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DE102008035272A1 - Weichmacher, biologisch abbaubares Material, das den Weichmacher enthält, und deren Anwendung - Google Patents

Weichmacher, biologisch abbaubares Material, das den Weichmacher enthält, und deren Anwendung Download PDF

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DE102008035272A1
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biomolecule
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DE102008035272A
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Hsiu-Yu Cheng
Guang-Way Jang
Yin-Ju Yang
Shu-Chen Sinjhuang Lee
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Industrial Technology Research Institute ITRI
Original Assignee
Industrial Technology Research Institute ITRI
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Publication date
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Weichmacher, der hergestellt wird, indem Monomere von biologisch abbaubarem Polymer mit Biomolekülen vermischt werden und die Mischung anschließend thermisch behandelt wird. Das den Weichmacher enthaltende biologisch abbaubare Material weist einen hohen Schmelzindex auf, was die thermische Verarbeitung begünstigt, und die Mikrowellentoleranz und Wasserbeständigkeit des Materials macht das Material für Nahrungsmittelverpackungen geeignet.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein biologisch abbaubares Material, insbesondere ein biologisch abbaubares Material, das einen Weichmacher enthält.
  • BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Der Aufstieg von Verpackungsmaterial aus Kunststoff ist eng verbunden mit einer Veränderung des allgemeinen Lebensstils. Die Verwendung von leichtem, praktischem Verpackungsmaterial zur Erleichterung der Lagerung und des Transports von Nahrungsmitteln sowie die Steigerung der Lagerbeständigkeit von Nahrungsmitteln ist wegen des Drucks durch die Bevölkerungswachstumsrate und Nahrungsmittelknappheit sehr wichtig geworden. Obwohl gegenwärtig Kunststoffverpackungsmaterial diese Bedürfnisse befriedigen kann, hat der Verbrauch von Kunststoff 160 Millionen Tonnen pro Jahr überschritten, wovon 35 als Verpackungsmaterial verwendet werden. Die Entsorgung des Verpackungsmaterialabfalls stellt eine enorme Belastung der Umwelt dar, daher sind das Recycling von Kunststoff und die Erforschung abbaubarer Kunststoffe zunehmend wichtig geworden.
  • Biologisch abbaubares Material ist allgemein als ein Material definiert worden, das in Gegenwart von genügend Wasser, Sauerstoff und geeigneten Nährstoffen und Temperatur durch Mikroorganismen zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut werden kann. Biologisch abbaubares Material stellt einen neuen Polymertyp dar, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er sich zersetzt, wenn seine Funktion erfüllt ist. Die Bindungen dieser Polymere zersetzen sich durch biologische Prozesse in umweltfreundliche Zusammensetzungen. Biologisch abbaubares Material ist umweltfreundlicher als konventionelles Material. Allgemein lässt sich sagen, dass die Behandlung und das Recycling von in Einweganwendungen genutzten Kunststoffen nach dem Gebrauch unwirtschaftlich sind und die Umwelt stärker belasten. Entsorgung von verunreinigten Kunststoffen ist gegenwärtig nicht mehr als Verbrennung oder Deponierung, was unsichtbar die Umweltbelastung erhöht. Daher ist die Entwicklung von biologisch abbaubarem Material eine Angelegenheit hoher Priorität geworden. Je nach Quelle des Materials kann biologisch abbaubares Material in vier Kategorien unterteilt werden: (1) biologisch abbaubares Material auf Basis von Polymilchsäure, (2) biologisch abbaubares Material auf Basis von Polyester, (3) biologisch abbaubares Material auf Basis von Stärke und (4) biologisch abbaubares Material auf Basis von Polycaprolacton. Andere natürliche Materialien wie Sojabohnen befinden sich ebenfalls in ständiger Entwicklung.
  • Obwohl das vorhandene biologisch abbaubare Material umweltfreundlich ist, kann die Struktur von solchem Material nur schwer modifiziert werden, und die daraus nach verschiedenen Arten von Herstellungsverfahren hervorgehenden Produkte weisen Nachteile wie Zerbrechlichkeit, geringe Hitzebeständigkeit, mangelnde Viskosität und so weiter auf. Daher ist die Anwendung von biologisch abbaubaren Materialien stark eingeschränkt, und die vermarkteten Produkte können nur bei niedriger Temperatur verwendet werden. Aus diesem Grund wird sich der Schwerpunkt der künftigen Marktnachfrage auf umweltfreundliche Formulierungen mit verbesserten Eigenschaften bei Hitzebeständigkeit, Zähigkeit, Viskosität und so weiter konzentrieren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Angesichts der Nachteile des Standes der Technik ist Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Weichmacher bereitzustellen, der bei Zugabe zu einem biologisch abbaubaren Material die Eigenschaften des biologisch abbaubaren Materials verbessert und die nachfolgende Verarbeitung erleichtert.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein biologisch abbaubares Material mit hervorragenden Eigenschaften bereitzustellen. Durch Verwendung von Weichmacher können biologisch abbaubare Materialien mit geeigneter Zähigkeit, Schlagfestigkeit, hoher Adhäsion und Formbarkeit erhalten werden.
  • Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein oberflächenbedeckendes Material für Papier-, Holz-, Kunststoff- oder Metallsubstrate bereitzustellen, um die Wasserbeständigkeits-, Ölbeständigkeits-, Mikrowellenbeständigkeits- und Frostschutzeigenschaften des Substrats zu verbessern.
  • Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Adhäsionsmaterial für Papier-, Holz-, Kunststoff- oder Metallsubstrate bereitzustellen, um zwei Substrate zu verkleben.
  • Um die obigen Ziele zu erreichen, enthält der erfindungsgemäße Weichmacher für biologisch abbaubares Material 100 Gewichtsteile eines Biomoleküls und 0,1 bis 1000 Gewichtsteile eines Monomers von biologisch abbaubarem Polymer, wobei das Biomolekül und das Monomer von biologisch abbaubarem Polymer nach dem Mischen bei 50 bis 160°C thermisch behandelt sind.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung von Weichmacher zur Einstellung der Zähigkeit und/oder Schlagfestigkeit und/oder Formbarkeit und/oder Adhäsion von biologisch abbaubarem Material, wobei der Weichmacher 100 Gewichtsteile eines Biomoleküls und 0,1 bis 1000 Gewichtsteile eines Monomers oder Oligomers von biologisch abbaubarem Polymer, Wasser oder Mischungen davon umfasst und wobei der Weichmacher bei 50 bis 160°C thermisch behandelt ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorstufe biologisch abbaubaren Materials, die 100 Gewichtsteile eines biologisch abbaubaren Polymers und 0,1 bis 50 Gewichtsteile eines Weichmachers umfasst, wobei der Weichmacher aus 100 Gewichtsteilen eines Biomoleküls und 0,1 bis 1000 Gewichtsteilen eines Monomers oder Oligomers von biologisch abbaubarem Polymer, Wasser oder Mischungen davon zusammengesetzt ist und wobei der Weichmacher bei 50 bis 160°C thermisch behandelt ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein biologisch abbaubares Material, das durch thermische Behandlung der oben genannten Vorstufe biologisch abbaubaren Materials erhalten wird.
  • Das erfindungsgemäße biologisch abbaubare Material kann zwei Gegenstände durch thermisches Verpressen verkleben, und daher stellt die vorliegende Erfindung auch ein Adhäsionsmaterial bereit, das durch thermische Behandlung der oben genannten Vorstufe biologisch abbaubaren Materials erhalten wird. Das Adhäsionsmaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Oberflächen durch thermisches Verpressen verklebt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1. ist ein Bild einer durch Laminierung des erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Materials gebildeten dünnen Folie.
  • 2A. ist ein Bild von Wassertropfen auf der Oberfläche von Pergamentpapier.
  • 2B. ist ein Bild von Wassertropfen auf Pergamentpapier, das auf seiner Oberfläche das erfindungsgemäße biologisch abbaubare Material trägt.
  • 2C. ist ein Bild von Wassertropfen auf Pergamentpapier, das auf seiner Oberfläche eine dünne Folie aus Polyethylen niedriger Dichte trägt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Der erfindungsgemäße biologisch abbaubare Weichmacher umfasst 100 Gewichtsteile eines Biomoleküls und 0,1 bis 1000 Gewichtsteile eines Vorläufermonomers oder -oligomers von biologisch abbaubarem Polymer, Wasser oder Mischungen davon, wobei das Biomolekül und das Vorläufermonomer oder -oligomer von biologisch abbaubarem Polymer, Wasser oder Mischungen davon nach dem Vermischen bei 50 bis 160°C thermisch behandelt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das Mischungsverhältnis 100 Gewichtsteile des Biomoleküls zu 0,1 bis 500 Gewichtsteilen des Vorläufermonomers oder -oligomers von biologisch abbaubarem Polymer, Wasser oder Mischungen davon. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform beträgt das Mischungsverhältnis 100 Gewichtsteile des Biomoleküls zu 0,1 bis 200 Gewichtsteilen des Vorläufermomomers oder -oligomers von biologisch abbaubarem Polymer, Wasser oder Mischungen davon.
  • Das in der vorliegenden Erfindung genannte "Biomolekül" bezieht sich auf ein biologisch abbaubares oder biokompatibles Material, wie Protein oder andere Materialien, die das Bindegewebe oder die Knochen von Tieren oder Pflanzen bilden, wie Agar, Hyaluronsäure, Chitosan oder pflanzliche Gelatine. Dabei bezeichnet der Begriff "pflanzliche Gelatine" hier insbesondere pflanzliche Geliermittel wie Alginate, Pektin, Carrageen, Gummi arabicum, modifizierte Stärken und modifizierte Cellulosen, beispielsweise Hydroxypropylmethylcellulose.
  • Vorzugsweise ist das für den erfindungsgemäßen Weichmacher geeignete Protein tierische Gelatine oder tierisches Collagen, wobei sich der Begriff "tierische Gelatine" hier auf Proteine bezieht, deren Quelle Rinderknochen, Rinderhaut oder Schweinehaut einschließt und die hauptsächlich das durch Hydrolyse von Collagen gebildete Protein enthalten.
  • Ferner bezieht sich das Vorläufermonomer von biologisch abbaubarem Polymer im erfindungsgemäßen Weichmacher auf ein Vorläufermonomer, bei dem das daraus durch Polymerisationsreaktion gebildete Polymer biologisch abbaubar ist. Anders ausgedrückt kann das Vorläufermonomer des biologisch abbaubaren Polymers im erfindungsgemäßen Weichmacher verwendet werden. Im Stand der Technik sind viele biologisch abbaubare Polymere bekannt, und zu den erfindungsgemäß besonders geeigneten gehören biologisch abbaubarer Polyester, biologisch abbaubares Polyethylen und Copolymere davon, wobei der biologisch abbaubare Polyester Polyglycolsäure, Polymilchsäure, Polycaprolacton, Polyhydroxybutyrat, Polyhydroxyvalerat, Polyhydroxyvaleriansäure und Copolymere davon einschließt und das biologisch abbaubare Polyethylen Polyvinylacetat, Poly(butylensuccinat), Polyvinylalkohol, Poly-p-dioxanon und Copolymere davon einschließt.
  • Der erfindungsgemäße Weichmacher wird gebildet, indem das Biomolekül und das Vorläufermonomer von biologisch abbaubarem Polymer im geeigneten Verhältnis gemischt werden und dann die Mischung thermisch behandelt wird, wobei die Temperatur für die thermische Behandlung 50 bis 160°C und in einer bevorzugten Ausführungsform 80 bis 130°C beträgt.
  • In einigen Ausführungsformen kann erfindungsgemäß das Vorläufermonomer von biologisch abbaubarem Polymer durch ein Oligomer und/oder Wasser ersetzt werden, d. h. der erfindungsgemäße Weichmacher kann dann Biomolekül und Wasser umfassen. In diesen Ausführungsformen wird die Biomoleküllösung verwendet, um die Zähigkeit und/oder Schlagfestigkeit und/oder Adhäsion und/oder Formbarkeit des biologisch abbaubaren Polymers einzustellen. Die als Weichmacher verwendete Biomoleküllösung ist zusammengesetzt aus 100 Gewichtsteilen eines Biomoleküls und 0,1 bis 1000 Gewichtsteilen Wasser, wobei einige Teile des Wassers durch das Vorläufermonomer von biologisch abbaubarem Polymer ersetzt werden können. Ebenso wie in den Ausführungsformen, die ein Vorläufermonomer von biologisch abbaubarem Polymer verwenden, wird die Biomoleküllösung nach dem Vermischen bei 50 bis 160°C und vorzugsweise bei 80 bis 130°C thermisch behandelt. In dieser Ausführungsform ist die Definition des Biomoleküls dieselbe wie oben angegeben. Gemäß der obigen Beschreibung der Zusammensetzung des Weichmachers wird der Weichmacher dazu verwendet, die Zähigkeit und/oder Schlagfestigkeit und/oder Adhäsion und/oder Formbarkeit eines biologisch abbaubaren Polymers einzustellen, wobei der Weichmacher zu dem biologisch abbaubaren Polymer hinzugefügt wird und dadurch die Zähigkeit und/oder Schlagfestigkeit und/oder Adhäsion und/oder Formbarkeit des biologisch abbaubaren Polymers nach Verarbeitung nach Bedarf verändert werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Vorstufe biologisch abbaubaren Materials umfasst 100 Gewichtsteile eines biologisch abbaubaren Polymers und 0,1 bis 50 Gewichtsteile eines Weichmachers, wobei der Weichmacher 100 Gewichtsteile eines Biomoleküls und 0,1 bis 1000 Gewichtsteile eines Vorläufermonomers oder -oligomers von biologisch abbaubarem Polymer, Wasser oder Mischungen davon umfasst und der Weichmacher bei 50 bis 160°C thermisch behandelt ist. Die Definitionen von Biomolekül und biologisch abbaubarem Polymer sind dieselben wie oben angegeben. Bevorzugt wird die Vorstufe biologisch abbaubaren Materials durch Mischen von 100 Gewichtsteilen eines biologisch abbaubaren Polymers und 0,1 bis 10 Gewichtsteilen eines Weichmachers gebildet, wobei die bevorzugte Temperatur für die thermische Behandlung des Weichmachers 80 bis 130°C beträgt.
  • Die erfindungsgemäße Vorstufe biologisch abbaubaren Materials kann thermisch behandelt werden, um nach Bedarf verschiedene Arten von biologisch abbaubarem Material (zum Beispiel einen Behälter oder eine dünne Oberflächenfolie) zu bilden, d. h. die vorliegende Erfindung stellt ein biologisch abbaubares Material zur Verfügung, das durch thermische Behandlung der oben genannten Vorstufe biologisch abbaubaren Materials erhalten wird.
  • Das in der vorliegenden Erfindung genannte Verfahren der thermischen Behandlung schließt Polymertechniken ein, die zur Herstellung von Polymeren verwendet werden, wie Spritzgießen, Extrusionsgießen, Rollenbeschichten, Laminieren oder Aufschäumen. Die Formgebungstemperatur des biologisch abbaubaren Materials, das aus der erfindungsgemäßen Vorstufe biologisch abbaubaren Materials gebildet wird, beträgt 160 bis 280°C und vorzugsweise 190 bis 250°C.
  • Wie für Fachleute leicht zu verstehen ist, können biologisch abbaubare Materialien mit unterschiedlicher Zähigkeit, Schlagfestigkeit, Adhäsion und Formbarkeit erhalten werden, indem die Zusammensetzung des Weichmachers und das Verhältnis von Weichmacher zu biologisch abbaubarem Polymer nach Bedarf eingestellt werden. Beispielsweise werden für biologisch abbaubare Materialien, die als Behälter, Beschichtungsfolie oder elektronischer Kunststoff verwendet werden, jeweils unterschiedliche Eigenschaften benötigt, und dies kann durch Anpassung der Zusammensetzung der Vorstufe erreicht werden.
  • Ausgehend von der Entwicklung der vorliegenden Erfindung kann das biologisch abbaubare Material auch als Adhäsionsmittel verwendet werden, wobei das biologisch abbaubare Material zwischen die Oberflächen von zwei zu verbindenden Objekten eingebracht wird und durch thermisches Verpressen die Adhäsionseigenschaft des biologisch abbaubaren Materials erzeugt wird und die zwei Objekte verbunden werden.
  • Somit ist das erfindungsgemäße biologisch abbaubare Material auch ein Adhäsionsmaterial, das verwendet wird, um zwei Objekte zu verbinden, wobei das Material dieser zwei Objekte gleich oder unterschiedlich sein kann, einschließlich Papier, Holz, Kunststoff oder Metall.
  • Insbesondere wird durch die obige Beschreibung für die Vorstufe biologisch abbaubaren Materials offenbart, dass die Fließfähigkeit der Vorstufe biologisch abbaubaren Materials eingestellt werden kann, indem die Menge des zugefügten Weichmachers verändert wird. Daher kann das biologisch abbaubare Material mit hohem bzw. niedrigem Weichmachergehalt in unterschiedlichen Bereichen zweckmäßig verwendet werden und durch Zugabe von Lösungsmitteln (insbesondere Wasser) verdünnt werden. Allgemein ist ein biologisch abbaubares Material mit geringer Fließfähigkeit (d. h. hoher Viskosität) zur Verwendung als Adhäsionsmittel besser geeignet.
  • Die erfindungsgemäßen Vorteile werden durch die Darstellung von Beispielen weiter erläutert, die jedoch nicht als Begrenzung des Schutzumfangs der Ansprüche anzusehen sind.
  • Beispiel 1: Herstellung von Weichmacher
  • Die vorliegende Ausführungsform schließt die Herstellung von vier Weichmachern ein, die nachfolgend beschrieben ist:
  • Fall 1
  • 5 g pflanzliche Gelatine (Vegetable hard shell capsule #0, hergestellt von Dah Feng Capsule Industry Co., Ltd.) wurden mit 5 g Wasser vermischt und dann 1 Stunde lang einer Umgebung von 80°C ausgesetzt, um den erfindungsgemäßen Weichmacher zu erhalten (A001).
  • Fall 2
  • 5 g pflanzliche Gelatine (Vegetable hard shell capsule #0, hergestellt von Dah Feng Capsule Industry Co., Ltd.) wurden mit 5 g Milchsäure-Monomer vermischt und dann 4 Stunden lang einer Umgebung von 130°C ausgesetzt, um den erfindungsgemäßen Weichmacher zu erhalten (A002).
  • Fall 3
  • 5 g tierische Gelatine (Gelatine 260B, verkauft von Buildmore Enterprise Co., Ltd.) wurden mit 5 g Wasser vermischt und dann 1 Stunde lang einer Umgebung von 80°C ausgesetzt, um den erfindungsgemäßen Weichmacher zu erhalten (A003).
  • Fall 4
  • 5 g tierische Gelatine (Gelatine 260B, verkauft von Buildmore Enterprise Co., Ltd.) wurden mit 5 g Milchsäure-Monomer vermischt und dann 4 Stunden lang einer Umgebung von 130°C ausgesetzt, um den erfindungsgemäßen Weichmacher zu erhalten (A004).
  • Beispiel 2: Herstellung von biologisch abbaubarem Material
  • Die vorliegende Ausführungsform schließt die Herstellung von vier biologisch abbaubaren Materialien ein, die nachfolgend beschrieben ist:
  • Fall 1
  • 10 g Weichmacher aus Beispiel 1 (A001) wurden zu 500 g Polymilchsäure (polylactic acid, PLA) hinzugegeben und dann einem Laminierungsverfahren bei 190°C unterzogen, um ein biologisch abbaubares Material als dünne Folie (PLA/A001) zu erhalten, wie in 1 gezeigt.
  • Fall 2
  • 10 g Weichmacher aus Beispiel 1 (A002) wurden zu 500 g Polymilchsäure hinzugegeben und dann einem Laminierungsverfahren bei 250°C unterzogen, um ein biologisch abbaubares Material als dünne Folie (PLA/A002) zu erhalten.
  • Fall 3
  • 10 g Weichmacher aus Beispiel 1 (A003) wurden zu 500 g Polymilchsäure hinzugegeben und dann einem Laminierungsverfahren bei 250°C unterzogen, um ein biologisch abbaubares Material als dünne Folie (PLA/A003) zu erhalten.
  • Fall 4
  • 10 g Weichmacher aus Beispiel 1 (A004) wurden zu 500 g Polymilchsäure hinzugegeben und dann einem Laminierungsverfahren bei 190°C unterzogen, um ein biologisch abbaubares Material als dünne Folie (PLA/A004) zu erhalten.
  • Beispiel 3: Eigenschaften von biologisch abbaubarem Material
  • Die vorliegende Ausführungsform schließt einige Untersuchungsergebnisse für die Eigenschaften von biologisch abbaubarem Material ein, um die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen.
  • Schmelzindex
  • Der Schmelzindex von PLA beträgt 4 bis B. Nach Zugabe des erfindungsgemäßen Weichmachers wurde der Schmelzindex von PLA auf bis zu 32 bis 79 erhöht (Testwerte von vier biologisch abbaubaren Materialien aus Beispiel 2). Die Erhöhung des Schmelzindex zeigt, dass die Zugabe des erfindungsgemäßen Weichmachers die Herstellung von PLA begünstigt, wie beispielsweise die Laminierung in Beispiel 2.
  • Kontaktwinkel
  • Der Kontaktwinkel der vorliegenden Ausführungsform wurde durch Messung des Kontaktwinkels von Wassertropfen auf der Oberfläche von Pergamentpapier untersucht. Der Kontaktwinkel beträgt ohne Oberflächenmodifikation des Pergamentpapiers 40,25° (2A.) und erhöht sich auf 70,89°, wenn die Oberfläche unter Bildung des biologisch abbaubaren Materials PLA/A004 (2B) stabbeschichtet wird. Gemäß den Daten der Kontrolluntersuchung beträgt der Kontaktwinkel eines mit Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) beschichteten Pergamentpapiers 60,93° (2C). Die Ergebnisse der Kontaktwinkelmessungen zeigen, dass das erfindungsgemäße biologisch abbaubare Material die Wasserabweisung einer Oberfläche erhöhen kann.
  • Temperaturtest
  • Es wurde biologisch abbaubares Material PLA/A004 gebildet und als dünne Folie auf die Oberfläche eines biologisch abbaubaren Nahrungsmittelbehälters (Papier) beschichtet und dann 3 Minuten lang bei hoher Mikrowellenleistung (750 W) im Mikrowellenherd erhitzt. Dabei wurde keine Ablösung der dünnen Folie beobachtet. Anschließend wurde in den Behälter nach der Mikrowellenbehandlung Wasser bis zu einem Füllstand von 80 zugegeben, dieser dann vier Stunden lang in eine Gefrierkammer gestellt und anschießend bei Raumtemperatur aufgetaut. Es wurde keine Ablösung der dünnen Folie beobachtet. Anschließend wurde die Folie von der Papieroberfläche abgelöst und auf der Papieroberfläche einige Faserreste beobachtet. Dies zeigt, dass die Adhäsion zwischen der Folie und dem Papier vor und nach der Untersuchung unverändert bleibt.
  • Adhäsionstest
  • Biologisch abbaubares Material PLA/A004 wurde gebildet und zwischen Papier und Holz eingebracht (Papier/biologisch abbaubares Material/Holz) und dann einem Adhäsionstest auf Basis des Teststandards JIS K5400 unterzogen. Als Kontrolle wurde Papier/LDPE/Holz unter den gleichen Bedingungen untersucht. Das Adhäsionstest-Ergebnis betrug für LDPE 4 und für das erfindungsgemäße biologisch abbaubare Material 8. Dies zeigt, dass die aus dem erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Material gebildete dünne Folie gute Adhäsion mit anderen natürlichen biologisch abbaubaren Materialien zeigt.
  • Glasübergangstemperatur (Tg), Kristallisationstemperatur (Tc), Schmelztemperatur (Tm), Zersetzungstemperatur (Td) und Schmelzindex (MI)
  • Die Poylmereigenschaften von biologisch abbaubarem Material aus Beispiel 2 wurden mit denen von PLA als Kontrolle verglichen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle gezeigt. Tabelle 1
    Figure 00150001
  • Die Untersuchungsdaten in Tabelle 1 zeigen, dass der erfindungsgemäße Weichmacher den Schmelzindex von PLA deutlich erhöht, ohne die anderen Polymereigenschaften zu verändern, und somit die Herstellung von biologisch abbaubaren Polymeren wie PLA erleichtert.
  • Insgesamt erhöht der erfindungsgemäße Weichmacher die Zähigkeit, Ölbeständigkeit, Wasserbeständigkeit und Mikrowellentoleranz des biologisch abbaubaren Polymers. Auch die Adhäsionseigenschaft ist besser als bei konventionellen Nahrungsmittelverpackungen, und unter Gefrierbedingungen tritt keine Ablösung auf. Der erfindungsgemäße Weichmacher begünstigt die Ersetzung von Kunststoffverpackungen durch biologisch abbaubare Verpackungen, und das Abfallaufkommen kann vermindert werden, indem diese umweltfreundliche Zusammensetzung in Kombination mit Kunststoff- oder Metallsubstraten verwendet wird.
  • Andere Beispiele
  • Alle technischen Merkmale, die in dieser Spezifikation offenbart sind, können mit anderen Verfahren kombiniert werden, und jedes einzelne technische Merkmale kann wahlweise durch Merkmale ersetzt werden, die mit den bezweckten Merkmalen identisch, mit diesen gleich oder diesen ähnlich sind. Daher ist jedes in dieser Spezifikation offenbarte technische Merkmale lediglich ein Beispiel, das den bezweckten Merkmalen gleich oder ähnlich ist.
  • Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind oben offenbart worden, aber diese Ausführungsformen haben nicht den Zweck, die vorliegende Erfindung zu begrenzen. Fachleute können vielfältige Veränderungen und Modifikationen vornehmen, ohne den Erfindungsgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims (26)

  1. Weichmacher für biologisch abbaubare Materialien, der 100 Gewichtsteile eines Biomoleküls und 0,1 bis 1000 Gewichtsteile eines Vorläufermonomers oder -oligomers von biologisch abbaubarem Polymer, Wasser oder Mischungen davon umfasst, wobei das Biomolekül und das Vorläufermonomer oder -oligomer von biologisch abbaubarem Polymer, Wasser oder Mischungen davon nach dem Vermischen bei 50 bis 160°C thermisch behandelt sind.
  2. Weichmacher gemäß Anspruch 1, der 100 Gewichtsteile eines Biomoleküls und 0,1 bis 200 Gewichtsteile eines Vorläufermonomers oder -oligomers von biologisch abbaubarem Polymer, Wasser oder Mischungen davon umfasst, wobei das Biomolekül und das Vorläufermonomer oder -oligomer von biologisch abbaubarem Polymer, Wasser oder Mischungen davon nach dem Vermischen bei 50 bis 160°C thermisch behandelt sind.
  3. Weichmacher gemäß Anspruch 1, bei dem das Biomolekül pflanzliche Gelatine, tierisches Protein, Agar, Chitosan, Hyaluronsäure oder Mischungen davon einschließt.
  4. Weichmacher gemäß Anspruch 3, bei dem das tierische Protein tierische Gelatine oder Collagen einschließt.
  5. Weichmacher gemäß Anspruch 1, bei dem das biologisch abbaubare Polymer biologisch abbaubaren Polyester oder biologisch abbaubares Polyethylen oder Copolymere davon einschließt.
  6. Weichmacher gemäß Anspruch 5, bei dem der biologisch abbaubare Polyester Polyglycolsäure, Polymilchsäure, Polycaprolacton, Polyhydroxybutyrat, Polyhydroxyvalerat, Polyhydroxyvaleriansäure oder Copolymere davon einschließt.
  7. Weichmacher gemäß Anspruch 5, bei dem das biologisch abbaubare Polyethylen Polyvinylacetat, Poly(butylensuccinat), Polyvinylalkohol, Poly-p-dioxanon oder Copolymere davon einschließt.
  8. Weichmacher gemäß Anspruch 1, bei dem die Temperatur der thermischen Behandlung 80 bis 130°C beträgt.
  9. Verwendung eines Weichmachers zur Einstellung der Zähigkeit und/oder Schlagfestigkeit und/oder Adhäsion und/oder Formbarkeit eines biologisch abbaubaren Polymers, wobei der Weichmacher 100 Gewichtsteile eines Biomoleküls und 0,1 bis 1000 Gewichtsteile eines Monomers oder Oligomers von biologisch abbaubarem Polymer, Wasser oder Mischungen davon umfasst und wobei der Weichmacher bei 50 bis 160°C thermisch behandelt ist.
  10. Verwendung gemäß Anspruch 9, wobei der Weichmacher 100 Gewichtsteile eines Biomoleküls und 0,1 bis 500 eines Monomers oder Oligomers von biologisch abbaubarem Polymer, Wasser oder Mischungen davon umfasst und wobei der Weichmacher bei 50 bis 160°C thermisch behandelt ist.
  11. Verwendung gemäß Anspruch 10, wobei das Biomolekül pflanzliche Gelatine, tierisches Protein, Agar, Chitosan, Hyaluronsäure oder Mischungen davon einschließt.
  12. Verwendung gemäß Anspruch 11, bei der das tierische Protein tierische Gelatine oder Collagen einschließt.
  13. Verwendung gemäß Anspruch 9, bei der das biologisch abbaubare Polymer Polyglycolsäure, Polymilchsäure, Polycaprolacton, Polyhydroxybutyrat, Polyhydroxyvalerat, Polyhydroxyvaleriansäure, Polyvinylacetat, Poly(butylensuccinat), Polyvinylalkohol, Poly-p-dioxanon oder Copolymere davon einschließt.
  14. Verwendung gemäß Anspruch 9, bei der die Temperatur der thermischen Behandlung 80 bis 130°C beträgt.
  15. Vorstufe biologisch abbaubaren Materials, die 100 Gewichtsteile eines biologisch abbaubaren Polymers und 0,1 bis 50 Gewichtsteile eines Weichmachers umfasst, wobei der Weichmacher 100 Gewichtsteile eines Biomoleküls und 0,1 bis 1000 Gewichtsteile eines Vorläufermonomers oder -oligomers von biologisch abbaubarem Polymer, Wasser oder Mischungen davon umfasst und wobei der Weichmacher bei 50 bis 160°C thermisch behandelt ist.
  16. Vorstufe biologisch abbaubaren Materials gemäß Anspruch 15, die 100 Gewichtsteile eines biologisch abbaubaren Polymers und 0,1 bis 20 Gewichtsteile eines Weichmachers umfasst, wobei der Weichmacher 100 Gewichtsteile eines Biomoleküls und 0,1 bis 500 Gewichtsteile eines Vorläufermonomers oder -oligomers von biologisch abbaubarem Polymer, Wasser oder Mischungen davon umfasst und wobei der Weichmacher bei 50 bis 160°C thermisch behandelt ist.
  17. Vorstufe biologisch abbaubaren Materials gemäß Anspruch 15, bei der das Biomolekül pflanzliche Gelatine, Agar, tierisches Protein, Chitosan, Hyaluronsäure oder Mischungen davon einschließt.
  18. Vorstufe biologisch abbaubaren Materials gemäß Anspruch 15, bei der das biologisch abbaubare Polymer Polyglycolsäure, Polymilchsäure, Polycaprolacton, Polyhydroxybutyrat, Polyhydroxyvalerat, Polyhydroxyvaleriansäure, Polyvinylacetat, Poly(butylensuccinat), Polyvinylalkohol, Poly-p-dioxanon oder Copolymere davon einschließt.
  19. Vorstufe biologisch abbaubaren Materials gemäß Anspruch 15, bei der die Temperatur der thermischen Behandlung 80 bis 130°C beträgt.
  20. Biologisch abbaubares Material, das durch thermische Behandlung der Vorstufe biologisch abbaubaren Materials gemäß Anspruch 15 erhalten wird.
  21. Biologisch abbaubares Material gemäß Anspruch 20, bei dem die thermische Behandlung Spritzgießen, Extrusionsgießen, Rollenbeschichten, Laminieren oder Aufschäumen einschließt.
  22. Biologisch abbaubares Material gemäß Anspruch 20, bei dem die Temperatur der thermischen Behandlung 160 bis 280°C beträgt.
  23. Biologisch abbaubares Material gemäß Anspruch 22, bei dem die Temperatur der thermischen Behandlung 190 bis 250°C beträgt.
  24. Adhäsionsmaterial, das durch thermische Behandlung der Vorstufe biologisch abbaubaren Materials gemäß Anspruch 15 erhalten ist, wobei das Adhäsionsmaterial dadurch gekennzeichnet ist, dass thermisches Verpressen verwendet wird, um zwei Oberflächen zu verkleben.
  25. Adhäsionsmaterial gemäß Anspruch 24, bei dem das Material der Oberflächen gleich oder unterschiedlich ist.
  26. Adhäsionsmaterial gemäß Anspruch 25, bei dem das Material der Oberflächen Papier, Holz oder Metall einschließt.
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