DE19802718C2

DE19802718C2 - Thermoplastische, kompostierbare Polymerzusammensetzung

Info

Publication number: DE19802718C2
Application number: DE1998102718
Authority: DE
Inventors: Hubert Loick
Original assignee: HUBERT LOICK VNR GmbH
Current assignee: HUBERT LOICK VNR GmbH
Priority date: 1998-01-24
Filing date: 1998-01-24
Publication date: 2002-02-21
Anticipated expiration: 2018-01-25
Also published as: DE19802718A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft kompostierbare, thermoplastische Polymer blends und Zusammensetzungen, die nachwachsende Rohstoffe und thermo plastische abbaubare Polymere, die auf Basis synthetischer oder natürlicher Rohstoffe hergestellt werden, enthalten. Die erfindungsgemäßen thermo plastischen Polymerblends lassen sich mit den üblichen Methoden der kunststoffverarbeitenden Industrie zu beispielsweise Folien, Flaschen, Trays, Lebensmittelschalen zum Verkauf von Fast-Food-Produkten, Verkaufs- oder Tiefkühlverpackungen und Spritzgußerzeugnissen verarbeiten. Diese biologisch abbaubaren Gegenstände haben Gebrauchseigenschaften analog der konventionellen Kunststoffmaterialien, sind aber biologisch abbaubar bzw. kompostierbar entsprechend des Normvorschlags DIN 54900 oder OK Compost Certificate oder ASTM D 5338. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung derartiger Polymerblends und Zusammensetzungen sowie aus den Polymerblends und Zusammensetzungen hergestellte Gegenstände.

Biologisch abbaubare Polymerblends und daraus hergestellte Gegenstände auf der Basis nachwachsender Rohstoffe wie Stärke und Cellulose sind bekannt und auch kommerziell erhältlich. Eine Reihe von Patentanmeldungen auf diesem Gebiet beschreiben dies:
Warner & Lambert: US 5 095 054; EP 118 240; EP 298920; EP 304 401; EP 326 517; EP 327 505; EP 404 723; EP 391 853;
Novamont: US 5 412 005; US 5 286 770; US 5 258 430; US 5 234 977; WO 90- 10671; WO 92-19680; WO 92-02363; WO 92-14782; EP 0 560 244;
Griffin/Coloroll: EP 0 045 621
Otey: US 3 949 145; US 4 454 268; US 4 337 181; US 4133 784
Parke Davis: WO 92-16584; WO 94-16020; US 5 393 804; WO 94-42567
BIOTEC: WO 90-05161; US 5 314 934; US 5 280 055; DE 42 37 535; WO 96-31561; WO 96-19599.

In der WO 96/06886 ist ein biologisch abbaubarer Werkstoff mit einer Matrix aus Latex, Stärke und Polybetahydroxybutyrat und/oder Zellulosepulver offenbart. In die Grundmatrix können pflanzliche Füllstoffe wie Granulate von Getreidekörnern oder Fasern von Faserpflanzen eingelagert sein. Sämtliche Ausgangsstoffe werden zerkleinert, beispielsweise granuliert, gemischt und in einem Schneckenextruder oder in einer Spritzgießmaschine plastifiziert. Die plastifizierte Masse kann in eine Form gespritzt oder zu einem Strang extrudiert werden.

Die EP 560 244 A2 offenbart eine filmbildende Polymerzusammensetzung, die aus einer Schmelze herstellbar ist, welche eine Stärkekomponente und eine synthetische, thermoplastische Polymerkomponente aufweist. In der genannten Druckschrift ist ein hoher Amylopektin-Anteil in der Stärkekomponente vorgesehen, um eine gute Flüssigkeits- und Gasbarriere sowie gute mechanische Eigenschaften zu erzielen.

Die US-PS 5 609 817 offenbart eine durch Feuchtigkeit anstatt durch Wärme schrumpfbare Schrumpffolie. Die Schrumpffolie ist ebenfalls auf Stärkebasis hergestellt.

Alle vorgenannten Patente und Patentanmeldungen befassen sich mit dem Rohstoff Stärke und Polymermischungen mit Stärke und weiteren abbaubaren Polymerkomponenten. Unabhängig davon, ob in den vorgenannten beispielhaften Druckschriften die Stärkekomponenten durch Extrusionskochen mit Wasser und Weichmachern zu einem destrukturierten Stärke-Zwischenprodukt geführt oder wasserfrei mittels beispielsweise Glycerin zur thermoplastischen Stärke als Zwischenprodukt umgesetzt werden und damit filmbildende Eigenschaften erhalten oder als nicht filmbildender Füllstoff verwendet und im weiteren Verfahrensablauf mit den thermoplastischen Polymerkomponenten compoundiert werden, so beziehen sich die vorgenannten Druckschriften ausschließlich auf die Verwendung nachwachsender Rohstoffe auf Stärkebasis wie native Stärken, modifizierte Stärken oder Stärkederivate als Rohstoffe. Die Gewinnung der Stärke erfolgt aus Getreidesorten oder Knollen, vorzugsweise aus Mais, Weizen, Kartoffeln oder Tapioka durch Isolation des Stärkeanteils in aufwendigen Trenn- und Separationsverfahren aus einer wässrigen Suspension und anschließender energieintensiver Trocknung als Stärkepulver mit Korngrößendurchmessern von 10-100 mm, selten von 5-200 mm mit einem natürlichen Wassergehalt von 13% bei Mais-, Weizen- und Tapiokastärke sowie 18% bei Kartoffelstärke. Der durchschnittliche Stärkegelhalt der Rohstoffe ist sehr unterschiedlich und beträgt bei Mais 60-70%, Weizen 53-70%, Tapioka 20-30% und Kartoffeln 12-20%.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen preiswerteren und verfügbaren nachwachsenden Agrar-Rohstoff zu verwenden, der zur Herstellung von thermoplastischen Polymermischungen geeignet ist. Die neuen biologisch abbaubaren Polymermischungen sollen den Ansprüchen der kunststoffverarbeitenden Industrie gerecht werden und zur Herstellung von abbaubaren Folien, Verbundfolien, Verpackungsmaterialien, Flaschen, Spritzgußerzeugnissen und Fasern für textile Anwendungen geeignet sein. Dabei sollen sie im Vergleich zu Stärkekunststoffen bei mindestens gleichem Niveau der technisch physikali schen Eigenschaften kostengünstiger herstellbar und rohstoffunabhängiger sein.

Diese Vorgaben werden mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung gelöst, wobei als nachwachsender Rohstoff grob bis fein zerkleinertes Getreide z. B. aus Mais, Weizen, Roggen, Gäste oder Knollen wie Kartoffeln verwendet werden. Das zerkleinerte Getreide besteht im wesentlichen aus Kohlenhydraten (55-75%, davon ca. 90% Stärke und Dextrinen, Zuckern und Pentosanen), ca. 15% Wasser, 10-12% Proteinen/Eiweiß/Kleber, Cellulose aus den Frucht- und Schalenwänden, Öle und Fette (2-5%), Mineralstoffe und Vitamine. Bei ökobilanziellen Betrachtungen haben die Mehle im Vergleich zur Stärke die Vorteile, daß die energieintensive Stärkeherstellung, deren Neben- und Abfallprodukte und Abwässer entfallen.

Das Getreide als Mehl, Grieß oder Schrot in seiner natürlich anfallenden Form ist zunächst nicht thermoplastisch und somit ungeeignet zur Verwendung als filmbildende Komponente in abbaubaren thermoplastischen Polymermischungen. Daher wird das Mehl in einem Extrusionsverfahren unter Druck und Temperatur aufgeschlossen unter Verwendung von Weichmachern wie Wasser, mehrwertige Alkohole, beispielsweise Etlhylenglycol, Glycerin, Mannitol, Sorbitol und weiterer Polyole oder Polyglycole oder Derivate davon. Als Weichmacher können auch Polyvinylalkolhole und Derivate davon, niedermolekulare Polyester, Polyester amide, Polyesteruretlhane verwendet werden. Die Weichmacher haben den Zweck, die Zersetzungstemperatur des Mehls soweit herabzusetzen, daß eine Schmelze entsteht, die mit weiteren abbaubaren Polymeren zu einem für die kunststoffverarbeitende Industrie gebrauchsfertigen Thermoplast in Granulatform verarbeitet werden kann, indem die Schmelze aus der Mehl/Weichmacher- Mischung und das weitere Polymer in der Schmelzephase homogen gemischt wird, oder daß die Schmelze als Band durch eine Flachdüse ausextrudiert wird und das noch plastische Band unmittelbar durch einen Umformprozeß, gleichzusetzen mit eine Tiefzieh- und/oder Thermoformprozeß, zu einem Gegenstand geformt wird.

Um die intermolekulare Ankopplung der hydrophilen natürlichen Polymere, die als makromolekulare Kohlenhydrate im Mehl enthalten sind, und der hydrophoben, abbaubaren Polymeren zu fördern, werden Phasenvermittler zugesetzt. Bekannte Phasenvermittler sind beispielsweise Ethylenvinylalkolhol, Polyvinylalkohol, Glycerinester, Polyvinylpyrolidon und Blockcopolymere mit hydrophilen und hydrophoben Gruppen.

Die bevorzugte Ausführungsform ist die Herstellung und Bildung des Phasen vermittlers während des Mischprozesses in der Schmelzephase, indem die Schmelze möglichst vollständig entwässert wird und der Phasenvermittler als Reaktionsprodukt durch Umesterung der polymeren Kohlenhydrate mit den weiteren Polymeren entsteht. Für diese Umesterungsreaktion besonders geeignet sind homopolymere und copolymere Polyester, Polyesteramide und Polyesterurethane.

Die insoweit herstelbaren Mischungen von Mehlen mit Weichmachern, Plastifizie rungsmittel und Phasenvermittlern besitzen thermoplastische Eigenschaften, die eine weitere Compoundierung mit biologisch abbaubaren, synthetischen oder natürlichen Polymeren ermöglichen, um die notwendigen physikalischen Material- und Werkstoffanforderungen an einen idustriell verwendbaren Kunststoff zu erfüllen. Insbesondere die hydrophoben Eigenschaften müssen durch Compoundierung mit weiteren biologisch abbaubaren Polymeren verbessert werden. Als weitere, biologisch abbaubare Polymerkomponenten sind die nachfolgend aufgeführten Thermoplaste geeignet:

- aliphatische Polyester, wie Polycaprolacton, Bionolle, Polylactide, Polymere der Polyhydroxybuttersäure und/oder Copolymere mit Valeriansäure
- Polyestercopolymere, bestehend aus aromatischen und aliphatischen Blöcken
- Polyesteramide
- Polyesterurethane
- Cellulosederivate
- und Mischungen dieser abbaubaren Thermoplaste.

Zur Gruppe der aliphatischen Polyester gehören beispielsweise:

- Polycaprolacton, Handelsbezeichnung Tone Polymer
- Bionolle, Polykondensationsprodukt hergestellt aus Bernsteinsäureanhydrid bzw. Adipinsäure-anhydrid und Butandiol,
- Polylactide, biotechnologisch aus Milchsäure hergestellt.

Polyestercopolymere aus aliphatischen und aromatischen Blöcken, z. B. aus aliphatischen Diolen, aliphatischen und aromatischen Dicarbonsäuren (US 5 446 079, WO 91/18036, WO 92/13019, WO 92/13020, WO 92/09654, WO 95/14741, EP 552 896, WO 96/07687, WO 96/15173-6).

Polyesteramide sind beschrieben in EP 0 641 817.

Polyesterurethane sind z. B. beschrieben in EP 539 975 und in WO 89/05830 aus Polyol Prepolymer und Polyisocyanaten.

Cellulosederivate sind als Thermoplaste verfügbar z. B. als Celluloseacetate (CA), Celluloseacetatbutyrat (CAB), Celluloseacetatpropionat (CAP) wobei der Substitutionsgrad bei 2,5 und darunter liegt, um einerseits thermoplastische Eigenschaften und andererseits eine biologische Abbaubarkeit zu erhalten.

Weitere Additive wie Farbstoffe, Weichmacher, Wachse, Flammhemmer, Stabilisatoren, organische und anorganische Füllstoffe und Fasern werden je nach Anforderungsprofil des Polymerblends zugefügt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von beschriebenen und einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert:

Beispiel Herstellung von Gebrauchsgegenständen

Die erfindungsgemäßen Polymerblends werden bevorzugt durch Compoundieren der genannten Komponenten in einem Zweiwellenextruder hergestellt. Der bevorzugte Extruder ist ein gleichlaufender, dichtkämmender Zweischneckenkneter mit dicht ineinandergreifendem Schneckenprofil und mit einer Prozeßlänge von 32-56 Länge/Durchmesser bei einem Schneckendurchmesser von beispielsweise D = 40 mm, einer Schneckendrehzahl von 30-300 U/min, einem Durchsatz von 45-100 kg/h. Der Extruder besitzt die Möglichkeit zur ein- oder mehrstufigen Entgasung und ist mit acht (bzw. bis zu zwölf) einzeln beheizbaren Knetzonen und am Extruderende mit einer Düsenplatte mit vier Düsen von 3 mm Durchmesser ausgestattet oder alternativ mit einer Flachdüse, wenn die heiße, tlhermoplastische Schmelze unmittelbar nach dem Verlassen des Extruders zu einem Gegenstand umgeformt werden soll.

Beispiel Herstellung von Granulaten zur Weiterverarbeitung

In der ersten Zone des Extruders, der Einzugszone, werden die Rohstoffe (Mehl, Weichmacher/Plastifizierungsmittel, ggf. Phasenvermittler, abbaubares thermo plastisches hydrophobes Polymer) eindosiert. Die Rohstoffe können über entsprechende Dosiereinrichtungen einzeln kontinuierlich zugegeben werden oder als homogene Vormischung. In der zweiten Zone des Extruders wird langsam ein Druck von 1 bar oder höher aufgebaut bei einer Gehäusetemperatur von mindestens 140°C. In der dritten Zone des Extruders beginnt die Plastifizierung bei einer Gehäusetemperatur von 180°C und 1 bar Druck oder höher, die in der vierten Zone des Extruders bei gleichen Bedingungen fortgesetzt wird. In der fünften Zone des Extruders erfolgt die weitere Plastifizierung und Compoun dierung, wobei das in der Mischung noch enthaltene Wasser durch Entgasung möglichst vollständig entfernt wird. In der sechsten und siebten Zone des Extruders wird die Mischung bei erhöhtem Druck von 1 bar oder höher weiter homogenisiert, wobei die Temperatur auf bis zu 220°C ansteigt. In der achten und letzten Zone wird die heiße Schmelze ausgestoßen, wobei eventuell restliches Wasser abdampft.

Die ausextrudierten Stränge werden in einem Wasserbad abgekühlt, stranggranuliert und verpackt. Die Verfahrensbedingungen werden je nach Verwendung der hydrophoben abbaubaren Blendkomponenten variiert, wobei die Schmelzetemperatur zwischen 120°C und 220°C liegt.

Verwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Polymerwerkstoffe sind beispielsweise:

1. Neue Anwendungen für landwirtschaftliche Rohstoffe wie Mehle aus z. B. Mais oder Weizen zur Herstellung biologischer Kunststoffe und Waren daraus.
2. Verfahren zur Herstellung von biologisch abbaubaren Gebrauchsgegenständen aus nachwachsenden Rohstoffen.
3. Polymermischungen aus nachwachsenden Rohstoffen mit thermoplastischen Eigenschaften zur Verwendung in der kunststoffverarbeitenden Industrie.

Beispiel 1

In dem zuvor beschriebenen wird bei einer maximalen Schmelzetemperatur von 205°C und bei einem Druck von 6 bar eine Rohstoffmischung aus
35 Teilen Maismehl
13 Teilen Glycerin
15 Teilen Polyvinylalkohol
47 Teilen Polycaprolacton
compoundiert.

Das erhalten thermoplastische Granulat hat einen MFI (g/10') von 6 und ist geeignet zur Herstellung von Blasfolien.

Beispiel 2 Zweiwellenextruder wie in Beispiel 1

Verfahrensbedingungen: maximale Schmelzetemperatur 220°C, maximaler Druck 6,5 bar
Rohstoffzusammensetzung
41 Teile Maismehl
18 Teile Glycerin
41 Teile PLA, Lacea H 100, Hersteller Mitsui Toatsu

Das erhaltene Granulat hat einen MFI (g/10') von 8 und ist geeignet zur Herstellung von Blas- und Flachfolien.

Beispiel 3 Zweiwellenextruder wie in Beispiel 1

Verfahrensbedingungen: max. Schmelzetemperatur 190°C, max. Druck 2,5 bar
Rohstoffzusammensetzung
35 Teile Maismehl
12 Teile Glycerin
63 Teile Polyesteramid BAK

1095

, Hersteller Bayer AG

Das erhaltene Granulat hat einen MFI (g/10') von 15 und ist geeignet zur Herstellung von Blasfolien und Filamenten.

Beispiel 4 Zweiwellenextruder wie in Beispiel 1

Verfahrensbedingungen: max. Schmelzetemperatur 190°C, max. Druck 2,5 bar
Rohstoffzusammensetzung
33 Teile Maismehl
14 Teile einer Mischung aus Glycerin/Sorbitol 1 : 1,2
63 Teile Polyester aus aliphatischlen Diolen und aliphatisch-aromatischen Dicarbonsäuren

Beispiel 5 Zweiwellenextruder wie in Beispiel 1

Verfahrensbedingungen: max. Schmelzetemperatur 210°C, max. Druck 7,5 bar
Rohstoffzusammensetzung
35 Teile Maismehl
15 Teile einer Mischung aus Glycerin/Sorbitol 1 : 1,2
50 Teile Cellulosediacetat DS 2,0

Das erhaltene Granulat hat einen MFI (g/10') von 10 und ist geeignet zur Herstellung von Flachfolien und Spritzgußartikeln.

Beispiel 6

Eine Schmelze aus der Rohstofzusammensetzung aus Beispiel 5 wird durch eine Flachdüse extrudiert. Das extrudierte 20 cm breite Band wurde unmittelbar nach dem Verlassen des Extruders durch eine Pressvorrichtung bestehend aus einem Stempel und einer Form in das Format einer Schale gepreßt mit folgenden Abmessungen: Länge 23 cm, Breite 14,5 cm, Tiefe 2,5 cm. Dieser Tray ist als kompostierbare Einwegverpackung für den Imbiss und fast food Bereich verwendbar. Ebenso als Verpackung für z. B. Obst, Gemüse und Fleisch.

Beispiel 7

Rohstoffzusammensetzung
72 g Maismehl
6 g Hartwachs-Carnaubawachs
12 g PVOH-Mowiol

56

/

98

10 g Wasser

Die Rohstoffmasse wird im Extruder unter den Bedingungen der Kochextrusion in eine Schmelze gebracht. Die Schmelze wird durch eine Schlitzdüse als Band ausextrudiert, wobei die Schmelze durch spontanes Verdampfen des Wassers aufschäumt. Dieser noch plastische Schaum wird unmittelbar zu Gegenständen umgeformt. Dabei werden bevorzugt Behälter, Teller, Trays, Becher und Portionsschalen zur Verwendung als kompostierbares Einwegmaterial erhalten.

Beispiel 8

Zusammensetzung und Verfahrensbedingungen wie Beispiel 7, wobei das ausextrudierte Band vor dem Umformen mit einem wasserfesten Papier beschichtet wird. Der hergestellte Gegenstand ist durch die Papierbeschichtung feuchtigkeits- und fettabweisend sowie erhöht wärmebeständig. Der hergestellte Gegenstand ist biologisch vollständig abbaubar, so daß keine Entsorgungs probleme bestehen. Des weiteren ist der hergestellte Gegenstand hygienisch einwandfrei. Die Papierbeschichtung erhöht die Formstabilität des hergestellten Gegenstandes.

Beispiel 9

Rohstoffzusammensetzung
100 Teile Maismehl
25 Teile Degranil (40%ige Dispersion einer PU Zubereitung)

Die Rohstoffmasse wird im Extruder unter den Bedingungen der Kochextrusion in eine Schmelze gebracht. Die Schmelze wird durch eine Schlitzdüse als Band ausextrudiert, wobei die Schmelze durch spontanes Verdampfen des Wassers aufschäumt. Dieser noch plastische Schaum wird unmittelbar zu Gegenständen umgeformt. Dabei werden bevorzugt Behälter, Teller, Trays, Becher und Portionsschalen zur Verwendung als kompostierbares Einwegmaterial erhalten. Die Gegenstände sind elastisch, wasserfest, lebensmittelzugelassen und kompostierbar.

Die einzige Figur zeigt eine schematisierte Längsschnittdarstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und zur Herstellung erfindungsgemäßer Gebrauchsgegenstände.

Die insgesamt mit 10 bezeichnete Vorrichtung weist einen Extruder 12 mit einem Einfülltrichter 14 und einer Schnecke 16 auf, wie er an sich zum Spritzgießen von Kunststoff bekannt ist. Der Extruder 12 ist mit Heizungen 18 versehen. Er weist eine Schlitzdüse 20 auf. Des weiteren weist der Extruder 12 an sich bekannte, der einfachen Darstellung wegen nicht gezeichnete Einrichtungen zur Entgasung auf.

Durch den Einfülltrichter 14 wird eine Rohstoffzusammensetzung, wie sie beispielsweise oben als Beispiel 6 oder 7 angegeben ist, in den Extruder 12 eingefüllt. Durch rotierenden Antrieb der Schnecke 16 mit einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung wird die Rohstoffzusammensetzung zu einer homogenen Masse vermischt, verdichtet und plastifiziert sowie mit der Heizung 18 auf eine einstellbare Schmelzetemperatur erwärmt. Des weiteren ist eine Entgasung der Rohstoffmasse im Extruder 12 in an sich bekannter Weise vorgesehen. Durch eine Schlitzdüse 20 wird die Rohstoffmasse zu einem flachen und breiten Band 22 extrudiert. Das extrudierte Band 22 ist nach Verlassen des Extruders 12 plastisch verformbar.

Das aus der extrudierten Rohstoffmasse bestehende Band 22 gelangt nach dem Austritt aus der Schlitzdüse 20 zwischen ein Walzenpaar 24 eines Glättwalzwerks 26. Im Glättwalzwerk 26 wird ein Papierband 28 von der Breite des extrudierten Bandes 22 auf das extrudierte Band 22 aufgebracht. Das Papierband 28 ist mit biologisch abbaubaren Polymeren beschichtet, wie an sich bekannt, und dadurch wasserfest. Das Papierband 28 wird von einer Vorratsrolle 30 abgewickelt und zusammen mit dem extrudierten Band 22 zwischen die Walzen 24 des Glätt walzwerks 26 eingezogen. Durch den von den Walzen 24 ausgeübten Druck wird das Papierband 28 mit dem extrudierten, noch plastischen Band 22 verbunden. Die Verbindung kann durch Stoffschluß ohne Zusatzstoffe erfolgen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein vorzugsweise biologisch abbaubarer, lebensmittelgeeigneter, gesundheitlich unbedenklicher Klebstoff mit einer Klebstoffdüse 29 zwischen dem Papierband 28 und dem extrudierten Band 22 aufgetragen, bevor das Papierband 28 mit den Walzen 24 des Glättwalzwerks 26 auf das extrudierte Band 22 aufgewalzt wird.

Nach dem Glättwalzwerk 26 gelangt das Band 22 zwischen ein Paar Formwalzen 32 eines Formwalzwerks 34. Umfangsflächen der Formwalzen 32 sind mit Erhebungen 36 und Ausnehmungen 38 versehen, die der Form der aus der Rohstoffmasse herzustellenden Gegenstände entsprechen, d. h. die Erhebungen 36 und Ausnehmungen 38 bilden Positiv- und einer Negativformen der herzustellenden Gebrauchsgegenstände. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die hergestellten Gebrauchsgegenstände 40 Portionsschalen zum Verkauf von Fast-Food. Die Erhebungen 36 und Ausnehmungen 38 der Formwalzen 32 wirken zusammen, sie formen das auch im Formwalzwerk 34 noch plastische, extrudierte Band 22 zusammen mit dem Papierband 28, mit dem das extrudierte Band 22 beschichtet ist, zu den Gebrauchsgegenständen 40 um. Die Formgebung kann beispielsweise auch durch Tiefziehen, wie von der Kunststoffverarbeitung her bekannt, erfolgen (nicht dargestellt).

Zu ergänzen ist, daß das Band 22 unmittelbar nach dem Austritt aus dem Extruder 12 in einen Klimatisierungsraum gelangt, den es erst nach seiner Formgebung, also nach Austritt aus dem Formwalzwerk 34, wieder verläßt. Der Klimatisierungsraum umschließt zumindest das Glättwalzwerk 26 und das Formwalzwerk 34. Der Klimatisierungsraum ist der klaren Darstellung wegen in der Figur nicht gezeigt. Im Klimatisierungsraum wird das Band 22 in an sich bekannter Weise konditioniert, d. h. zumindest auf einer Temperatur gehalten, die ein vorzeitiges Aushärten verhindert und die plastische Formgebung ermöglicht. Um ein vorzeitiges Abkühlen des Bandes 22 zu verhindern, sind die Walzen 24 des Glättwalzwerks 26 sowie die Formwalzen 32 des Formwalzwerks 34 beheizt. Die Konditionierung kann beispielsweise auch durch Beaufschlagung des Bandes 22 mit Dampf unter Druck im Klimatisierungraum erfolgen.

Mit einer dem Formwalzwerk 34 nachfolgenden Trenneinrichtung 42 wird das umgeformte Band 22, 28 mit zwei senkrecht zum Band 22 gegeneinander beweglichen Messern 44 in die Portionsschalen 40 getrennt. Das extrudierte Band 22 mit dem angeformten Papierband 28 härtet zu formstabilen Portionsschalen 40 aus. Durch die Beschichtung mit dem wasserfesten Papierband 28 können problemlos feuchte, fettige oder heiße Waren in die Portionsschalen 40 eingelegt werden, ohne daß die Portionsschalen 40 erweichen. Die Portionsschalen 40 einschließlich des Papierbandes 28, mit dem sie beschichtet sind, sind vollständig biologisch abbaubar, lebensmittelgeeignet und gesundheitlich unbedenklich. Zur Entsorgung kann das Papierband 28 auch von der Portionsschale 40 abgezogen werden. Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß die Portionsschalen 40 auch ohne Papierbeschichtung hergestellt werden können.

Claims

1. Thermoplastische, kompostierbare Polymerzusammensetzung, erhalten durch Compoundierextrusion durch homogenes Mischen einer Schmelze aus Mehl (Biopolymer), Weichmachern und weiteren, abbaubaren thermoplastischen Polymerkomponenten, wobei die weiteren, abbaubaren thermoplastischen Polymerkomponenten ausgewäht sind aus der nachfolgenden Gruppe:
aliphatische Polyester
aromatische Polyester
Polyestercopolymere mit aliphatischen und aromatischen Blöcken
Polyesteramide
Polyesterurethane
Cellulosederivate
Polymermischungen auf Stärkebasis
Polymermischungen auf Cellulosebasis
Polyvinylalkohol
Derivate und/oder Blends der vorgenannten Komponenten,
wobei als biopolymerer Agrarrohstoff Mais, Weizen, Triticale, Roggen, Gerste, Hafer, Sorghum, Hirse, Kartoffeln, Manioka, Tapioka oder Maranta in zerkleinerter Form als Grieß, Mehl oder Schrot verwendet wird und wobei ein Weichmacher oder Plastifizierungsmittel für das Mehl enthalten ist wie Glycerin und/oder Glycerinderivate, mehrwertige Zuckeralkohole wie Sorbit und/oder Derivate der Zuckeralkohole, Glykole und/oder deren Derivate, niedermolekulare Polyester, Polyesteramide und/oder Polyvinylalkohol, Milchsäure, Polymilchsäure oder Oligomere davon, die teilweise das Mehl anquellen oder anlösen, und die Zersetzungstemperatur so erniedrigen, daß das Mehl eine Schmelze bildet.

2. Kompostierbare Polymerzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastifizierungsmittel oder die Mischung verschiedener Weichmacher in einer Menge von 5-40 Gew.-% bezogen auf das Mehl enthalten ist.

3. Kompostierbare Polymerzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Plastifizierungsmittel Wasser eingesetzt wird in einer Größenordnung von 0,1-30 Gew.-%, wobei für thermoplastische Polymermischungen als Granulate der Wassergehalt vor dem Verlassen des Extruders auf 1% oder weniger abgesenkt wird.

4. Kompostierbare Polymerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Plastifizierungsmittel Wasser eingesetzt wird in einer Größenordnung von 0,1-30 Gew.-%, wobei für Polymermischungen, die nach dem Verlassen des Extruders als geschäumtes Band zu weiteren Gebrauchsgegenständen verarbeitet werden, das Wasser als Treibmittel in der Schmelze verbleibt und erst nach dem Ausextrudieren dampfförmig austritt bis sich eine Gleichgewichtsfeuchte in der Polymermischung einstellt.

5. Thermoplastische, kompostierbare Polymerzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Polymerkomponenten aus aromatischen und/oder aliphatischen Dicarbonsäuren und weiteren Polyolen hergestellt sind.

6. Thermoplastische, kompostierbare Polymerzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Polymerkomponenten ein aliphatischer Polyester und/oder Copolyester enthalten ist wie Polycaprolacton, Polyhydroxybuttersäure, Polymilchsäure, Polyhydroxybuttersäure-Valeriansäure-Copolymer.

7. Thermoplastische, kompostierbare Polymerzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Phasenvermittler verwendet wird, der als Blockpolymer erhältlich ist durch wasserfreies Mischen von Biopolymeren mit reaktionsfähigen Polymeren der Gruppe
Polyesterurethan
Polyesteramid
homopolymerer Polyester
copolymerer Polyester.

8. Thermoplastische, kompostierbare Polymerzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Additive mindestens eine der folgenden Komponenten enthalten ist: Füllstoffe, Antiflammmittel, Konservierungsmittel, Hydrophobierungsmittel, Farbstoffe, Celluloseester, Cellulosefasern, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Styrol- Butadien-Copolymere, Fettsäurederivate, Fasern, Vernetzungsmittel wie Dicarbonsäuren und deren Anhydride und/oder Natriumtrimetaphosphat, Harze auf der Basis Harnstoff-Formaldehyd, Melamin-Formaldehyd, Phenolformaldehyd.

9. Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen, kompostierbaren Polymer zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerblend unter Verwendung von Wasser als ein Weichmacher in einem endothermen Misch/Compoundiervorgang erhalten wird.

10. Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen, kompostierbaren Polymerzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerblend durch wasserfreies Mischen/Compoundieren in einem exothermen Extrusionverfahren erhalten wird.

11. Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen, kompostierbaren Polymermischung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehl in einem Extrusionsverfahren durch homogenes Mischen in der Schmelze unter Verwendung von Plastifizierungsmittel und weiteren abbaubaren thermoplastischen Polymeren der nachfolgenden Gruppe erhalten wird:
Polyesterurethan
Polyesteramid
aliphatische Polyester
aromatische Polyester
copolymere Polyester
Cellulosederivate
Stärkederivate
Stärkeblends
und/oder Mischungen davon.

12. Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen, kompostierbaren Polymermischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischen der Schmelze in einem Zweiwellenextruder bei einer Temperatur von 120-240°C erfolgt.

13. Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen, kompostierbaren Polymermischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem homogenen Mischen in einem Extruder die Schmelze durch Düsen abgezogen wird, wobei das Extrudat mit Wasser gekühlt und anschließend granuliert wird.

14. Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen, kompostierbaren Polymermischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem homogenen Mischen der Schmelze diese durch eine Flachdüse ausextrudiert wird und kontinuierlich im thermoplastischen Zustand zu einem Gebrauchsgegenstand umgeformt wird.

15. Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen, kompostierbaren Polymermischung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat der Polymermischung vor der weiteren Verarbeitung beispielsweise durch Spritzgießen, Flaschen- oder Folienblasen mit einem Weichmacher und/oder mit Wasser konditioniert wird.

16. Verwendung einer thermoplastischen, kompostierbaren Polymermischung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung von Ein- und Mehrschichtfolien.

17. Verwendung einer thermoplastischen, kompostierbaren Polymermischung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung von Spritzgußerzeugnissen.

18. Verwendung einer thermoplastischen, kompostierbaren Polymermischung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung von Flaschen und Behältern mittels Formblasen.

19. Verwendung einer thermoplastischen, kompostierbaren Polymermischung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung von Gebrauchsgegenständen wie Einweggeschirr, Trays, Becher, Teller, Portionsschalen, Fast Food Geschirr durch direktes Umformen der heißen thermoplastischen Schmelze.

20. Verwendung einer thermoplastischen, kompostierbaren Polymermischung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebrauchsgegenstände mit wasserabweisendem Papier beschichtet sind.