DE69530203T2

DE69530203T2 - Stärkepfropfcopolymer hergestellt aus naturstärke

Info

Publication number: DE69530203T2
Application number: DE69530203T
Authority: DE
Inventors: Donald Fisk
Original assignee: Uni Star Industries Ltd
Current assignee: Uni Star Industries Ltd
Priority date: 1994-06-29
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2015-06-30
Also published as: CN1088723C; AU690304B2; AU2913495A; EP0767810B1; CA2194001C; DE69530203D1; CN1156465A; CA2194001A1; WO1996000746A1; US5523372A; EP0767810A4; MX9700046A; EP0767810A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Stärkepfropfcopolymere und insbesondere auf die Verwendung von Prime-Stärke zur Herstellung von Stärkepfropfcopolymeren und die Anwendung der Stärkepfropfcopolymere, die aus Prime-Stärke bei Extrudier- und Spritzguß-Vorgängen hergestellt werden.
Stärkepfropfcopolymere sind eine Gattung von Kunststoffmaterialien und werden aus Stärke und einem synthetischen Polymer hergestellt. US Patent Nr. 4 026 849 betrifft das Herstellen eines Stärkepfropfcopolymers aus Stärke, das aus einer Anzahl von Pflanzenvorräten und einem thermoplastischen Polymer, z. B. Polystyrol, Poly(Methylacrylat), Poly(Butylacrylat), Poly(Methylmethacrylat) oder einer Kombination daraus gewonnen werden. Dieses vorgenannte Patent beschreibt auch, dass Stärkepfropfcopolymere im Extrudier- oder Spritzguss-Verfahren hergestellt werden können.
GB-A- 1 568 688 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Stärkepfropfcopolymers entweder aus granulierter oder in Gelatineform vorliegender Stärke, wobei ein saurer, manganischer Polyphosphat-Initiator als Initiator bei der Pfropfcopolymerisations-Reaktion verwendet wird.
Prime-Stärke ist Stärke, die aus einer Stärke enthaltenden Pflanze durch einen Nass-Mahlvorgang extrahiert wird, bevor die Stärke einem Trocknungsvorgang unterzogen wird. Bei einem herkömmlichen Nass-Mahlvorgang für Getreide werden Getreidekörner dem Wasser hinzugefügt und einem mehrstufigen Prozess unterzogen, um die Stärke von den Gluten, Öl und der Hülle zu trennen. Die resultierende Stärke ist ein wässriger Brei, der in herkömmlicher Weise einem Entwässerungsschritt und einem Trocknungsschritt unterzogen wird. Der Entwässerungsschritt ist typischerweise ein Druck- und/oder Vakuum-Vorgang, während der Trocknungsschritt typischerweise ein Heißt uftvorgang ist. Der Ausdruck „Prime-Stärke" wird in vorliegender Beschreibung und in den zugehörigen Patentansprüchen als Stärke vor dem Trocknungsschritt verstanden. Die Prime-Stärke kann entweder in entwässerter oder in breiiger Form vorliegen. Entwässerte Prime-Stärke wird herkömmlicherweise als Stärke-Kuchen bezeichnet. Prime-Stärke entweder in Kuchen- oder in breiiger Form ist kommerziell normalerweise nicht verfügbar.
Stärkepfropf-Copolymere wie auch Stärke selbst sind in jüngerer Zeit aufgrund ihrer biologisch abbaubaren Natur in das öffentliche Interesse gerückt. Mit zunehmendem Druck auf die Hersteller zur Erzeugung von biologisch abbaubaren Produkten suchen immer mehr Abnehmer alternative Quellen für konventionelle synthetische Polymere. Natürliche Polymere, z. B. Zellulose und Stärke, sind die Hauptausweichmöglichkeiten als Austausch für die synthetischen Polymere.
Die Verwendung von Stärke und Stärkepfropf-Copolymeren in geschäumten Produkten ergibt sich aus WO 94/05492, DE 42 00 241 A und US-A-4 005 040 .
Das Strangpressen und/oder Extrudieren von Kunststoffmaterialien ist ein herkömmlicher Vorgang, bei dem ein festes Kunststoffmaterial unter Einwirkung von Wärme und Druck in einen geschmolzenen Zustand erweicht wird und dann in geschmolzenem Zustand verformt wird. Das geformte Produkt wird dann durch Kühlen erhärtet. Beispielsweise wird beim Spritzgießen typischerweise eine Einfach-Schneckenpresse verwendet, um das Kunststoffmaterial zu erweichen und das erweichte Kunststoffmaterial in eine Form zu pressen, in der es erhärtet.
Es ist nunmehr festgestellt worden, dass ein geformter Gegenstand, der aus einem Stärkepfropfcopolymer unter Verwendung von Prime-Stärke hergestellt wird, eine höhere Zähigkeit und Flexibilität besitzt als ein geformter Gegenstand, der aus einem Stärkepfropfcopolymer unter Verwendung herkömmlicher getrockneter Stärke hergestellt wird. Es wurde auch festgestellt, dass eine geringere Energiemenge erforderlich ist, um ein Stärkepfropfcopolymer, das aus Prime-Stärke hergestellt wird, zu extrudieren als ein Stärkepfropfcopolymer, das aus herkömmlicher getrockneter Stärke hergestellt ist. Diese Eigenschaften eines geformten Gegenstandes, der aus Stärkepfropfcopolymer mit Prime-Stärke hergestellt ist, werden erreicht, ohne dass ein Verlust an biologischer Abbaubarkeit in Kauf genommen werden muss, d. h., dass ein geformter Gegenstand, der aus einem Stärkepfropfcopolyer mit Prime-Stärke hergestellt ist, vergleichbare biologische Abbau-Eigenschaften hat, die mit einem geformten Gegenstand vergleichbar sind, der aus einem Stärkepfropf-Copolymer aus herkömmlicher getrockneter Stärke hergestellt ist. Ferner ergeben Prime-Stärkepfropfcopolymere ein gepresstes Produkt mit einer gleichförmigeren Produktzusammensetzung als Stärkepfropfcopolymere, die aus herkömmlicher getrockneter Stärke hergestellt sind.
Es ist nicht vollständig geklärt, warum Prime-Stärke ein Stärkepfropfcopolymer mit physikalischen Eigenschaften liefert, die erheblich verschieden von denen herkömmlicher getrockneter Stärke sind. Es wird vermutet, dass während des Trocknens einander eng zugeordnete Bereiche innerhalb des Stärkegranulats gebildet werden, und dass diese Bereiche bei einer Rehydrierung nicht vollständig dissoziieren. Diese assoziierten Bereiche in dem Stärkegranulat können ein Hindernis für eine gleichförmige Reaktion mit dem synthetischen Monomer während der Pfropf-Reaktion verursachen, wodurch sich die Unterschiede zwischen dem Stärkepfropf-Copolymer aus Prime-Stärke und dem Stärkepfropfcopolymer aus herkömmlicher getrockneter Stärke ergeben. Was immer auch der Grund hierfür sein mag, die physikalischen Unterschiede zwischen den beiden Stärkepfropfcopolymeren sind real und messbar.
Um ein Stärkepfropfcopolymer nach der Erfindung herzustellen, darf der Feuchtigkeitsgehalt der Prime-Stärke nicht unter 13,5 Gewichtsprozent, und vorzugsweise nicht unter 17 Gewichtsprozent liegen. Der Feuchtigkeitsgehalt der Prime-Stärke, der zur Herstellung des Stärkepfropfcopolymers nach der Erfindung verwendet wird, liegt vorzugsweise eher im Bereich von 20 Gewichtsprozent und darüber.
Im Falle vorliegender Erfindung kann jede beliebige Quelle an Prime-Stärke verwendet werden. Geeignete Quellen hierfür sind Mais, Sorghum, Weizen, Kartoffel, Gerste, Tapioka und Reis. Die bevorzugten Quellen sind Mais und Weizen.
Die Prime-Stärke, die im Falle vorliegender Erfindung verwendet wird, kann entweder in Breiform oder in entwässerter Kuchenform bereitgestellt werden. In jedem Fall wird bevorzugt, dass die Reaktion zwischen der Stärke und dem synthetischen Polymer in einem wässrigen Medium erfolgt. Einer der neuartigen Aspekte nach vorliegender Erfindung ist, dass ein Stärkepfropfcopolymer hergestellt werden kann, ohne dass es erforderlich ist, die Stärke zu trocknen. Damit wird ein Schritt, der stets als erforderlich angesehen worden ist, aus dem gesamten Prozess zur Herstellung von Stärkepfropfcopolymeren eliminiert.
Stärkepfropfcopolymere werden durch Pfropfen eines Monomers auf die körnige Stärke hergestellt. Geeignete Monomere zur Verwendung nach vorliegender Erfindung umfassen Styrol, Methyl-Methacrylat, Methyl-Acrylat, Butyl-Acrylat, Butadien, Isoprene und Kombinationen davon. Vorzugsweise werden als Monomere Methylacrylat, Butylacrylat und Mischungen aus Methylacrylat und Butylacrylat verwendet.
Es sind zahlreiche Verfahren bekannt, um eine Pfropfpolymerisation einzuleiten, z. B. Bestrahlung mit Ceric-Ionen, Kobalt-60, Elektronenstrahlen, Ozon, Eisen-Ion-Peroxid oder anderen Redox-Systemen. Alle diese bekannten Verfahren ergeben die Verbund-Kompositionen nach vorliegender Erfindung. Gute Resultate wurden erzielt mit einem Ceric-Ion als Initiator.
Wenn ein Ceric-Ion als Initiator verwendet wird, wurde festgestellt, dass Ceric-Ammonium-Nitrat eine gute Ceric-Ion-Quelle ist. Das Ceric-Ammonium-Nitrat kann entweder auf einmal oder proportional über eine Zeitperiode verteilt mit Hilfe einer Lösung aus Salpetersäure hinzugefügt werden, in der Ceric-Ammonium-Nitrat aufgelöst worden ist.
Die Pfropfreaktion wird in herkömmlicher Weise unter Verwendung einer herkömmlichen Einrichtung zur Erzeugung eines Stärkepfropfcopolymers zur Verwendung in vorliegender Erfindung benutzt. Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung des Stärkepfropfcopolyers für die Verwendung nach vorliegender Erfindung besteht darin, einen wässrigen Brei aus der granulierten Prime-Stärke auf einen Baume-Wert von 2–30, vorzugsweise etwa 20 Be herzustellen. Das Wasser, das zur Herstellung des Breies verwendet wird, ist destilliert oder deionisiert. Um gelösten Sauerstoff zu entfernen, wird eine Stickstoff-Reinigung etwa 30 Minuten lang angewandt. Alternativ können andere Methoden, z. B. ein Vakuum, angewendet werden, um den Sauerstoff aus dem Wasser zu entfernen.
Während des Entfernens von Sauerstoff wird der Brei auf 15°C bis 55°C erwärmt, insbesondere auf 25°C bis 45°C. Die Temperatur des Breies während der gesamten Reaktion wird unterhalb der Gelatinier-Temperatur der Stärke, allgemein unter 60°C gehalten.
Als nächstes wird das Monomer dem von Sauerstoff befreiten Brei hinzugefügt. Die Reinigung/Vakuum braucht nicht mehr weiter aufrecht erhalten werden; Sauerstoff soll jedoch nicht in das Reaktionsgefäß eingeführt werden. Das Monomer wird in den Brei eingerührt, so dass es im Brei gleichmäßig verteilt ist. Die Menge an hinzugefügtem Monomer wird in herkömmlicher Weise berechnet, so dass ein Vernetzungswert nach der Erfindung geschaffen wird. Der Vernetzungswert beträgt zwischen 3 und 90 Gewichtsprozent und vorzugsweise zwischen 20 und 60 Gewichtsprozent.
Der Ausdruck „Vernetzungswert", wie er in vorliegender Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, bedeutet die Menge an Gewicht eines synthetischen Monomers, das in dem Copolymer vorhanden ist, und zwar auf der Basis des gesamten Copolymer-Gewichtes.
Der pH-Wert des Breies wird auf unter 2,0 eingestellt, damit die maximale Pfropf-Leistung erzielt wird. Gute Resultate sind durch Verwendung von Salpetersäure erzielt worden. Die Einstellung des pH-Wertes kann zu einem beliebigen Zeitpunkt vor dem Hinzufügen des Initiators erfolgen. Vorzugsweise wird der pH-Wert des Wassers auf unter 2,0 eingestellt, bevor die Stärke dem Wasser beigegeben wird.
Als nächstes wird ein Initiator aus Ceric-Ammonium-Nitrat in einer 1N Salpetersäurelösung über eine Zeitdauer von etwa einer halben Stunde hinzugefügt. Gute Resultate sind bei Verwendung eines Verhältnisses von etwa einem Mol Ceric-Ammonium-Nitrat zu 50 bis 250 Anhydroglukose-Einheiten (AGU) der Stärke erzielt worden.
Die Reaktion kann eine bestimmte Zeit lang fortschreiten, damit der Vernetzungswert des Polymers gemäß der Erfindung erzielt wird.
Schließlich wird das Reaktionsgemisch neutralisiert und entwässert und das resultierende Stärkepfropfcopolymer wird getrocknet.
Um die Pfropf-Leistung zu erhöhen, wird das Monomer nach dem Hinzufügen des Initiators beigegeben, anstatt vorher. Dadurch, dass das Monomer nach dem Initiator beigegeben wird, kann die Pfropf-Leistung um etwa 20% erhöht werden. Wenn das Monomer nach dem Initiator beigegeben wird, gibt es eine begrenzte Zeitperiode, von der ab der Initiator hinzugefügt wird, wenn das Monomer hinzugefügt werden muß. Der Initiator und insbesondere das Ceric-Ammonium-Nitrat ist ein starkes Oxidiermitte und beginnt in der sauren Umgebung bald mit der Zersetzung der Stärke. Die maximale Zeitdauer zwischen Hinzufügen des Initiators und des Monomers variiert und kann auf einfache Weise durch den Fachmann bestimmt werden.
Es wurde festgestellt, dass die Reaktion zwischen der Prime-Stärke und dem Monomer in der Trommel eines Extruders stattfinden kann. Der bevorzugte Extruder-Typ ist ein rotierender Doppel-Schneckenextruder, bei dem Heizung und Kühlung einer jeden Zone getrennt gesteuert sind. Es ist ein ausreichendes Trommel-Verhältnis (L/D) erforderlich, um eine Polymerisation in der Extruder-Trommel zu beschleunigen. Stärkekuchen, wie er aus einem Entwässerungsschritt an einer Stärke-Nassmahlanlage entnom men wird, wird in den Extruder eingespeist und wird unmittelbar einem Vakuum ausgesetzt, während eine Mischung im Extruder durchgeführt wird, um den Sauerstoff zu entfernen. Der Initiator in verdünnter Säure wird hinzugefügt, kurz, jedoch intensiv gemischt, und dann wird das Monomer beigegeben und ebenfalls kurz und intensiv gemischt. Das Material wird im Extruder stromabwärts transportiert und am Ende der Trommel wird ein Vakuum aufgebaut, um das gesamte Monomer, das keine Reaktion eingegangen ist, und überschüssigen Wasserdampf abzuziehen. Diese Gase werden durch einen Nassreiniger geführt und das Monomer wird erneut benutzt und das kondensierte Wasser, das rein ist, wird verwendet, um die Säure-Initiator-Mischung zu verdünnen. Dieses Wasser kann auch dazu benutzt werden, zur Steuerung der Reaktionstemperatur durch Steuerung des Wassergehalts der Mischung beizutragen. Als nächstes wird der Neutralisieren hinzugefügt und intensiv gemischt und das gepfropfte fertige Produkt wird aus dem Extruder ausgebracht, zugerichtet und getrocknet. Dieses System senkt die Kosten durch Reduzierschritte beim Pfropfvorgang, eliminiert die teure Entsorgung von Abwässern, reduziert mögliche Verunreinigungen aus dem den Nassmahlbrei enthaltenen Wasser und ist vergleichsweise wesentlich sicherer für die Betreiber.
Es wurde festgestellt, dass eine niedrigere Temperatur verwendet werden muss, um ein Stärkepfropfcopolymer zu verwenden, das aus einer Prime-Stärke hergestellt ist. Eine zu hohe Temperatur bewirkt, dass das Stärkepfropfcopolymer zu gelatinieren beginnt. Vorzugsweise beträgt die Trocknungstemperatur 35–40°C.
Die Verwendung von Prime-Stärke reduziert die Menge an Wasser, die im Prozess beigegeben werden muss, und verkürzt den Entgasungsschritt. Im Falle eines Breies kann die Verwendung von zusätzlichem Wasser vollständig vermieden werden. Die Filterung des gepfropften Prime-Stärke-Produktes ergibt, dass das Produkt zu einem groberen Pulver trocknet als herkömmlich getrocknete oder modifizierte Kornstärkeprodukte nach dem Sieben. Es wurde ein unterschiedliches Materialverhalten in verschiedenen Verarbeitungsstufen bei Verwendung der Prime-Stärke im Vergleich zu herkömmlich getrockneter Stärke festgestellt: (a) es wird ein glatterer, gleichförmigerer Brei mit we sentlich weniger freiem Wasser erhalten; (b) die Filtrierung macht einen höheren Druck erforderlich, um den Feuchtigkeitsgehalt zu reduzieren; (c) das Material tendiert bei einer niedrigeren Temperatur während des Trocknens zum Gelatisieren; (d) Verbund-Ansätze machen ein niedrigeres Extruder-Drehmoment erforderlich: Zusätzlich wird angenommen, dass das gepfropfte Material, das mit einer Prime-Stärke hergestellt wird, ein gleichförmiger gepfropftes Material ist als gepfropftes Material, das mit herkömmlicher getrockneter Stärke hergestellt ist. Insbesondere wurde festgestellt, dass das gepfropfte Material, das mit Prime-Stärke hergestellt ist, nicht an den Wänden des Reaktions-Gefäßes oder des Laufrades des Reaktions-Gefäßes ebenso stark haftet wie das gepfropfte Material, das mit getrockneter Stärke hergestellt ist. Diese charakteristischen Eigenschaften bedeuten, dass das Stärkepfropfcopolymer nach vorliegender Erfindung einfacher und damit weniger kostenaufwendig zu verarbeiten ist als ein Stärkepfropfcopolymer, das mit getrockneter Stärke hergestellt wird.
Es wurde ferner festgestellt, dass das Stärkepfropfcopolymer, das mit Prime-Stärke hergestellt wird, sich leichter in einen stärker kohäsiven geschmolzenen Zustand umwandelt. In manchen Fällen würden schwierig zu entfernende Teile im Form-Hohlraum von dem Rest des Teiles wegbrechen und im Form-Hohlraum verbleiben. Es wurde festgestellt, dass die nächste Charge (im Anschluss an das Füllen des Hohlraumes mit geschmolzenem Material) im übrigen Teil des vorausgehenden Zyklus zu einem Anhaften an die neuen Charge führt und infolgedessen wird der gesamte Teil aus der Form ausgeworfen. In allen Fällen, in denen ein Stärkepfropfcopolymer einer herkömmlich getrockneten Stärke im gleichen Ansatz verwendet und in der gleichen Form extrudiert worden ist, ist dieses Phänomen nicht aufgetreten.
Der Vorgang des Strangpressens und Spritzgießens des Prime-Stärkepfropfcopolymers erfolgt in herkömmlicher Weise unter Verwendung herkömmlicher Anlagen. Das Prime-Stärkepfropfcopolymer wird in herkömmlicher Weise unter Verwendung einer her- kömmlichen Maschine durchgeführt. Bei einem Ausführungsbeispiel wurde ein Prime-Stärkepfropfcopolymer bei einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 20% unter Verwendung eines Doppelschnecken-Extruders hergestellt, bei dem die Trommel auf eine Temperatur von 200°F (95°C) aufgeheizt war und ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 14 : 1 hatte. Der Extruder wurde bei 30 U/min betrieben. Das Prime-Stärkepfropfcopolymer wurde mit etwa sechs Teilen eines Weichmachers und etwa 0,5 Teilen eines inneren Schmiermittels auf der Basis von 100 Gewichtsteilen Prime-Stärpfropfcopolymer gemischt. Das Mischen von Kunststoffmaterialien ist ein herkömmliches Verfahren, bei dem verschiedene Additive mit dem polymeren Material kombiniert werden, so dass ein gleichförmiges Material ausgebildet wird, das für das Spritzgießen oder ein anderes Verfahren durch Extrudieren oder andere herkömmliche Methoden geeignet ist.
Pellets wurden am Auslass oder an der Düse des Doppel-Schneckenextruders hergestellt und die Luft wurde bis etwa 5% Feuchtigkeitsgehalt getrocknet. Diese Pellets stellen das Zuführmaterial für die Strangpress- und Spritzguss-Maschine dar. Die Pellets können durch den Misch-Extruder nochmals hindurchgeführt werden, wenn sie nicht gleichförmig sind.
Um die Pellets nach dem Spritzgussverfahren herzustellen, wird eine konventionelle Einrichtung in an sich bekannter Weise verwendet. In diesem Fall hat die Spritzgussmaschine eine Extrudiertrommel, die mit 150 U/min bei 160°C mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 24 : 1 betrieben wird. Zwischen den einzelnen Chargengewichten, die in die Form eingefüllt wurden, bestand eine Zeitdifferenz von etwa 30 Sekunden. Die Form selbst war eine Form mit einem einzugen Hohlraum. Das geformte Produkt, das durch den Hohlraum ausgebildet wurde, hatte die Form einer Schüssel für Cerealien. Jede Charge hatte eine Verweildauer von ein bis zwei Minuten in der Trommel.
Es wurde festgestellt, dass das gepresste Produkt, das vom Extruder mit einem Stärkepfropfcopolymer aus Prime-Stärke hergestellt wurde, eine glatte homogene Innenfläche hat, die typisch für synthetische Polymere ist, anstelle der ungleichförmigen Innenfläche, die für stranggepresste Produkte typisch ist, die aus Stärkepfropfcopolymeren mit herkömmlicher getrockneter Stärke hergestellt sind.
Man hat herausgefunden, dass ein gutes geschäumtes Produkt durch Verwendung eines Stärkepfropfcopolymers, das aus Prime-Stärke hergestellt ist, erzielt werden kann. Ein geschäumtes Produkt aus Stärkepfropfcopolylmer aus Prime-Stärke hat eine hohe strukturelle Stabilität und Zähigkeit, während sie gleichzeitig biologisch abbaubar ist. Es hat sich gezeigt, dass das geschäumte Produkt nach vorliegender Erfindung mehr Ähnlichkeit mit einem geschäumten Produkt, das aus synthetischem Material hergestellt ist, zeigt als die geschäumten Produkte, die aus Stärke-Bestandteilen hergestellt wurden, wie sie bisher verwendet wurden.
Grundsätzlich kann vorliegende Erfindung zur Herstellung von geschäumtem Verpackungsmaterial verwendet werden, wobei ein Stärkepfropfcopolymer, das aus Prime-Stärke hergestellt wird, einen Vernetzungsgrad von 5 bis 60 Gewichtsprozent bei Vorhandensein eines Schaumbildners bei einer Temperatur von 100° bis 250°C und einem Feuchtigkeitsgehalt von 10 bis 20 Gewichtsprozent trockenen Copolymers hat, wodurch das Stärkepfropfcopolymer verflüssigt wird und erreicht wird, dass das verflüssigte Stärkepfropfcopolymer expandiert und Zellen darin ausbildet und das expandierte Stärkepfropfcopolymer gekühlt wird, um eine feste Matrix von Stärkepfropfcopolymer mit darin befindlichen Zellen zu bilden.
Der Vernetzungsgrad beträgt vorzugsweise 10 bis 50 Gewichtsprozent bezogen auf Copolymergewicht und insbesondere 10 bis 40 Gewichtsprozent bezogen auf Copolymergewicht. Obgleich ein geschäumtes Produkt nach der Erfindung mit einem Stärkepfropfcopolymer hergestellt werden kann, das einen Vernetzungsgrad von über 60 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht haben kann, hat ein solches Produkt niedrige charakteristische Eigenschaften in bezug auf die biologische Abbaubarkeit. Es wurde auch festgestellt, dass ein geschäumtes Produkt mit einem Stärkepfropfcopolymer mit einem Vernetzungsgrad von unter 5% hergestellt werden kann; ein solches Material hat jedoch nicht das Rückstellvermögen und die Zähigkeit des Materials, das mit einem höheren Vernetzungsgrad hergestellt wird und deshalb wird der Vernetzungsgrad vorzugsweise auf einem Wert von 10% und darüber gehalten. Man hat fer ner festgestellt, dass ein geschäumtes Produkt aus einem Stärkepfropfcopolymer unter Verwendung von Wasser anstelle eines Schaumbildners hergestellt werden kann. Das Produkt hat jedoch ungleichförmige Zellen und ist ein kommerziell nicht brauchbares geschäumtes Produkt.
Eines der neuartigen Merkmale des geschäumten Produktes nach vorliegender Erfindung ist, dass bei Vernetzungsgraden von 50 bis 60% festgestellt worden ist, dass das Material Kohlenwasserstoff-Materialien, z. B. Öl und Benzin, absorbiert, ohne dass das Stärkepfropfcopolymer durchschlägt. Dies macht das geschäumte Produkt nach vorliegender Erfindung geeignet zur Verwendung als Verpackungsmaterial mit Kohlenwasserstoff-Behältern, wenn die Möglichkeit des Verspritzens oder Leckens aus dem Behälter gegeben ist, wie auch als Verpackungsmaterial zur Verwendung von Barrieren, z. B. Kissen, um Verunreinigungen, z. B. Öl von Wasser zu absorbieren.
Das geschäumte Produkt nach der Erfindung ist insbesondere geeignet als Verpackungsmaterial, um geschäumtes Polystyrol zu ersetzen, weil es Eigenschaften hat, die ähnlicher geschäumtem Polystyrol sind als andere geschäumte, modifizierte und nichtmodifizierte Stärkeprodukte. Insbesondere ist das geschäumte Stärkepfropfcopolymer nach der Erfindung auf einfache Weise in Spritzguss-Maschinen verpressbar, um ein festes gepresstes Verpackungsmaterial zu erzielen, das zum sicheren Festlegen eines Produkts innerhalb eines Behälters verwendet wird.
Das Produkt nach der Erfindung weist eine hohe Stabilität auf, selbst wenn es Wärme und Feuchtigkeit ausgesetzt wird, wie dies häufig beim Verschiffen von Waren in unterschiedliche Teile der Welt der Fall ist. Dies trifft insbesondere zu bei höheren Vernetzungsgraden von 20 bis 60%.
Ein weiterer neuartiger Aspekt nach vorliegender Erfindung besteht darin, dass bei den niedrigen Vernetzungsgraden von 5 bis 20% ein besser verarbeitbares Stärkepfropfcopolymer hergestellt wird. Der Grund für die Verarbeitbarkeit des Stärkepfropfcopolymers bei niedrigeren Vernetzungsgraden ist nicht vollständig geklärt. Man nimmt an, dass ein solcher geringerer Wert an Vernetzungsgraden die Möglichkeit zu einer erfolgreichen Verarbeitung durch einen Extruder ohne übermäßig hohes Drehmomet zu verarbeiten, weil das Material nach der Erfindung eine geringere Glas-Übergangs- und Gelatinier-Temperatur hat.
Die Prime-Stärke, die verwendet wird, um das Stärkepfropfcopolymer für das geschäumte Produkt herzustellen, wird vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus gemeiner Stärke, Aedu-Stärke, hydroxypropylierte gewöhnlicher Stärke, Stärke mit hohem Amyloseanteil, hydroxypropylierter Stärke mit hohem Amyloseanteil und Mischungen davon besteht. In allen Fällen ist die Stärke, die zur Herstellung des Stärkepfropfcopolymers nach vorliegender Erfindung verwendet wird, eine körnige Stärke, d. h. sie ist nicht gelatinisiert.
Vorzugsweise hat die körnige Stärke mit hoher Amylose einen entsprechenden Amylose-Gehalt, wie er durch Spektralphotometrie mit Iodin von 50 bis 80% und insbesondere 50 bis 70% gemessen wird. Gute Resultate wurden erhalten mit kommerzieller Stärke mit hohem Amyloseanteil mit einem Amylose-Gehalt von 50 bis 70%.
Die körnige gemeine Stärke ist konventionelle Stärke mit einem Amylose-Gehalt von etwa 30%.
Die Aedu-Stärke, die bei vorliegender Erfindung verwendet wird, kann aus einer Stärkegewinnungsanlage mit einem Amylose-Streckmittel einer matten Aedu homozygenen Genotype erhalten werden. Der Ausdruck Aedu-Stärke bedeutet nicht nur Stärke, die aus einer Stärke erzielenden Anlage gewonnen wird, die ein Aedu-homozygenen Genotype aeaedudu enthält, sondern auch Translokationen, Inversionen und anderen Varianten, die den Aedu-Genotyp enthalten oder die als diesen Genotypen enthaltend beschrieben werden können. Das Amylosen-Streckmittel (ae) Gen hat nur als rezessives Gen zur Verfügung gestanden. US Patent 5 004 864 jedoch beschreibt die Entdeckung eines dominanten Amylose-Streckmittel (AE) Gens. Der Fachmann entnimmt dar aus, dass das dominante Amylose-Streckmittel-Gen zur Gewinnung von Aedu-Stärke verwendet werden kann.
Der Grad der Substitution (DS) der granularen hydroxypropylierten hohen Amylose-Stärke, wie sie in vorliegender Erfindung verwendet wird, beträgt 0,01 bis 0,24. Der Grad der Substitution ist die Anzahl von Hydroxyl-Gruppen pro Anhydroglukose-Einheiten (AGU). Vorzugsweise hat die hydroxypropylierte hohe Amylose-Stärke zur Verwendung nach vorliegender Erfindung eine DS von 0,1 bis 0,18. Gute Resultate haben sich bei einer hydroxypropylierten hohen Amylose-Stärke mit einem scheinbaren Amylose-Gehalt von etwa 50% und einem DS von etwa 0,16 und mit einer hydroxypropylierten hohen Amylose-Stärke mit einem scheinbaren Amylose-Gehalt von etwa 70% und einem DS von etwa 0,19 ergeben.
Die granulare hydroxypropylierte gemeine Stärke zur Verwendung nach vorliegender Erfindung hat einen DS von 0,5 bis 0,25. Insbesondere hat die hydroxypropoylierte gemeine Stärke einen DS von 0,7 bis 0,15. Gute Resultate sind mit einer hydroxypropylierten gemeinen Stärke mit einem DS von 0,9 bis 0,12 erzielt worden.
Die granulare hydroxypropylierte Stärke nach der Erfindung, entweder gemeine oder hohe Amylose, wird in herkömmlicher Weise hergestellt. Typischerweise wird der Brei aus Prime-Stärke mit einem Alkali, z. B. Natriumhydroxid und Propylenoxid dem Brei zur Ausbildung des Produktes hinzugefügt.
Wenn ein chemischer Schaumbildner verwendet wird, wird dieser mit dem Stärkepropfcopolymer gemischt und dann wird die Beimischung extrudiert. Wenn ein gasförmiges Schaumbildner verwendet wird, wird das Gas mit dem flüssigen Stärkepfropfcopolymer an der Düse des Extruders gemischt. Eine solche Mischung wird in herkömmlicher Weise durchgeführt.
Schaumbildner, die manchmal als Schäumungsmittel bezeichnet werden, sind Substanzen, die die Zellstruktur in der fluidisierten Wirbel-Kunststoff-Komposition erzeu gen. Herkömmliche Schäumungsmittel schließen Fluorkohlstoffe, Stickstoffgas, Hydrazin-Derivate, Trihydrazid-Triazine, 5-Phenyltetrazol, p-Toluol-Sulfonyl-Semicarbazid, modifiziertes Azodicarbonamid und Azodicarbonamid ein. Chemische Schaumbildner sind eine Klasse von Schaumbildnern, die bei Raumtemperatur Feststoffe oder Flüssigkeiten sind und die beim Erhitzen ein Gas freigeben. Typischerweise werden sie durch Mischen des chemischen Schaumbildners mit dem festen Kunststoffmaterial und Aufheizen des Gemisches bei einer Aufrechterhaltung der Mischung unter Druck verwendet. Die Aufheizung bewirkt eine Wirbelschichtbildung des Kunststoffmaterials und ferner, dass die Schaumbildner ein Gas freigeben. Das Gas bildet Blasen oder Zellen in dem fluiden Kunststoffmaterial. Das Gemisch wird unter Druck solange aufrecht erhalten, bis es in eine Form eingegeben wird, in der das Gas expandiert und seinerseits bewirkt, dass das fluide Kunststoffmaterial expandiert. Bei einer Verfestigung bleibt die Zellstruktur erhalten. Unterschiedliche Schaumbildner setzen Gas bei unterschiedlichen Temperaturen frei und die Wahl des Schaumbildners hängt von den Prozessbedingungen, dem Kunststoffmaterial und der Größe der gewünschten Gaszellen ab.
Chemische Schaumbildner haben die Vorteile gegenüber gasförmigen Schaumbildnern, dass sie dem festen Kunststoffmaterial vor dem Aufheizen beigegeben werden können. Gasförmige Schaumbildner, wie z. B. Stickstoff und einige Fluorkohlenwasserstoffe müssen in das bereits fließende Kunststoffmaterial injiziert werden.
Die Menge an chemischem Schaumbildner, die im Falle vorliegender Erfindung verwendet wird, beträgt 0,001 bis 0,015 Gewichtsprozent an trockenem Polymer und vorzugsweise 0,003 bis 0,006 Gewichtsrozent Copolymer.
Der Schaumbildner, der nach der Erfindung verwendet wird, muss mit der Temperatur kompatibel sein, die während des Extrudierens verwendet wird, 100°C bis 250°C. Geeignete Schaumbildner umfassen Azodinitrile, Azodicarbonamide und Gase wie z. B. Kohlendioxid, Stickstoff, Helium und Luft.
Das geschäumte Produkt, das mit vorliegender Erfindung hergestellt wird, hat eine Schüttdichte von weniger als 32,03 kg/m³ (2,0 pounds per cubic foot).
Bei der Ausbildung eines geschäumten Produkts nach der Erfindung braucht nicht das gesamte biologisch abbaubare Material, das zur Herstellung des geschäumten Produktes verwendet wird, Stärkepfropfcopolymer nach vorliegender Erfindung zu sein. Insbesondere wurde festgestellt, dass Mischungen, z. B. 25% Stärkepfropfcopolymer und 75 gemeine Weizenstärke ein biologisch gut abbaubares geschäumtes Produkt ergeben.
Diese und andere Aspekte vorliegender Erfindung werden in Verbindung mit den nachstehenden Beispielen näher erläutert.
BEISPIEL 1
Dieses Beispiel zeigt die Herstellung eines Stärkepfropfcopolymers aus einer Prime-Stärke in Breiform.
Unter Verwendung eines herkömmlichen gemeinen Korn-Stärke-Breies, wie er aus einem Nass-Mahl-Vorgang vor dem Entwässern und Trocknen gewonnen wird, wurde der Feststoffgehalt des Breies auf 20% eingestellt und der pH-Wert des Breies wurde auf 2 bis 3 mit verdünnter (1N) Salpetersäure eingestellt. Der Brei enthielt 20,41 kg (45 pounds) trockener Stärke. Der Brei wurde zehn Minuten lang einem Vakuum ausgesetzt, um Sauerstoff zu entfernen, und dann wurde die Temperatur auf 80°F (27°C) gehalten. Als nächstes wurden 16,69 kg (36,8 pounds) eines Monomers dem Brei hinzugefügt. Das hinzugefügte Monomer war Methylacrylat. Dann wurde der Initiator, Ceric-Ammoniumnitrat, in einer 1N Salpetersäure-Lösung mit einem Wert von einem Mol des Ceric-Ammoniumnitrats auf 100 AGU beigegeben. Der Initiator wurde fünf Minuten lang zugeführt. Nach einer Zeitdauer von 30 bis 40 Minuten wurde Natriumhydroxid in das System eingeführt, um den pH-Wert auf neutral einzustellen. Schließlich wurde das Reaktionsprodukt entwässert und getrocknet.
BEISPIEL 2
Dieses Beispiel zeigt den reduzierten Druck und das Moment, das für ein Stärkepfropfcopolymer, hergestellt aus Prime-Stärke, im Vergleich zu einem Stärkepfropfcopolymer, das aus herkömmlich getrockneter Kornstärke hergestellt ist, erforderlich ist. Ein Stärkepfropfcopolymer, das aus einer gemeinen Prime-Kornstärke nach Beispiel 1 hergestellt ist, wurde mit einem Stärkepfropfcopolymer, das aus herkömmlich getrockneter gemeiner Kornstärke besteht, verglichen. Die Resultate dieses Tests sind nachstehend angegeben:
Die Vernetzungsgrade sind oben in der Spalte als ein Verhältnis der Gewichtsprozente von Stärke zu synthetischem Polymer aufgeführt.
Diese Materialien wurden bei einem Feuchtigkeitswert von 5 bis 6% extrudiert. Der Extruder weist ein Verhältnis von Trommellänge zu Trommeldurchmesser von 11 : 1 auf und es wurde ein Doppel-Schneckenextruder verwendet, der bei 30 U/min betrieben wurde. Die Temperatur in Richtung der Länge der Trommel betrug 190°F (88°C) am Eingang, 210°F (99°C), 220°F (104°C) und 230°F (110°C) am Ausgang.
BEISPIEL 3
Dieses Beispiel vergleicht verschiedene physikalische Attribute eines Stärkepfropfcopolymers, hergestellt nach vorliegender Erfindung, mit einem Stärkepfropfcopolymer, hergestellt mit konventioneller getrockneter Stärke.
Stärkepfropfcopolymere, die aus Prime-Stärke und einem Methylacrylat-Monomer hergestellt wurden, wurden nach dem vorstehend angegebenen Beispiel 1 hergestellt, um Vernetzungsgrade von 41%, 50% und 59% zu erzielen.
Drei Stärkepfropfcopolymere, die aus herkömmlicher getrockneter Stärke und Methylacrylat hergestellt wurden, wurden unter Anwendung des in vorstehend beschriebenem Beispiel 1 verwendeten Verfahrens und mit Vernetzungsgraden von 41 %, 50% und 59% zubereitet.
Jedes der Stärkepfropfcopolymere wurde auf den Young-Modul, die Zugfestigkeit, die Längung und die Zerreißfestigkeit geprüft. Die Prüfergebnisse sind nachstehend angegeben:
Die Flexibilität oder Brüchigkeit wurde durch den Young-Modul-Test bestimmt.
Die Zugfestigkeit wurde durch Verwendung von Proben mit einer Messlänge von zwei inch bei einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 50 mm/min bestimmt.
Die Längung wurde durch den Trouser-Test, ebenfalls mit einer Messlänge von zwei Inch bestimmt. Der Young-Modul-Test, der Trouser-Test und der Zugfestigkeits-Test wurden in herkömmlicher Weise unter Verwendung herkömmlicher Gerätschaften durchgeführt.
Die Proben sowohl des Prime-Stärkepfropfcopolymers als auch des herkömmlichen, getrockneten Stärkepfropfcopolymers wurden durch Extrudieren der Copolymere in einem Einfach-Schneckenextruder unter folgenden Bedingungen hergestellt: Die Feuchtigkeitswerte betrugen 16% für die 41% Vernetzungs-Formel, 10% für die 50% Vernetzungs-Formel und 16% für die 59% Vernetzungs-Formel; das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Trommel betrug 20 : 1; die Eintrittstemperatur betrug 88°C; die Austrittstemperatur betrug 106°C und die Geschwindigkeit 30 U/min. Für den 50%igen Vernetzungsgrad wurde ein Band für den Test mit den Maßen 1'' × 4'' verwendet. Für den 59%igen Vernetzungsgrad wurde ein Band verwendet, das etwa 1,1'' × 4'' gemessen hat und für den 41%igen Vernetzungsgrad waren die Bandmaße 1,6'' × 4''.
Wie sich aus den Tests ergibt, waren die Zähigkeit und die Zerreißfestigkeit des Prime-Stärkepfropfcopolymers denen eines herkömmlichen getrockneten Stärkepfropfcopolymers überlegen.
Dieses Beispiel zeigt auch, dass ein Prime-Stärkepfropfcopolymer mit einem höheren prozentualen Stärkeanteil, d. h. einem geringeren Vernetzungsgrad, die gleichen physikalischen Eigenschaften wie ein herkömmliches getrocknetes Stärkepfropfcopolymer mit weniger Stärke, d. h. mit einem höheren Vernetzungsgrad, hat. Dies bedeutet, dass die Verwendung von Prime-Stärke ein Produkt liefert, das stärker biologisch abbaubar ist als das Stärkepfropfcopolymer, das aus herkömmlicher getrockneter Stärke besteht.
Wie sich aus den vorstehend genannten Daten ergibt, zeigte das Stärkepfropfcopolymer, das mit herkömmlicher getrockneter Stärke hergestellt wurde, bei 50% und 59% Stärke-Werten einen dramatischen Abfall in den Eigenschaften, verglichen mit dem Stärkepfropfcopolyer, das mit identischen Stärke-Werten von Prime-Stärke hergestellt wurde. Es wurde eine Erhöhung der Zerreißfestigkeit bei dem Pfropfcopolymer-Band mit höherem Stärkepegel (59%), das mit Prime-Stärke hergestellt wurde, beobachtet, während das entgegengesetzte bei dem getrockneten Stärkematerial zutrifft.
BEISPIEL 4
Dieses Beispiel zeigt den Schmelzfluss-Index eines Stärkepfropfcopolymers, das aus Prime-Stärke hergestellt ist, im Vergleich zu einem Stärkepfropfcopolyer, das aus herkömmlicher getrockneter Stärke besteht.
Nach dem vorstehend angegebenen Beispiel 1 wurde ein Prime-Stärkepfropfcopolymer mit einem Methylacrylat-Monomer bis zu einem Vernetzungspegel von 45% hergestellt. Der Schmelzfluss dieser Materialien wie auch eines herkömmlichen Polyäthylens war wie folgt:

Schmelzfluss

Polyäthylen-Index-Bewertung von 100 12 inches

Prime-Stärkepfropfcopolymer 13 inches

Herkömmliches getrocknetes Stärkepfropfcopolymer 11 inches
Der Schmelzfluss-Index wurde durch einen Spritzguss-Spiralschmelzfluss-Test gemessen.
Diese Daten beweisen die Tatsache, dass das Stärkepfropfcopolymer, das aus Prime-Stärke hergestellt ist, Flusseigenschaften hat, die vergleichbar sind mit konventionellen synthetischen Polymeren.
BEISPIEL 5
Dieses Beispiel zeigt ein geschäumtes Produkt nach vorliegender Erfindung.
Ansätze der Stärkepfropfcopolymere, die in der nachstehend angegebenen Tabelle identifiziert sind, wurden durch ein Haake buchler HBI System 90 Drehmoment-Rheometer extrudiert, das mit einem Einfach-Schneckenextruder ausgerüstet war. Die Trommeltemperaturen während des Extrudierens betrugen 140°C, 150°C, 160°C (Zuführung zur Form), und die Schnecke wurde mit einer Geschwindigkeit von 125 U/min betrieben.
Jeder Ansatz enthielt 0,6 Gewichtsprozent eines Schaumbildners, aktiviertes Azodicarbonamid, das unter der Bezeichnung Gelogen^® 754 von der Firma Uniroyal vertrieben wird. Der Ansatz Nr. 2 in der nachstehend aufgeführten Tabelle enthielt ferner 1% einer Verarbeitungshilfe, Octoglycerol-Monooleat, das unter der Bezeichnung Santone^® 8-1-0 von der Firma Van Der Bergh Food Ingredient Group vertrieben wird. Der Ansatz Nr. 3 in der nachstehend angegebenen Tabelle enthielt 4% einer Verarbeitungshilfe in Form von Polyglycerol-Ester. Jedes der Stärkepfropfcopolymere wurde nach Beispiel 1 oben hergestellt. Methylacrylat wurde zur Herstellung des Copolymers verwendet. Der spezifische Vernetzungspegel ist in der nachstehenden Tabelle angegeben.
TABELLE
Jede in diesem Beispiel verwendete Stärke wurde aus Mais gewonnen. Für alle Ausdrücke und Abkürzungen, die für die Ansätze 1–6 in dieser Tabelle verwendet werden, gilt folgendes:

(1) Gemein/Aedu steht für ein Gemisch aus einer gemeinsamen Prime-Stärke und Aedu-Prime-Stärke in einem Gewichtsverhältnis von 50 : 50, das zuerst gemischt und dann mit dem synthetischen Monomer in Reaktion gebracht wurde;
(2) Gemein steht für eine gemeine Prime-Stärke (28% scheinbare Amylose), die direkt aus einem Korn-Feucht-Mahlvorgang gewonnen wurde, der keinem Trocknungsschritt ausgesetzt worden ist;
(3) HPHA-70% steht für eine hydroxypropylierte hohe Amylose-Stärke, die einen scheinbaren Amylose-Gehalt von 70% und einen Substitutionsgrad von etwa 0,18 besitzt;
(4) Gemein/HPHA-50% steht für ein Gemisch aus 50 : 50 des Gewichtes einer gemeinen Prime-Stärke (28% scheinbare Amylose) und einer hydroxypropylierten hohen Amylose-Prime-Stärke mit einem scheinbaren Amylosegehalt von etwa 50% und einer DS von etwa 0,155. Zuerst wurden die beiden Stärken gemischt und dann wurde die Pfropf-Reaktion ausgeführt. Der Feuchtigkeitsgehalt entsprach dem des Copolymers vor dem Extrudieren.

Wie dem Fachmann bekannt ist, wird die Verwendung von Verarbeitungs-Mitteln für eine Extrusion durch die Art des verwendeten Gerätes bestimmt, z. B. Einfach-Schnecke im Vergleich zu Doppel-Schnecke, ferner aber auch die Qualität des Endproduktes. Ein geschäumtes Produkt nach vorliegender Erfindung kann auch ohne die Verwendung von Verarbeitungshilfen hergestellt werden.
BEISPIEL 6
Die geschäumten Produkte, die im Beispiel 5 gebildet werden, wurden zu flachen Platten extrudiert und auf Dämpfung und Beständigkeit getestet. Jedes der Produkte wurde im Vergleich zu herkömmlichen geschäumten Produkten, die aus synthetischen Materialien hergestellt waren, als beständig und dämpfend festgestellt.
BEISPIEL 7
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung des geschäumten Produktes, das nach der Erfindung hergestellt war, zum Absorbieren von flüssigen Kohlenwasserstoffen.
Ein geschäumtes Produkt wird nach Beispiel 5 hergestellt und zu einem herkömmlichen erdnussförmigen Produkt geformt. Das erdnussförmige geschäumte Produkt nach vorliegender Erfindung wird dann in einen Schwimmbaum gepackt, der aus Nylongeflecht besteht. Der in Erdnussform gepackte Schwimmbaum wird dann auf der Oberseite des Wassers gefloatet, wobei das Wasser Kohlenwasserstoff enthält, z. B. Benzin, das auf der Oberseite schwimmt. Das Benzin wird durch das erdnußförmige Produkt nach vorliegender Erfindung absorbiert.
BEISPIEL 8
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung des geschäumten Produktes nach der Erfindung zum Absorbieren von flüssigem Kohlenwasserstoff.
Ein geschäumtes Produkt, das nach dem Beispiel 5 hergestellt worden ist, wird in eine „Erdnuss"-Form gebracht. An der Stelle, an der Öl aus einer 55 Gallonen fassenden Trommel auf den Boden gespült worden sind, werden eine Handvoll geschäumter peanutförmiger Teilchen nach der Erfindung auf der Oberseite des Öls vertäut und es wird ein Schwimmbaum eingesetzt, um die Teilchen in das Öl einzurühren. Auf diese Weise wird das Öl durch die peanutförmigen Produkte nach der Erfindung absorbiert.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Stärkepfropfcopolymers durch Reagieren von Stärke mit einem Monomer, dadurch gekennzeichnet, daß Prime- oder Naturstärke (prime starch) als Stärke verwendet wird, und daß die Naturstärke ausgewählt ist aus der Gruppe Mais, Soja, Weizen, Sorghum, Zuckerhirse, Weizen, Kartoffeln, Gerste, Tapioka und Reis, wobei die erwähnte Naturstärke ein Stärkekuchen oder ein breiartiger Stärkekuchen ist, der in einem Feuchtmahlprozess vor dem Trockenprozess erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Monomer aus der Gruppe umfassend Styrol, Methylacrylat, Butylacrylat, Butadien, Isopren oder Kombinationen hiervon ausgewählt ist.
Verfahren zum Herstellen eines plastischen Artikels durch Extrudieren eines Stärkepfropfcopolymers, welches durch Reagieren von Stärke mit einem Monomer erhalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stärkekopfcopolymer hergestellt aus Primeoder Naturstärke verwendet wird, wobei die Naturstärke ausgewählt ist aus der Gruppe Mais, Soja, Weizen, Sorghum, Zuckerhirse, Weizen, Kartoffeln, Gerste, Tapioka und Reis, und wobei die Naturstärke ein Stärkekuchen oder ein breiartiger Stärkekuchen ist, der in einem Feuchtmahlprozess vor dem Trockenprozess erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Monomer aus der Gruppe bestehend aus Styrol, Methylacrylat, Butadien, Isopren und Kombinationen hiervon ausgewählt ist.
Ein Stärkepfropfcopolymer bestehend aus Stärke und einem Monomer, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke eine Prime- oder Naturstärke ist, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Mais, Soja, Weizen, Sorghum, Zuckerhirse, Weizen, Kartoffeln, Gerste, Tapioka und Reis, und daß die Naturstärke ein Stärkekuchen oder ein breiar tiger Kuchen ist, der in einem Feuchtmahlprozess vor dem Trockenprozess erhalten wird.
Das Copolymer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Monomer aus der Gruppe bestehend aus Styrol, Methylacrylat, Butylacrylat, Butadien, Isopren oder Kombinationen hiervon ausgewählt ist.
Ein geschäumtes biologisch abbaubares Produkt mit einer körnigen Prime- oder Naturstärke, auf welche ein thermoplastisches Polymer aufgepfropft wurde, und zwar ausgewählt aus der Gruppe besthend aus Poly(Methylacrylat), Poly(Butylacrylat), Poly(Styrol), Poly(Methylmethacrylat), und Mischungen hieraus, wobei die Naturstärke aus der Gruppe bestehend aus umfassend Mais, Soja, Weizen, Sorghum, Zuckerhirse, Weizen, Kartoffeln, Gerste, Tapioka und Reis ausgewählt ist, wobei der Anteil des thermoplastischen Polymers zwischen 3 bis 60 Gewichtsprozent des Copolymers beträgt, wobei das geschäumte Produkt eine geschlossene Zellstruktur aufweist, die das Produkt als Verpackungsmaterial geeignet macht, und wobei die erwähnte Naturstärke ein Stärkekuchen oder aber ein breiartiger Stärkekuchen ist, der in einem Feuchtmahlverfahren vor einem Trocknungsprozess erhalten wird.
Geschäumtes biologisch abbaubares Produkt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die körnige Stärke ausgewählt ist aus einer Gruppe, die allgemeine Stärke, Aedustärke, hydroxypropilierte gewöhnliche Stärke, hydroxypropilierte Amylose-Stärke und Mischungen hiervon enthält.
Biologisch abbaubares geschäumtes Produkt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer in einem Anteil 10 bis 50 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des Copolymers vorhanden ist.
Verfahren zur Verwendung eines Stärkepfropfcopolymers zum Herstellen eines geschäumten Produktes, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: (a) Herstellung einer Zusammensetzung, die ein Stärkepfropfcopolymer und ein Schaumbildner enthält, wobei das Stärkecopolymer einen Vernetzungsgrad von 30 bis 60% aufweist und aus einer Pime- oder Naturstärke hergestellt ist, wobei die Naturstärke ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Mais, Soja, Weizen, Sorghum, Zuckerhirse, Weizen, Kartoffeln, Gerste, Tapioka und Reis, wobei die Naturstärke ein Stärkekuchen oder ein breiartiger Stärkekuchen ist, der in einem Feuchtmahlverfahren für den Trockenprozess erhalten wird, (b) Erhitzen der Zusammensetzung aus dem Stärkepfropfpolymer und dem Schaumbildner, um eine flüssige Mischung und Zellen oder Poren in dieser flüssigen Mischung zu bilden; und (c) Verfestigen der flüssigen Mischung, um ein festes geschäumtes Produkt zu erhalten.