CZ305412B6 - Hydrofobní biorozložitelná a kompostovatelná kompozice s bariérovými vlastnostmi na bázi přírodních surovin - Google Patents
Hydrofobní biorozložitelná a kompostovatelná kompozice s bariérovými vlastnostmi na bázi přírodních surovin Download PDFInfo
- Publication number
- CZ305412B6 CZ305412B6 CZ2013-505A CZ2013505A CZ305412B6 CZ 305412 B6 CZ305412 B6 CZ 305412B6 CZ 2013505 A CZ2013505 A CZ 2013505A CZ 305412 B6 CZ305412 B6 CZ 305412B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- composition
- natural
- water
- raw materials
- agent
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 title claims description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 title claims description 5
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 title 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims abstract description 7
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- 239000002966 varnish Substances 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 8
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 abstract description 6
- 239000000944 linseed oil Substances 0.000 abstract description 3
- 235000021388 linseed oil Nutrition 0.000 abstract description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 48
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 20
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 15
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 14
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 14
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 13
- 229920001592 potato starch Polymers 0.000 description 12
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 8
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 8
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 description 7
- 235000019759 Maize starch Nutrition 0.000 description 7
- 229920008262 Thermoplastic starch Polymers 0.000 description 7
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 7
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 7
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 7
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000013558 reference substance Substances 0.000 description 7
- 239000004628 starch-based polymer Substances 0.000 description 7
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 fatty acid triglycerides Chemical class 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 4
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 4
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 3
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 3
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 2
- ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N Formamide Chemical compound NC=O ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 229920000954 Polyglycolide Polymers 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910002055 micronized silica Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 2
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000002383 tung oil Substances 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 244000082204 Phyllostachys viridis Species 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000010169 landfilling Methods 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 1
- 239000002362 mulch Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000004633 polyglycolic acid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L succinate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCC([O-])=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011345 viscous material Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Biological Depolymerization Polymers (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Kompozice sestává z přírodních a/nebo chemicky modifikovaných škrobů, plastifikátoru na bázi glycerolu a z přírodního plniva v množství max. 20 % hmotn. Plnivo je na bázi minerálních přírodních surovin, přičemž plnivem je alespoň jeden minerál a/nebo průmyslová hornina ze skupiny: alumosilikáty, oxid křemičitý, křemelina, uhličitan vápenatý. Dále může být plnivem celulóza. Pro zvýšení odolnosti proti vlhkosti dále sestává z hydrofobizačního činidla ze skupiny vysychavých přírodních olejů a/nebo fermeže. Hydrofobizační činidlo je na povrchu kompozice a/nebo je homogenně rozptýleno v celém objemu kompozice.
Description
Oblast techniky
Navrhovaný vynález spadá do oblasti biodegradovatelných materiálů, zejména obalových materiálů.
Dosavadní stav techniky
Jedním ze zásadních problémů, spojených s produkcí syntetických polymerů na bázi fosilních surovin, je jejich problémové chování v přírodních podmínkách po skončení jejich životnosti. To při obrovských vyráběných objemech a poměrně krátkém cyklu použití s sebou přináší velké problémy z hlediska zátěže životního prostředí. Likvidace těchto materiálů je možná prakticky buď skládkováním, nebo spalováním. Degradace tohoto typu polymemích materiálů na skládkách probíhá často velmi pomalu (desetiletí i více než sto let), při spalování často vznikají toxické zplodiny, které je nutno dále nákladně likvidovat.
Řadu popsaných problémů v oblasti životního prostředí řeší využívání bioodbouratelných polymerů většinou na přírodní obnovitelné bázi. Typickým představitelem může být škrob; hojný a dostupný po celém světě při nízké ceně. Existují ale i jiné suroviny z obnovitelných zdrojů pro výrobu bioodbouratelných látek, ale vždy je třeba řešit jednu či více nevýhodných vlastností, které tyto suroviny přinášejí: u polyhydroxyalanoátů (PHA) vysokou cenu a vysokou stabilitu ve vodním prostředí. U celulózy, jejích derivátů a triglyceridů mastných kyselin je problémem křehkost a velmi nízká rychlost biodegradace. U kyseliny polymléčné (PLA) je problémem křehkost výrobků. Totéž platí i u dalších biorozložitelných polymerů z neobnovitelných zdrojů (kyselina polyglykolová PGA, polykaprolakton PCIL, polyvinylalkohol PVOH).
Po plastifikaci škrobu vhodnými rozpouštědly (glycerol, sorbitol, formamid a další) lze připravit termoplastický škrob. Z něho lze připravit různými technologickými (odlévání, extruze) fólie, které jsou rychle a kompletně biorozložitelné a kompostovatelné. Hlavní nevýhody tohoto materiálu z hlediska praktického využití je poměrně nízká pevnost v jednotkách MPa a vysoká absorpce vody a polárních rozpouštědel. Zlepšení mechanických vlastností se dosahuje u naprosté většiny průmyslově vyráběných materiálů, obsahujících různé typy škrobů míšením (blending) s dalšími více či méně hydrofobními syntetickými polymery, které vykazují dostatečné mechanické pevnosti. Termoplastický škrob se tak běžně mísí např. s polyethylenem (PE), polypropylenem (PP), polystyrenem (PS), polyethylentereftalátem (PET), PA (polyamidem), TPU (termoplastickým polyurethanem). Důsledkem je sice zvýšení mechanické odolnosti a hydrofobního charakteru materiálu, jeho lepší stabilita ve vodním prostředí, ale na druhé straně také zvýšená odolnost vůči biodegradaci. Dnes je řada komerčních výrobků na této bázi (např. obaly, fólie) označována jako biorozložitelná, ale skutečností je, že míra rozložitelnosti v půdním či kapalném prostředí je nepřímo úměrná obsahu klasických syntetických polymerů založených na fosilních surovinách; nejsou biodegradovatelné v přírodním prostředí v rozumném časovém intervalu a nejsou kompostovatelné. V těchto výrobcích je přítomno většinou 20 až 65 % termoplastického škrobu a zbytek syntetických polymerů, často nahrazovaných v různém poměru recyklovanou surovinou.
Pokud je požadována úplná biologická rozložitelnost materiálu na bázi škrobu při zlepšených mechanických vlastnostech, používají se jeho směsi s polymery buď zcela na přírodním základě (např. PLA kyselina polymléčná, PBS polybutylsukcinát) nebo jen částečně (PCL polykaprolakton, PVOH polyvinylalkohol). Řada z těchto polymerů vzniká fermentací a tato složka pak výsledný kopolymer se škrobem prodražuje.
- 1 CZ 305412 B6
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky se odstraňují, eventuálně minimalizují, použitím hydrofobní biorozložitelné a kompostovatelné kompozice s bariérovými vlastnostmi výhradně na bázi přírodních surovin, která je podstatou vynálezu. Kompozice sestává z přírodních a/nebo chemicky modifikovaných škrobů a plastifikátorů na bázi glycerolu. Dále sestává z přírodního plniva v množství max. 20 % hmotn. Plnivo může být na bázi minerálních přírodních surovin, přičemž plnivem je v takovém případě alespoň jeden minerál a/nebo průmyslová hornina ze skupiny: alumosilikáty, oxid křemičitý, křemelina, uhličitan vápenatá. V jiném případě je plnivem celulóza, nebo může být použita kombinace celulózy a plniva na bázi minerálních přírodních surovin. Kompozice dále sestává z hydrofobizačního činidla ze skupiny vysychavých přírodních olejů a/nebo fermeže. Fermeží může být například lněná fermež. Hydrofobizační činidlo může být situováno na povrchu kompozice a/nebo být homogenně rozptýleno v celém objemu kompozice.
Přírodní plniva přidaná k plastifikovanému škrobu v uvedeném množství vytvoří morfologicky kompozit, dle povahy a množství přidaného plniva mikro- či nanokompozit. Tento materiál má lepší mechanické vlastnosti (pevnost v tahu) než naplněný plastifikovaný škrob.
Pokud je plnivem přírodní bentonit či montmorillonit (MMT), dochází s ohledem na jeho strukturu (obr. 1) v ideálním případě k interkalaci makromolekul škrobu do mezivrstevní struktury tohoto minerálu a roztažení této struktury. Důkazem je snímek z transmisního elektronového mikroskopu osvědčující vzniklou strukturu nanokompozitu, kde došlo k interkalaci a částečné delaminaci minerálu (obr. 2). Stejný mechanismus se uplatňuje v případě průmyslové nemetalické horniny bentonitu. V případě inkorporace celulózových vláken dochází k jejich inkorporaci do objemové fáze termoplastického škrobu a k vytvoření mikro- a nanokompozitní struktury.
Důsledkem vzniku nanokompozitní struktury v případě aplikace montmorillonitu nebo bentonitu jako plniva je zlepšení mechanických vlastností (zejména pevnosti materiálu) a snížení propustnosti plynů tímto materiálem.
Význačnou vlastností kompozice podle navrhovaného vynálezu, připravené pouze na základě škrobu, plastifikátorů na bázi glycerolu a přírodních plniv, je snížená propustnost pro plyny, zejména pro kyslík a oxid uhličitý. Již samotná matrice (termoplastický škrob) má výborné bariérové vlastnosti vůči kyslíku i oxidu uhličitému, přičemž přídavkem plniva dojde k dalšímu snížení průchodu těchto plynů přes předmětnou kompozici na minerální hodnotu nižší než 1.10 20 mol/(m.Pa.s). Permeabilita vodní páry s ohledem na složení kompozice má svá specifika, kdy poměrně dlouhou dobu dochází k sorpci vody membránou, a teprve pro dosažení rovnovážného stavu začne voda membránou procházet. V případě kompozice s minerálním plnivem na bázi jílů dojde u membrány ke snížení difúzního koeficientu vodní páry ve srovnání se škrobovou matricí (plastifikovaný škrob), ale vzrůstá rozpustnost vodní páry v membráně. To znamená, že jíl váže do své struktury jisté množství vody při zhoršení difuse, přičemž následně dojde k rozbobtnání membrány a zvýšení průchodu vodní páry.
Kompozice podle vynálezu tak vykazuje výbornou odolnost proti průchodu kyslíku i oxidu uhličitého a schopnost sorpce vodní páry. (u nehydrofobizovaného materiálu). U hydrofobizované fólie je tato schopnost potlačena a zpožděna.
Právě vysoká nasákavost pro vodní páruje typickou vlastností pro kompozice na bázi plastifikovaného škrobu a přírodních plniv na bázi minerální i celulózové s důsledkem snížení mechanické pevnosti kompozice. Existuje celá řada způsobů a metod, jak snížit afinitu tohoto materiálu k vodě, přičemž se jedná buď o princip chemického zesíťování v polymemí struktuře škrobu a tím i ke snížení počtu volných hydroxylových skupin s afinitou k molekulám vody, nebo o fyzikální princip hydrofobizace kompozice vhodnými metodami. Vynález řeší snížení afinity materiálu k vodě úpravou pomocí vhodného hydrofobizačního činidla na bázi dobře bioodbouratelných vysychavých olejů přírodních či upravených (např. lněný olej, tungový olej, lněná fermež; viz
-2CZ 305412 B6 obr. 3a a 3b). Při aplikaci těchto materiálů do biorozložitelné a kompostovatelné kompozice na bázi plastifíkovaného škrobu s přírodním plnivem, a to buď povrchové, nebo celoobjemové, dojde poměrně brzy k vysychání těchto olejů pomocí oxidativního zesíťování materiálu. Hydrofobizační činidla na bázi vysychavých olejů v přírodě podléhají bezproblémové degradaci. K urychlení síťování vysychavých olejů lze s výhodou použít UV-záření.
Objasnění výkresů
Příkladné provedení vynálezu je popsáno s odkazem na výkresy, na kterých je na obr. 1 - struktura montmorillonitu, obr. 2 - snímek kompozitu o složení: 95 % termoplastický škrob, 5 % montmoriHonit, pořízený transmisním elektronovým mikroskopem (TEM), obr. 3a - fotografie smáčení povrchu kompozice vodou, bez hydrofobní úpravy (kontaktní úhel 45°), obr. 3b - fotografie smáčení povrchu kompozice vodou po hydrofobní úpravě (kontaktní úhel 83°), obr. 4 - graf biodegradace kompozic v půdním prostředí, s různými druhy bentonitu, obr. 5 - graf biodegradace kompozic ve vodním prostředí, s různými druhy bentonitu, obr. 6 - další grád biodegradace kompozic ve vodním prostředí, obr. 7 - další graf biodegradace kompozic ve vodním prostředí.
Příklady uskutečnění vynálezu
1. Matrice z termoplastického škrobu byla připravena smísením 625 ml vody s 14,3 g glycerolu a 33,3 g škrobu přírodního bramborového promícháním při laboratorní teplotě a následným doplněním vodou na celkový objem směsi 700 ml. Tato směs byla zahřívána za míchání až na teplotu 80 °C, až došlo k homogenizaci a vyčeření tekutiny. Následně byla směs míchána dalších 20 minut při teplotě 80 °C, odstavena a byly z ní zatepla za vakua odstraněny vzduchové bubliny tak, že výsledný viskózní materiál byl zcela homogenní a bez bublin. Následně byla z této kompozice odlita fólie o tloušťce cca 0,1 mm a ponechána k volnoprostorovému vysušení. Byla stanovena pevnost odlité fólie v tahu RM dle ČSN EN ISO 527-3 na 2,95 ± 0,23 MPa relativní hodnota prodloužení při přetržení ε, na 77,2 ± 13,1 %.
Permeabilita příkladné folie oxidu uhličitému (CO2) je 1,766.10 16 mol/(m.Pa.s) nebo 0,526 Barrer; permeabilita vůči kyslíku (O2) je nižší než 1.10 20 mol/(m.Pa.s) nebo 3.10 5 Barrer; difusní koeficient pro oxid uhličitý je 1,975.10 m2/s; rozpustnost oxidu uhličitého je 8,946.10’6 mol/(m3.Pa); permeabilita vodní páry je 1,041.10 12 mol/(m.Pa.s) nebo 3101 Barrer; difusní koeficient pro vodní páru je 5,24.1012 m2/s a rozpustnost vodní páry je 1,983.10 1 mol/(m3.Pa). Takto připravená folie o tomto složení se vodním prostředí rozloží během 9,2 dne; průměrná hodnota biologické rozložitelnosti ve vodním prostředí je přitom 84,8% (referenční látka - čistý kukuřičný škrob se za týchž podmínek rozloží ve vodním prostředí během 8,0 dní, přičemž průměrná hodnota biologické rozložitelnosti je 84,9%). Příkladné provedení je patrné z obr. 6.
2. Kompozice byla připravena smísením 500 ml vody se 260 g vodné 2% hmotn. suspenze montmorillonitu Na (MMT), promícháním po dobu 5 minut, a následným přidáním 28,5 g glycerolu a 66,5 g škrobu přírodního bramborového, promícháním při laboratorní teplotě a následným doplněním vodou na celkový objem směsi 1 400 ml. Tato směs byla zpracována dle Příkladu 1. Byla stanovena pevnost odlité fólie v tahu RM dle ČSN EN ISO 527-3 na 9,84 ± 0,53 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení st na 41,6 ± 5,3 %.
-3 CZ 305412 B6
Permeabilita příkladné folie vůči oxidu uhličitému (CO2) je nižší než 1.10 20 mol/(m.Pa.s) nebo menší než 3,10 5 Barrer; permeabilita vodní páry je 1,441.10-12 mol/(m.Pa.s) nebo 4295 Barrer; difusní koeficient pro vodní páruje 1,383.10 8 * * * 12 m2/s. Takto připravená folie o tomto složení se ve vodním prostředí rozloží během 7,0 dne; průměrná hodnota biologické rozložitelnosti ve vodním prostředí je přitom 78,7% (referenční látka - čistý kukuřičný škrob se za týchž podmínek rozloží ve vodním prostředí během 8,0 dní, přičemž průměrná hodnota biologické rozložitelnosti je 84,9%). Příkladné provedení je patrné z obr. 6.
3. Kompozice byla připravena smísením 500 ml vody se 125 g vodné 2% hmotn. suspenze bentonitu, promícháním po dobu 5 minut, a následným přidáním 14,3 g glycerolu a 33,3 g škrobu přírodního bramborového, promícháním při laboratorní teplotě a následným doplněním vodou na celkový objem směsi 700 ml. Tato směs byla zpracována dle Příkladu 1. Byla stanovena pevnost odlité fólie v tahu RM dle ČSN EN ISO 527-3 na 10,17 ± 0,53 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení et na 19,6± 6,1 %. Takto připravená folie o tomto složení se ve vodním prostředí (viz obr. 5) rozloží během 7,6 dne; průměrná hodnota biologické rozložitelnosti ve vodním prostředí je přitom 77,5% (referenční látka - čistý kukuřičný škrob se za týchž podmínek rozloží ve vodním prostředí během 8,1 dne, přičemž průměrná hodnota biologické rozložitelnosti je 78,1%). V půdním prostředí trvá u této kompozice rozklad 13,1 dne; průměrná hodnota biologické rozložitelnosti v půdním prostředí je přitom 65,9% (referenční látka - čistý kukuřičný škrob se za týchž podmínek rozloží v půdním prostředí během 19,7 dne, přičemž průměrná hodnota biologické rozložitelnosti je 69,9%). Příkladné provedení je patrné z obr. 4.
4. Kompozice byla připravena smísením 500 ml vody se 2,5 g kaolinu, promícháním po dobu 5 minut, a následným přidáním 14,6 g glycerolu a 34,1 g škrobu přírodního bramborového, promícháním při laboratorní teplotě a následným doplněním vodou na celkový objem směsi 700 ml. Tato směs byla zpracována dle Příkladu 1. Byla stanovena pevnost odlité fólie v tahu Rm dle ČSN EN ISO 527-3 na 6,37 ± 0,36 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení st na 50,6 ± 12,3 %. Takto připravená folie o tomto složení se ve vodním prostředí rozloží během 7,8 dne; průměrná hodnota biologické rozložitelnosti ve vodním prostředí je přitom 81,7% (referenční látka - čistý kukuřičný škrob se za týchž podmínek rozloží ve vodním prostředí během 8,0 dne, přičemž průměrná hodnota biologické rozložitelnosti je 84,9%). Příkladné provedení je patrné z obr. 6.
5. Kompozice byla připravena smísením 500 ml vody se 2,6 g oxidu křemičitého mikromletého, intenzivním promícháním suspenze po dobu 5 minut, a následným přidáním 14,2 g glycerolu a 33,3 g škrobu přírodního bramborového, promícháním při laboratorní teplotě a následným doplněním vodou na celkový objem směsi 700 ml. Tato směs byla zpracována dle Příkladu 1. Byla stanovena pevnost odlité fólie v tahu RM dle ČSN EN ISO 527-3 na 6,00 ± 0,17 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení ε, na 31,8 ± 4,7%.
6. Složení dle příkladu 5, přičemž místo oxidu křemičitého bylo použito 2,5 g filtrační křemeliny. Byla stanovena pevnost odlité fólie v tahu RM dle ČSN EN ISO 527-3 na 4,40 ±0,13 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení ε( na 17,60 ± 2,41%.
7. Složení dle příkladu 5, přičemž místo oxidu křemičitého bylo použito 2,5 g mikromleté křídy. Byla stanovena pevnost odlité fólie v tahu RM dle ČSN EN ISO 527-3 na 4,34 ±0,14 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení ε, na 45,00 ± 6,44%.
8. Složení dle příkladu 5, přičemž místo oxidu křemičitého bylo použito 4g homogenně rozmixované směsi odpadní celulózy (novin). Byla stanovena pevnost odlité fólie v tahu RM dle
ČSN EN ISO 527-3 na 22,68 ± 1,37 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení ε, na
9,0 ± 0,9%. Takto připravená folie o tomto složení se ve vodním prostředí rozloží během
7,6 dne; průměrná hodnota biologické rozložitelnosti ve vodním prostředí (viz obr. 5) je při-4CZ 305412 B6 tom 77,5% (referenční látka - čistý kukuřičný škrob se za týchž podmínek rozloží ve vodním prostředí během 8,1 dne, přičemž průměrná hodnota biologické rozložitelnosti je 78,1%). V půdním prostředí trvá u této kompozice rozklad 13,3 dne; průměrná hodnota biologické rozložitelnosti v půdním prostředí je přitom 61,7% (referenční látka - čistý kukuřičný škrob se za týchž podmínek rozloží v půdním prostředí během 19,7 dne, přičemž průměrná hodnota biologické rozložitelnosti je 69,9%). Příkladné provedení je patrné z obr. 4.
9. Kompozice byla připravena smísením 500 ml vody s 2,5 g mikromleté křídy, intenzivním promícháním suspenze po dobu 5 minut, a následným přidáním 13,5 g glycerolu a 125 g vodné 2% hmotn. suspenze bentonitu, dalším promícháním po dobu 5 minut, a přídavkem
33.3 g škrobu přírodního bramborového, promícháním při laboratorní teplotě a následným doplněním vodou na celkový objem směsi 700 ml. Tato směs byla zpracována dle Příkladu 1. Byla stanovena pevnost odlité fólie v tahu Rm dle ČSN EN ISO 527-3 na 5,78 ± 0,29 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení ε, na 43,00 ± 5,48%.
10. Kompozice byla připravena smísením 500 ml vody s 2,5 g oxidu křemičitého mikromletého a 2,5 g filtrační křemeliny, intenzivním promícháním suspenze po dobu 5 minut, a následným přidáním 13,5 g glycerolu a 31,5 g škrobu přírodního bramborového, promícháním při laboratorní teplotě a následným doplněním vodou na celkový objem směsi 700 ml. Tato směs byla zpracována dle Příkladu 1. Byla stanovena pevnost odlité fólie v tahu RM dle ČSN EN ISO 527-3 na 8,79 ± 0,76 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení et na 7,2 ± 1,7%.
11. Kompozice byla připravena smísením 500 ml vody s 2 g bambusových vláken dlouhých 5 10 mm, intenzivním promícháním suspenze po dobu 2 hodin, následným přidáním 62,5 g vodné 2% hmotn. suspenze montmorillonitu Na (MMT), dalším promícháním po dobu 1 hodiny, a přídavkem 15 g glycerolu a 34 g škrobu přírodního bramborového, promícháním při laboratorní teplotě a následným doplněním vodou na celkový objem směsi 700 ml. Tato směs byla zpracována dle Příkladu 1. Byla stanovena pevnost odlité fólie v tahu RM dle ČSN EN ISO 527-3 na 12,04 ± 0,44 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení st na 4,92 ± 1,29%.
12. Kompozice byla připravena smísením 500 ml vody se 125 g vodné 2% hmot. suspenze montmorillonitu Na (MMT), promícháním po dobu 5 minut, a následným přidáním 14,3 g glycerolu a 33,3 g modifikovaného škrobu bramborového (kationizovaného), promícháním při laboratorní teplotě a následným doplněním vodou na celkový objem směsi 700 ml. Tato směs byla zpracována dle Příkladu 1. Byla stanovena pevnost odlité fólie v tahu RM dle ČSN EN ISO 527-3 na 4,33 ± 0,17 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení et na
36.4 ± 1,3%.
13. Kompozice byla připravena smísením 500 ml vody se 62,5 g vodné 2% hmotn. suspenze montmorillonitu Na (MMT), dalším promícháním po dobu 5 minut, a následným přidáním 14,6 g glycerolu a 34,1 g modifikovaného škrobu bramborového (acetylovaného zesíťováním), promícháním při laboratorní teplotě a následným doplněním vodou na celkový objem směsi 700 ml. Tato směs byla zpracována dle Příkladu 1. Byla stanovena pevnost odlité fólie v tahu Rm dle ČSN EN ISO 527-3 na 4,81 ± 0,14 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení st na 150,60 ± 6,88%.
14. Kompozice byla připravena smísením 500 ml vody s 2,5 g rozemleté papíroviny, 125 g vodné 2% hmotn. suspenze montmorillonitu Na (MMT) a 13,5g glycerolu, intenzivním promícháním suspenze po dobu 5 minut, a následným přidáním 31,5 g škrobu přírodního bramborového, promícháním při laboratorní teplotě a následným doplněním vodou na celkový objem směsi 700 ml. Tato směs byla zpracována dle Příkladu 1. Byla stanovena pevnost odlité
-5CZ 305412 B6 fólie v tahu RM dle ČSN EN ISO 527-3 na 15,85 ± 0,18 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení ε, na 11,4 ± 2,6%.
Takto připravená kompozice byla hydrofobizována ponořením do lněné fermeže po dobu 10 vteřin, vytažením a usušením. Pevnost hydrofobizované fólie v tahu RM dle ČSN EN ISO 527-3 na 11,17 ± 0,33 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení ε, na 9,00 ± 1,55%. Takto připravená kompozice byla exponována ponořením do vody po dobu jedné hodiny. Pevnost v tahu takto exponované fólie ve vodě po vysušení byla RM dle ČSN EN ISO 527-3 na 5,07 ±1,12 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení ε( na 7,15 ± 0,77%.
15. Kompozice byla připravena smísením 500 ml vody s 2,5 g rozemleté papíroviny, 2,5 g kaolinu a 14,3 g glycerolu, intenzivním promícháním suspenze po dobu 5 minut, a následným přidáním 33,3 g škrobu přírodního bramborového, promícháním při laboratorní teplotě a následným doplněním vodou na celkový objem směsi 700 ml. Tato směs byla zpracována dle Příkladu 1. Byla stanovena pevnost odlité fólie v tahu RM dle ČSN EN ISO 527-3 na 15,85 ±0,18 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení ε, na 11,4 ± 2,6%.
Takto připravená kompozice byla hydrofobizována ponořením do tungového oleje po dobu 10 vteřin, vytažením a usušením. Pevnost hydrofobizované fólie v tahu RM dle ČSN EN ISO 527-3 na 7,13 ± 0,24 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení ε, na 27,68 ± 2,08%. Takto upravená kompozice byla exponována ponořením do vody po dobu jedné hodiny. Pevnost v tahu takto exponované fólie ve vodě po vysušení byla RM dle ČSN EN ISO 527-3 na 1,76 ±0,19 MPa, relativní hodnota prodloužení při přetržení ε, na 10,33 ± 0,58%.
Průmyslová využitelnost
Praktické použití navrhovaného vynálezu najde uplatnění zejména při výrobě obalových materiálů s bariérovými vlastnostmi s jednorázovou nebo krátkou projektovanou dobou životnosti (např. tašky, sáčky). Dále je vynález využitelný jako mulčovací folie pro agroaplikace nebo jako obalový materiál pro kořenové bály u rostlin.
Claims (1)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Hydrofobní biorozložitelná a kompostovatelná kompozice s bariérovými vlastnostmi na bázi přírodních surovin, sestávající z přírodních a/nebo chemicky modifikovaných škrobů a plastifikátoru na bázi glycerolu, z přírodního plniva v množství max. 20 % hmotn. na bázi minerálních přírodních surovin, přičemž plnivem je alespoň jeden minerál a/nebo průmyslová hornina ze skupiny: alumosilikáty, oxid křemičitý, křemelina, uhličitan vápenatý, a/nebo je plnivem celulóza, vyznačující se tím, že dále sestává z hydrofobizačního činidla ze skupiny vysychavých přírodních olejů a/nebo fermeže, přičemž hydrofobizační činidlo je na povrchu kompozice a/nebo je homogenně rozptýleno v celém objemu kompozice.7 výkresů
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-505A CZ305412B6 (cs) | 2013-06-27 | 2013-06-27 | Hydrofobní biorozložitelná a kompostovatelná kompozice s bariérovými vlastnostmi na bázi přírodních surovin |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-505A CZ305412B6 (cs) | 2013-06-27 | 2013-06-27 | Hydrofobní biorozložitelná a kompostovatelná kompozice s bariérovými vlastnostmi na bázi přírodních surovin |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2013505A3 CZ2013505A3 (cs) | 2015-01-14 |
| CZ305412B6 true CZ305412B6 (cs) | 2015-09-09 |
Family
ID=52339502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2013-505A CZ305412B6 (cs) | 2013-06-27 | 2013-06-27 | Hydrofobní biorozložitelná a kompostovatelná kompozice s bariérovými vlastnostmi na bázi přírodních surovin |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ305412B6 (cs) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07102114A (ja) * | 1993-10-04 | 1995-04-18 | Teijin Ltd | 生分解性組成物 |
| EP1134258A1 (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-19 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | Biodegradable thermoplastic material |
| US20040082678A1 (en) * | 2000-11-23 | 2004-04-29 | Hao Xu | Biodegradable composition for preparing table-ware, mulching film and package and method for preparing the same |
-
2013
- 2013-06-27 CZ CZ2013-505A patent/CZ305412B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07102114A (ja) * | 1993-10-04 | 1995-04-18 | Teijin Ltd | 生分解性組成物 |
| EP1134258A1 (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-19 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | Biodegradable thermoplastic material |
| US20040082678A1 (en) * | 2000-11-23 | 2004-04-29 | Hao Xu | Biodegradable composition for preparing table-ware, mulching film and package and method for preparing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2013505A3 (cs) | 2015-01-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Trifol et al. | Effect of crystallinity on water vapor sorption, diffusion, and permeation of PLA-based nanocomposites | |
| Sun et al. | Effects of various cross-linking agents on the physicochemical properties of starch/PHA composite films produced by extrusion blowing | |
| Xu et al. | Morphological, barrier and mechanical properties of films from poly (butylene succinate) reinforced with nanocrystalline cellulose and chitin whiskers using melt extrusion | |
| US11149144B2 (en) | Marine biodegradable plastics comprising a blend of polyester and a carbohydrate-based polymeric material | |
| Cai et al. | Enhancing the mechanical properties of PBAT/thermoplastic starch (TPS) biodegradable composite films through a dynamic vulcanization process | |
| Arrieta et al. | Biodegradable electrospun PLA-PHB fibers plasticized with oligomeric lactic acid | |
| JP7164279B2 (ja) | 生分解性ポリスチレン複合材及びその使用 | |
| Tang et al. | Recent advances in starch, polyvinyl alcohol based polymer blends, nanocomposites and their biodegradability | |
| Rahmat et al. | Approaches to improve compatibility of starch filled polymer system: A review | |
| Verma et al. | Biopolymer processing and its composites: An introduction | |
| Samper-Madrigal et al. | The effect of sepiolite on the compatibilization of polyethylene–thermoplastic starch blends for environmentally friendly films | |
| CN101328308B (zh) | 高韧性可全生物降解聚乳酸薄膜及其制备方法 | |
| Datta et al. | Enhancing degradability of plastic waste by dispersing starch into low density polyethylene matrix | |
| JP2020503417A (ja) | 炭水化物系ポリマー材料 | |
| Aguero et al. | Effect of different compatibilizers on environmentally friendly composites from poly (lactic acid) and diatomaceous earth | |
| JP2022539870A (ja) | 強度及び他の特性を向上させるための、小粒子デンプン及びデンプンベースの材料と合成高分子とのブレンド | |
| Jacob et al. | Poly (lactic acid)/polyethylenimine functionalized mesoporous silica biocomposite films for food packaging | |
| Obasi et al. | Effects of native cassava starch and compatibilizer on biodegradable and tensile properties of polypropylene | |
| Bocchini et al. | Poly (butylensuccinate co-adipate)-thermoplastic starch nanocomposite blends | |
| WO2022177514A1 (en) | A polymer composition having inorganic additive and production method thereof | |
| CN114430759A (zh) | 包含pbat、pla和基于碳水化合物的聚合物材料的共混物的聚合物制品 | |
| Walster et al. | Evaluation of the biodegradation for oil absorbed cassava starch film filled with kenaf core fiber | |
| JP2006096836A (ja) | 植物系天然繊維収束体および植物系天然繊維収束体を用いた複合樹脂 | |
| Hassan Nejad et al. | Starch esters with improved mechanical properties through melt compounding with nanoclays | |
| CZ2013505A3 (cs) | Biorozložitelná a kompostovatelná kompozice s bariérovými vlastnostmi na bázi přírodních surovin |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20170627 |