CZ2011848A3 - Biodegradovatelná kompozice na bázi modifikovaného skrobu a zpusob její prípravy - Google Patents
Biodegradovatelná kompozice na bázi modifikovaného skrobu a zpusob její prípravy Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2011848A3 CZ2011848A3 CZ20110848A CZ2011848A CZ2011848A3 CZ 2011848 A3 CZ2011848 A3 CZ 2011848A3 CZ 20110848 A CZ20110848 A CZ 20110848A CZ 2011848 A CZ2011848 A CZ 2011848A CZ 2011848 A3 CZ2011848 A3 CZ 2011848A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- starch
- acetylated
- maltodextrin
- acetate
- modified starch
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 title claims abstract description 14
- 239000004368 Modified starch Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims abstract description 84
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims abstract description 79
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims abstract description 77
- WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N Acetic anhydride Chemical compound CC(=O)OC(C)=O WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- 229920002774 Maltodextrin Polymers 0.000 claims abstract description 57
- 239000005913 Maltodextrin Substances 0.000 claims abstract description 57
- 229940035034 maltodextrin Drugs 0.000 claims abstract description 57
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920002245 Dextrose equivalent Polymers 0.000 claims abstract description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical group CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 9
- DOOTYTYQINUNNV-UHFFFAOYSA-N Triethyl citrate Chemical compound CCOC(=O)CC(O)(C(=O)OCC)CC(=O)OCC DOOTYTYQINUNNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 7
- 239000001069 triethyl citrate Substances 0.000 claims description 7
- VMYFZRTXGLUXMZ-UHFFFAOYSA-N triethyl citrate Natural products CCOC(=O)C(O)(C(=O)OCC)C(=O)OCC VMYFZRTXGLUXMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 235000013769 triethyl citrate Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000008241 heterogeneous mixture Substances 0.000 claims description 6
- 230000021736 acetylation Effects 0.000 claims description 5
- 238000006640 acetylation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 5
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 5
- 229920000856 Amylose Polymers 0.000 claims description 4
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 4
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WEAPVABOECTMGR-UHFFFAOYSA-N triethyl 2-acetyloxypropane-1,2,3-tricarboxylate Chemical compound CCOC(=O)CC(C(=O)OCC)(OC(C)=O)CC(=O)OCC WEAPVABOECTMGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QZCLKYGREBVARF-UHFFFAOYSA-N Acetyl tributyl citrate Chemical compound CCCCOC(=O)CC(C(=O)OCCCC)(OC(C)=O)CC(=O)OCCCC QZCLKYGREBVARF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 3
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims description 2
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910001607 magnesium mineral Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 235000012222 talc Nutrition 0.000 claims 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 22
- MKRNVBXERAPZOP-UHFFFAOYSA-N Starch acetate Chemical compound O1C(CO)C(OC)C(O)C(O)C1OCC1C(OC2C(C(O)C(OC)C(CO)O2)OC(C)=O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(C)C(O)C2O)CO)O1 MKRNVBXERAPZOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 abstract description 13
- MHDVGSVTJDSBDK-UHFFFAOYSA-N dibenzyl ether Chemical compound C=1C=CC=CC=1COCC1=CC=CC=C1 MHDVGSVTJDSBDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229940022663 acetate Drugs 0.000 abstract 1
- YVPAVFZMCRKIMS-UHFFFAOYSA-N acetic acid benzyl acetate Chemical compound CC(O)=O.CC(=O)OCC1=CC=CC=C1 YVPAVFZMCRKIMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 8
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- ZCQDZLCMGZFWKX-UHFFFAOYSA-N acetic acid;phenylmethoxymethylbenzene Chemical compound CC(O)=O.C=1C=CC=CC=1COCC1=CC=CC=C1 ZCQDZLCMGZFWKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 5
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000704 biodegradable plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 4
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 4
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 4
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 4
- 229940100445 wheat starch Drugs 0.000 description 4
- 239000001293 FEMA 3089 Substances 0.000 description 3
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 3
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 3
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000007515 enzymatic degradation Effects 0.000 description 3
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 3
- VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 1-monostearoylglycerol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 125000002777 acetyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 2
- KCXMKQUNVWSEMD-UHFFFAOYSA-N benzyl chloride Chemical compound ClCC1=CC=CC=C1 KCXMKQUNVWSEMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940073608 benzyl chloride Drugs 0.000 description 2
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- 239000002362 mulch Substances 0.000 description 2
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 2
- -1 polysaccharide ester Chemical class 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 239000004628 starch-based polymer Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 2
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical group N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001634 Copolyester Polymers 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000000731 Fagus sylvatica Species 0.000 description 1
- 235000010099 Fagus sylvatica Nutrition 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001213 Polysorbate 20 Polymers 0.000 description 1
- 241000183024 Populus tremula Species 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920008262 Thermoplastic starch Polymers 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NBXMJDVWESETMK-UHFFFAOYSA-N acetaldehyde Chemical compound CC=O.CC=O NBXMJDVWESETMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 229920003232 aliphatic polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 102000004139 alpha-Amylases Human genes 0.000 description 1
- 108090000637 alpha-Amylases Proteins 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006266 etherification reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- YQEMORVAKMFKLG-UHFFFAOYSA-N glycerine monostearate Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC(CO)CO YQEMORVAKMFKLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SVUQHVRAGMNPLW-UHFFFAOYSA-N glycerol monostearate Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO SVUQHVRAGMNPLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000578 graft copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000000289 melt material Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 description 1
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012785 packaging film Substances 0.000 description 1
- 229920006280 packaging film Polymers 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920006149 polyester-amide block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 239000000256 polyoxyethylene sorbitan monolaurate Substances 0.000 description 1
- 235000010486 polyoxyethylene sorbitan monolaurate Nutrition 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical group 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 229910052604 silicate mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229920003179 starch-based polymer Polymers 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Podstatou resení je biodegradovatelná kompozice na bázi chemicky modifikovaného skrobu a acetátu maltodextrinu, která tvorí homogenní termoplastickou smes. Kompozice sestává z acetylovaného maltodextrinu (A), chemicky modifikovaného skrobu (B) o hmotnostním pomeru A/B nejméne 1/20 a nejvýse 20/1, pricemz acetylovaný maltodextrin (A) je produkt reakce hydrolyticky nebo enzymaticky odbouraného skrobu o dextrózovém ekvivalentu o hodnote 10 az 25 s acetanhydridem a stupen substituce výsledného acetylovaného maltodextrinu je nejméne 2,0 a nejvýse 3,0 a chemicky modifikovaný skrob (B) je acetát skrobu o stupni substituce 0,6 az 3,0, nebo acetát benzylétheru skrobu o stupni substituce 0,6 az 3,0 a molárním pomeru benzylových a acetátových skupin 1:30 az 1:1, nebo je smesí acetátu skrobu a acetátu benzylétheru skrobu v libovolném pomeru.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká kompozice na bázi modifikovaného škrobu a způsobu její přípravy.
Dosavadní stav techniky
Biodegradovatelné plasty nacházejí praktické uplatnění především jako obalové materiály pro potraviny, odnosné tašky na zboží, pěnové výplně pevných obalů pro dopravu rázově citlivého zboží, mulčovací folie pro zemědělství, sanitární výrobky a další výrobky s krátkou životností. Vývoj biodegradovatelných plastů je již od svých počátků úzce svázán s vývojem polymerů na bázi surovin z obnovitelných zdrojů. Polysacharidy, zejména však celulóza a škrob jsou pro svou dostupnost a vlastnosti pro výrobu biodegradovatelných plastů zvláště vhodné.
Škrob je možné plastifikovat na termoplastický materiál působením tlaku a smykového namáhání při vyšší teplotě (asi při 150 až 180 °C). Pro tento postup plastifikace škrobu jsou vhodné dvousnekové extrudery se souběžným otáčením šneků, ve kterých je zpracovávaný materiál hněten při vysoké frikci. Plastifikaci škrobu je možné urychlit a vlastnosti výsledného termoplastickéhho materiálu modifikovat aditivací různých plastifikátorů, např. glycerolem, močovinou, polyvinylalkoholem. Zásadní nevýhodou takto připraveného termoplastického škrobu je jeho malá mechanická pevnost a jeho vysoká hydrofilita, která ho vyřazuje z řady aplikací. Odstranění těchto nedostatků je předmětem řešení celé řady vynálezů. Například proces plastifikace škrobu s glycerolem spočívající v aditivaci glycerol monostearátem, který by měl odolnost materiálu vůči vodě zvyšovat, prováděný za vymezených podmínek v extruderu je popsán německým patentem ě, 43 17 696 a americkým .5 patentem ě- 6,136,097. Obdobně jako v případě syntetických plastů je i pro modifikaci plastifikovaného škrobu využíván osvědčený, postup založený na míchání s vhodnými , cf polymery. Tak např. US Patent 6,821,590 a 7,005,168 popisují jako materiál pro výrobu obalových folií směsi škrobu s kopolymery vinylalkoholu s vinylacetátem nebo methylmetakrylátem a nízkomolekulámími plastifikátory a lubrikanty. Termoplastický materiál na bázi směsi destrukturalizovaného škrobu s polyestery a roubovanými kopolymery « F » t 4 · * I<« í · * t i« i t t í ♦ < ·· » f 1 III polysacharidů popisuje italský patent č( ΊΌ92Α0672 a související US Patent'6,277,899. Podobný materiál, avšak s vysokým podílem plniv a aditivovaný fluidizačními činidly je i
popsán italským patentem Č.T092-A-000672 a souvisejícím US 5,874,486. Kompozice, ve které je destrukturalizovaný nebo komplexovaný škrob dispergován v matrici, kterou tvoří i Γ plastifíkovaný ester polysacharidů je předmětem italského patentuvTO98A0735 (US Patent i > 6,730r724). Termoplast založený na heterogenní směsi škrobového komplexu dispergovaného ιΓ v polyesterové matrici je předmětem italského patentďT098A0800 (US Patent'6,962,950), obdobné materiály s jinou matricí (kopolyestery, polyester-amidy, polyester-ether-amidy, . Γ’ t'j~ , r~ polyurethany) pak popisují italské patentové spisyvT096A0996ýT096A0890 ,*T098A0524 a od nich odvozené US 6^348^524 a US 7,176,251. Jinou variantou řešení je termoplastická směs škrobu, modifikovaného škrobu, plastifikátoru a alifatického polyesteru ztužená exfoliovaným silikátovým minerálem popsaná v americkém patentu č. 7,094,817.
Pro formulaci biodegradovatelných materiálů obsahujících jako hlavní složku škrob je možné využít také chemické modifikace škrobu, který je díky hydroxylovým skupinám ve své struktuře poměrně reaktivní. Nejjednodušším způsobem chemické modifikace škrobu je jeho esterifikace. Chemicky modifikovaný plastifíkovaný škrob připravený procesem reaktivní extruze je předmětem amerického patentu & 7,153,354. V tomto případě je škrob ve směsi s plastifikátorem a jílovým nanoplnivem esterifikován dikarboxylovými kyselinami nebo jejich anhydridy. Škrob esterifikovaný dikarboxylovými kyselinami nebo jejich anhydridy ve směsi s polyvinylacetátem nebo polyvinylalkoholem, polyolovým plastifikátorem a mastnými kyselinami nebo jejich solemi tvoří termoplastický biodegradovatelný materiál pro extruzi plochých obalových materiálů podle patentu US 7,384,993. Materiál na obdobném základě je chráněn také o rok mladším patentem US 7,495,044.
Dalším způsobem chemické modifikace škrobu je jeho roubování vhodnými polymery, např. polyestery. Tento způsob modifikace škrobu je předmětem vynálezu podle patentu US ! ;ř1
7,629,405. Podle tohoto vynálezu je škrob roubován alifaticko-aromatickým polyesterem kontinuálním procesem při extruzi dvoušnekovým extruderem se souběžně se otáčejícími šneky. Polymemí pěna na bázi škrobu roubovaného polyesterem a způsob její přípravy reaktivní extruzi je popsána americkým patentem 7,638,560.
Způsob chemické modifikace škrobu pro výrobu biodegradovatelných plastů popisuje slovenský patent & 279 600. V tomto případě je škrob modifikován pomocí etherifikace ethylenoxidem nebo propylenoxidem a následnou reakcí s polysiloxanem.
Technologie výroby výše popsaných materiálů vykazuje jeden společný znak, který je
- 3 zároveň jejich společným nedostatkem. Je to energeticky náročná příprava materiálů v tavenině plastifikovaného škrobu, což je případ jak míchání různých směsí škrobu s polymery, tak chemická modifikace škrobu reaktivní extruzí. Tímto způsobem připravený materiál však musí být do podoby finálního výrobku zpracován opět v tavenině, čímž se celková spotřeba energie na konečný výrobek ještě významně zvýší.
Podstata vynálezu
Podstatou vynálezu je biodegradovatelná kompozice na bázi chemicky modifikovaného škrobu a acetátu maltodextrinu, která tvoří homogenní termoplastickou směs. Tato kompozice je odolná vůči působení vody, slabým roztokům kyselin a zásad, minerálním i rostlinným olejům, alifatickým rozpouštědlům, avšak působením půdních mikroorganismů se v půdě nebo v kompostu rychle a úplně rozkládá.
Biodegradovatelná kompozice je připravována z heterogenní směsi acetátu maltodextrinu (A) a acetátu škrobu a/nebo acetátu benzylétheru škrobu (B) o hmotnostním poměru A/B 20/1 až 1/20, která je zahřáta nad teplotu 110 °C čímž se vytváří homogenní termoplastická směs.
Maltodextrin je směs oligosacharidů a polysacharidů, která vznikne částečnou hydrolýzou nativního škrobu pomocí minerální kyseliny nebo působením enzymu a-amylázy. Acetylovaný maltodextrin (A) je produkt reakce maltodextrinu o dextrózovém ekvivalentu (DE) o hodnotě 10 až 25 s acetanhydridem při teplotě 90 až 140 °C. Reakce je katalyzována vodným roztokem NaOH nebo KOH nebo NaiCCh nebo K2CO3 nebo pyridinu o koncentracích 40 % až 60 % a stupeň substituce (DS) výsledného acetylovaného maltodextrinu je nejméně 2,0. Acetylovaný maltodextrin může být pro přípravu kompozice použit ve formě kapalné reakční směsi obsahující 30 až 45 % nezreagováného acetanhydridu nebo v práškové formě, kdy je z reakční směsi vysrážen vodou a následně usušen.
Acetylovaný škrob (B) je produkt reakce škrobu o obsahu amylosy nejméně 15 % hmotn. s acetanhydridem probíhající při teplotách v rozsahu 90 °C až 140 °C katalýzo váné roztokem NaOH, KOH, Na2CO3, K2CO3 nebo pyridinu o koncentraci 40 % až 60 %. Stupeň substituce (DS) výsledného acetylovaného škrobu je 0,6 až 3,0.
Acetylovaný škrob může obsahovat libovolné množství acetátu benzylétheru škrobu (B), který se vyrábí postupem obvyklým pro přípravu acetylovaného škrobu také do stupně substituce 0,6 až 3,0, přičemž výchozím materiálem je benzylovaný škrob o DS 0,05 až 1,0 * « < · získaný např. reakcí škrobu s benzylcholridem v alkalickém vodném prostředí při teplotách 20 až 90 °C a molámí poměr benzylových a acetátových skupin acetát benzylétheru škrobu je 1:30 až 1:1.
Příprava biodegradovatelné kompozice na bázi modifikovaného škrobu, tvořené homogenní směsí acetylovaného maltodextrinu (A) a acetylovaného škrobu a/nebo acetátu benzylétheru škrobu (B) je založena na dvou základních technologických krocích, kdy v prvním kroku je smícháním těchto složek připravena heterogenní směs a ve druhém kroku je tato směs zahřívána na teplotu 110 °C až 180 °C, čímž ze složek (A) a (B) vzniká homogenní jednofázový směsný materiál.
Směs připravená v prvním kroku přípravy materiálu může kromě acetylovaného maltodextrinu (A) a acetylovaného škrobu nebo acetátu benzylétheru škrobu (B) obsahovat ještě plnivo (C), které jako hlavní složku obsahuje oxidy nebo hydroxidy hliníku, křemíku nebo hořčíku nebo uhličitan vápenatý nebo uhličitan hořečnatý nebo minerály o složení odpovídající chemickému vzorci Mg3Si40io(OH)2 nebo ALi(OH)8SÍ4C)io nebo celulózu nebo škrob v hmotnostním poměru (A+B)/C nejvýše 1/4. Ohřevem ve druhém kroku přípravy materiálu pak vzniká kompozit plniva v matrici tvořené jedno fázovou směsí acetylovaného maltodextrinu a acetylovaného škrobu a/nebo acetátu benzylétheru škrobu. Heterogenní směs připravená v 1. kroku postupu může mít formu pasty nebo práškové směsi.
Homogenní směs acetylovaného maltodextrinu (A) a acetylovaného škrobu nebo acetátu benzylétheru škrobu (B) je tvrdá a křehká. Přídavkem 10 % až 50 % změkčovadla, kterým je triethylcitrát nebo acetyltriethylcitrát nebo acetyl tributylcitrát v prvním kroku přípravy je po ohřevu ve druhém kroku získán měkký a poddajný materiál.
S výhodou celkového snížení energetických nákladů je heterogenní směs acetylovaného maltodextrinu (A) a acetylovaného škrobu (B) ve formě polotovaru nebo konečného výrobku zahřívána na teplotu 110 °C až 180 °C účinkem elektromagnetického záření o frekvenci v oblasti 1 MHz až 10 GHz .
Výhodou biodegradovatelné kompozice podle vynálezu je, že rychlost jejího biologického odbourávání je možné řídit stupněm substituce acetylovaného maltodextrinu (A) a acetylovaného škrobu nebo acetátu benzylétheru škrobu (B) a jejich obsahem v kompozici.
r t » «
* · · t » * * •♦ •· t4 t * ·· · ·
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Ze 150 g maltodextrinu o D£^=^2,0, získaného enzymatickým odbouráváním pšeničného škrobu, byl reakcí s 390 ml acetanhydridu při teplotě 120 °C připraven roztok acetylovaného maltodextrinu o stupni substituce DS = 2,8. Reakce byla katalyzována 15,0 ml NaOH o koncentraci 50 %. a probíhala 2,5 hodiny. Získaný reakční produkt acetylovaného maltodextrinu obsahoval 30 % nezreagováného acetanhydridu.
Ze sušeného pšeničného jemnozmného B-škrobu o sušině 91,3 % a obsahu amylosy 25,5% byly reakcí s acetanhydridem připraveny dva typy acetylovaného škrobu lišící se stupněm substituce: vzorek 1 o DS = 0,8 a vzorek 2 o DS = 3,0. Suspenze 490 ml acetanhydridu a 170 g škrobu byla temperována na teplotu 115 °C, následně bylo přidáno 15,5 ml 50% NaOH. Doba reakce byla 0,5 h (vzorek 1, DS = 0,8) resp. 12 h (vzorek 2, DS = 3,0). Z reakční směsi byl přebytkem vody vysrážen acetylovaný škrob, který byl dále mechanicky za mokra desintegrován a několikrát promyt do konstantního pH, které činilo 3,6. Následně byl získaný produkt usušen a jemně rozemlet na velikost zrna menší než 0,08 mm.
Z acetátylovaného maltodextrinu a obou acetylovaných škrobů byly při laboratorní teplotě mícháním v planetovém mixeru při rychlosti otáčení míchadla 60 min1 po dobu 10 minut připraveny pastovité směsi. Viskozita směsí byla upravena přídavkem terpentýnového oleje.
Složení směsi I:
V1Roztok acetylovaného maltodextrinu (reakční produkt obsahující 30 % hmi nezreagováného acetanhydridu) - 80 % hrnout ·
Acetylovaný škrob vz. 1 (DS=0,8) - 20 % hnxr^'v·
Složení směsi II:
FN·
Roztok acetylovaného maltodextrinu (reakční produkt obsahující 30 % hnu nezreagovaného acetanhydridu) - 80 % hmíů''Acetylovaný škrob vz. 2 (DS=3,0) - 20 % hmt/Z-w
Složení směsi III:
.-•i ’ '
Roztok acetylovaného maltodextrinu (reakční produkt obsahující 30 % hmiJ nezreagovaného acetanhydridu) - 45 % hmrNU·' < 5 t * < I t f
I !
« i « · t t 1 · t« í« !9 ' « t « « «
Acetylovaný škrob vz. l(DS=0,8) - 45 % hniX^·
Terpentýnový olej - 10 % hmcX™'
Složení směsi IV:
.v717·
Roztok acetylovaného maltodextrinu (reakční produkt obsahující 30 % hmi nezreagovaného acetanhydridu) - 45 %
Acetylovaný škrob vz. 2 (DS=3,0) - 45 %
Terpentýnový olej - 10 %
Směsi I až IV byly pak oboustranně naneseny stěrkou na papír o plošné hmotnosti 80 g/m2 . Pro porovnání byl na stejný typ papíru nanesen i samotný acetylovaný maltodextrin ve formě .ίΧ· reakčního produktu obsahující 30 % hm? nezreagovaného acetanhydridu.
Takto kašírovaný papír byl následně v horkovzdušné sušárně vystaven působení teploty 120 °C po dobu 2 hodin a následně teplotě 140 °C po dobu dalších 2 hodin. Po ochlazení vzorků byla stanovena jejich plošná hmotnost. Plošná hmotnost samotného nátěru jednotlivých vzorků byla v rozmezí 58 až 90 g/m2.
Na vzorcích kašírovaného papíru byla zjištěna jejich biodegradovatelnost postupem podle ASTM D5338-93. Kašírované papíry byly umístěny do vyzrálého kompostu vkompostéru tak, aby byly rovnoměrně zasypány kompostem a nej menší vrstva kompostu nad vzorky a mezi vzorky byla cca 10 cm. Od každého materiálu, tj. papíru kašírovaného směsí I až IV a samotným acetylovaným maltodextrinem byla exponována 3 zkušební tělesa o rozměrech 20x20 cm. Po 19 dnech expozice byly vzorky vyňaty a byl stanoven jejich hmotnostní úbytek. Hmotnostní úbytek byl stanoven jako aritmetický průměr zjištěného hmotnostního úbytku 3 zkušebních těles. Teplota v kompostem po dobu expozice vzorků se pohybovala v rozmezí 12,7 až 15,8 °C. Výsledky stanovení hmotnostního úbytku po kompostování jsou uvedeny v Tabulce 1.
• t
Tabulka 1: Hmotnostní úbytek papíru kašírovaného kompozicí I až IV po 19 dnech expozice v kompostu
| Materiál nátěru | Hmotn. poměr acetyl. maltodextrin/ acetyl. škrob | Stupeň substituce škrobu | Plošná hmotnost nátěru, g/m2 | Hmotnostní úbytek, % |
| acetylovaný maltodextrin | - | - | 58,0 | 89,3 |
| směs I | 4/1 | 0,8 | 59,8 | 83,3 |
| směs II | 4/1 | 3,0 | 60,2 | 67,7 |
| směs III | 1/1 | 0,8 | 78,3 | 76,8 |
| směs IV | 1/1 | 3,0 | 89,7 | 47,6 |
Příklad 2
Roztok acetylovaného maltodextrinu v acetanhydridu byl připraven následujícím postupem Ze 160 g maltodextrinu o DE^0,0 získaného enzymatickým odbouráváním pšeničného škrobu, byl reakcí s 560 ml acetanhydridu při teplotě 120 °C po doby 3,5 hodiny připraven roztok acetylovaného maltodextrinu o stupni substituce DSÍ=á,0 obsahující 30 % nezreagovaného acetanhydridu. Reakce byla katalyzována NaOH o koncentraci 50 %.
ΐ»
Ze sušeného pšeničného jemnozmného B-škrobu o sušině 91,3 % a obsahu amylosy 25,5% byl reakcí s acetanhydridem připraven acetát škrobu. Suspenze 490 ml acetanhydridu a 170 g škrobu byla temperována na teplotu 115 °C, následně bylo přidáno 15,5 ml 50% KOH. Doba reakce byla 5 h. Z reakční směsi byl přebytkem vody vysrážen acetylovaný škrob, který byl dále mechanicky za mokra desintegrován a několikrát promyt do konstantního pH, které činilo 3,6 . Získaný usušený produkt byl ještě jemně rozemlet na velikost zrna menší než 0,08 < f!V‘‘ mm. Stupeň substituce (DS) takto připraveného acetylovaného škrobu činil 2,4.
Z roztoku acetylovaného maltodextrinu o stupni substituce DS = 3,0 a acetylovaného B škrobu o DS = 2,4 byla v laboratorním planetovém mixeru při laboratorní teplotě a při rychlosti otáčení míchadla 30 min'1 po dobu 8 minut míchání připravena směs v hmotnostním poměru 1:1. Tato směs byla vložena na dobu 4 minut do lisovací formy a při teplotě 140 °C vylisována do tvaru desky o tloušťce 4,0 mm. Vylisovaná deska byla transparentní a světle hnědé barvy. Z desky byla třískovým obráběním zhotovena zkušební tělesa pro stanovení ·
rázové houževnatosti Charpy podle ČSN EN ISO 179-1, tvrdosti Shore D podle ČSN EN ISO 868 a nasákavosti ve vodě dle ČSN EN ISO 62. Nasákavost byla stanovena jako relativní hmotnostní přírůstek po 24 hodinách ponoření zkušebního tělesa tvaru desky do vody při 23 o·
Biodegradovatelnost materiálu byla stanovena postupem podle ASTM D5338-93 jako hmotnostní úbytek zkušebních těles tvaru desky po 19 dnech expozice v kompostu o průměrné teplotě 17,3 °C Výsledky stanovení jsou uvedeny v tabulce 2.
| Tabulka 2: Vlastnosti kompozice podle Příkladu 2 | |
| 2 ! Rázová houževnatost Charpy; kJ.m' | 6 |
| Tvrdost Shore D; °Sh ; | 48 |
| 1 Nasákavost; % i | 2,5 |
| Hmotn. úbytek po 19 dnech v kompostu, % i | 33 |
Příklad 3 /
Ze 160 g maltodextrinu o DI^=U0,0 získaného enzymatickým odbouráváním pšeničného škrobu, byl reakcí s 560 ml acetanhydridu při teplotě 120 °C po dobu 3,5 hodiny připraven roztok acetylováného maltodextrinu obsahující 30 % nezreagováného acetanhydridu. Reakce byla katalyzována NaOH o koncentraci 50 %. Z kapalného reakčního produktu acetylace maltodextrinu acetanhydridem byl nalitím do 3000 ml vody vysrážen acetát maltodextrinu o DS = 3,0. Po zfiltrování byl acetát maltodextrinu sušením a mletím upraven do práškové formy.
Acetát maltodextrinu ve formě prášku byl v laboratorním planetovém mixeru při laboratorní teplotě a při rychlosti otáčení míchadla 60 min'1 po dobu 5 minut smíchán s acetylovaným škrobem o DS = 3,0 (připraveným způsobem popsaným v Příkladu 1) v hmotnostním poměru 1:1. Tato kompozice byla následně vylisována při teplotě 160 °C po dobu 4 minut do tvaru desky o tloušťce 4,0 mm. Vylisovaná deska byla transparentní a světle hnědé barvy. Z desky byla třískovým obráběním zhotovena zkušební tělesa pro stanovení rázové houževnatosti Charpy podle ČSN EN ISO 179-1, tvrdosti Shore D podle ČSN EN ISO 868 a nasákavosti ve vodě dle ČSN EN ISO 62. Nasákavost byla stanovena jako relativní hmotnostní přírůstek po 24 hodinách ponoření zkušebního tělesa tvaru desky do vody při 23 °C. Biodegradovatelnost materiálu byla stanovena postupem podle ASTM D5338-93 jako hmotnostní úbytek
zkušebních těles tvaru desky po 19 dnech expozice v kompostu o průměrné teplotě 17,3 °C. Výsledky stanovení jsou uvedeny v tabulce 3.
Tabulka 3: Vlastnosti kompozice podle Příkladu 3 i Rázová houževnatost Charpy; kJ.m2
Tvrdost Shore D; °Sh
Nasákavost; %
Hmotn. úbytek po 18 dnech v kompostu, %
2,7
Příklad 4
Práškový acetát maltodextrinu o DS = 3,0, připravený postupem popsaným v Příkladu 3, byl smíchán v laboratorním planetovém mixeru s práškovým acetylovaným škrobem o DS = 3,0, připraveným způsobem popsaným v Příkladu 1, a plnivem v hmotnostním poměru 1:1:2. Jako plnivo byl v kompozici použit (1) mikromletý vápenec o střední velikosti částic 12 pm, (2) vysušený saturační kal z výroby cukru o střední velikosti částic 6 pm, (3) mikromletý mastek o střední velikosti částic 16 pm, (4) kaolin o střední velikosti částic 8 pm, (5) pšeničný Škrob B, (6) celulóza buková o střední délce vlákna 40 pm a (7) dřevná moučka z osikového dřeva střední velikosti částic 30 pm. Z práškové směsi byly vylisovány při teplotě 160 °C desky o tloušťce 4 mm. Z těchto desek byla obráběním připravena zkušební tělesa pro stanovení rázové houževnatosti Charpy podle ČSN EN ISO 179-1, tvrdosti Shore D podle ČSN ENISO 868 a nasákavosti ve vodě dle ČSN EN ISO 62. Nasákavost byla stanovena jako relativní hmotnostní přírůstek po 24 hodinách ponoření zkušebního tělesa tvaru desky do vody při 23 °C. Biodegradovatelnost materiálu byla stanovena postupem podle ASTM D5338-93 jako hmotnostní úbytek zkušebních těles tvaru desky po 19 dnech expozice v kompostu o průměrné teplotě 17,3 °C. Výsledky stanovení jsou uvedeny v tabulce 4.
Tabulka 4: Vlastnosti kompozice acetát maltodextrinu/acetát škrobu/plnivo (1/1/2) podle
Příkladu 4
| Plnivo | Rázová houževnatost Charpy; kJ.m2 | Tvrdost Shore D; °ShD | Nasákavost; % | Hmotn. úbytek po 19 dnech v kompostu, % |
| (1) mikromletý vápenec | 12 | 57 | 2,2 | 37 |
| (2) saturační kal | 16 | 61 | 2,5 | 47 |
| (3) mastek | 14 | 59 | 2,1 | 27 |
| (4) kaolin | 8 | 55 | 2,3 | 25 |
| (5) škrob B | 10 | 48 | 7,5 | 100 |
| (6) celulóza | 15 | 46 | 8,0 | 32 |
| (7) dřevná moučka | 8 | 46 | 8,5 | 38 |
Příklad 5
Z práškového acetátu maltodextrinu o DS = 3,0 připraveného postupem popsaným v Příkladu3 nebo jeho směsí s acetátem škrobu o DS = 3,0 připraveným postupem popsaným v Příkladu 'f Ϊ byly připraveny suspenze ve vodě v hmotnostním poměru tuhé fáze a vody 1:2. Do vody byl přidán polyoxyethylensorbitanmonolaurát v koncentraci 1,0 % hmotn.
| Složení tuhé složky suspenze I: | acetát maltodextrinu | 100 % |
| Složení tuhé složky suspenze II: | acetát maltodextrinu | 75% |
| acetát škrobu | 25% | |
| Složení tuhé složky suspenze III: | acetát maltodextrinu | 50% |
| acetát škrobu | 50% |
Suspenze byly naneseny stěrkou na papír o plošné hmotnosti 80 g/m2. Papír s nánosem byl poté usušen v sušárně s mikrovlnným ohřevem při 90 °C po dobu 20 minut a po zaschnutí nanesené vrstvy byla stejným postupem nanesena a usušena vrstva suspenze na druhou stranu papíru. Papír s oboustranným nánosem pak byl zahříván v mikrovlnné peci na teplotu 130 °C po dobu 5 min, kdy došlo k vytvoření transparetní homogenní vrstvy oboustranně kašírované na papíru. Z kašírovaných papírů byla vyseknuta zkušební tělesa a na nich změřena rázová « 4 ' 5 · · · * V · · * · ·· · » « « · « ·· » ♦ í · « · »· t · » t t ·w ' · · « 11 «·»·**· ··· ··· houževnatost v tahu dle ČSN EN ISO 8256. Na vzorcích kašírovaného papíru byla dále zjištěna jejich biodegradovatelnost postupem podle ASTM D5338-93 popsaným v Příkladu 1.
Výsledky stanovení houževnatosti a hmotnostního úbytku po kompostování jsou uvedeny v Tabulce 5.
| Materiál nátěru | Složení kašírované vrstvy | Plošná hmotnost nátěru, g/m2 | Rázová houževnato st v tahu; kJ.m2 | Hmotn. úbytek po 9 dnech exp., % | Hmotn. úbytek po 19 dnech exp., % |
| suspenze I | acetát maltodextrinu 100 % | 60,8 | 19,3 | 100 | - |
| suspenze II | acetát maltodextrinu 75 % acetát škrobu 25 % | 80,2 | 17,3 | 17,8 | 39,0 |
| suspenze III | acetát maltodextrinu 50 % acetát škrobu 50 % | 78,3 | 10,8 | 13,2 | 27,7 |
Příklad 6
Reakční produkt acetylovaného maltodextrinu o stupni substituce DS = 2,8 připravený podle Příkladu 1 byl v laboratorním planetovém mixeru smíchán s acetylovaným škrobem o DS 3,0 v hmotnostním poměru 10:1. Takto připravená kapalná kompozice byla pak v ramenové míchačce smíchána s prachovou frakcí drti stavební suti (tzv. „demoliční prach“, odpad při recyklaci stavebních sutí) v hmotnostním poměru 1:3. Ze vzniklé směsi o vzhledu i konzistenci malty byla ve formě vytvarována deska o tloušťce 1 cm, která byla dále v mikrovlnné peci vyhřívána na teplotu 150 °C po dobu 20 minut. Výsledný kompozit byl svým vzhledem blízký jemnozmnému betonu. Z desky byla řezáním připravena zkušební tělesa o rozměrech 120x15x10 mm pro stanovení rázové houževnatosti Charpy a tělesa tvaru desky o rozměrech 120x50x10 pro stanovení biodegradovatelnosti.
Rázová houževnatost Charpy byla stanovena jako aritmetický průměr 10 měření a činila 10 kJ.m2.
Zkušební tělesa pro stanovení biodegradovatelnosti byla umístěna do vyzrálého kompostu za podmínek popsaných v Příkladu 1. Po 19 dnech expozice byla zkušební tělesa vyňata.
Exponovaná tělesa vykazovala pokročilý stupeň rozpadu, hmotnostní úbytek nebylo možné určit, protože hmota těles již nebyla soudržná.
» ·
Příklad 7
Ze 40 g pšeničného jemnozmného B-škrobu o sušině 91,3 % byl reakcí ve vodném prostředí (400 ml vody) s 10 g benzylchloridu a přídavku 6 ml 35% roztoku NaOH připraven při teplotě 100 °C benzyléther škrobu o stupni substituce 1,0 Reakce trvala 36 hodin. Následně byl vysušený benzyléther škrobu acetylován reakcí s acetanhydridem. Suspenze 320 ml acetanhydridu a benzylovaného škrobu (42 g) byla vložena do nádoby a temperována na teplotu 115 °C, následně bylo přidáno 10 ml 50% NaOH. Doba acetylace byla 1 h. Po izolaci a vyprání byl produkt o DS =1,2 vysušen a rozemlet na prášek o středním průměru zrna 0,08 ýnw. mm?
Z práškového acetylovaného benzylétheru škrobu, práškového maltodextrinu o DS = 3,0 a práškového acetátu škrobu o DS = 2,4 byly připraveny mícháním v laboratorním planetovém mixeru práškové směsi s triethylcitrátem, acetyl triethylcitrátem a acetyl tributylcitrátem o následujícím složení:
Směs I:
Acetát škrobu 45 %
Acetát maltodextrinu 15 %
Triethylcitrát 40 %
Směs II:
Acetát škrobu 45 %
Acetát maltodextrinu 15 %
Acetyltriethylcitrát 40 %
Směs III:
Acetát škrobu 45 %
Acetát maltodextrinu 15 %
Acetyltributylcitrát 40 %
Směs IV:
Acetát škrobu
55% ? ·
Acetát maltodextrinu 5 %
Triethylcitrát 40 %
Směs V:
Acetát benzylétheru škrobu 55 %
Acetát maltodextrinu 5 %
Triethylcitrát 40 %
Směs VI:
Acetát benzylétheru škrobu 25 %
Acetát škrobu
30%
Acetát maltodextrinu 5 %
Triethylcitrát
40%
Z práškových směsí byly na laboratorním jednošnekovém extruderu o průměru 19 mm osazeném šnekem splynulou kompresí pro zpracování PVC s kompresním poměrem 1:3 a plochou foliovou hlavou o šířce 100 mm vytlačeny folie o tloušťce 0,5 mm. Na foliích byly podle normy ČSN EN ISO 527-3 stanoveny mechanické vlastnosti v tahu. Dále byl stanoven hmotnostní úbytek po 19 dnech expozice folií v kompostu o průměrné teplotě 17,3 °C. Výsledky stanovení jsou pro jednotlivé směsi shrnuty v tabulce 6.
• · • · ·
» · * · · • · « · · · · · ·
Tabulka 6: Mechanické vlastnosti a hmotnostní úbytek po 19 dnech folií připravených ze směsí I až V
| Materiál folie | ; Pevnost | v tahu, i Modul pružnosti | v Protažení při | Hmotn. úbytek po |
| MPa | tahu, GPa | : přetržení, % i | 19 dnech exp., % | |
| Směs I | 15 | 0,16 | 200 | 34 |
| Směs II | 13 | 0.16 | 150 | 33 |
| Směs III | i12 | 0,15 | 100 1 | 31 |
| Směs IV | 16 | 0,18 | 200 | 30 |
| Směs V | 11 i | 0,10 1 7 i | 150 | 18 |
| Směs VI | 14 | 0,12 | 120 | 24 |
| . ....._ . | . ......... ............. | .......... ........ _________________________________________ | ........... ......... ................... |
Průmyslová využitelnost
Kompozice podle vynálezu je využitelná zejména jako biodegradovatelný materiál pro výrobu obalů a předmětů s krátkou životností, především jako pojivo biodegradovatelných kompozitu, k vodovzdorné úpravě papíru nanášením nebo laminací a výrobě folií pro využití jako kompostovatelné obaly a mulčovací folie v zemědělství.
Claims (6)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Biodegradovatelná kompozice na bázi modifikovaného škrobu, vyznačená tím, že sestává z homogenní termoplastické směsi acetylovaného maltodextrinu (A) o dextrózovém ekvivalentu 10 až 25 a stupněm acetylace 2,0 až 3,0 a acetylovaného škrobu (B) s obsahem amylózy alespoň 15 % hmotn. a stupněm acetylace 0,6 až 3,0 o hmotnostním poměru A/B 1/20 až 20/1, přičemž acetylované složky (A) a (B) jsou produktem acetylace provedené acetanhydridem v alkalickém prostředí při 90 až 140
- 2. Biodegradovatelná kompozice na bázi modifikovaného škrobu podle nároku 1, vyznačená tím, že acetylovaný škrob obsahuje acetylovaný benzylovaný škrob, přičemž molámí poměr benzylových a acetátových skupin je 1:30 až 1:1.
- 3. Biodegradovatelná kompozice na bázi modifikovaného škrobu podle nároku 1 nebo 2. vyznačená tím, že dále obsahuje plnivo (C) a to v hmotnostním poměru k acetylovanému maltodextrinu (A) a acetylovanému škrobu (B) (A+B)/C nejvýše tá, l/j, přičemž plnivo je tvořeno oxidy nebo hydroxidy hliníku nebo křemíku nebo hořčíku nebo uhličitan vápenatý nebo uhličitan hořečnatý nebo minerály o složení odpovídající chemickému vzorci Mg3Si40io(OH)2 nebo AUfOHjsSi^io nebo celulózu nebo škrob^w-
- 4. Biodegradovatelná kompozice na bázi modifikovaného škrobu podle nároku 1 nebo 2 nebo 3, vyznačená tím, že obsahuje 10 až 50 % hmotn., vztaženo k celkové hmotnosti biodegradovatelná kompozice, změkčovadla vybraného ze skupiny sestávající z triethylcitrátu, acetyltriethylcitrátu a acetyltributylcitrátu.
- 5. Způsob přípravy biodegradovatelné kompozice na bázi modifikovaného škrobu podle nároku 1 až 4^ vyznačující se tím, že acetylovaný maltodextrin (A) a acetylovaný škrob (B) se připraví acetylací acetanhydridem v alkalickém prostředí při 90 až 140 °C, a následně se smíchají v hmotnostním poměru A/B 1/20 až 20/1 a tato připravená heterogenní směs je zahřívána na teplotu 110 °C až 180 °C do vzniku homogenní jednofázové termoplastické směsi.
- 6. Způsob přípravy biodegradovatelné kompozice na bázi modifikovaného škrobu podle nároku 5, vyznačující se tím, že připravená heterogenní směs je zahřívána účinkem elektromagnetického záření o frekvenci v oblasti 1 MHz až 10 GHz.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20110848A CZ2011848A3 (cs) | 2011-12-20 | 2011-12-20 | Biodegradovatelná kompozice na bázi modifikovaného skrobu a zpusob její prípravy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20110848A CZ2011848A3 (cs) | 2011-12-20 | 2011-12-20 | Biodegradovatelná kompozice na bázi modifikovaného skrobu a zpusob její prípravy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ303840B6 CZ303840B6 (cs) | 2013-05-22 |
| CZ2011848A3 true CZ2011848A3 (cs) | 2013-05-22 |
Family
ID=48407877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20110848A CZ2011848A3 (cs) | 2011-12-20 | 2011-12-20 | Biodegradovatelná kompozice na bázi modifikovaného skrobu a zpusob její prípravy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2011848A3 (cs) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5055541A (en) * | 1989-06-27 | 1991-10-08 | Sequa Chemicals, Inc. | Starch polymer graft composition and method of preparation |
| CA2020405C (en) * | 1989-07-11 | 2003-03-11 | Jakob Silbiger | Polymer base blend compositions containing destructurized starch |
| US5409973A (en) * | 1989-08-07 | 1995-04-25 | Butterfly S.R.L. | Polymer composition including destructured starch and an ethylene copolymer |
| DE4425688A1 (de) * | 1994-07-14 | 1996-01-18 | A U F Analytik Umwelttechnik F | Verfahren zur Herstellung von hochsubstituierten Stärkeacetaten |
| CZ200051A3 (cs) * | 1998-06-26 | 2001-01-17 | Aventis Research & Technologies Gmbh & Co. Kg | Termoplastická směs na basi škrobu, obsahující alespoň jeden kationický a alespoň jeden anionický škrob, způsob její výroby a její použití |
| CN101362804B (zh) * | 2008-09-28 | 2010-09-08 | 东北林业大学 | 高取代度乙酰淀粉及其制备方法 |
| EP2580277A1 (en) * | 2010-06-08 | 2013-04-17 | Bioapply S.a.r.l. | Bio-degradable foamable material suitable for the production of slippers |
-
2011
- 2011-12-20 CZ CZ20110848A patent/CZ2011848A3/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ303840B6 (cs) | 2013-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100722360B1 (ko) | 건축 재료 조성물 | |
| CN1102944C (zh) | 复合树脂组合物 | |
| US6565640B1 (en) | Compositions containing starch and/or modified starch and plasticisers | |
| US20100203317A1 (en) | Gypsum based panel and method for making gypsum based panel | |
| JPH04311738A (ja) | 熱成形可能なコンパウンド、該コンパウンドの製造方法及び熱成形された製品を得るためのその使用 | |
| CN103304851A (zh) | 一种高淀粉含量耐水全降解复合材料及其制备方法 | |
| CN101885231A (zh) | 全降解高分子木塑复合材料的制备方法 | |
| Ye et al. | Preparation and properties of geopolymer/soy protein isolate composites by in situ organic-inorganic hybridization: A potential green binder for the wood industry | |
| CA2295799A1 (en) | Thermoplastic mixtures containing dialdehyde starch and natural polymers | |
| AU700499B2 (en) | Meltprocessible starch composition, a process for the preparation thereof and the use of the composition | |
| CN110105732A (zh) | 一种稻壳粉/聚乳酸可生物降解复合材料及其制备方法 | |
| JPH11124485A (ja) | 複合樹脂組成物 | |
| CZ2011848A3 (cs) | Biodegradovatelná kompozice na bázi modifikovaného skrobu a zpusob její prípravy | |
| Fabunmi et al. | Effects of incorporating polycaprolactone and flax fiber into glycerol-plasticized pea starch | |
| WO2024074562A1 (en) | Thermoplastic polymer blend and use thereof | |
| WO2024091916A3 (en) | Thermoplastic starch formulations to impart improved properties for films and articles | |
| CZ24013U1 (cs) | Biodegradovatelný termoplast na bázi modifikovaného škrobu | |
| JP2005255744A (ja) | 生分解性樹脂組成物、その製造方法、その成形品及びこの成形品の成形方法 | |
| JPS60206883A (ja) | 接着剤の製造法 | |
| CZ24012U1 (cs) | Biodegradovatelný kompozit s matricí na bázi modifikovaného škrobu | |
| JPH07304897A (ja) | 熱可塑性化学修飾リグノセルロース組成物およびその製造方法 | |
| CN1939965A (zh) | 疏水性可生物降解材料及其制备方法以及片材类成型制品 | |
| Tayommai et al. | Effects of fiber surface treatment on mechanical and thermal properties of coir-mcc/polylactic acid composites | |
| CA3226587A1 (en) | METHOD FOR CALIBRATING GYPSUM AND MANUFACTURING GYPSUM PANELS | |
| CN110467750B (zh) | 一种增刚耐磨性生物塑料托盘专用母料及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20191220 |