnstoff.
Weiters können die geschäumten Teilchen ein oder mehrere Flammenschutzmittel enthalten, welche der Mischung, die verwendet wird, um die geschäumten Teilchen herzustellen, beigegeben oder alternativ den geschäumten Teilchen als eine Vormischung (masterbatch) zugegeben werden können, insbesondere in Kombination mit dem Keimbildner.
Bei Anwendung sind die genannten Flammenschutzmittel in Mengen im Bereich von 0,1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise von 1 bis 10 Gew.-% und noch bevorzugter von 2 bis 5 Gew.-%, vorhanden.
Die Flammenschutzmittel können aus jenen ausgewählt werden, die von phosphorhaltigen, schwefelhaltigen oder halogenisierten Produkten deriviert wurden. Triphenylphosphat, Tributylphosphat, Trikresylphosphat, Tributoxyphenylphosphat, Melaminpyrophosphat, Ammoniumpolyphosphat, Ethylendiamin, Ammoniumpolyphosphat, Guanidiniumphosphat, Tetrabromphthalsäureanhydrid, halogenisierte Paraffine, Diphenyloxid mit verschiedenen Bromierungsstufen, Ammoniumsulfat, Ammoniumsulfamat usw. sind beispielsweise für den Bestimmungszweck geeignet. Ammoniumsulfat, Ammoniumsulfamat, Ammoniumpolyphosphat, Guanidiniumphosphat und Melaminpyrophosphat sind besonders vorteilhaft.
Andere verwendbare Flammenschutzmittel sind Aluminiumhydroxid, Antimonoxid, Ammoniumperborat, Ammoniumoctamolybdat usw.
Für spezielle Anwendungen kann die Gegenwart von Nagetier abwehrenden Substanzen in den geschäumten Teilchen notwendig sein, welche der Mischung zur Herstellung der geschäumten Teilchen beigegeben werden können oder den geschäumten Teilchen als aktive Mikrokapseln enthaltende Grundlage beigegeben werden können oder als eine Vormischung, insbesondere in Kombination mit den Keimbildern und/oder Flammenschutzmitteln, zugegeben werden können.
Zu diesem Zweck können Substanzen wie N,N-Diethyl-m-Toluamid, Diethylphenylacetamid, 2-Decanal, Ammoniumchlorid, Kaliumchlorat, Terpenoide, Cycloheximid, Diguanidinoazaheptadecan usw. verwendet werden. Terpenoide und insbesondere Menthol und Limonen werden bevorzugt.
Bei Anwendung sind diese Abwehrmittel in Mengen im Bereich von 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 3 Gew.-%, vorhanden.
Die geschäumten Teilchen, welche den durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen, geschäumten Gegenstand bilden, können durch ein Extrusionsverfahren der auf Stärke basierenden Zusammensetzung hergestellt werden, welches mittels eines Einschnecken- oder Doppelschnecken-Extruders ausgeführt wird.
Solch ein Extrusionsverfahren, das in Gegenwart eines weiteren Wassergehalts im Bereich von 5 bis 20 Gew.-% ausgeführt wird, bewirkt, dass die in der Zusammensetzung enthaltene Stärke destrukturiert wird. Jedoch sollte der Wassergehalt mit Hilfe eines Belüftungssystems gesteuert werden, so dass ein Gesamtwassergehalt an der Düse im Bereich von 5 bis 20 Gew.-% erreicht wird.
Als Alternative können Körnchen aus einer thermoplastischen Stärke verwendet werden, welche zuvor gemäß Methodiken destrukturiert wurde, wie sie beispielsweise aus den veröffentlichten internationalen Patentanmeldungen WO 92/02363 und WO 92/14782 bekannt sind, auf deren Inhalt in der vorliegenden Anmeldung Bezug genommen wird.
Die oben erwähnten Extrusionsverfahren werden bei Temperaturen, die generell im Bereich von 150 bis 250° C liegen, mit Verweilzeiten von generell 20 Sekunden bis 15 Minuten ausgeführt. Das Schneiden (Pelletieren) des Strangs nach dem Extruderkopf wird bei hoher Geschwindigkeit ausgeführt, so dass das geschmolzene Material geschnitten wird, wenn es noch nicht erstarrt ist, und die resultierenden Teilchen (Pellets) daher zu im Wesentlichen kugelförmigen Teilchen werden. Die Scherwerte am Extruderkopf sind generell höher als 1000 s^–1, vorzugsweise höher als 3000 s^–1.
Ein anderer Weg, die geschäumten Teilchen herzustellen, besteht in einer Kompressions/Druckabfallbehandlung der nicht geschäumten Teilchen mit einer Größe im Durchmesserbereich von 20 μm bis 1 mm. Die nicht geschäumten Teilchen können z.B. durch Extrudieren durch mehrfach durchbohrte Formen und anschließendes Schneiden am Kopf von größeren, aufgeriebenen Körnchen erhalten werden. Diese nicht geschäumten Teilchen werden einem Druck im Bereich von 2 bis 100 bar ausgesetzt, und zwar in Gegenwart von Feuchtigkeit im Gleichgewicht mit Wasser, welches im Material enthalten ist, bei einer Temperatur im Bereich von 40 bis 200° C, mit anschließender rascher Druckabsenkung.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung der geschäumten Teilchen besteht im Unterziehen der nicht geschäumten Teilchen des obigen Typs einer Hitzebehandlung durch Mikrowellen.
Die geschäumten Gegenstände aus einem biologisch abbaubaren Kunststoffmaterial werden durch das Agglomerationsverfahren der geschäumten Teilchen des obigen Materials hergestellt, so wie in den angeschlossenen Ansprüchen definiert.
Die guten Elastizitätseigenschaften der geschäumten Teilchen befähigen diese, Zusammenfallphänomenen zu widerstehen, wenn sie in einen innigen Kontakt gebracht werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die geschäumten Teilchen mit einem aus flüssigem Wasser bestehenden Beschichtungsmittel behandelt.
Das Verfahren zur Herstellung der geschäumten Gegenstände der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise den Schritt einer
– Wärmebehandlung und/oder Luftbehandlung vor, gleichzeitig mit oder nach dem Schritt, in dem die Teilchen in einen innigen Kontakt gebracht werden, um die Evaporation der Flüssigkeit zu erleichtern.
Die resultierenden geschäumten Gegenstände können zweckmäßig einer weiteren Nachtrockenbehandlung unterzogen werden.
Diese Nachtrockenbehandlung, die es ermöglicht, jegliches restliche Wasser zu entfernen, kann in einer trockenen, feuchten oder klimatisierten Umgebung ausgeführt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung einer derartigen Einrichtung, wie sie in 1 gezeigt wird, zweckmäßig ausgeführt werden.
Bezogen auf die Zeichnung von 1 kennzeichnen die Bezugsziffern (1), (3) und (9) verschiebbare Trennwände, welche pneumatisch mittels des durch (2), (4) bzw. (10) gekennzeichneten Öffnungs/Schließsystems angetrieben sind.
Wenn die Trennwand (1) geöffnet ist, werden die geschäumten Teilchen in die Dosierkammer (5) befördert; die Wand (1) ist dann geschlossen und durch das Öffnen der Trennwand (3) werden die Teilchen dazu gebracht, in die Zerstäubungskammer (6) zu fallen; die Trennwand (3) ist dann geschlossen und die Zerstäubereinheit (7), die das Beschichtungsmittel enthält, wird in Gang gesetzt und über eine ausreichende Zeitspanne betrieben, um zu bewirken, dass die Kammer (6) mit dem Beschichtungsmittel gesättigt wird; nun wird der Zerstäuber (7) angehalten und durch das Öffnen der Trennwand (9) werden die Teilchen dazu gebracht, in den Kanal (11) zu fallen; die weiblichen und männlichen Abschnitte (14) bzw. (15) der Form werden in einer Position gehalten, so dass die Breite des Luftspalts (16) zwischen ihnen kleiner ist als der Durchmesser der Pellets; die Trennwand (9) wird dann geschlossen und die Teilchen werden mittels des Kolbens (12) der Form zugeführt, innerhalb derer sie einem Druck ausgesetzt sind; die Form wird schließlich mittels des Kolben (17) geöffnet, um die erhaltenen angefertigten Gegenstände wiederzuerlangen.
Entsprechend einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung zweckmäßig durch Unterziehen der geschäumten Teilchen einer Behandlung mit dem Beschichtungsmittel ausgeführt werden, und zwar direkt entlang der Zuführrinne zur Formkammer in einer Einrichtung wie jener, die für das Sintern geschäumter Polystyrolteilchen (Form mit Entlüftungsöffnungen) verwendet wird. Schließlich kann das Beschichtungsmittel zweckmäßig direkt durch die Öffnungen der Form nach der Beschickung der geschäumten Teilchen in letztere zugeführt werden.
Die folgenden Bezugsbeispiele sind lediglich für Veranschaulichungszwecke dargelegt.
Kennzeichnung
Elastizitätstest
Dieser Test wird angewandt, um die Fähigkeit des Materials, seine ursprüngliche Gestalt wiederzuerlangen, nachdem es einer Krafteinwirkung ausgesetzt wurde, die seine Deformierung bewirkte, zu messen.
Ein zylinderförmiger Behälter mit einem Durchmesser von 125 mm und einer Höhe von 150 mm wird mit geschäumten Teilchen gefüllt, die vom flachen Sensor eines Kraftmessers, der sich mit einer Geschwindigkeit von 25 mm/min vorwärts bewegt, zusammengepresst werden. Der Sensor presst die Teilchen bis auf 33 % der Zylinderhöhe zusammen und kehrt dann in seine Ausgangsposition zurück. Eine Minute später führt der Sensor eine zweite Teilchenkompressionsbehandlung aus, und zwar gemäß denselben Modalitäten wie beim ersten Mal.

Der Elastizitätswert, angeführt als ein Wert in %, ist das Verhältnis der angewandten Kraft für den ersten Verdichtungstakt, geteilt durch die angewandte Kraft für den zweiten Verdichtungstakt, mal 100. Dichte

D_app (kg/cm³)	Schüttdichte der geschäumten Teilchen, berechnet aus dem Gewicht eines 5-Liter-Volumens von Teilchen;
d_bulk (kg/cm³)	pyknometrische Dichte der einzelnen geschäumten Teilchen;
d_exp (kg/m³)	pyknometrische Dichte des geschäumten Herstellungsartikels.

Bezugsbeispiel 1
Eine Mischung wurde hergestellt, mit folgender Zusammensetzung:

– 75 Gew.-% Kartoffelstärke;
– 10 Gew.-% Poly(vinylalkohol) mit einem Hydrolysegrad von 86%; und
– 15 Gew.-% Wasser.

Diese Zusammensetzung wurde einem Doppelschneckenextruder APV 2030 mit einem Durchmesser (d) = 30 mm und einem Längen/Durchmesser-Verhältnis [(L)/(d)] = 30 zugeführt. Die Betriebsbedingungen waren wie folgt:

– Schneckendrehzahl (rpm) = 150
– Temperaturprofil: 69°C/100°C/180°C/170°C/155°C;
– Extruder-Durchlaufleistung: 10 kg/h.

Die Lüftung wurde so eingestellt, dass ein Gesamtwassergehalt von etwa 14% gehalten wurde.
Die auf diese Weise erhaltenen Pellets wurden zusammen mit 0,5% Talk mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von ca. 1,5 μm einem Einschnecken-Extruder ex OMC mit einem Durchmesser (d) = 40 mm und einem Längen/Durchmesser-Verhältnis [(L)/(d)] = 28, ausgerüstet mit einem Extruderkopf mit 4 Düsen mit einem Durchmesser (d) = 0,8 mm und einem Längen/Durchmesser-Verhältnis [(L)/(d)]<1, zugeführt.
Die Betriebsbedingungen waren wie folgt:

– Schneckendrehzahl (rpm) = 40
– Temperaturprofil: 80°C/120°C/190°C/190°C/200°C;
– Extruder-Durchlaufleistung: 52 kg/h;
– Drehzahl des Schneidkopfs: 4.000 rpm.

Pellets aus geschäumtem Material wurden erhalten, deren Eigenschaften in Tabelle 1 angeführt sind.
Bezugsbeispiel 2
Die Vorgehensweise war dieselbe wie in Beispiel 1, jedoch wurde eine Mischung aus folgender Zusammensetzung verwendet:

– 64 Gew.-% Kartoffelstärke;
– 25 Gew.-% EVOH, welches 44 Mol-% Ethyleneinheiten enthielt, mit einem Hydrolysegrad von 99,8% und einem Molekulargewicht = 70.000;
– 10 Gew.-% Wasser; und
– 1 Gew.-% Glycerinmonooleat.

Der Wassergehalt im Pellet beträgt ca. 10%.
Die Eigenschaften des geschäumten Pellets sind in Tabelle 1 angeführt.
Bezugsbeispiel 3
Die Vorgehensweise war dieselbe wie in Beispiel 1, jedoch wurde eine Mischung aus folgender Zusammensetzung verwendet:

– 78 Gew.-% Kartoffelstärke;
– 7 Gew.-% EVOH, welches 44 Mol-% Ethyleneinheiten enthielt, mit einem Hydrolysegrad von 99,8% und einem Molekulargewicht = 70.000;
– 8 Gew.-% Poly(vinylalkohol) mit einem Hydrolysegrad von 86%;
– 6 Gew.-% Wasser; und
– 1 Gew.-% Glycerinmonooleat.

Der Wassergehalt im Pellet beträgt ca. 12%.
Die Eigenschaften des geschäumten Pellets sind in Tabelle 1 angeführt.
Bezugsbeispiel 4
Die Vorgehensweise war dieselbe wie in Beispiel 1, jedoch wurde eine Mischung aus folgender Zusammensetzung verwendet:

– 69 Gew.-% Kartoffelstärke;
– 10 Gew.-% Polycaprolacton UC PCL 787;
– 5 Gew.-% Pellethan (2102-85AE9, ein Caprolacton-Urethan-Blockcopolymer);
– 15 Gew.-% Wasser; und
– 1 Gew.-% Glycerinmonooleat.

Der Wassergehalt im Pellet beträgt ca. 10%.
Die Eigenschaften des geschäumten Pellets sind in Tabelle 1 angeführt.
Bezugsbeispiel 5
Die Vorgehensweise war dieselbe wie in Beispiel 1, jedoch wurde eine Mischung aus folgender Zusammensetzung verwendet:

– 75 Gew.-% Kartoffelstärke;
– 10 Gew.-% eines Dow Chemical Ethylenacrylsäure-Copolymers, das 20 Mol-% Acryleinheiten enthielt; und
– 15 Gew. % Wasser;

Der Wassergehalt im Pellet beträgt ca. 10%.
Die Eigenschaften des geschäumten Pellets sind in Tabelle 1 angeführt.
Bezugsbeispiel 6
Die Vorgehensweise war dieselbe wie in Beispiel 1, jedoch wurde eine Mischung aus folgender Zusammensetzung verwendet:

– 75 Gew.-% Kartoffelstärke;
– 10 Gew.-% Celluloseacetat mit einem Substitutionsgrad von 2,5, plastifiziert mit 20% Caprolacton; und
– 15 Gew.-% Wasser;

Der Wassergehalt im Pellet beträgt ca. 12%.
Die Eigenschaften des geschäumten Pellets sind in Tabelle 1 angeführt.

Claims

Verfahren zur Herstellung von elastischen geschäumten Gegenständen mit geringer Feuchtigkeitsempfindlichkeit, die aus agglomerierten geschäumten Teilchen hergestellt sind, umfassend die folgenden Schritte: i) das Unterziehen von geschäumten Teilchen mit einer Dichte von 0,1 bis 0,003 g/cm³ und einer Größe im Bereich von 0,5 bis 10 mm Durchmesser, die aus einem Material gebildet sind, umfassend: – 50 bis 95 Gew.-% thermoplastische Stärke; – 0,5 bis 45 Gew.-% eines thermoplastischen Polymers, das keine thermoplastische Stärke ist; und – 2 bis 20 Gew.-% Wasser, einer Behandlung mit flüssigem Wasser zwecks Modifizierung der Oberfläche der Teilchen, um diese fähig zu machen, stabil zu interagieren, wenn sie in einen gegenseitigen innigen Kontakt gebracht werden, und ii) das Agglomerieren der Teilchen, indem diese in einem innigen Kontakt gehalten werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Teilchen in Schritt ii) dem Druck in einer Formkammer ausgesetzt werden.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, wobei die Behandlung mit dem Beschichtungsmittel entlang einer mit einer Formkammer verbundenen Zuführrinne durchgeführt wird oder durch direktes Einspeisen des Beschichtungsmittels in eine Formkammer.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die geschäumten Teilchen erhalten werden, indem nicht geschäumte Teilchen einer Mikrowellenwärmebehandlung unterzogen werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das thermoplastische Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyvinylalkohol, den Copolymeren eines Olefinmonomers mit einem Monomer, das ausgewählt ist aus Vinylalkohol, Vinylacetat, Acrylsäure und Methacrylsäure, aliphatischen Polyestern, aliphatischen Polyamiden, Polyamid-Polyestern, Polyurethan-Polyestern und Cellulose-Derivaten.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das Olefinmonomer Ethylen ist und das Cellulose-Derivat Celluloseacetat mit einem Substitutionsgrad von 1 bis 2,5 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der aliphatische Polyester ausgewählt ist aus Polycaprolacton, Polybutylensuccinat, Polyethylensebacat, Polybutylensebacat, Polyethylenazelat oder Polybutylenazelat und deren Copolymeren.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche von 1 bis 7, wobei das Material, das die geschäumten Teilchen bildet, 0,005 bis 5 Gew.-% Keimbildner umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die geschäumten Teilchen eine geschlossene Zellstruktur aufweisen.