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DE112008000001T5 - Bioabbaubarer Film oder bioabbaubares Sheet, Verfahren zum Herstellen derselben und Zusammensetzung für eine bioabbaubare Folie oder ein bioabbaubares Sheet - Google Patents

Bioabbaubarer Film oder bioabbaubares Sheet, Verfahren zum Herstellen derselben und Zusammensetzung für eine bioabbaubare Folie oder ein bioabbaubares Sheet Download PDF

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DE112008000001T5
DE112008000001T5 DE200811000001 DE112008000001T DE112008000001T5 DE 112008000001 T5 DE112008000001 T5 DE 112008000001T5 DE 200811000001 DE200811000001 DE 200811000001 DE 112008000001 T DE112008000001 T DE 112008000001T DE 112008000001 T5 DE112008000001 T5 DE 112008000001T5
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Germany
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mass
biodegradable
film
composition
sheet
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Application number
DE200811000001
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English (en)
Inventor
Kazuhiko Aoki
Yasuhiro Ikeo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nuclear Engineering Ltd
Original Assignee
Nuclear Engineering Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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Abstract

Zusammensetzung für eine bioabbaubare Folie oder ein bioabbaubares Sheet, umfassend:
0 Massen-% oder mehr und 35 Massen-% oder weniger Stärke,
20 Massen-% oder mehr und 70 Massen-% oder weniger Protein,
15 Massen-% oder mehr und 60 Massen-% oder weniger Cellulosefasern, und
1 Massen-% oder mehr und 15 Massen-% oder weniger Harnstoff.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine bioabbaubaren Folie (Film) oder ein Sheet, das als landwirtschaftliches Sheet, als Müllbeutel und dergleichen eingesetzt werden kann, ein Verfahren zum Herstellen derselben und eine Zusammensetzung zur Verwendung in der Folie oder dem Sheet.
  • [Stand der Technik]
  • Bislang wurden viele bioabbaubare Folien und Sheets vorgeschlagen, die auf bioabbaubaren Harzen, wie beispielsweise Polymilchsäure und Fettsäurepolyestern, und auf natürlichen Materialien, wie beispielsweise Stärke, basieren.
  • Die (offen gelegte) japanische Patentanmeldung mit der nationalen Veröffentlichungs-Nr. 10-511145-A (Patentschrift 1) offenbart zum Beispiel eine aus thermoplastischer Stärke, einem bioabbaubaren Polymer, Cellulosefasern und Protein hergestellte, gestreckte Folie. Die JP 2002-371201-A (Patentschrift 2) offenbart eine bioabbaubare Folie oder ein Sheet unter Verwenden eines bioabbaubaren Harzes, wie beispielsweise Polymilchsäure, eines anorganischen Füllmaterials, wie beispielsweise Calciumcarbonat, und eines wasserlöslichen Harzes, wie beispielsweise Polyethylenglycol. Die JP 06-313063-A (Patentschrift 3) offenbart eine bioabbaubare Folie, bei der Protein und ein natürlicher Gummi als Verfestigungsmittel Stärke und einem bioabbaubaren Fettsäurepolyester zugesetzt sind.
  • Die JP 2003-292554-A (Patentschrift 4) offenbart eine auf einer bioabbaubaren Verbindung mit aktivem Wasserstoff, wie beispielsweise Stärke, basierende, bioabbaubare Folie, mit der eine Verbindung mit einer Acryloylgruppe, Harnstoff, Glyzerin und natürliche Fasern, wie beispielsweise Cellulose, weiter verwendet werden. Die JP 2003-105130-A (Patentschrift 5) offenbart eine bioabbaubare Folie, die aus einer Zusammensetzung erhalten wurde, die durch Vernetzen mit einem Salz, wie beispielsweise einem Calciumsalz oder einem Aluminiumsalz, Stärke, Harnstoff und einer Verbindung mit einer Carbonsäuregruppe, wie beispielsweise Carboxymethylcellulose, und ferner Zusetzen von Glyzerin und Harnstoff erhalten wurde. Die JP 2004-339496-A (Patentschrift 6) offenbart eine bioabbaubare Folie unter Verwenden von Stärke, Harnstoff in einer Menge von 60 bis 300% bezogen auf die Stärke, einem mehrwertigen Alkohol, wie beispielsweise Glyzerin in einer Menge von 10 bis 150 Massen-% bezogen auf die Stärke, und natürlichen Materialien, wie beispielsweise Papier oder Hanffasern. Die JP 2001-288295-A (Patentschrift 7) offenbart eine Folie unter Verwenden von Maisglutenmehl, natürlichem Gummi und Harnstoff als Weichmacher. Die (offen gelegte) japanische Patentanmeldung mit der nationalen Veröffentlichungs-Nr. 2002-512929-A (Patentschrift 8) beschreibt eine aus einer Stärke, Protein, natürliche Cellulosefasern, ein Metallsalzhydrat und Harnstoff als Weichmacher enthaltenden Zusammensetzung hergestellte, bioabbaubare Folie.
    • Patentschrift 1: (offen gelegte) j apanische Patentanmeldung mit der Nationalen Veröffentlichungs-Nr. 10-511145-A
    • Patentschrift: 2: JP 2002-371201-A
    • Patentschrift 3: JP 06-313063-A
    • Patentschrift 4: JP 2003-292554-A
    • Patentschrift 5: JP 2003-105130-A
    • Patentschrift 6: JP 2004-339496-A
    • Patentschrift 7: JP 2001-288295-A
    • Patentschrift 8: (offen gelegte) japanische Patentanmeldung mit der nationalen Veröffentlichungs-Nr. 2002-512929-A
  • [Offenbarung der Erfindung]
  • [Von der Erfindung zu lösendes Problem]
  • Die in den Patentschriften 1 bis 3 beschriebenen, bioabbaubaren Folien usw. sind aufgrund der Verwendung von Polymeren jedoch zu teuer und im Hinblick auf die Bioabbaubarkeit werden Folien, die aus natürlichen Materialien bestehen, bevorzugt.
  • In den in den Patentschriften 4 bis 6 beschriebenen, bioabbaubare Folien werden mehrwertige Alkohole, einschließlich Glyzerin, als Weichmacher verwendet und daher können sich Glyzerin usw. während der Lagerung oder während der Verwendung herauslösen. Dies verursacht entsprechend eine Einschränkung der angestrebten Verwendung solcher Folien und daher können diese Folien nicht als Umhüllung für Lebensmittel verwendet werden.
  • Der Film in der Patentschrift 7 verwendet keinen mehrwertigen Alkohol, wie beispielsweise Glyzerin, der darin verwendete natürliche Gummi kann jedoch nicht vollständig abgebaut werden. Die Folie in der Patentschrift 8 enthält ein Metallsalz und kann daher Bedenken hinsichtlich der Umweltverschmutzung auslösen, wenn sie so, wie sie ist, im Boden entsorgt wird. Daneben enthält diese Folie Harnstoff in hoher Konzentration, wodurch sich die Belastung mit freigesetztem Stickstoff erhöht, was möglicherweise eine eingeschränkte Verwendung der Folie in der Landwirtschaft bedingt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Licht des vorstehend beschriebenen Standes der Technik gemacht und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine bioabbaubare Folie oder ein bioabbaubares Sheet mit ausreichender Wasserbeständigkeit und Festigkeit und einer geringeren Belastung mit Schadstoffen, wie beispielsweise einem Polymer, einem Metallsalz und Stickstoff, die in die Umwelt freigesetzt werden, bereitzustellen.
  • [Mittel zum Lösen des Problems]
  • Die vorliegenden Erfinder haben intensive Anstrengungen unternommen, um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen und haben infolgedessen gefunden, dass eine Folie oder ein Sheet mit Wasserbeständigkeit und mechanischer Festigkeit aus einer Zusammensetzung erhalten werden kann, die aus 3 Bestandteilen, nämlich Protein, Cellulosefasen und Harnstoff, oder 4 Bestandteilen, nämlich den 3 Bestandteilen plus Stärke, die falls erforderlich zugesetzt wird, besteht, und die vorliegende Erfindung wurde dadurch vervollständigt.
  • [Effekte der Erfindung]
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Folie (Film) oder ein Sheet mit ausreichender Wasserbeständigkeit und Festigkeit erhalten werden. Insbesondere kann eine durchsichtige und in hohem Maße bioabbaubare Folie mit Festigkeit, selbst wenn sie besonders dünn ist, erhalten werden. Daneben ist der Stickstoffgehalt dieser Folie geringer als in herkömmlichen bioabbaubaren Folien. Daraus ergibt sich, dass die als Umweltbelastung freigesetzte Menge an Stickstoff, selbst dann, wenn die Folie in der Natur entsorgt wird, gering ist. Dementsprechend wird ein neues Material bereitgestellt, das für eine Verwendung als zum Beispiel Kaltwetterfolien, die in der Landwirtschaft usw. verwendet werden, und Müllbeutel für von Haushalten erzeugten Rohmüll ausgelegt ist.
  • [Beste Ausführungsform der Erfindung]
  • Die Zusammensetzung für eine bioabbaubare Folie oder ein Sheet gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst 0 Massen-% oder mehr und 35 Massen-% oder weniger Stärke, 20 Massen-% oder mehr und 70 Massen-% oder weniger Protein, 15 Massen-% oder mehr und 60 Massen-% oder weniger Cellulosefasern und 1 Massen-% oder mehr und 15 Massen-% oder weniger Harnstoff und die Zusammensetzung, der Wasser zugesetzt wurde, umfasst 0 Massen-% oder mehr und 30 Massen-% oder weniger Stärke, 15 Massen-% oder mehr und 60 Massen-% oder weniger Protein, 10 Massen-% oder mehr und 40 Massen-% oder weniger Cellulosefasern, 0,75 Massen-% oder mehr und 12 Massen-% oder weniger Harnstoff und 20 Massen-% oder mehr und 60 Massen-% oder weniger Wasser.
  • Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Stärke kann nicht nur eine aus natürlichen Produkten stammende Stärke (natürliche Stärke), sondern auch eine chemisch modifizierte Stärke, die durch chemisches Modifizieren von natürlicher Stärke mit einer chemischen Behandlung erhalten wurde, oder eine geeignete Mischung derselben sein.
  • Die natürliche Stärke ist Stärke, die aus verschiedenen Pflanzen erhalten wurde, wie beispielsweise Maisstärke, Kartoffelstärke, Süßkartoffelstärke, Weizenstärke, Reisstärke, Tapiokastärke und Hirsestärke, und die Pflanze, die als Ursprung für die Stärke dient, ist nicht besonders beschränkt. Ein Gehalt von in der Stärke enthaltener Amylose und enthaltenem Amylopektin ist ebenfalls nicht besonders beschränkt und es kann auch Stärke mit einem erhöhten Amylosegehalt, wie beispielsweise stark amylosehaltige Maisstärke, verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung kann nicht nur eine einzige Stärke, sondern auch zwei oder mehr Arten von natürlicher Stärke verwendet werden.
  • Chemisch modifizierte Stärke weist in die Hydroxylgruppen der Stärke bildenden Glucosen eingeführte Substituenten auf. Die Substituenten sind nicht besonders beschränkt und die Art der zu modifizierenden Stärke ist ebenfalls nicht besonders beschränkt. Beispiele für die chemisch modifizierte Stärke schließen Hydroxypropylstärke, Carboxymethylstärke, acetylierte, stark amylosehaltige Stärke, Stärkeacetat, Stärkemaleat, Stärkeoctenylsuccinat, Stärkesuccinat, Stärkephthalat, stark amylosehaltige Hydroxypropylstärke, vernetzte Stärke, Stärkephosphat und Hydroxypropyldistärkephosphat ein. Diese chemisch modifizierten Stärken sind nicht auf einen einzigen Typ beschränkt und können als Mischung aus zwei oder mehreren derselben verwendet werden. Wie sie hierin verwendet wird, bezeichnet die vernetzte Stärke eine Stärke mit Molekülen, die untereinander durch verschiedene Vernetzungsmittel, wie beispielsweise Phosphorsäurechlorid, Epichlorhydrin und Phosphorsäurederivate, vernetzt sind.
  • Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Protein kann entweder ein von Pflanzen stammendes Protein oder ein von Tieren stammendes Protein oder ein synthetisches Protein sein. Beispiele für von Pflanzen stammende Proteine (Pflanzenproteine) schließen Proteine ein, die aus verschiedenen Hülsenfrüchten und Körnern erhalten wurden, wie beispielsweise Sojaprotein. Weizenprotein und Reisprotein. Beispiele für von Tieren stammende Proteine (tierische Proteine) schließen Proteine ein, die aus verschiedenen Tieren, Vögeln und Fischen stammen, wie beispielsweise Milchprotein. Diese Proteine können nicht nur Rohproteine, die bloß extrahiert und nicht gereinigt wurden, sondern auch konzentrierte Proteine, die aufkonzentriert wurden, sein. Beispiele für solche Proteine schließen konzentriertes Sojaprotein im Fall der von Pflanzen stammenden Proteine und konzentriertes Milchprotein im Fall der von Tieren stammenden Proteine ein. Obwohl die Proteine auch solche sein können, die aus Rohproteinen gereinigt wurden, sind solche von Pflanzen stammenden Proteine zum Beispiel Gluten, Zein, Hordein, Avenin und Kaffirin und solche von Tieren stammenden Proteine zum Beispiel Casein, Albumin, Collagen, Gelatine und Keratin. Diese Proteine können einzeln oder in Kombination aus zwei oder mehr Arten derselben verwendet werden.
  • Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Cellulosefasern können entweder natürliche oder künstliche Cellulosefasern sein. Beispiele für natürliche Cellulosefasern schließen solche ein, die aus verschiedenen Pflanzen stammen, zum Beispiel Samenhülsen von Körnern, wie beispielsweise Reishülsen, oder Gräser, Holz, Stroh, Zuckerrohr, Baumwolle, Blätter, eine Maishülse, aus Zuckerrohrabfällen erhaltene Bagasse und verarbeitete Produkte, wie beispielsweise Zeitungen. Diese Cellulosefasern werden durch Trocknen von Stroh, Samenhülsen von Körnern oder dergleichen und anschließendem Lösen derselben in faserigem Zustand erhalten und durch Schneiden derselben in beliebig geeignete Längen verwendet. Eine Cellulosefaser, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist ungefähr 1 bis 100 μm dick und ungefähr 10 μm bis 30 mm lang und kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der angestrebten Verwendung und der erforderlichen Festigkeit ihres verarbeiteten Produkts bestimmt werden.
  • Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält Protein, Cellulosefasern und Harnstoff als wesentliche Bestandteile, wobei das Protein in einer Menge von 20 Massen-% oder mehr und 70 Massen-% oder weniger, die Cellulosefasern in einer Menge von 15 Massen-% oder mehr und 60 Massen-% oder weniger und Harnstoff in einer Menge von 1 Massen-% oder mehr und 15 Massen-% oder weniger, bezogen auf die Zusammensetzung, enthalten sind, und, wenn Stärke verwendet wird, die Stärke in einer Menge von 0 Massen-% oder mehr und 35 Massen-% oder weniger, bezogen auf die Zusammensetzung, enthalten ist. Diese Zusammensetzung betrifft eine Zusammensetzung in einem Zustand vor der Zugabe von Wasser, wie sie nachfolgend beschrieben wird, wobei angenommen wird, dass die entsprechenden Materialien, die in einem üblichen Zustand gelagert wurden, ohne eine spezielle Trocknungs- oder Befeuchtungsbehandlung auszuführen, verwendet werden.
  • Ein bioabbaubares, blattartiges Produkt kann auch aus 3 Bestandteilen, nämlich zum Beispiel Protein, Cellulosefasern und Stärke, erhalten werden, die anders als in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung sind. Dieses sheetartige Produkt ist so dick wie eine Folie und weist eine geringe Biegsamkeit und Dehnbarkeit auf. Während der Lagerung wird das sheetartige Produkt getrocknet, leicht beschädigt und zerbrochen. Unter diesen Umständen fanden die vorliegenden Erfinder, dass durch Zusetzen von Harnstoff zu einer Zusammensetzung mit einem bestimmten Mischungsverhältnis eine biegsame, sheetartige Folie gebildet werden kann, die nicht nur Festigkeit, sondern auch verbesserte Wasserrückhalteeigenschaften aufweist. Zu diesem Zeitpunkt kann die Zusammensetzung nicht als Folie gebildet werden, wenn Protein in einer Menge von weniger als 20 Massen-% oder mehr als 70 Massen-% in der Zusammensetzung enthalten ist. Wenn die Menge der enthaltenen Cellulosefasern weniger als 15 Massen-% beträgt, kann die Zusammensetzung ebenfalls nicht als Folie ausgebildet werden, und wenn die Menge der enthaltenen Cellulosefasern mehr als 60 Massen-% beträgt, ist die Menge der enthaltenen Cellulosefasern bezogen auf die Menge des Proteins zu hoch, was dazu führt, dass die Zusammensetzung ebenso keine gute Folie bilden kann wie in dem Fall, bei dem die Menge an enthaltenen Cellulosefasern zu gering ist. Harnstoff ist ein wesentlicher Bestandteil, der für die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung sehr wichtig ist. Statt dass dieser Harnstoff als Weichmacher in einer aus einem synthetischen Polymer bestehenden Folie dient, übt er eher eine wasserrückhaltende Funktion in der erhaltenen Folie aus, wodurch der Folie Biegsamkeit verliehen wird. Dementsprechend sollte die Menge an in der Zusammensetzung enthaltenem Harnstoff in wenigstens einem Zustand, bei dem kein Wasser zugesetzt wird, 1 Massen-% oder mehr, bevorzugt 2 Massen-% oder mehr, betragen. Zum anderen ist die Menge an Harnstoff vorzugsweise geringer, um die Stickstoffbelastung der Umwelt zu verringern und daher beträgt die Menge an Harnstoff in der Zusammensetzung 15 Massen-% oder weniger, bevorzugt 12 Massen-% oder weniger, besonders bevorzugt weniger als 5 Massen-%. Das heißt, dass die Menge an enthaltenem Harnstoff 1 bis 15 Massen-%, bevorzugt 2 bis 12 Massen-% beträgt.
  • In der vorliegenden Erfindung ist Stärke ein Bestandteil, der nicht essentiell, sondern optional ist und, falls erforderlich, in geeigneter Weise enthalten ist. Die Menge an in der Zusammensetzung enthaltener Stärke beträgt 35 Massen-% oder weniger. Die aus der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung erhaltene Folie wird durch den gut ausgewogenen Einschluss von Protein, Cellulosefasern und Harnstoff erhalten, wobei Stärke als Füllmaterial (Streckmaterial) in Betracht gezogen wird. Die Bildung einer geeigneten Folie ist entsprechend nicht ausführbar, wenn die Menge an in der Zusammensetzung enthaltener Stärke erhöht wird und so kein gut ausgewogener Einschluss der 3 Bestandteile, nämlich Protein, Cellulosefasern und Harnstoff, erreichet wird.
  • Die bioabbaubare Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält Protein, Cellulosefasern und Harnstoff als wesentliche Bestandteile, denen Stärke als weiterer Bestandteil zugesetzt wird und erfordert nicht das Mischen mit anderen Bestandteilen, wie beispielsweise einem Weichmacher wie Glyzerin oder Polyethylenglykol, einem Enthärter und einem Metallsalz. Selbstverständlich können Zusatzstoffe, wie beispielsweise ein Färbemittel und ein Stabilisierungsmittel zum Verhindern einer thermischen Verfärbung, in die bioabbaubare Zusammensetzung eingeführt werden, solange die physikalischen Eigenschaften des verarbeiteten Produkts der vorliegenden Erfindung, wie beispielsweise Festigkeit und Biegsamkeit, nicht wesentlich verändert werden.
  • Die Folie oder dergleichen der vorliegenden Erfindung kann auf folgende Weise hergestellt werden. Das heißt, dass die erforderlichen Bestandteile gut mit Wasser vermischt und dann ausreichend geknetet werden. Das bedeutet, dass die vorstehend beschriebenen Bestandteile in vorher festgelegten Mischungsverhältnissen gemischt werden, dann Wasser zugesetzt wird und unter Rühren mit einem Doppelschraubenmischer oder dergleichen ausreichend geknetet werden. Zu diesem Zeitpunkt reicht ein bloßes Mischen der entsprechenden Bestandteile mit Wasser nicht aus und die Bestandteile werden ausreichend geknetet, bis eine Härte erreicht wird, die derjenigen eines Ohrläppchens, bevorzugt der Festigkeit einer Nudel, ähnelt.
  • In diesem Fall wird das Mischungsverhältnis von Wasser zu der Zusammensetzung so eingestellt, dass 10 Massenteile oder mehr und 100 Massenteile oder weniger Wasser, bevorzugt 25 Massenteile oder mehr und 70 Massenteile oder weniger Wasser, in Bezug auf 100 Massenteile der Zusammensetzung gemischt werden. Das Mischungsverhältnis wird jedoch in geeigneter Weise so angepasst, dass die vorstehend beschriebene Härte erreicht werden kann. Wenn die Menge an Wasser weniger als 10 Massenteile beträgt, wird die Zusammensetzung körnig und kann nicht ausreichend geknetet werden, während, wenn die Menge an Wasser mehr als 100 Massenteile beträgt, eine so große Menge an Wasser vorliegt, dass in vielen Fällen keine geeignete Festigkeit erhalten werden kann. Die Zusammensetzung, bei der Stärke, dem Protein, den Cellulosefasern und dem Harnstoff Wasser zugesetzt wurde, kann Wasser in einer Menge von bevorzugt 20 Massen-% oder mehr und 60 Massen-% oder weniger, besonders bevorzugt 28 Massen-% oder mehr und 52 Massen-% oder weniger, enthalten.
  • Das resultierende geknetete Material kann zum Beispiel direkt zu einer Folie oder einem Sheet verarbeitet werden. Zum Bilden einer Folie oder eines Sheet kann das geknetete Material gepresst werden, wobei eine rollierende Verarbeitung, ein so genanntes Kalandrieren oder Rollen, bevorzugt verwendet wird.
  • Während des Pressens wird eine Wärmebehandlung ausgeführt. Die Wärmebehandlung wird bei einer Temperatur von 100°C oder mehr und ungefähr 135°C, der Zersetzungstemperatur von Harnstoff oder weniger, das heißt in dem Bereich von 100 bis 135°C, besonders bevorzugt 110 bis 130°C, ausgeführt. Wenn die Temperatur niedrig ist, kann keine ausreichende Festigkeit und Durchsichtigkeit erreicht werden, während sich die resultierende Folie, wenn die Temperatur hoch ist, bräunlich verfärbt und das Wasser in derselben abnimmt, wodurch sich oft ein Produkt ergibt, das mehr eine Platte ohne Biegsamkeit als eine Folie ist. Der Druck und die Zeit während des Pressens werden in Abhängigkeit von der Formulierung der Zusammensetzung und der Dicke einer gewünschten Folie bestimmt und betragen entsprechend zum Beispiel ungefähr 5 MPa und ungefähr 5 Minuten, wenn die Temperatur 120°C beträgt. Eine Folie oder ein Sheet mit geeigneter Festigkeit und Wasserbeständigkeit kann jedoch durch Pressen bei einer gewöhnlichen Temperatur ohne Erwärmen erhalten werden.
  • In der vorliegenden Erfindung besitzt die aus der Zusammensetzung der Erfindung erhaltene, Harnstoff enthaltende Folie oder das Sheet hervorragende Wasserrückhalteeigenschaften. Ein durch Kneten der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung erhaltenes Zwischenprodukt, dem Wasser zugesetzt wurde, weist ebenso Wasserrückhalteeigenschaften auf, und nach der Lagerung in einem befeuchteten Zustand kann das Zwischenprodukt zu einer Folie oder dergleichen verarbeitet werden. Das heißt, dass eine aus den 3 oder 4 der vorstehend beschriebenen Bestandteile bestehende Zusammensetzung ausreichend mit Wasser geknetet und als Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden kann. Diese als Zwischenprodukt bereitgestellte Zusammensetzung enthält 0 Massen-% oder mehr und 30 Massen-% oder weniger Stärke, 15 Massen-% oder mehr und 60 Massen-% oder weniger Protein, 10 Massen-% oder mehr und 40 Massen-% oder weniger Cellulose, 0,75 Massen-% oder mehr und 12 Massen-% oder weniger Harnstoff und 20 Massen-% oder mehr und 60 Massen-% oder weniger Wasser, wobei die Menge an Harnstoff bevorzugt 1 Massen-% oder mehr und 10 Massen-% oder weniger beträgt. Wie sie hierin verwendet wird, meint eine „Lagerung in einem befeuchteten Zustand” einen Zustand, in dem im Wesentlichen kein Wasser aus der gekneteten Zusammensetzung verdampft und ist beispielsweise durch eine Lagerung in zum Beispiel einem Kunststoffbeutel gegeben. Es ist jedoch nicht immer erforderlich, dass die Umgebung, in der die Zusammensetzung gelagert wird, sehr feucht gehalten wird.
  • Die aus der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung erhaltene Folie oder das Sheet ist mehrere zehn μm bis ungefähr 300 μm dick oder kann auch als sheetartiges Produkt mit einer Dicke von ungefähr 0,5 bis 2 mm bereitgestellt werden.
  • Die Folie oder dergleichen der vorliegenden Erfindung ist durchsichtig bis durchscheinend und für ungefähr 1 Woche in einem in Wasser eingetauchten Zustand, wenn die Dicke der Folie 200 μm beträgt, oder 3 Wochen oder länger, wenn die Dicke der Folie 1 mm beträgt, wasserbeständig. Die Folie oder dergleichen der vorliegenden Erfindung weist eine Reißfestigkeit von wenigstens ungefähr 10 bis 30 MPa auf. Dieses Produkt verwendet keinen Weichmacher, wie beispielsweise ein Öl, ein Wachs oder Glyzerin, wodurch es als Folie oder Sheet mit hervorragender Sicherheit für den lebenden Körper dient, ohne Chemikalien aus selbigen freizusetzen. Daneben verwendet dieses Produkt ebenfalls kein Metallsalz und es wird daher kein Metallsalz bei der Zersetzung abgeben und es wird, aufgrund seines geringen Harnstoffgehalts, weniger Stickstoff in die Umgebung freisetzen, wodurch Bedenken hinsichtlich einer Umweltverschmutzung, wie beispielsweise einer Nährstoffanreicherung, verringert werden.
  • Es versteht sich von selbst, dass die Folie oder das Sheet der vorliegenden Erfindung als Hüll- oder Verpackungssheet für Lebensmittel verwendet werden können, und keiner sekundären Verarbeitung unterzogen werden oder einer sekundären Verarbeitung zu Beuteln, wie beispielsweise Verpackungs- oder Aufbewahrungsbeuteln für Lebensmittel unterzogen und in verschiedenen Formen als Müllbeutel, Einkaufsbeutel und der gleichen bereitgestellt werden können. Das Verfahren zum Verarbeiten der Folie oder des Sheets zu einem Beutel schließt ein Verfahren zum Verarbeiten derselben zu einem Beutel unter Verwenden eines aus dergleichen Zusammensetzung wie derjenigen des Blatts als Ausgangsmaterial bestehenden Klebstoffs und ein Verfahren zum Erhöhen des Drucks in dem Teil des unter Erwärmen erfolgenden Druckklebens ein.
  • Ein sheetartiges Produkt mit nicht nur einer ausreichenden Wasserbeständigkeit, sondern ebenso einer hohen Festigkeit kann aus der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung erhalten werden. Dementsprechend kann die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung nicht nur für eine Folie oder ein Sheet, sondern auch für Geschirr, wie beispielsweise eine Tasse oder einen Teller, eine Brotbüchse und einen Verpackungsbehälter für Mitnahmeprodukte verwendet werden. In diesem Fall kann die ausreichend geknetete Zusammensetzung unter Erwärmen auf die vorstehend angegebene Temperatur in eine vorher festgelegte Form gepresst werden. Falls erforderlich kann das Produkt mit einem wasserbeständigen Harz beschichtet werden.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele ausführlicher beschrieben. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
  • [Beispiel 1]
  • Zunächst wurden Zusammensetzungen, die Stärke, Protein, Cellulosefasern und Harnstoff enthalten, hinsichtlich ihres Mischungs-/Pressvermögens und ihrer Fähigkeit, eine dünne Folie zu bilden, bewertet.
  • Maisstärke (hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Kartoffelstärke (hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Reisstärke (hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Weizenstärke (hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Weizenprotein („Fumeritt A”, hergestellt von Nagata Group), Cellulosefasern (KC Flock Maschenweite 100 oder 200, hergestellt von Nippon Paper Chemicals) und Harnstoff wurden, wie in Tabelle 1 gezeigt, gemischt, dann wurde Wasser in der in Tabelle 1 gezeigten Menge zugesetzt und diese Bestandteile unter Verwenden eines Doppelschraubenmischers bei gewöhnlichen Temperaturen vermischt und geknetet. Die Bildung des resultierenden gekneteten Produkts zu einer Folie wurde unter Erwärmen bei 120°C mit einer Doppelschraubenpressmaschine durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wurde das geknetete Produkt hinsichtlich seines Mischungs-/Pressvermögens und seiner Fähigkeit, eine dünne Folie zu bilden, bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Das Mischungs-/Pressvermögen wurde bewertet, indem untersucht wurde, ob die Zusammensetzung ausreichend mit Wasser geknetet werden konnte oder nicht, und die Fähigkeit eine dünne Folie zu bilden, wurde bewertet, indem untersucht wurde, ob eine Folie erhalten werden konnte oder nicht. Tabelle 2 zeigt die Formulierung von jeder Zusammensetzung, der Wasser zugesetzt wurde. [Tabelle 1]
    Test-Nr. Bestandteile (Massenteile) Wasser (Massenteil), bezogen auf 100 Teile der Zusammen- setzung Mischungs-/Press- vermögen Fähigkeit, eine dünne Folie zu bilden, Biegsamkeit
    Stärke Protein Cellulose Harnstoff
    Mais Kartoffel Reis Weizen
    1 0,0 - - - 100,0 0,0 0,0 52,2 x -
    25 0,0 - - - 50,0 50,0 0,0 50,0 O x
    26 0,0 - - - 41,7 58,3 0,0 41,7 O x
    27 0,0 - - - 40,0 60,0 0,0 56,0 O x
    49 0,0 - - - 28,6 71,4 0,0 71,4 O x
    50 0,0 - - - 23,1 76,9 0,0 61,5 O x
    24 0,0 - - - 90,1 9,0 0,9 36,0 O x
    23 0,0 - - - 89,3 8,9 1,8 35,7 O x
    18(4) 0,0 - - - 65,4 32,7 2,0 29,4 O O
    37(4) 21,6 - - - 43,8 32,7 2,0 32,7 O O
    18(3) 0,0 - - - 64,7 32,4 2,9 29,4 O O
    37(3) 21,4 - - - 43,4 32,4 2,9 32,4 O O
    45 21,3 - - - 43,2 32,3 3,2 32,3 O O
    18(2) 0,0 - - - 64,0 32,0 4,0 32,0 O O
    37(2) 21,1 - - - 42,9 32,0 4,0 32,0 O O
    22 0,0 - - - 87,0 8,7 4,3 34,8 O x
    44 20,6 - - - 41,9 31,3 6,3 31,3 O O
    43 24,4 - - - 49,6 18,5 7,4 29,6 O O
    41 12,2 - - - 24,8 55,6 7,4 51,9 O O
    19 0,0 - - - 37,0 55,6 7,4 51,9 O O
    21 0,0 - - - 83,3 8,3 8,3 33,3 O x
    40 15,0 - - - 30,5 45,5 9,1 40,9 O O
    17 11,1 - - - 55,6 22,2 11,1 27,8 O O
    16 5,9 - - - 58,8 23,5 11,8 29,4 O O
    18 0,0 - - - 58,8 29,4 11,8 29,4 O O
    36 5,9 - - - 52,9 29,4 11,8 29,4 O O
    37 19,4 - - - 39,4 29,4 11,8 29,4 O O
    38 - 19,4 - - 39,4 29,4 11,8 29,4 O O
    39 - - 19,4 - 39,4 29,4 11,8 29,4 O O
    100 - - - 19,4 39,0 29,4 11,8 29,4 O O
    48 29,4 - - - 29,4 29,4 11,8 29,4 O O
    51 51,8 - - - 7,1 29,4 11,8 29,4 x -
    15 0,0 - - - 66,7 20,0 13,3 26,7 O O
    35 6,9 - - - 62,1 17,2 13,8 34,5 O O
    14 0,0 - - - 76,9 7,7 15,4 30,8 O x
    [Tabelle 2]
    Test-Nr. Bestandteile (Massenteile) Mischungs-/Press- vermögen Fähigkeit, eine dünne Folie zu bilden, Biegsamkeit
    Stärke Protein Cellulose Harnstoff Wasser
    Mais Kartoffel Reis Weizen
    1 0,0 - - - 65,7 0,0 0,0 34,3 x -
    25 0,0 - - - 33,3 33,3 0,0 33,3 O x
    27 0,0 - - - 25,6 38,5 0,0 35,9 O x
    26 0,0 - - - 29,4 41,2 0,0 29,4 O x
    49 0,0 - - - 16,7 41,7 0,0 41,7 O x
    50 0,0 - - - 14,3 47,6 0,0 38,1 O x
    24 0,0 - - - 66,2 6,6 0,7 26,5 O x
    23 0,0 - - - 65,8 6,6 1,3 26,3 O x
    18(4) 0,0 - - - 49,3 24,6 1,5 24,6 O O
    37(4) 16,3 - - - 33,0 24,6 1,5 24,6 O O
    18(3) 0,0 - - - 48,9 24,4 2,2 24,4 O O
    37(3) 16,1 - - - 32,8 24,4 2,2 24,4 O O
    45 16,1 - - - 32,7 24,4 2,4 24,4 O O
    18(2) 0,0 - - - 48,5 24,2 3,0 24,2 O O
    37(2) 18,0 - - - 32,5 24,2 3,0 24,2 O O
    22 0,0 - - - 64,5 6,5 3,2 25,8 O x
    44 15,7 - - - 31,9 23,8 4,8 23,8 O O
    41 8,0 - - - 16,3 36,6 4,9 34,1 O O
    19 0,0 - - - 24,4 36,6 4,9 34,1 O O
    43 18,9 - - - 38,3 14,3 5,7 22,9 O O
    21 0,0 - - - 62,5 6,3 6,3 25,0 O x
    40 10,6 - - - 21,6 32,3 6,5 29,0 O O
    17 8,7 - - - 43,5 17,4 8,7 21,1 O O
    16 4,5 - - - 45,5 18,2 9,1 22,7 O O
    18 0,0 - - - 45,5 22,7 9,1 22,7 O O
    36 4,5 - - - 40,9 22,7 9,1 22,7 O O
    37 15,0 - - - 30,5 22,7 9,1 22,7 O O
    38 - 15,0 - - 30,5 22,7 9,1 22,7 O O
    39 - - 15,0 - 30,5 22,7 9,1 22,7 O O
    100 - - - 15,0 30,5 22,7 9,1 22,7 O O
    48 22,7 - - - 22,7 22,7 9,1 22,7 O O
    51 40,0 - - - 5,5 22,7 9,1 22,7 x -
    35 5,1 - - - 46,2 12,8 10,3 25,6 O O
    15 0,0 - - - 52,6 15,8 10,5 21,1 O O
    14 0,0 - - - 58,8 5,9 11,8 23,5 O x
  • [Festigkeitstest]
  • Acht Zusammensetzungen mit hervorragendem Mischungsvermögen und Heißpressvermögen in Tabelle 1 (Tabelle 2), das heißt, die Test-Nr. 18, 18(2) bis 18(4), 37 und 37(2) bis 37(4) wurden zum Herstellen von verschiedenen Folien mittels Wärmepressen bei 120°C (5 MPa, 5 Minuten) verwendet und die Reißfestigkeiten dieser Folien wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
  • Figure 00160001
  • [Bewertung der Wasserbeständigkeit]
  • Dann wurden die 8 in dem Festigkeitstest verwendeten Zusammensetzungen und die Zusammensetzung mit der Test-Nr. 36 zum Herstellen verschiedener Folien mittels Wärmepressen bei 120°C (5 MPa, 5 Minuten) verwendet und diese Folien wurden hinsichtlich ihrer Wasserbeständigkeit untersucht. Die Bewertung wurde durchgeführt, indem beurteilt wurde, ob die in Wasser mit gewöhnlicher Temperatur eingetauchte Zusammensetzung ihre ursprüngliche Form ohne aufzuquellen beibehielt oder nicht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt und es wurde bestätigt, dass diese Folien eine Wasserbeständigkeit von 7 Tagen, wenn die Dicke der Folie 200 μm betrug, oder von 24 Tagen oder länger, wenn die Dicke der Folie 1 mm betrug, aufweisen. Als Referenz wurden Blätter, die durch Pressverarbeitung bei gewöhnlichen Temperaturen erhalten wurden, ebenfalls hinsichtlich ihrer Wasserbeständigkeit bewertet.
  • Figure 00180001
  • [Gewerbliche Anwendbarkeit]
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine bioabbaubare Folie oder ein bioabbaubares Sheet mit hervorragender Festigkeit und hervorragender Wasserbeständigkeit, die bislang nicht erreicht wurden, bereitgestellt werden. Die Folie oder das Sheet der vorliegenden Erfindung weist insbesondere eine hervorragende Wasserbeständigkeit auf, kann aus nur natürlichen Materialien, wie beispielsweise Stärke und Protein, ohne Verwenden eines synthetischen Polymers, wie beispielsweise Polymilchsäure, hergestellt werden, wodurch eine hohe Bioabbaubarkeit erreicht wird, und kann relativ günstig hergestellt werden. Dementsprechend kann die Folie oder das Sheet der vorliegenden Erfindung zu einem Beutel verarbeitet werden und der Beutel, in den Rohmüll von Haushalten getan wird, kann so, wie er ist, entsorgt werden. Die Folie oder das Sheet der vorliegenden Erfindung weist insbesondere einen niedrigen Strickstoffgehalt auf und ist frei von Metallsalz, wodurch die Belastung für die Umwelt verringert wird.
  • Zusammenfassung
  • Die Erfindung stellt eine bioabbaubare Folie oder ein bioabbaubares Sheet mit ausreichender Wasserbeständigkeit und ausreichender Festigkeit bereit. Die entsprechenden Bestandteile werden so gemischt, dass sie eine Mischung bilden, die 0 Massen-% oder mehr und 35 Massen-% oder weniger Stärke, 20 Massen-% oder mehr und 70 Massen-% oder weniger Protein, 15 Massen-% oder mehr und 60 Massen-% oder weniger Cellulosefasern, und 1 Massen-% oder mehr und 15 Massen-% oder weniger Harnstoff enthält, dann werden 100 Massenteilen der Mischung 10 oder mehr und 100 oder weniger Massenteile Wasser zugesetzt, die Mischung ausreichend mit einem Doppelschraubenmischer oder dergleichen geknetet und das geknetete Produkt unter Erwärmen bei ungefähr 120°C gerollt, um eine Folie oder ein Sheet mit mehreren zehn μm bis ungefähr 300 μm Dicke zu ergeben.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (8)

  1. Zusammensetzung für eine bioabbaubare Folie oder ein bioabbaubares Sheet, umfassend: 0 Massen-% oder mehr und 35 Massen-% oder weniger Stärke, 20 Massen-% oder mehr und 70 Massen-% oder weniger Protein, 15 Massen-% oder mehr und 60 Massen-% oder weniger Cellulosefasern, und 1 Massen-% oder mehr und 15 Massen-% oder weniger Harnstoff.
  2. Aus der Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 erhaltene, bioabbaubare Folie oder bioabbaubares Sheet.
  3. Bioabbaubare Folie oder bioabbaubares Sheet, hergestellt durch Zusetzen von Wasser zu der Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, Kneten der resultierenden Mischung und Rollen des gekneteten Produkts unter Erwärmen bei 100 bis 135°C.
  4. Aus der bioabbaubaren Folie oder dem bioabbaubaren Sheet gemäß Anspruch 2 oder 3 erhaltener Beutel.
  5. Zusammensetzung für eine bioabbaubare Folie oder ein bioabbaubares Sheet, umfassend: 0 Massen-% oder mehr und 30 Massen-% oder weniger Stärke, 15 Massen-% oder mehr und 60 Massen-% oder weniger Protein, 10 Massen-% oder mehr und 40 Massen-% oder weniger Cellulosefasern, 0,75 Massen-% oder mehr und 12 Massen-% oder weniger Harnstoff, und 20 Massen-% oder mehr und 60 Massen-% oder weniger Wasser.
  6. Zusammensetzung zur Herstellung einer durch Kneten der Zusammensetzung gemäß Anspruch 5 erhaltenen, bioabbaubaren Folie oder eines Sheets.
  7. Verfahren zum Herstellen einer bioabbaubaren Folie oder eines Sheets, umfassend die Schritte: Zusetzen von Wasser zu der bioabbaubaren Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 und Kneten der resultierenden Mischung oder Kneten der Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 5 und 6, und Pressen der gekneteten Zusammensetzung unter Erwärmen.
  8. Verfahren zur Herstellung einer bioabbaubaren Folie oder eines Sheets nach Anspruch 7, wobei das Erwärmen bei 100°C oder mehr und 135°C oder weniger durchgeführt wird.
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