WO1999023118A1 - The reaction of a polyhydroxy polymer or a derivative thereof with a lactone - Google Patents

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WO1999023118A1
WO1999023118A1 PCT/IB1998/001734 IB9801734W WO9923118A1 WO 1999023118 A1 WO1999023118 A1 WO 1999023118A1 IB 9801734 W IB9801734 W IB 9801734W WO 9923118 A1 WO9923118 A1 WO 9923118A1
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cellulose
polymer
reaction
polyhydroxy
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PCT/IB1998/001734
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Jürgen LOERCKS
Claudio Pellegrini
Harald Schmidt
Ivan Tomka
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Bio-Tec Biologische Naturverpackungen Gmbh & Co.Kg
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Definitions

  • the present invention relates to a process for reacting at least one polyhydroxy polymer and / or a polyhydroxy polymer derivative with at least one lactone, a lactam or a suitable carboxylic acid and a thermoplastic biodegradable composition based on polyhydroxy polymer derivatives, comprising a reaction product of at least one a polyhydroxy polymer and / or a polyhydroxy polymer derivative and at least one lactone, a lactam or a suitable carboxylic acid.
  • Polymers and polymer mixtures based on polyhydroxy polymers such as in particular polyhydroxyacetal, polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol-polyvinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol acetal or a polyhydroxy ether, or based on a polyhydroxy polymer derivative by reaction with alcohols, fatty acids, esters, such as, in particular, lactones , in solutions or suspensions with useful properties, are known.
  • thermoplastic compositions consisting of mixtures of cellulose esters and / or ethers which are mixed with cyclic esters.
  • ⁇ -caprolactone is used as the cyclic ester, the mechanical properties of the polymer mixtures produced being inadequate.
  • GB 2 152 944 and the two Japanese patent applications JP 59-86621 and JP 60-188402 describe the reaction of cellulose acetate with cyclic esters such as caprolactone, the reaction mixture in xylene being used as a solution or Plasticizer is dissolved.
  • plasticizers such as diethyl phthalate or dimethyl phthalate are additionally added to the reaction mixture.
  • EP 0 635 649 proposes adding a plasticizer to the cellulose acetate first. This is intended to reduce the amount of lactone required, which is associated with a reduction in costs.
  • These additional plasticizers are alcohol derivatives. Depending on the mixing ratio of this alcohol derivative and the lactone, the properties of the plasticized cellulose acetate can be adjusted.
  • plasticization of cellulose derivatives or generally polyhydroxy polymers such as in particular polyhydroxyacetal, polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol-polyvinyl acetate copolymers, polyvinyl alcohol acetal or polyhydroxy ether or derivatives thereof, by adding plasticizers, as well as that Use of solvents and the like is undesirable because these plasticizers, solvents and the like remain in the polymer to be produced.
  • plasticizers, solvents and the like remain in the polymer to be produced.
  • onomeric portions or traces of solvent which have not been removed are inadmissible in food foils, since these low molecular weight fractions can slowly diffuse out of the foil, which jeopardizes their suitability for foodstuffs.
  • a method for producing such a polymer based on polyhydroxy polymer or polyhydroxy polymer derivative according to the wording according to claim 1 or 2 is proposed, and a corresponding polymer based on polyhydroxy polymer derivatives according to the wording according to claim 21.
  • the polyhydroxy polymer according to the present invention is a polyhydroxyacetal such as polysaccharide, polyvinyl alcohol, such as a polyvinyl alcohol-polyvinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol-polyethylene-
  • Copolymer to polyvinyl alcohol acetal or a polyhydroxy ether such as polyglycerol, polyerithritol, polypentaerithritol, polysorbitol, polymannitol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, poly 1, 3-propanediol, etc.
  • the reaction between the polyhydroxy polymer or the polyhydroxy polymer derivative and the lactone and / or optionally the further reaction partner, such as a lactam or a selected carboxylic acid, such as, for example, formic acid takes place continuously in the homogeneous phase, for example in an extruder or kneader in which, on the one hand, owing to the thorough mixing, the diffusion paths between the reactants are very short, in contrast to, for example, batch or pot reactions.
  • relatively short residence times or reaction times are chosen, with which the chain length of the polymer remains practically unchanged, ie there is no degradation of the polyhydroxy polymer derivative.
  • an extruder or kneader when mixing and reacting the polyhydroxy polymers with a lactone, a lactam or a selected carboxylic acid, since this enables the reaction partners to be mixed as homogeneously as possible.
  • Polyhydroxy polymers are rather hydrophilic, while, for example, lactones are rather hydrophobic, which means that the mixture is then two-phase, unless high shear conditions of an extruder or kneader are used.
  • the high shear conditions result from the geometry of the bore and the screw or screws in the extruder or kneader as well as from the high pressure that is built up along the screw in the extruder.
  • the advantage of the present invention is in particular that the quasi-solvent or the plasticizer in the homogeneous phase are simultaneously the reactants to the polyhydroxy polymer or the derivative thereof and are largely, preferably completely, incorporated into the polyhydroxy polymer during the reaction.
  • further workup of the polyhydroxy polymer derivative produced according to the invention is therefore unnecessary. Any water arising as a result of the esterification reaction or any residual water within the polyhydroxy polymer can be removed in the extruder along the screw or, if appropriate, before the material is ejected by venting, in particular in order to shift the balance of the esterification reaction to a higher degree of esterification.
  • the reaction product can be processed thermoplastically without the need to add other plasticizers.
  • Other benefits include the following:
  • the mechanical properties for example of foils, films, fibers, produced according to the described extrusion processes show useful or good mechanical properties, such as:
  • polyhydroxy polymers such as polysaccharides or polyvinyl alcohols, such as, in particular, inexpensive, partially hydrolyzed polyvinyl acetates which are water-soluble.
  • Polyvinyl alcohol-polyethylene copolymers for example, are too hygroscopic and lose water barrier properties if used as film materials. This can be counteracted by reacting such partially hydrolyzed polyvinyl alcohol or the polyvinyl alcohol-polyethylene copolymer mentioned with caprolactone.
  • polyvinyl alcohol acetals Polyglycerin is inexpensive but too hy wholesale copy. This can be counteracted by reaction with caprolactone.
  • Arabicum Acacia gum, tragacanth, carragenan, furcelaran, ghatti, guar, locust bean, psyllium, quince, tamarind-karaya gum;
  • Fermentation products dextran, xanthan, curdlan, scleroglucan;
  • Bacterial extracts yeast glucan, pullulan, Zanflo-10, Zanflo-21: Reg.Mark Kelco Division, Merck & Co., Inc., PS-7: Azotobacter indicus, Bacterium alginate: Azotobacter vinelandii,
  • Celluloses and cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, as well as further methyl ether of pectin, hydroxypropyl alginates;
  • Shellfish extracts, chitin and chitosan Shellfish extracts, chitin and chitosan.
  • Formates acetates, butyrates, propionates or generally esters, ethers, alkyl ethers such as, for example, ethyl cellulose, methyl cellulose etc. and carboxymethyl derivatives such as hydroxyalkyl ethers, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose. It is essential that the derivative or derivatives are soluble in lactones.
  • Corn starch potato starch, corn sugar, agar, Arabic gum, guar, pectin, carboxymethyl cellulose and xanthan, to name just a few examples.
  • Polysaccharide acetate (diacetate), formate, butyrate and propionate, such as cellulose sulfate (diacetate), formate and butyrate, have proven to be particularly suitable polysaccharide derivatives, the degree of substitution being at least about 1.5, however should not be higher than approx. 2.6.
  • Caprolactone, dilactide and diglicidyl lactone (2-glycolic acid) and corresponding lactams, such as, for example, caprolactam or carboxylic acids, such as, in particular, formic acid, are particularly suitable as lactones or other reaction partners.
  • the polysaccharide again representative of a polyhydroxy polymer, or the derivative thereof, for example 1, 3 Polyglucan, cellulose formate, chitin formate or starch formate is preferably first premixed with the lactone, such as caprolactone, at room temperature and then introduced into an extruder or kneader, where the two reaction partners are melted.
  • the lactone such as caprolactone
  • the reaction takes place between the polysaccharide derivative and the lactone, it being possible for any monomers present in the reaction mixture, such as, in particular, unreacted lactone as well as low-molecular reaction products formed and excess water to be removed by degassing.
  • the polymer or reaction product finally produced preferably contains as little or no monomers as possible which can diffuse out of the polymer.
  • alkoxylates of alkali and alkaline earth metals, as well as rare earths have proven to be catalysts for carrying out the proposed reaction.
  • alkoxylates of Group IV metals are also suitable, such as, in particular, titanium alkoxylates, which titanium compounds are known from the prior art, for example GB 2 152 944 and EP 636 649.
  • reaction product preferably contains essentially only highly polymeric substances, i.e. no small molecules that can diffuse out. This is due to the requirement, for example, for food suitability, as well as the requirement for good mechanical properties;
  • reaction is carried out in an extruder, which makes it possible to at least largely be able to remove all low molecular weight substances.
  • care must be taken to ensure that the alcohols released can be removed by degassing.
  • the chain length should preferably not change. In other words, care must be taken when carrying out the reaction that the polyhydroxy polymer derivative is not degraded. Again, this can be achieved by choosing the extrusion reaction, for example, since, as mentioned above, there are very short diffusion paths between the reaction partners in the extruder. This is in contrast to batch reactors or so-called "pot reactors". In the case of a batch reaction, the reaction time is usually too long, so there is a risk of the basic structure of the polyhydroxy polymer or the polyhydroxy polymer derivative being degraded.
  • the preferably biodegradable polymers proposed according to the invention can also be obtained by mixing the polyhydroxy polymer or polyhydroxy polymer derivative (s) with at least one other biodegradable polymer or polyhydroxy polymer or derivatives thereof before or during reaction with the lactones, lactams or suitable carboxylic acids (for example) starch, a starch derivative such as starch acetate, chitin and / or cellulose.
  • thermoplastically processable starch is a starch which is produced from native starch using a suitable plasticizer or swelling agent, and when reacting in the melt of the native starch with the plasticizer or swelling agent, the moisture is released is reduced to less than 5% by weight, preferably to less than 1% by weight.
  • Suitable plasticizers or swelling agents are, in particular, glycerol, sorbitol or preferably, in turn, the lactones or lactams mentioned at the outset, such as, in particular, ⁇ -caprolactone, ⁇ -caprolactam and polymers produced therefrom, such as, for example, polycaprolactone.
  • the softening point (EP) of materials is an important criterion for defining the range of use under practical and environmental conditions.
  • the softening points of the common polymers (LDPE, HDPE) of a biodegradable polymer, ie of polycaprolactone were examined and compared with the softening points of the cellulose acetate derivatives from Table 2, experiments 15 and 16. The corresponding measured values are shown in Table 4 below: Table 4: Heat resistance of PCL, LDPE, HDPE and CA derivatives:
  • a polymer to be suitable as a packaging material it must have good heat resistance.
  • the minimum requirement is that the heat resistance is> 100 ° C, i.e. according to the value for LDPE.
  • the plasticized cellulose acetate produced for example in accordance with EP 636 649 have a heat resistance which is below 100 ° C., which is due to the use of the plasticizer.
  • Table 4 it can be seen from Table 4 that, for example, pure PCL is not a suitable material due to its poor heat resistance.
  • SA degree of substitution
  • DS degree of substitution
  • the starting compounds i.e. Derivatives of the three materials listed above, such as cellulose formate, chitin formate and starch formate, were prepared according to a slightly modified regulation by Heinze et al. (Liebert T., Klemm D., Heinze T., J. Mat. Sei. Pure Appl. Chem., A33 (5), 1996, 613-626).
  • Cellulose formate 1.0 g of dry cellulose was mixed with 30 ml of formic acid at room temperature. 2.7 ml of phosphorus oxychloride were added dropwise. After 6 h, the viscous solution was poured onto 200 ml of diethyl ether. The precipitate was filtered and washed well three times with 100 ml of acetone each time. Excess water and formic acid were drawn off under reduced pressure in the extruder.
  • Chitin formate analogous to the production of cellulose formate.
  • Starch formate 1.0 g of dry potato starch was dissolved in 30 ml of formic acid at room temperature. Thereafter, 10 ml of acetic anhydride were added and stirring was continued for two days. The solution was poured onto 200 ml of diethyl ether. The precipitate was washed three times with 100 ml of cold acetone.
  • Cellulose formate (dosing rate 2 kg / h) was dosed as a powder in the water-cooled feeder.
  • a mixture of CL and TEAT (2 parts: 0.035 parts) was injected at a rate of 1.5 kg / h.
  • a vacuum of 300 mbar was applied in zone 6.
  • the emerging strand was air-cooled and granulated.
  • the premix which was prepared in experiment 30, was extruded again at a metering rate of 2 kg / h.
  • the time in the extruder is approx. 5 min.
  • chitin formate or starch formate was used.
  • the caprolactone and catalyst content were changed in further experiments.
  • the reaction temperature was changed in further experiments.
  • the number of passes was increased in further tests.
  • Reaction procedure A premix of 20 g of cellulose acetate with a degree of substitution of 2.45 and 20 g of caprolactone are mixed in a chamber kneader at 160 ° C. and 30 rpm. melted for 15 minutes. Then 50 mg of catalyst are added to 5 g portions of this premix, followed by further treatment at 220 ° C. and 100 rpm. in a twin-screw reflux extruder for 5 to 30 minutes.
  • Titanium tetra butylate Ti
  • Table 7 summarizes both sales and selected mechanical properties.
  • twin-screw extruders used for the reaction extrusion are synchronous twin-screw extruders with tightly intermeshing screw profiles and have individually temperature-controlled kneading zones (for example the Werner & Pfleiderer ZSK type).
  • twin-screw extruders with eight chambers or zones are used, which can optionally be expanded to 10 to 12 zones and have the following structure:
  • Screw speed 230 rpm.
  • Feed zone 1 Compression with degassing of premixed raw materials up to zone 3, gradually melt the mixture
  • Zones 5 - 7 reaction chambers, transition homogenization of the melt, compression, drag and pressure flow, reaction zone pressure build-up, discharge zone 8 evaporation of further volatile
  • biodegradable polymers and lactones, lactams or suitable carboxylic acids generally form clear-sighted to ocher-colored films and foils. They are free of plasticizers and in accordance with the regulations for packaging food in accordance with LMBG (Food and Consumer Goods Act). As a rule, they are completely biodegradable and compostable according to DIN 54900.
  • the processing properties can be varied by varying the melt flow index from (MFI g / 10 ') 5 - 12 for the production of blown films, flat films, (MFI g / 10') 2 - 9 for the production of plates, injection molded products and blow molding of bottles, (MFI g / 10 ') 20 - 30 can be changed and adapted for the production of fibers (at 190 ° C and 2.15 kg load).
  • bags and sacks for collecting compostable waste, garden articles such as plant pots, candle covers, fibers, nonwovens, diaper film, films for letter windows, agricultural films, pyrotechnic products, toys.
  • the new polymer based on polysaccharide derivative is suitable as a blend component for the production of biodegradable materials, as a phase mediator in blends made of hydrophilic and hydrophobic thermoplastics, especially for blends made of destructurized or thermoplastic starch with synthetic degradable polymers.

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Abstract

The invention relates to the reaction of a polyhydroxy polymer or a derivative thereof with at least one lactone, lactam or one suited carboxylic acid in order to produce a preferably biodegradable polymer resulting in a homogenous melting, preferably by means of extrusion reaction.

Description

Umsetzung eines Polyhydroxypolymeren bzw. eines Derivates davon mit einem LactonReaction of a polyhydroxy polymer or a derivative thereof with a lactone
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umsetzen mindestens eines Polyhydroxypolymers und/oder eines Polyhydro- xypolymer-Derivates mit mindestens einem Lacton, einem Lactam oder einer geeigneten Carbonsäure sowie eine thermoplastisch biologisch abbaubare Zusammensetzung auf Basis Polyhydroxypoly- mer-Derivate, enthaltend ein Reaktionsprodukt aus mindestens einem Polyhydroxypolymer und/oder einem Polyhydroxypolymer- Derivat und mindestens einem Lacton, einem Lactam oder einer geeigneten Carbonsäure .The present invention relates to a process for reacting at least one polyhydroxy polymer and / or a polyhydroxy polymer derivative with at least one lactone, a lactam or a suitable carboxylic acid and a thermoplastic biodegradable composition based on polyhydroxy polymer derivatives, comprising a reaction product of at least one a polyhydroxy polymer and / or a polyhydroxy polymer derivative and at least one lactone, a lactam or a suitable carboxylic acid.
Polymere und Polymermischungen auf Basis Polyhydroxypolymeren, wie insbesondere Polyhydroxyacetal , Polyvinylalkohol , Po- lyvinylalkohol-Polyvinylacetat-Copolymer, Polyvinylalkohol- acetal oder ein Polyhydroxyether, bzw. auf Basis eines Po- lyhydroxypolymer-Derivates durch Umsetzen mittels Alkoholen, Fettsäuren, Estern, wie insbesondere Lactonen, in Lösungen oder Suspension mit nützlichen Eigenschaften, sind bekannt.Polymers and polymer mixtures based on polyhydroxy polymers, such as in particular polyhydroxyacetal, polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol-polyvinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol acetal or a polyhydroxy ether, or based on a polyhydroxy polymer derivative by reaction with alcohols, fatty acids, esters, such as, in particular, lactones , in solutions or suspensions with useful properties, are known.
So werden beispielsweise in den US-Patenten 3 922 239, 5 011 637, dem DE 501889 und der EP-A 0 244 206 u.a. Celluloseester und/oder Reaktions- bzw. Mischprodukte aus Cellulosederivaten mit u.a. Lactonen, Triacetin etc. sowie deren Anwendungen beschrieben.For example, U.S. Patents 3,922,239, 5,011,637, DE 501889, and EP-A 0 244 206 et al. Cellulose esters and / or reaction or mixed products from cellulose derivatives with i.a. Lactones, triacetin etc. and their uses are described.
Dabei beschreibt das US 3 922 239 thermoplastische Massen, be- stehend aus Gemischen aus Celluloseestern und/oder -äthern, welche mit zyklischen Estern gemischt werden. Beispielsweise wird ε-Caprolacton als zyklisches Ester verwendet, wobei die mechanischen Eigenschaften der hergestellten Polymermischungen ungenügend sind. In der GB 2 152 944 sowie den beiden japanischen Patentanmeldungen JP 59-86621 sowie JP 60-188402 wird die Umsetzung von Celluloseacetat mit zyklischen Estern wie Caprolacton beschrieben, wobei zum Mischen der beiden Komponenten für die Reaktion das Reaktionsgemisch in Xylol als Lösungs- bzw. Plastifizier- mittel gelöst wird. Bei den beiden japanischen Patentanmeldungen werden zusätzlich Weichmacher, wie Diethylphtalat oder Di- methylphtalat dem Reaktionsgemisch zugemengt.US Pat. No. 3,922,239 describes thermoplastic compositions consisting of mixtures of cellulose esters and / or ethers which are mixed with cyclic esters. For example, ε-caprolactone is used as the cyclic ester, the mechanical properties of the polymer mixtures produced being inadequate. GB 2 152 944 and the two Japanese patent applications JP 59-86621 and JP 60-188402 describe the reaction of cellulose acetate with cyclic esters such as caprolactone, the reaction mixture in xylene being used as a solution or Plasticizer is dissolved. In the two Japanese patent applications, plasticizers such as diethyl phthalate or dimethyl phthalate are additionally added to the reaction mixture.
In der EP 0 635 649 wird vorgeschlagen, dem Celluloseacetat zu- nächst einen Weichmacher zuzusetzen. Dadurch soll die notwendige Menge an Lacton verringert werden, womit eine Kostensenkung verbunden ist. Bei diesen zusätzlichen Weichmachern handelt es sich um Alkoholderivate. Je nach Mischverhältnis dieses Alkoholderivates und des Lactones lassen sich die Eigenschaften des plastifizierten Celluloseacetates einstellen.EP 0 635 649 proposes adding a plasticizer to the cellulose acetate first. This is intended to reduce the amount of lactone required, which is associated with a reduction in costs. These additional plasticizers are alcohol derivatives. Depending on the mixing ratio of this alcohol derivative and the lactone, the properties of the plasticized cellulose acetate can be adjusted.
In der Praxis hat es sich nun aber gezeigt, dass die Plastifi- zierung von Cellulosederivaten oder generell Polyhydroxypolymeren, wie insbesondere von Polyhydroxyacetal , Polyvinylalkohol, Polyvinylalkohol-Polyvinylacetat-Copolymeren, Polyvinylalkohol- acetal oder Polyhydroxyether bzw. Derivaten davon durch Zusetzen von Plastifiziermitteln wie auch die Verwendung von Lösemittel und dergleichen, unerwünscht ist, da diese Weichmacher, Lösungsmittel und dergleichen im herzustellenden Polymeren verbleiben. Beispielsweise sind in Lebensmittelfolien onomere An- teile bzw. Spuren an nicht entferntem Lösungsmittel unzulässig, da diese niedermolekularen Anteile langsam aus der Folie diffundieren können, womit die Lebensmitteltauglichkeit in Frage gestellt ist. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Polymere bzw. Reaktionsprodukte mindestens aus Polyhydroxypolymeren bzw. Polyhydroxypolymer-De ivaten, wie insbesondere aus Polysaccha- riden oder deren Derivaten und Lactonen oder gegebenenfalls weiteren Reaktionspartnern vorzuschlagen bzw. herzustellen, welche die eingangs erwähnten Nachteile nicht aufweisen.In practice, however, it has now been shown that the plasticization of cellulose derivatives or generally polyhydroxy polymers, such as in particular polyhydroxyacetal, polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol-polyvinyl acetate copolymers, polyvinyl alcohol acetal or polyhydroxy ether or derivatives thereof, by adding plasticizers, as well as that Use of solvents and the like is undesirable because these plasticizers, solvents and the like remain in the polymer to be produced. For example, onomeric portions or traces of solvent which have not been removed are inadmissible in food foils, since these low molecular weight fractions can slowly diffuse out of the foil, which jeopardizes their suitability for foodstuffs. It is therefore an object of the present invention to propose or produce polymers or reaction products at least from polyhydroxy polymers or polyhydroxy polymer derivatives, such as in particular from polysaccharides or their derivatives and lactones or, if appropriate, further reaction partners which do not have the disadvantages mentioned at the outset .
Erfindungsgemäss wird ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Polymers auf Basis Polyhydroxypolymer oder Polyhydroxy- polymer-Derivat gemass dem Wortlaut nach Anspruch 1 oder 2 vor- geschlagen sowie ein entsprechendes Polymer auf Basis Po- lyhydroxypolymer-Derivate gemass dem Wortlaut nach Anspruch 21.According to the invention, a method for producing such a polymer based on polyhydroxy polymer or polyhydroxy polymer derivative according to the wording according to claim 1 or 2 is proposed, and a corresponding polymer based on polyhydroxy polymer derivatives according to the wording according to claim 21.
Beim Polyhydroxypolymeren gemass der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Polyhydroxyacetal wie Polysaccharid, um Polyvinylalkohol, wie beispielsweise ein Polyvinylalkohol- Polyvinylacetat-Copolymer, Polyvinylalkohol-Polyethylen-The polyhydroxy polymer according to the present invention is a polyhydroxyacetal such as polysaccharide, polyvinyl alcohol, such as a polyvinyl alcohol-polyvinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol-polyethylene-
Copolymer, um Polyvinylalkoholacetal oder ein Polyhydroxyether wie Polyglyzerin, Polyerithritol, Polypentaerithritol , Polysor- bitol, Polymannitol , Polyethylenglycol , Polypropylenglycol , Po- ly 1 , 3 -propandiol usw.Copolymer to polyvinyl alcohol acetal or a polyhydroxy ether such as polyglycerol, polyerithritol, polypentaerithritol, polysorbitol, polymannitol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, poly 1, 3-propanediol, etc.
Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen, dass die Reaktion zwischen dem Polyhydroxypolymer bzw. dem Polyhydroxypolymer- Derivat und dem Lacton und/oder gegebenenfalls dem weiteren Reaktionspartner, wie einem Lactam oder einer ausgewählten Carbonsäure, wie beispielsweise Ameisensäure, kontinuierlich in der homogenen Phase erfolgt, und zwar beispielsweise in einem Extruder oder Kneter, in welchem einerseits infolge der engen Durchmischung die Diffusionswege zwischen den Reaktionspartnern im Gegensatz zu beispielsweise Batch- oder Topfreaktionen sehr kurz sind. Zudem können aufgrund dieser sehr kurzen Diffusions- wege relativ kurze Verweilzeiten bzw. Reaktionszeiten gewählt werden, womit die Kettenlänge des Polymeren praktisch unverändert bleibt, d.h. es findet kein Abbau des Polyhydroxypolymer- Derivates statt .It is now proposed according to the invention that the reaction between the polyhydroxy polymer or the polyhydroxy polymer derivative and the lactone and / or optionally the further reaction partner, such as a lactam or a selected carboxylic acid, such as, for example, formic acid, takes place continuously in the homogeneous phase, for example in an extruder or kneader in which, on the one hand, owing to the thorough mixing, the diffusion paths between the reactants are very short, in contrast to, for example, batch or pot reactions. In addition, due to this very short diffusion relatively short residence times or reaction times are chosen, with which the chain length of the polymer remains practically unchanged, ie there is no degradation of the polyhydroxy polymer derivative.
Im weiteren ist es vorteilhaft, beim Mischen und Reagieren der Polyhydroxypolymere mit einem Lacton, einem Lactam oder einer ausgewählten Carbonsäure einen Extruder oder Kneter zu verwenden, da damit ein weitgehendst homogenes Mischen der Reaktions- partner ermöglicht wird. Polyhydroxypolymere sind eher hydro- phil, währenddem beispielsweise Lactone eher hydrophob sind, womit die Mischung dann zweiphasig ist, falls nicht hohe Scherbedingungen eines Extruders oder Kneters zur Anwendung gelangen. Die hohen Scherbedingungen ergeben sich durch die Geometrie der Bohrung und der Schnecke bzw. Schnecken im Extruder oder Kneter wie auch durch den hohen Druck, welcher entlang der Schnecke im Extruder aufgebaut wird.Furthermore, it is advantageous to use an extruder or kneader when mixing and reacting the polyhydroxy polymers with a lactone, a lactam or a selected carboxylic acid, since this enables the reaction partners to be mixed as homogeneously as possible. Polyhydroxy polymers are rather hydrophilic, while, for example, lactones are rather hydrophobic, which means that the mixture is then two-phase, unless high shear conditions of an extruder or kneader are used. The high shear conditions result from the geometry of the bore and the screw or screws in the extruder or kneader as well as from the high pressure that is built up along the screw in the extruder.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere darin, dass das Quasi-Lösungsmittel bzw. der Weichmacher in der homogenen Phase gleichzeitig die Reaktionspartner zum Po- lyhydroxypolymer bzw. dem Derivat davon sind und bei der Umsetzung weitgehendst, vorzugsweise vollständig in das Polyhydroxypolymer eingebaut werden. Somit erübrigt sich in der Regel eine weitere Aufarbeitung des erfindungsgemäss erzeugten Po- lyhydroxypolymer-Derivates . Allfällig infolge der Veresterungs- reaktion entstehendes Wasser oder gegebenenfalls Restwasser innerhalb des Polyhydroxypolymers kann im Extruder entlang der Schnecke oder gegebenenfalls vor dem Ausstossen des Materials durch Entlüften entfernt werden, insbesondere auch, um das Gleichgewicht der Veresterungsreaktion zu einem höheren Vere- sterungsgrad zu verschieben. Die hergestellten Reaktionsproduk- te sind thermoplastisch verarbeitbar, ohne dass das Zusetzen weiterer Weichmacher notwendig ist. Weitere Vorteile sind die folgenden:The advantage of the present invention is in particular that the quasi-solvent or the plasticizer in the homogeneous phase are simultaneously the reactants to the polyhydroxy polymer or the derivative thereof and are largely, preferably completely, incorporated into the polyhydroxy polymer during the reaction. As a rule, further workup of the polyhydroxy polymer derivative produced according to the invention is therefore unnecessary. Any water arising as a result of the esterification reaction or any residual water within the polyhydroxy polymer can be removed in the extruder along the screw or, if appropriate, before the material is ejected by venting, in particular in order to shift the balance of the esterification reaction to a higher degree of esterification. The reaction product can be processed thermoplastically without the need to add other plasticizers. Other benefits include the following:
Im Extraktionsprüftest für Lebensmittelverpackungen werden kei- ne wasserlöslichen oder speiseöllöslichen Nebenprodukte abgegeben. Diesbezüglich verwiesen sei auf gängige, für Lebensmitteltauglichkeit verwendete Testverfahren.No water-soluble or oil-soluble by-products are released in the extraction test for food packaging. In this regard, reference is made to common test methods used for food suitability.
Die mechanischen Eigenschaften beispielsweise von Folien, Filmen, Fasern, hergestellt gemass beschriebenen Extrusionsprozes- sen zeigen nützliche bzw. gute mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise :The mechanical properties, for example of foils, films, fibers, produced according to the described extrusion processes show useful or good mechanical properties, such as:
Einfacher Zugsversuch:Simple pull test:
- Modul über 300 MPa- Module over 300 MPa
- Spannung bei Bruch (Druckfestigkeit) über 20 Mpa- Stress at break (compressive strength) over 20 Mpa
- Dehnung bei Bruch über 10 %- elongation at break over 10%
Bekanntlich gibt es eine grosse Zahl von Polyhydroxypolymeren, wie Polysaccharide oder Polyvinylalkohole, wie insbesondere kostengünstige, partiell hydrolisierte Polyvinylacetate , welche wasserlöslich sind. Polyvinylalkohol-Polyethylen-Copolymere beispielsweise sind zu hygroskopisch und verlieren durch Wasseraufnahme die Barriereeigenschaften, falls verwendet als Folienmaterialien. Durch Umsetzen derartig partiell hydrolisier- ter Polyvinylalkohle bzw. des erwähnten Polyvinylalkohol- Polyethylen-Copolymeren mit Caprolacton kann dem entgegenge- wirkt werden. Das gleiche gilt selbstverständlich auch für Po- lyvinylalkoholacetale . Polyglyzerin ist preiswert, aber zu hy- groskopisch. Durch Umsetzung mit Caprolacton kann dem entgegengewirkt werden.As is known, there are a large number of polyhydroxy polymers, such as polysaccharides or polyvinyl alcohols, such as, in particular, inexpensive, partially hydrolyzed polyvinyl acetates which are water-soluble. Polyvinyl alcohol-polyethylene copolymers, for example, are too hygroscopic and lose water barrier properties if used as film materials. This can be counteracted by reacting such partially hydrolyzed polyvinyl alcohol or the polyvinyl alcohol-polyethylene copolymer mentioned with caprolactone. The same naturally also applies to polyvinyl alcohol acetals. Polyglycerin is inexpensive but too hy wholesale copy. This can be counteracted by reaction with caprolactone.
Als geeignete Polysaccharide bzw. Polysaccharidderivate, stellvertretend genannt für Polyhydroxypolymer-Derivate, haben sich insbesondere die folgenden Materialien erwiesen:The following materials, in particular, have proven to be suitable polysaccharides or polysaccharide derivatives, representative of polyhydroxy polymer derivatives:
Gummis: Arabicum = Acacia gum, Tragacanth, Carragenan, Furcel- laran, Ghatti, Guar, Locust Bohne, Psyllium, Quince, Tamarind- Karaya-Gummi ;Gums: Arabicum = Acacia gum, tragacanth, carragenan, furcelaran, ghatti, guar, locust bean, psyllium, quince, tamarind-karaya gum;
Pflanzenextrakte: Agar = extract Gelidium s . , Alginate = Blockcopolymer aus beta-D-Mannuronsäure und alfa-L-Guluronsäu- re, Arabinogalactan, Pectin;Plant extracts: Agar = extract Gelidium s. , Alginates = block copolymer from beta-D-mannuronic acid and alfa-L-guluronic acid, arabinogalactan, pectin;
Fermentationsprodukte: Dextran, Xanthan, Curdlan, Scleroglucan;Fermentation products: dextran, xanthan, curdlan, scleroglucan;
Bakterienextrakte: Hefeglucan, Pullulan, Zanflo-10, Zanflo-21: Reg. Mark Kelco Division, Merck & Co., Inc., PS-7: Azotobacter indicus , Bacterium-Alginat : Azotobacter vinelandii,Bacterial extracts: yeast glucan, pullulan, Zanflo-10, Zanflo-21: Reg.Mark Kelco Division, Merck & Co., Inc., PS-7: Azotobacter indicus, Bacterium alginate: Azotobacter vinelandii,
sowie weiter Stärken wie Com, Tapioka, Kartoffel, Weizen, Reis etc . ;as well as other starches like Com, Tapioca, Potato, Wheat, Rice etc. ;
Cellulosen und Cellulosederivate wie Carboxymethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, sowie weiter Methylether des Pectins , Hydroxypropylalginate ;Celluloses and cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, as well as further methyl ether of pectin, hydroxypropyl alginates;
modifizierte Stärken;modified starches;
Schalentier-Extrakte, Chitin und Chitosan.Shellfish extracts, chitin and chitosan.
Die oben angeführte Liste ist keinesfalls abschliessend, und auch weitere Derivate der oben angeführten Polysaccharide sind geeignet, gemass der vorliegenden Erfindung mit Lactonen, Lac- tamen und/oder geeigneten Carbonsäuren umgesetzt zu werden. Insbesondere geeignet sind die folgenden Derivate:The above list is by no means exhaustive, and other derivatives of the above polysaccharides are also suitable to be implemented according to the present invention with lactones, lactams and / or suitable carboxylic acids. The following derivatives are particularly suitable:
Formiate, Acetate, Butyrate, Propionate bzw. generell Ester, Äther, Alkylather wie beispielsweise Ethylcellulose, Methylcel- lulose etc. und Carboxymethylderivate wie Hydroxyalkyläther, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypro- pylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose . Wesentlich ist, dass das oder die Derivate in Lactonen löslich sind.Formates, acetates, butyrates, propionates or generally esters, ethers, alkyl ethers such as, for example, ethyl cellulose, methyl cellulose etc. and carboxymethyl derivatives such as hydroxyalkyl ethers, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose. It is essential that the derivative or derivatives are soluble in lactones.
Bekanntlich gibt es eine grosse Zahl von Polysacchariden, welche bereits in grossen Mengen in Verkehr sind bzw. verwendet werden. Als Beispiele hierzu seien die folgenden erwähnt, welche in grösseren Mengen industriell genutzt werden:As is known, there are a large number of polysaccharides which are already in large quantities or are used. Examples include the following, which are used industrially in large quantities:
Maisstärke, Kartoffelstärke, Maiszucker, Agar, Arabic gum, Gu- ar, Pektin, Carboxymethylcellulose sowie Xanthan, um nur einige Beispiele zu nennen.Corn starch, potato starch, corn sugar, agar, Arabic gum, guar, pectin, carboxymethyl cellulose and xanthan, to name just a few examples.
Als vorzugsweise geeignete Polysaccharidderivate haben sich insbesondere Polysaccharidacetat (-diacetat) , -formiat, -butyrat und -proprionat , wie beispielsweise Celluloseace- tat (diacetat) , -formiat und butyrat erwiesen, wobei der Substitutionsgrad mindestens ca. 1,5 betragen soll, jedoch nicht höher sein soll als ca. 2,6. Als Lactone oder weitere Reaktions- partner sind insbesondere geeignet Caprolacton, Dilactid sowie Diglicidyllacton (2-Glykolsäure) , entsprechende Lactame, wie beispielsweise Caprolactam oder Carbonsäuren, wie insbesondere Ameisensäure .Polysaccharide acetate (diacetate), formate, butyrate and propionate, such as cellulose sulfate (diacetate), formate and butyrate, have proven to be particularly suitable polysaccharide derivatives, the degree of substitution being at least about 1.5, however should not be higher than approx. 2.6. Caprolactone, dilactide and diglicidyl lactone (2-glycolic acid) and corresponding lactams, such as, for example, caprolactam or carboxylic acids, such as, in particular, formic acid, are particularly suitable as lactones or other reaction partners.
Das Polysaccharid, wiederum stellvertretend genannt für ein Polyhydroxypolymer, bzw. das Derivat davon, beispielsweise 1, 3 Polyglucan, Celluloseformiat , Chitinformiat oder Stärkeformiat wird vorzugsweise zunächst mit dem Lacton, wie beispielsweise Caprolacton, bei Raumtemperatur vorgemischt und anschliessend in einen Extruder bzw. Kneter eingegeben, wo die beiden Reakti- onspartner aufgeschmolzen werden. Beim Treiben der Schmelze durch den Extruder erfolgt die Reaktion zwischen dem Polysac- charidderivat und dem Lacton, wobei allfällig im Reaktionsgemisch enthaltene Monomere, wie insbesondere nicht reagiertes Lacton sowie entstandene, niedermolekulare Reaktionsprodukte und überschüssiges Wasser, durch Entgasen entfernt werden können. Dies aufgrund der oben angeführten bevorzugten Ausführung, dass im schlussendlich hergestellten Polymeren bzw. Reaktions- produkt vorzugsweise möglichst wenig oder gar keine Monomere enthalten sind, welche aus dem Polymeren diffundieren können.The polysaccharide, again representative of a polyhydroxy polymer, or the derivative thereof, for example 1, 3 Polyglucan, cellulose formate, chitin formate or starch formate is preferably first premixed with the lactone, such as caprolactone, at room temperature and then introduced into an extruder or kneader, where the two reaction partners are melted. When the melt is driven through the extruder, the reaction takes place between the polysaccharide derivative and the lactone, it being possible for any monomers present in the reaction mixture, such as, in particular, unreacted lactone as well as low-molecular reaction products formed and excess water to be removed by degassing. This is due to the preferred embodiment mentioned above, that the polymer or reaction product finally produced preferably contains as little or no monomers as possible which can diffuse out of the polymer.
Als Katalysatoren für die Durchführung der vorgeschlagenen Reaktion haben sich insbesondere Alkoxylate der Alkali- und Erdalkalimetalle wie auch der seltenen Erden erwiesen. Geeignet sind aber auch Alkoxylate von Metallen der Gruppe IV, wie insbesondere Titanalkoxylate , welche Titanverbindungen aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise der GB 2 152 944 und EP 636 649, bekannt sind.In particular, alkoxylates of alkali and alkaline earth metals, as well as rare earths, have proven to be catalysts for carrying out the proposed reaction. However, alkoxylates of Group IV metals are also suitable, such as, in particular, titanium alkoxylates, which titanium compounds are known from the prior art, for example GB 2 152 944 and EP 636 649.
Als besonders geeignet erwiesen haben sich Primär- , Sekundär- und Tertiärbutyrat sowie Isopropylat-Verbindungen der genannten Elemente. Zu erwähnen sei beispielsweise Yttriumoxid- Isopropylat, Aluminium-Isopropylat , Tetrabutyl-orthotitanat sowie Kalium-tertiärbutylat . Als ebenfalls geeignet erwiesen hat sich Triethanolamintitanat (TEAT) . Die vorab erfindungsgemäss vorgeschlagenen Katalysatoren eignen sich grundsätzlich generell für die Umsetzung von Polyhydroxypolymeren bzw. Derivaten davon mit Lactonen. Grundsätzlich ist bei der Durchführung der Reaktion und der Herstellung der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Polymere vorzugsweise zu beachten, falls die Produkte im Kontakt mit Lebensmitteln, Pharmazeutika oder kosmetischen Produkten verwen- det werden:Primary, secondary and tertiary butyrate and isopropylate compounds of the elements mentioned have proven to be particularly suitable. Examples include yttrium oxide isopropylate, aluminum isopropylate, tetrabutyl orthotitanate and potassium tertiary butoxide. Triethanolamine titanate (TEAT) has also proven to be suitable. The catalysts previously proposed according to the invention are generally suitable in principle for the reaction of polyhydroxy polymers or derivatives thereof with lactones. In principle, when carrying out the reaction and producing the polymers proposed according to the invention, it should preferably be observed if the products are used in contact with food, pharmaceuticals or cosmetic products:
1. dass im Reaktionsprodukt vorzugsweise im wesentlichen nur hochpolymere Substanzen enthalten sind, d.h. keine kleinen Moleküle, die herausdiffundieren können. Dies aufgrund der Forderung beispielsweise nach Lebensmitteltauglichkeit, wie auch aufgrund der Forderung nach guten mechanischen Eigenschaften;1. that the reaction product preferably contains essentially only highly polymeric substances, i.e. no small molecules that can diffuse out. This is due to the requirement, for example, for food suitability, as well as the requirement for good mechanical properties;
2. dass die Reaktion in einem Extruder ausgeführt wird, wodurch es möglich wird, alle niedermolekularen Stoffe wenigstens weitgehendst entfernen zu können. Dabei ist insbesondere beim Einsatz des Katalysators darauf zu achten, dass die dabei freiwerdenden Alkohole durch Entgasung entfernt werden können .2. that the reaction is carried out in an extruder, which makes it possible to at least largely be able to remove all low molecular weight substances. When using the catalyst, care must be taken to ensure that the alcohols released can be removed by degassing.
3. Die Kettenlänge soll sich vorzugsweise nicht verändern. Mit anderen Worten muss bei der Reaktionsführung darauf geachtet werden, dass das Polyhydroxypolymer-Derivat nicht abgebaut wird. Wiederum kann dies durch die Wahl beispielsweise der Extrusionsreaktion erreicht werden, da, wie oben erwähnt, im Extruder sehr kurze Diffusionswege zwischen den Reaktionspartnern vorliegen. Dies im Gegensatz zu Batch-Reaktoren bzw. sogenannten "Topfreaktoren" . Bei einer Batch-Reaktion ist die Reaktionszeit in der Regel zu lange, womit die Gefahr des Abbaus der Grundstruktur des Polyhydroxypolymeres bzw. des Polyhydroxypolymer-Derivates besteht. Die erfindungsgemäss vorgeschlagenen, vorzugsweise biologisch abbaubaren Polymere können auch erhalten werden, indem das oder die Polyhydroxypolymere bzw. Polyhydroxypolymer-Derivate vor oder beim Umsetzen mit den Lactonen, Lactamen oder geeigneten Carbonsäuren mit mindestens einem weiteren biologisch abbaubaren Polymeren bzw. Polyhydroxypolymer oder Derivaten davon gemischt wird (werden) , wie beispielsweise Stärke, ein Stärkederivat, wie beispielsweise Stärkeacetat , Chitin und/oder Cellu- lose .3. The chain length should preferably not change. In other words, care must be taken when carrying out the reaction that the polyhydroxy polymer derivative is not degraded. Again, this can be achieved by choosing the extrusion reaction, for example, since, as mentioned above, there are very short diffusion paths between the reaction partners in the extruder. This is in contrast to batch reactors or so-called "pot reactors". In the case of a batch reaction, the reaction time is usually too long, so there is a risk of the basic structure of the polyhydroxy polymer or the polyhydroxy polymer derivative being degraded. The preferably biodegradable polymers proposed according to the invention can also be obtained by mixing the polyhydroxy polymer or polyhydroxy polymer derivative (s) with at least one other biodegradable polymer or polyhydroxy polymer or derivatives thereof before or during reaction with the lactones, lactams or suitable carboxylic acids (for example) starch, a starch derivative such as starch acetate, chitin and / or cellulose.
Weiter ist es auch möglich, das auf Basis eines Polyhydroxypo- lymer-Derivates hergestellte, erfindungsgemässe, vorzugsweise biologisch abbaubare Polymer als Blendkomponente mit weiteren Polymeren zu verwenden, wie beispielsweise thermoplastisch verarbeitbare Stärke oder Polylactiden oder anderen aliphatischen Polyestern. Bei der thermoplastisch verarbeitbaren Stärke handelt es sich um eine Stärke, welche aus nativer Stärke hergestellt wird, unter Verwendung eines geeigneten Plastifizier- oder Quellmittels, wobei bei Umsetzen in der Schmelze der nati- ven Stärke mit dem Plastifizier- oder Quellmittel die Feuchtig- keit auf unter 5 Gew.%, vorzugsweise auf unter 1 Gew.% reduziert wird. Geeignete Plastifizier- oder Quellmittel sind insbesondere Glyzerin, Sorbitol oder vorzugsweise wiederum die eingangs erwähnten Lactone oder Lactame, wie insbesondere ε- Caprolacton, ε-Caprolactam und daraus hergestellte Polymere, wie beispielsweise Polycaprolacton.Furthermore, it is also possible to use the preferably biodegradable polymer according to the invention, based on a polyhydroxy polymer derivative, as a blend component with further polymers, such as, for example, thermoplastically processable starch or polylactides or other aliphatic polyesters. The thermoplastically processable starch is a starch which is produced from native starch using a suitable plasticizer or swelling agent, and when reacting in the melt of the native starch with the plasticizer or swelling agent, the moisture is released is reduced to less than 5% by weight, preferably to less than 1% by weight. Suitable plasticizers or swelling agents are, in particular, glycerol, sorbitol or preferably, in turn, the lactones or lactams mentioned at the outset, such as, in particular, ε-caprolactone, ε-caprolactam and polymers produced therefrom, such as, for example, polycaprolactone.
Die Erfindung wird nun anschliessend anhand der beigefügten Beispiele sowie dem Erfassen von experimentellen Daten näher erläutert .The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying examples and the acquisition of experimental data.
Versuche 1 bis 3 : Material :Experiments 1 to 3: Material:
Als Cellulosederivat wird Cellulosediacetat von Courtaulds Ace- tate, Typ FM5N, Ref. No. 33-18-2, F.S.E. 346 am Hochvakuum (0.2 mbar) während 3d bei 70°C getrocknet. Der D.S. beträgt 2.45 (1H-NMR bei 80°C in d6-DMSO) .Cellulose diacetate from Courtaulds Acetate, type FM5N, ref. 33-18-2, FSE 346 in a high vacuum (0.2 mbar) while 3d dried at 70 ° C. The DS is 2.45 (1H-NMR at 80 ° C in d 6 -DMSO).
Reaktionsführung :Reaction management:
30 g (146 mmol) des Cellulosediacetates werden bei Raumtemperatur (RT) mit 15 g (132 mmol) Caprolacton (CA) vorgemischt und bei 160°C und 30 U/Min. in einen Kammerkneter gegeben. Nach ei- ner Aufschmelzzeit von 10 Min. werden 500 mg (1,47 mmol)30 g (146 mmol) of the cellulose diacetate are premixed at room temperature (RT) with 15 g (132 mmol) of caprolactone (CA) and at 160 ° C. and 30 rpm. placed in a chamber kneader. After a melting time of 10 minutes, 500 mg (1.47 mmol)
Ti (O-nButyl) 4 während 1 Min. zugegeben. Dem Reaktionsgemisch werden nach einer bestimmten Zeit (Tabelle 1) Proben entnommen. Um den gebundenen CL-Anteil an der Cellulose zu bestimmen, werden die Proben mit Toluol gewaschen: 1 g Probe wird in 10 g To- luol suspendiert und bei 40 - 50°C während 60 Min. gerührt, die abgekühlte Suspension wird zentrifugiert und dekantiert. Mit dem festen Rückstand wird dieses Vorgehen noch dreimal wiederholt . Der Überstand enthält laut 1H-NMR nur Polycaprolacton (PCL) .Ti (O-nButyl) 4 added over 1 min. Samples are taken from the reaction mixture after a certain time (Table 1). To determine the bound CL content of the cellulose, the samples are washed with toluene: 1 g sample is suspended in 10 g toluene and stirred at 40 - 50 ° C for 60 min., The cooled suspension is centrifuged and decanted . This procedure is repeated three more times with the fixed residue. According to 1H NMR, the supernatant contains only polycaprolactone (PCL).
Versuche 4 bis 6:Experiments 4 to 6:
Im Gegensatz zu den Versuchen 1 bis 3, wo das Verhältnis zwischen CA und CL 2:1 beträgt, wird in den Versuchen 4 bis 6 das Verhältnis 1:1 gewählt. Wiederum sind die ermittelten Werte an Umsatz sowie freiem CL in Tabelle 1 zusammengefasst .In contrast to experiments 1 to 3, where the ratio between CA and CL is 2: 1, experiments 4 to 6 select the ratio 1: 1. Again, the determined sales and free CL values are summarized in Table 1.
Versuche 7 bis 9 :Experiments 7 to 9:
Im Gegensatz zu den Versuchen 1 bis 6 wurde in den Versuchen 7 bis 9 AL(0-iPro)3, d.h. Aluminium-isopropylat als Katalysator verwendet. Als erste Konsequenz kann beobachtet werden, dass im Gegensatz zur Verwendung von Titaniumalkoxylat , wo sich eine Verfärbung der Schmelze einstellte, bei der Verwendung des Aluminium-isopropylates keine gelbe Verfärbung der Proben einstellt. Zudem ergibt sich eine bessere katalytische Aktivität, was wiederum aus den in Tabelle 1 zusammengefassten Ergebnissen herauslesbar ist.In contrast to experiments 1 to 6, in experiments 7 to 9 AL (0-iPro) 3 , ie aluminum isopropylate, was used as the catalyst used. As a first consequence it can be observed that, in contrast to the use of titanium alkoxylate, where discoloration of the melt occurred, no yellow discoloration of the samples occurs when using the aluminum isopropylate. In addition, there is better catalytic activity, which in turn can be read from the results summarized in Table 1.
Tabelle 1 Versuche im KammerkneterTable 1 Experiments in the chamber kneader
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a) Versuche 1 - 3 : CA (30 g) , CL (15 g) , Kat . (0.5 g) Versuche 4 - 6 : CA (25 g) , CL (25 g) , Kat. (0.5 g) Versuche 5 - 9 : CA (30 g) , CL (20 g) , Kat. (0.5 g)a) Experiments 1-3: CA (30 g), CL (15 g), Cat. (0.5 g) Experiments 4 - 6: CA (25 g), CL (25 g), Cat. (0.5 g) Experiments 5 - 9: CA (30 g), CL (20 g), Cat. (0.5 g)
) Gewichtsanteile CL, die in der Probe mit 1H-NMR gefunden wurden ) Parts by weight of CL found in the sample by 1H-NMR
c) Umsatz = CL reagiert / (CL reagiert + CL unreagiert) Versuche 10 bis 16:c) Turnover = CL reacts / (CL reacts + CL unreacted) Try 10 to 16:
Da eine Temperaturerhöhung im Kammerkneter über die angegebenen 160°C nicht möglich ist, werden weitere Versuche 10 bis 16 in einem Einwellenextruder durchgeführt . Zu diesem Zweck wird eine Vormischung aus CA, CL und Katalysator in einem Kneter bei 160°C hergestellt und danach bei höherer Temperatur im Einwellenextruder extrudiert . Die Ergebnisse sowie die im Extruder eingestellte Temperatur sind in Tabelle 2 zusammengefasst .Since it is not possible to increase the temperature in the chamber kneader above the specified 160 ° C., further tests 10 to 16 are carried out in a single-screw extruder. For this purpose, a premix of CA, CL and catalyst is produced in a kneader at 160 ° C and then extruded at a higher temperature in a single-screw extruder. The results and the temperature set in the extruder are summarized in Table 2.
Tabelle 2 :Table 2:
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Mechanische Eigenschaften:Mechanical properties:
Die im Einwellen-Extruder hergestellten Proben wurden direkt gemessen, und die Werte der mechanischen Eigenschaften sind in Tabelle 3 zusammengefasst . Tabelle 3The samples produced in the single-shaft extruder were measured directly and the values of the mechanical properties are summarized in Table 3. Table 3
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Aus den beigefügten Figuren 1 und 2 ist die gute Korrelation zwischen unreagiertem Caprolacton und den mechanischen Eigenschaften deutlich zu sehen. Die Güte der mechanischen Eigenschaften nimmt mit zunehmendem freien Caprolacton in den Proben ab.The good correlation between unreacted caprolactone and the mechanical properties can be clearly seen from the attached FIGS. 1 and 2. The quality of the mechanical properties decreases with increasing free caprolactone in the samples.
Bestimmung des Erweichungspunktes :Determination of the softening point:
Der Erweichungspunkt (EP) von Materialien, wie insbesondere von Polymeren, ist ein wichtiges Kriterium, um die Einsatzbreite unter Praxis- bzw. Umweltbedingungen zu definieren. Diesbezüglich wurden die Erweichungspunkte von den gängigen Polymeren (LDPE, HDPE) von einem biologisch abbaubaren Polymeren, d.h. von Polycaprolacton, untersucht und mit den Erweichungspunkten der Celluloseacetat-Derivate aus Tabelle 2, Versuche 15 und 16, verglichen. Die entsprechenden gemessenen Werte sind in der nachfolgenden Tabelle 4 wiedergegeben: Tabelle 4: Wärmestandfestigkeit von PCL, LDPE, HDPE und CA- Derivaten:The softening point (EP) of materials, such as polymers in particular, is an important criterion for defining the range of use under practical and environmental conditions. In this regard, the softening points of the common polymers (LDPE, HDPE) of a biodegradable polymer, ie of polycaprolactone, were examined and compared with the softening points of the cellulose acetate derivatives from Table 2, experiments 15 and 16. The corresponding measured values are shown in Table 4 below: Table 4: Heat resistance of PCL, LDPE, HDPE and CA derivatives:
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Damit ein Polymer als Verpackungsmaterial geeignet ist, muss dieses eine gute Wärmeformbeständigkeit aufweisen. Dabei gilt als Minimalforderung, dass die Wärmestandfestigkeit > 100°C ist, d.h. entsprechend dem Wert für LDPE. Die beispielsweise gemass der EP 636 649 hergestellten plastifizierten Cellulose- acetate weisen eine Wärmestandfestigkeit auf, welche unter 100°C liegt, was auf die Verwendung des Weichmachers zurückzuführen ist. Schlussendlich ergibt sich aus Tabelle 4, dass beispielsweise reines PCL aufgrund seiner schlechten Wärmestandfestigkeit kein geeignetes Material ist.For a polymer to be suitable as a packaging material, it must have good heat resistance. The minimum requirement is that the heat resistance is> 100 ° C, i.e. according to the value for LDPE. The plasticized cellulose acetate produced for example in accordance with EP 636 649 have a heat resistance which is below 100 ° C., which is due to the use of the plasticizer. Finally, it can be seen from Table 4 that, for example, pure PCL is not a suitable material due to its poor heat resistance.
Weitere Versuche in gleichlaufenden, selbstreinigenden Zweiwel- len-Extrudern haben ergeben, dass die Reaktionszeit weiter reduziert werden kann. Vergleichsversuche haben beispielsweise ergeben, dass eine Reaktionszeit in einem Kammerkneter von 60 Min. zunächst bei Durchführung derselben Reaktion in einem Einwellen-Extruder auf 20 Min. reduziert werden kann. Bei der Ver- wendung eines gleichlaufenden, selbstreinigenden Zweiwellen- Extruders kann die Verweilzeit bzw. Reaktionszeit weiter auf ca. 7 Min. reduziert werden, was betreffend der obgenannten Forderung auf eine möglichst gleichbleibende Molekülmasse entgegenkommt, indem die Reaktionszeit sehr kurz ist. Damit ist eine weitere Optimierung der beispielsweise in den Versuchen 10 bis 16 hergestellten Celluloseacetat-Derivaten bzw. -Copolyme- ren möglich.Further tests in synchronous, self-cleaning twin-screw extruders have shown that the reaction time can be reduced further. Comparative experiments have shown, for example, that a reaction time in a chamber kneader of 60 minutes can initially be reduced to 20 minutes if the same reaction is carried out in a single-screw extruder. When using a synchronous, self-cleaning twin-screw extruder, the dwell time or reaction time can be longer Approx. 7 minutes can be reduced, which meets the above-mentioned requirement for the molecular weight to be as constant as possible, in that the reaction time is very short. This enables a further optimization of the cellulose acetate derivatives or copolymers produced, for example, in experiments 10 to 16.
Versuche 17 bis 24 :Experiments 17 to 24:
Verwendung eines weiteren biologisch abbaubaren Polymeren nebst Celluloseacetat :Use of a further biodegradable polymer together with cellulose acetate:
Reaktionsführung: Eine Vormischung aus Celluloseacetat (CA) mit einem Substitutionsgrad (DS) von 1,8 resp. 2,45, StärkeacetatReaction procedure: A premix of cellulose acetate (CA) with a degree of substitution (DS) of 1.8 resp. 2.45, starch acetate
(SA) mit einem Substitutionsgrad (DS) von 1,4 und/oder Stärke(SA) with a degree of substitution (DS) of 1.4 and / or strength
(Amylose) und/oder Cellulose sowie Caprolacton (CL) werden in unterschiedlichen Verhältnissen, wie in Tabelle 5 aufgelistet, im Kammerkneter bei 160°C und 30 U/Min. während 5 Min. aufgeschmolzen. Danach werden 300 mg Aluminium-Isopropylat zugemischt und weitere 10 Min. geknetet. Die so erhaltenen Vormischungen werden dann bei 220°C und bei 100 U/Min. in einem Zweiwellen-Rücklaufextruder während 15 Min. behandelt. (Amylose) and / or cellulose and caprolactone (CL) are mixed in different ratios, as listed in Table 5, in the chamber kneader at 160 ° C and 30 rpm. melted for 5 minutes. 300 mg of aluminum isopropylate are then mixed in and kneaded for a further 10 minutes. The premixes thus obtained are then at 220 ° C and at 100 U / min. treated in a twin-screw reflux extruder for 15 minutes.
Tab. 5: Vormischungen der Versuche 17 bis 24; die Zahlenangaben sind alle in GrammTab. 5: Premixes of experiments 17 to 24; the numbers are all in grams
No. CA SA Amylose Cellulose CLNo. CA SA Amylose Cellulose CL
DS = 1, ,8DS = 1, 8
17 13,3 6,7 1017 13.3 6.7 10
18 10 10 1018 10 10 10
19 6,7 13,3 1019 6.7 13.3 10
20 10 - 10 1020 10 - 10 10
21 10 10 1021 10 10 10
DS = 2, ,45DS = 2.45
22 13,3 6,7 1022 13.3 6.7 10
23 10 10 1023 10 10 10
24 6,7 13,3 1024 6.7 13.3 10
Mechanische Eigenschaften: Von den in den Versuchen 17 bis 24 erhaltenen Reaktionsprodukten wurden diverse mechanische Eigenschaften gemessen, welche in der nachfolgenden Tabelle 6 zusammengefasst sind.Mechanical properties: Various mechanical properties were measured from the reaction products obtained in experiments 17 to 24, which are summarized in Table 6 below.
Tab. 6: Die Umsätze und mechanischen EigenschaftenTab. 6: The sales and mechanical properties
No. Umsatz Elastizitäts- Dehnung Dehnung Spannung modul bei max. bei Bruch bei BruchNo. Turnover Elastic Elongation Elongation Tension modulus at max. in case of break in case of break
Belastungburden
Mpa in % in % MpaMpa in% in% Mpa
17 76,3 867 9,8 25,2 33,117 76.3 867 9.8 25.2 33.1
18 76,2 825 9,1 18,5 30,818 76.2 825 9.1 18.5 30.8
19 80,7 864 8,1 10,6 28,619 80.7 864 8.1 10.6 28.6
20 92,5 941 6,4 6,7 2820 92.5 941 6.4 6.7 28
21 82,6 1400 5,1 5,1 29,521 82.6 1400 5.1 5.1 29.5
22 72,0 806 8,6 20,6 32,322 72.0 806 8.6 20.6 32.3
23 72,6 775 7 7,1 29,123 72.6 775 7 7.1 29.1
24 71,7 834 6,6 6,6 33,1 Versuche 25 - 32:24 71.7 834 6.6 6.6 33.1 Experiments 25-32:
Material: Cellulose, Chitin und StärkeMaterial: cellulose, chitin and starch
Die Ausgangsverbindungen, d.h. Derivate der oben angeführten drei Materialien, wie Celluloseformiat , Chitinformiat und Stär- keformiat, wurden nach einer leicht veränderten Vorschrift von Heinze et al . (Liebert T. , Klemm D. , Heinze T., J. Mat . Sei. Pure Appl. Chem. , A33(5), 1996, 613 - 626) hergestellt.The starting compounds, i.e. Derivatives of the three materials listed above, such as cellulose formate, chitin formate and starch formate, were prepared according to a slightly modified regulation by Heinze et al. (Liebert T., Klemm D., Heinze T., J. Mat. Sei. Pure Appl. Chem., A33 (5), 1996, 613-626).
Celluloseformiat : 1.0 g trockene Cellulose wurde bei Raumtempe- ratur mit 30 ml Ameisensäure versetzt. Tropfenweise gab man 2.7 ml Phosphoroxychlorid dazu. Nach 6 h leerte man die viskose Lösung auf 200 ml Diethylether. Der Niederschlag wurde filtriert und dreimal mit jeweils 100 ml Aceton gut gewaschen. Im Extruder wurden überschüssiges Wasser und Ameisensäure durch Unter- druck abgezogen.Cellulose formate: 1.0 g of dry cellulose was mixed with 30 ml of formic acid at room temperature. 2.7 ml of phosphorus oxychloride were added dropwise. After 6 h, the viscous solution was poured onto 200 ml of diethyl ether. The precipitate was filtered and washed well three times with 100 ml of acetone each time. Excess water and formic acid were drawn off under reduced pressure in the extruder.
Chitinformiat : analog zur Herstellung von Celluloseformiat .Chitin formate: analogous to the production of cellulose formate.
Stärkeformiat : 1.0 g trockene Kartoffelstärke wurde in 30 ml Ameisensäure bei Raumtemperatur gelöst. Danach gab man 10 ml Essigsäureanhydrid zu und liess während zwei Tagen nachrühren. Die Lösung wurde auf 200 ml Diethylether geleert. Der Niederschlag wurde dreimal mit 100 ml kaltem Aceton gewaschen.Starch formate: 1.0 g of dry potato starch was dissolved in 30 ml of formic acid at room temperature. Thereafter, 10 ml of acetic anhydride were added and stirring was continued for two days. The solution was poured onto 200 ml of diethyl ether. The precipitate was washed three times with 100 ml of cold acetone.
Reaktionsführung:Reaction management:
1. Herstellung der Vormischungen aus Celluloseformiat, Chitin- formiat und Stärkeformiat mit Caprolacton und Katalysator:1. Preparation of the premixes from cellulose formate, chitin formate and starch formate with caprolactone and catalyst:
Versuch 25: 30 g Celluloseformiat wurden bei Raumtemperatur mit 22 g Caprolacton (CL) und 500 mg Triethanolamintitanat (TEAT) vorgemischt und im Kammerkneter bei 160°C während 15 min. aufgeschmolzen.Experiment 25: 30 g of cellulose formate were premixed at room temperature with 22 g of caprolactone (CL) and 500 mg of triethanolamine titanate (TEAT) and in a chamber kneader at 160 ° C for 15 min. melted.
Versuch 26Trial 26
Analog Versuch 25, jedoch mit Chitinformiat .Analogous to experiment 25, but with chitin formate.
Versuch 27:Experiment 27:
Analog Versuch 25, jedoch mit Stärkeformiat .Analogous to experiment 25, but with starch formate.
In den weiteren Versuchen wurde die CL-Menge und die Katalysatormenge variiert.In the further experiments, the amount of CL and the amount of catalyst were varied.
2. Umsetzung der hergestellten Vormischung unter 1. in einem Zweiwellen-Gleichlaufextruder:2. Implementation of the premix prepared under 1. in a twin-screw extruder:
Versuch 28:Experiment 28:
4 - 5 g der Vormischung wurde bei 200°C während 15 min. extru- diert .4-5 g of the premix was at 200 ° C for 15 min. extruded.
Versuch 29:Trial 29:
Analog Versuch 28, jedoch bei 220°C.Analogous to experiment 28, but at 220 ° C.
3. Umsetzung von Celluloseformiat, Chitinformiat und Stärkeformiat mit CL und Katalysator in einem gleichläufigen Zweiwellenextruder (ZSK-30, W+P)3. Implementation of cellulose formate, chitin formate and starch formate with CL and catalyst in a co-rotating twin-screw extruder (ZSK-30, W + P)
Versuch 30:Trial 30:
Temperaturprofil der ZSK-30:Temperature profile of the ZSK-30:
Figure imgf000021_0001
Celluloseformiat (Dosierrate 2 kg/h) wurde als Pulver in den wassergekühlten Einzug dosiert. In Zone 2 wurde ein Gemisch aus CL und TEAT (2 Teile: 0.035 Teile) mit einer Dosierrate von 1.5 kg/h zugespritzt. In Zone 6 wurde ein Vakuum von 300 mbar angelegt . Der austretende Strang wurde luftgekühlt und granuliert .
Figure imgf000021_0001
Cellulose formate (dosing rate 2 kg / h) was dosed as a powder in the water-cooled feeder. In zone 2, a mixture of CL and TEAT (2 parts: 0.035 parts) was injected at a rate of 1.5 kg / h. A vacuum of 300 mbar was applied in zone 6. The emerging strand was air-cooled and granulated.
Versuch 31:Trial 31:
Temperaturprofil der ZSK-30:Temperature profile of the ZSK-30:
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000022_0001
Die Vormischung, die im Versuch 30 hergestellt wurde, wurde bei einer Dosierrate von 2 kg/h erneut extrudiert . Die Aufenthaltszeit im Extruder beträgt ca. 5 min.The premix, which was prepared in experiment 30, was extruded again at a metering rate of 2 kg / h. The time in the extruder is approx. 5 min.
Versuch 32:Trial 32:
Bei weiteren Versuchen wurde entweder Chitinformiat oder Stär- keformiat verwendet. Bei weiteren Versuchen wurde der Caprolacton- und der Katalysatoranteil verändert. Bei weiteren Versuchen wurde die Reaktionstemperatur verändert . Bei weiteren Versuchen wurde die Anzahl der Durchgänge erhöht .In further experiments, either chitin formate or starch formate was used. The caprolactone and catalyst content were changed in further experiments. The reaction temperature was changed in further experiments. The number of passes was increased in further tests.
Messung von mechanischen Eigenschaften von Folien, hergestellt aus den oben angeführten, erfindungsgemassen Polymeren und mittels bekannten Extrusionsprozessen:Measurement of mechanical properties of films, produced from the above-mentioned polymers according to the invention and using known extrusion processes:
- Einfacher Zugversuch: Modul über 300 Mpa- Simple tensile test: module over 300 Mpa
- Spannung bei Bruch (Druckfestigkeit) über 20 Mpa - Dehnung bei Bruch über 10 %.- Stress at break (compressive strength) over 20 Mpa - Elongation at break over 10%.
Weitere Beispiele für die Beurteilung diverser Katalysatoren:Further examples for the assessment of various catalysts:
Reaktionsführung: Eine Vormischung aus 20 g Celluloseacetat mit einem Substitutionsgrad von 2,45 und 20 g Caprolacton werden im Kammerkneter bei 160°C und 30 U/Min. während 15 Min. aufgeschmolzen. Danach gibt man zu 5 g Portionen dieser Vormischung 50 mg Katalysator hinzu, worauf die weitere Behandlung bei 220°C und 100 U/Min. in einem Zweiwellen-Rücklaufextruder während 5 bis 30 Min. erfolgt.Reaction procedure: A premix of 20 g of cellulose acetate with a degree of substitution of 2.45 and 20 g of caprolactone are mixed in a chamber kneader at 160 ° C. and 30 rpm. melted for 15 minutes. Then 50 mg of catalyst are added to 5 g portions of this premix, followed by further treatment at 220 ° C. and 100 rpm. in a twin-screw reflux extruder for 5 to 30 minutes.
Folgende Katalysatoren wurden untersucht:The following catalysts were examined:
1. Aluminium-Isopropylat = AI1. Aluminum isopropylate = AI
2. Kalium-tert. Butylat = K2. Potassium tert. Butylate = K
3. Titan-tetra Butylat = Ti3. Titanium tetra butylate = Ti
4. Neodynium (11/) Chlorid = Nd4. Neodynium (11 /) chloride = Nd
In Tabelle 7 sind sowohl die Umsätze wie auch ausgewählte mechanische Eigenschaften zusammengefasst .Table 7 summarizes both sales and selected mechanical properties.
Tab. 7Tab. 7
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Beispiel von Verfahrensparametern der Reaktionsextrusion von Cellulosediacetat mit Lactonen
Figure imgf000023_0001
Example of process parameters for the reaction extrusion of cellulose diacetate with lactones
Nachfolgend beschrieben wird ein praktisches Beispiel unter Betriebsbedingungen bei der Reaktionsextrusion in einem Zweiwel- lenextruder von Cellulosederivaten mit Lactonen zu Weichmacherund Lösungsmittel-freien, biologisch abbaubaren Werkstoffen. Die für die Reaktionsextrusion verwendeten Zweischneckenextruder sind gleichlaufende Doppelschneckenextruder mit dicht ineinandergreifendem Schneckenprofil und besitzen einzeln tempe- rierbare Knetzonen (beispielsweise Typ Werner & Pfleiderer ZSK) .A practical example under operating conditions during reaction extrusion in a twin-screw extruder from cellulose derivatives with lactones to plasticizer and solvent-free, biodegradable materials is described below. The twin-screw extruders used for the reaction extrusion are synchronous twin-screw extruders with tightly intermeshing screw profiles and have individually temperature-controlled kneading zones (for example the Werner & Pfleiderer ZSK type).
Für die Reaktions-Extrusion werden Doppelschneckenextruder mit acht Kammern bzw. Zonen verwendet, die ggf. auf 10 bis 12 Zonen erweitert werden können und folgenden Aufbau besitzen:For the reaction extrusion, twin-screw extruders with eight chambers or zones are used, which can optionally be expanded to 10 to 12 zones and have the following structure:
Extruderbauart: gleichlaufender ZweiSchneckenextruderExtruder design: co-rotating twin screw extruder
Schneckenlänge = Prozesslänge = 32 - 40 L/DScrew length = process length = 32 - 40 L / D
Schneckendurchmesser D = 45 mmScrew diameter D = 45 mm
Schneckendrehzahl = 230 U/Min.Screw speed = 230 rpm.
Durchsatz = 50 - 65 kg/h Düse, Durchmesser = 3 mmThroughput = 50 - 65 kg / h nozzle, diameter = 3 mm
Düse, Anzahl = 4 StückNozzle, number = 4 pieces
Folgende Betriebsbedingungen herrschen in den einzelnen Kammern:The following operating conditions exist in the individual chambers:
Einzugszone 1 Verdichten mit Entgasen vorgemischter Rohstoffe bis Zone 3 allmähliches Aufschmelzen des Gemisches ausFeed zone 1 Compression with degassing of premixed raw materials up to zone 3, gradually melt the mixture
Cellulosederivaten, Lactonen, KatalysatorenCellulose derivatives, lactones, catalysts
Zone 4 Entzug flüchtiger Nebenprodukte durchZone 4 withdrawal of volatile by-products
Entgasung mittels einer Vakuumanlage, Herstellung der wasserfreien SchmelzeDegassing by means of a vacuum system, Production of the anhydrous melt
Zonen 5 - 7 Reaktionskammern, Übergangs- Homogenisieren der Schmelze, Kompressions- Schlepp- und Druckströmung, Reaktionszone Druckaufbau, Ausstoss-Zone 8 Abdampfen von weiteren flüchtigenZones 5 - 7 reaction chambers, transition homogenization of the melt, compression, drag and pressure flow, reaction zone pressure build-up, discharge zone 8 evaporation of further volatile
Nebenprodukten und Strangextrusion (oderBy-products and extrusion (or
Spritzgiessen) Ausserhalb der Extrusionsanlage: Abkühlen und Konditionieren der Stärke, ggf. Aufnahme von 0,1 - 0,4 % Wasser als Weichmacher im Wasserbad, Stranggranulation und Absackung.Injection molding) Outside the extrusion system: cooling and conditioning of the starch, if necessary absorption of 0.1 - 0.4% water as a plasticizer in a water bath, strand granulation and bagging.
In der nachfolgenden Tabelle 8 sind beispielsweise Extrusions- bedingungen zur Herstellung von thermoplastischen weichmacherfreien Cellulosederivaten durch Umsetzung mit Lactonen angeführt .In Table 8 below, for example, extrusion conditions for the production of thermoplastic, plasticizer-free cellulose derivatives by reaction with lactones are listed.
Ta . 8Ta. 8th
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Figure imgf000026_0001
Die vorab angeführten beispielsweisen Extrusionsbedingungen sind selbstverständlich auch anwendbar bei der Reaktionsextrusion von Cellulosederivaten bzw. von anderen Polyhydroxypolymeren zusammen mit weiteren biologisch abbaubaren Polymeren, wie beispielsweise Cellulose, Stärke oder Stärkeacetat mit Lactonen, Lactamen oder geeigneten Carbonsäuren.The above-mentioned example extrusion conditions can of course also be used in the reaction extrusion of cellulose derivatives or of other polyhydroxy polymers together with other biodegradable polymers, such as cellulose, starch or starch acetate with lactones, lactams or suitable carboxylic acids.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorab beschriebenen Beispiele beschränkt, da diese Beispiele lediglich dazu dienen, die vorliegende Erfindung näher zu erläutern.The invention is of course not limited to the examples described above, since these examples only serve to explain the present invention in more detail.
Grundsätzlich ist es erfindungswesentlich, dass das Umsetzen von Polyhydroxypolymeren bzw. Derivaten davon und ggf. eines weiteren biologisch abbaubaren Polymeren mit Lactonen, Lactamen oder geeigneten Carbonsäuren kontinuierlich in einem Extruder erfolgt bzw., dass vorzugsweise eine sogenannte Extrusionsreak- tion für die Umsetzung gewählt wird. Dabei können die bereits aus dem Stand der Technik bekannten Katalysatoren, wie insbesondere die bekannten Titanium-Verbindungen verwendet werden, wie auch die in der vorliegenden Erfindung erstmals genannten Alkoxylate der Alkalimetalle, Erdalkalimetalle sowie Erdmetalle, wie insbesondere der seltenen Erden. Die erfindungsgemäss vorgeschlagenen, vorzugsweise biologisch abbaubaren Polymerblends auf Basis von Polyhydroxypolymer- Derivaten und ggf . weiteren biologisch abbaubaren Polymeren sowie Lactonen, Lactamen oder geeigneten Carbonsäuren bilden in der Regel klarsichtige bis ockerfarbige Filme und Folien. Sie sind weichmacherfrei und entsprechend den Vorschriften zum Verpacken von Lebensmitteln gemass LMBG (Lebensmittel und Bedarfsgegenstände Gesetz) . Sie sind in der Regel vollständig biologisch abbaubar und gemass DIN 54900 kompostierbar.It is fundamentally essential to the invention that the reaction of polyhydroxy polymers or derivatives thereof and, if appropriate, a further biodegradable polymer with lactones, lactams or suitable carboxylic acids is carried out continuously in an extruder or that a so-called extrusion reaction is preferably chosen for the reaction. The catalysts already known from the prior art, such as, in particular, the known titanium compounds, can be used here, as can the alkoxylates of alkali metals, alkaline earth metals and earth metals, such as, in particular, rare earths, mentioned for the first time in the present invention. The proposed, preferably biodegradable polymer blends based on polyhydroxy polymer derivatives and possibly. Further biodegradable polymers and lactones, lactams or suitable carboxylic acids generally form clear-sighted to ocher-colored films and foils. They are free of plasticizers and in accordance with the regulations for packaging food in accordance with LMBG (Food and Consumer Goods Act). As a rule, they are completely biodegradable and compostable according to DIN 54900.
Die Verarbeitungseigenschaften können durch Variation des melt flow index von (MFI g/10 ' ) 5 - 12 für die Herstellung von Blasfolien, Flachfolien, (MFI g/10') 2 - 9 für die Herstellung von Platten, Spritzgussprodukten und Blasformen von Flaschen, (MFI g/10') 20 - 30 zur Herstellung von Fasern verändert und ange- passt werden (bei 190°C und 2,15 kg Last) .The processing properties can be varied by varying the melt flow index from (MFI g / 10 ') 5 - 12 for the production of blown films, flat films, (MFI g / 10') 2 - 9 for the production of plates, injection molded products and blow molding of bottles, (MFI g / 10 ') 20 - 30 can be changed and adapted for the production of fibers (at 190 ° C and 2.15 kg load).
Anwendungen:Applications:
Durch die besonderen Eigenschaftskombinationen als kompostierbare Lebensmittelverpackung sind folgende Anwendungen bevorzugt : Ein- und Mehrschichtfolien sowie Verbundfolien aus dem erfindungsgemassen Polyhydroxypolymer-Derivat als Verpackung für Food-, aber auch für Non Food-Produkte, Fast Food Trays, Becher, Trinkhalme, Besteck, Becher und Folien für Milchprodukte, klarsichtige Deckel, Papierbeschichtungen und Laminate, Einwegartikel .Due to the special combinations of properties as compostable food packaging, the following applications are preferred: Single and multilayer films and composite films made from the polyhydroxy polymer derivative according to the invention as packaging for food, but also for non-food products, fast food trays, cups, straws, cutlery, cups and Films for dairy products, transparent covers, paper coatings and laminates, disposable items.
Im technischen Bereich werden folgende Anwendungen vorgeschlagen: Beutel und Säcke zum Sammeln von kompostierbaren Abfällen, Gartenartikel wie Pflanztöpfe, Kerzenhüllen, Fasern, Vliese, Windelfolie, Folien für Brieffenster, landwirtschaftliche Folien, pyrotechnische Erzeugnisse, Spielzeug. In der kunststofferzeugenden Industrie ist das neue Polymer auf Basis Polysaccharidderivat als Blendkomponente zur Herstellung von biologisch abbaubaren Werkstoffen geeignet, als Phasenvermittler in Blends aus hydrophilen und hydrophoben Thermoplasten, insbesondere für Blends aus destrukturierter oder thermoplastischer Stärke mit synthetischen abbaubaren Polymeren. The following applications are proposed in the technical field: bags and sacks for collecting compostable waste, garden articles such as plant pots, candle covers, fibers, nonwovens, diaper film, films for letter windows, agricultural films, pyrotechnic products, toys. In the plastics-producing industry, the new polymer based on polysaccharide derivative is suitable as a blend component for the production of biodegradable materials, as a phase mediator in blends made of hydrophilic and hydrophobic thermoplastics, especially for blends made of destructurized or thermoplastic starch with synthetic degradable polymers.

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Verfahren zum Umsetzen mindestens eines Polyhydroxypolymeren bzw. Polyhydroxypolymer-Derivates mit mindestens einem Lacton, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in einer weit- gehendst homogenen Schmelze erfolgt.1. A process for reacting at least one polyhydroxy polymer or polyhydroxy polymer derivative with at least one lactone, characterized in that the reaction takes place in a largely homogeneous melt.
2. Verfahren zum Umsetzen mindestens eines Polyhydroxypolymeren bzw. Polyhydroxypolymer-Derivates mit mindestens einem Lactam oder einer Carbonsäure, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in einer weitgehendst homogenen Schmelze erfolgt.2. Process for reacting at least one polyhydroxy polymer or polyhydroxy polymer derivative with at least one lactam or a carboxylic acid, characterized in that the reaction takes place in a largely homogeneous melt.
3. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lacton bzw. die Lactone, das Lactam bzw. die Lactame und/oder die Carbonsäuren mit dem Hydroxypolymeren bzw. dem Derivat davon eine molekulardisperse Mischung bildet.3. The method, in particular according to one of claims 1 or 2, characterized in that the lactone or the lactones, the lactam or the lactams and / or the carboxylic acids with the hydroxypolymer or the derivative thereof forms a molecularly disperse mixture.
4. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung mittels Extrusions- reaktion erfolgt.4. The method, in particular according to one of claims 1 to 3, characterized in that the reaction takes place by means of an extrusion reaction.
5. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polyhydroxypo- lymer bzw. Derivat davon ausgewählt wird aus der nachfolgenden Liste :5. The method, in particular according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one polyhydroxy polymer or derivative thereof is selected from the list below:
Polysaccharid, Polyole, Polyhydroxyacetal, Polyvinylalkohol, Polyvinylalkohol-Polyvinylacetat-Copolymer, Polyvinylalkohol- Polyethylen-Copolymer, Polyvinylalkoholacetal , Polyhydroxye- ther, einem Derivat der vorab genannten Polymere bzw. Copolyme- re und/oder Mischungen davon. Polysaccharide, polyols, polyhydroxyacetal, polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol-polyvinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol-polyethylene copolymer, polyvinyl alcohol acetal, polyhydroxy ether, a derivative of the aforementioned polymers or copolymers and / or mixtures thereof.
6. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Polysaccharid bzw. Derivat mindestens eines der nachfolgenden Materialien ausgewählt wird:6. The method, in particular according to claim 5, characterized in that at least one of the following materials is selected as the polysaccharide or derivative:
Gummis: Arabicum = Acacia gum, Tragacanth, Carragenan, Furcel- laran, Ghatti, Guar, Locust Bohne, Psyllium, Quince, Tamarind;Gums: Arabicum = Acacia gum, tragacanth, carragenan, furcelaran, ghatti, guar, locust bean, psyllium, quince, tamarind;
Pflanzenextrakte: Agar = extract Gelidium sp . , Alginate = Blockcopolymer aus beta-D-Mannuoronsäure und alfa-L- Guluronsäure , Arabinogalactan, Pectin;Plant extracts: Agar = extract Gelidium sp. , Alginate = block copolymer of beta-D-mannuonic acid and alfa-L-guluronic acid, arabinogalactan, pectin;
Fermentationsprodukte: Dextran, Xanthan, Curdlan, Scleroglucan;Fermentation products: dextran, xanthan, curdlan, scleroglucan;
Bakterienextrakte: Hefeglucan, Pullulan, Zanflo-10, Zanflo-21: Reg. Mark Kelco Division, Merck & Co., Inc., PS-7: Azotobacter indicus, acterium-Alginat : Azotobacter vinelandii,Bacterial extracts: yeast glucan, pullulan, Zanflo-10, Zanflo-21: Reg.Mark Kelco Division, Merck & Co., Inc., PS-7: Azotobacter indicus, acterium alginate: Azotobacter vinelandii,
sowie weiter Stärken wie Corn, Tapioka, Kartoffel, Weizen, Reis etc . ;as well as other starches such as corn, tapioca, potatoes, wheat, rice etc. ;
Cellulose und Cellulosederivate wie Carboxymethylcellulose, Me- thylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, sowie weiter Methylether des Pectins, Hydroxypropylalginate ;Cellulose and cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, and also methyl ether of pectin, hydroxypropyl alginates;
modifizierte Stärken;modified starches;
Schalentier-Extrakte, Chitin und Chitosan.Shellfish extracts, chitin and chitosan.
7. Verfahren, insbesondere nach einem der /Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Acetat, Diacetat, Formiat, Butyrat oder Propionat eines Polysaccharides mit Caprolacton, einem Di-lactid oder Diglicidyllacton (2-Glykolsäu- re) mittels Extrusionsreaktion umgesetzt wird. 7. The method, in particular according to one of claims 5 or 6, characterized in that at least one acetate, diacetate, formate, butyrate or propionate of a polysaccharide is reacted with caprolactone, a di-lactide or diglicidyl lactone (2-glycolic acid) by means of an extrusion reaction becomes.
8. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim mindestens einen Polyhydroxypolymeren bzw. Derivat davon um einen Polyhydroxyether handelt, wie Polyglyzerin, Polyerithritol, Polypentaerithritol, Polysorbitol, Polymannitol usw.8. The method, in particular according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one polyhydroxy polymer or derivative thereof is a polyhydroxy ether, such as polyglycerol, polyerithritol, polypentaerithritol, polysorbitol, polymannitol, etc.
9. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim mindestens einen Polyhydroxypolymeren bzw. Derivat davon um einen Polyvinylalkohol, wie insbesondere um einen partiell hydrolisierten Po- lyvinylalkohol bzw. ein Derivat davon handelt.9. The method, in particular according to one of claims 1 to 8, characterized in that the at least one polyhydroxy polymer or derivative thereof is a polyvinyl alcohol, such as in particular a partially hydrolyzed polyvinyl alcohol or a derivative thereof.
10. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyhydroxypolymer bzw. das Derivat davon mit dem Lacton ggf . vorgemischt in einen Extruder oder Kneter eingegeben und aufgeschmolzen wird und anschlie- ssend die Schmelze entlang eines Extruders oder Kneters innig gemischt und ggf. wenigstens partiell entgast wird, um nicht reagiertes, niedrigmolekulares Lacton aus dem Reaktionsgemisch vor Ausgabe der Schmelze aus dem Extruder oder Kneter zu enternen.10. The method, in particular according to one of claims 1 to 9, characterized in that the polyhydroxy polymer or the derivative thereof with the lactone if necessary. is premixed into an extruder or kneader and melted and then the melt is intimately mixed along an extruder or kneader and, if necessary, at least partially degassed in order to add unreacted, low molecular weight lactone from the reaction mixture before the melt is discharged from the extruder or kneader enter.
11. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyhydroxypolymer bzw. das Derivat zusammen mit mindestens einem weiteren biologisch abbaubaren Polymer mit dem mindestens einen Lacton umgesetzt wird.11. The method, in particular according to one of claims 1 to 10, characterized in that the polyhydroxy polymer or the derivative is reacted with the at least one lactone together with at least one further biodegradable polymer.
12. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Cellulosederivat, ggf. ein weiteres biologisch abbaubares Polymer und das Lacton vorgemischt in einen Extruder eingegeben und aufgeschmolzen werden, worauf die Schmelze mit dem Katalysator versetzt wird und an- schliessend die Schmelze im Extruder in einem Temperaturbereich von ca. 160 bis 230°C innig gemischt wird, wobei vor Austragen der Schmelze nicht reagiertes Lacton sowie durch Umsetzen des Katalysators entstehende Alkohole wenigstens partiell durch Entgasen entfernt werden.12. The method, in particular according to one of claims 6 to 11, characterized in that a cellulose derivative, optionally a further biodegradable polymer and the lactone are premixed and introduced into an extruder and melted, whereupon the melt is mixed with the catalyst and finally, the melt is intimately mixed in the extruder in a temperature range of approximately 160 to 230 ° C., lactone which has not reacted before the melt is discharged and alcohols formed by reacting the catalyst are at least partially removed by degassing.
13. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Celluloseacetat bzw. -diacetat, -formiat oder -butyrat mit einem Substitutionsgrad zwischen 1,4 und ca. 2,6 ggf. zusammen mit dem weiteren biologisch abbauba- ren Polymer im Verhältnis 1:1 bis 3:1 mit Caprolacton gemischt wird und in einem Temperaturbereich von ca. 160°C bis ca. 230°C in einem Extruder, wie insbesondere einem gleichlaufenden, selbstreinigenden Zweiwellenextrüder während ca. 5 bis 20 Min. in der Schmelze gemischt wird, und dass die Schmelze vor dem Austragen entgast wird zum wenigstens teilweise Austragen von niedermolekularen Substanzen, wie nicht reagiertem Caprolacton sowie entstandenen Reaktionsprodukten beim Umsetzen des Katalysators .13. The method, in particular according to one of claims 6 to 12, characterized in that cellulose acetate or diacetate, formate or butyrate with a degree of substitution between 1.4 and about 2.6 optionally together with the further biodegradable Ren polymer is mixed in a ratio of 1: 1 to 3: 1 with caprolactone and in a temperature range of about 160 ° C to about 230 ° C in an extruder, such as in particular a co-rotating, self-cleaning twin-screw extruder for about 5 to 20 minutes. is mixed in the melt, and that the melt is degassed before being discharged to at least partially discharge low-molecular substances, such as unreacted caprolactone and reaction products formed when the catalyst is reacted.
14. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Cellulosederivat zusammen mit14. The method, in particular according to one of claims 6 to 13, characterized in that the cellulose derivative together with
Stärke, Stärkeacetat und/oder Cellulose mit Caprolacton umgesetzt wird, wobei das Verhältnis Cellulosederivat zum weiteren biologisch abbaubaren Polymer von ca. 3:1 bis ca. 1:3 beträgt.Starch, starch acetate and / or cellulose is reacted with caprolactone, the ratio of cellulose derivative to the further biodegradable polymer being from approximately 3: 1 to approximately 1: 3.
15. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator ein Alkoxylat der15. The method, in particular according to one of claims 1 to 14, characterized in that an alkoxylate of the catalyst
Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Erdmetalle oder der seltenen Erden verwendet wird.Alkali metals, alkaline earth metals, earth metals or rare earths is used.
16. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polyhydroxypo- lymer bzw. Derivat davon mit Caprolacton, einem Di-lactid oder Diglicidyllacton (2-Glykolsäure) mittels Extrusionsreaktion umgesetzt wird.16. The method, in particular according to one of claims 1 to 15, characterized in that the at least one polyhydroxypo lymer or derivative thereof with caprolactone, a di-lactide or diglicidyllactone (2-glycolic acid) is reacted by means of an extrusion reaction.
17. Verfahren, insbesondere nach einem der /Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens Celluloseacetat,17. The method, in particular according to one of claims 6 to 16, characterized in that at least cellulose acetate,
-diacetat, -formiat oder -butyrat mit Caprolacton, einem Di- lactid oder Diglicidyllacton (2-Glykolsäure) mittels Extrusionsreaktion umgesetzt wird.diacetate, formate or butyrate with caprolactone, a di-lactide or diglicidyl lactone (2-glycolic acid) is reacted by means of an extrusion reaction.
18. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator ein Tertiärbuty- lat , Sekundärbutylat , Primärbutylat oder ein Isopropylat verwendet wird.18. The method, in particular according to one of claims 1 to 17, characterized in that a tertiary butylate, secondary butylate, primary butylate or an isopropylate is used as catalyst.
19. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass Triethanolamin-titanat (TEAT) als Katalysator verwendet wird.19. The method, in particular according to one of claims 1 to 18, characterized in that triethanolamine titanate (TEAT) is used as a catalyst.
20. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Yttrium-alkoxylat , ein Alumi- nium-alkoxylat , ein Kalium-alkoxylat und/oder ein Titanium- alkoxylat verwendet wird, insbesondere Yttriumoxid-isopropylat , Aluminium-isopropylat, Tetrabutyl-orthotitanat und/oder Kalium- tertiärbutyra als Katalysator verwendet wird..20. The method, in particular according to one of claims 1 to 19, characterized in that an yttrium alkoxylate, an aluminum alkoxylate, a potassium alkoxylate and / or a titanium alkoxylate is used, in particular yttrium oxide isopropylate, aluminum Isopropylate, tetrabutyl orthotitanate and / or potassium tertiary butra is used as a catalyst.
21. Thermoplastische, vorzugsweise biologisch abbaubare Zusammensetzung auf Basis mindestens eines Polyhydroxypolymer- Derivates , enthaltend ein Reaktionsprodukt aus mindestens einem Polyhydroxypolymer oder einem Derivat davon und mindestens einem Lacton, welches erhältlich ist durch Umsetzen des Reaktionsgemisches in einer homogenen Schmelze, wie vorzugsweise in einem Extruder, welches Reaktionsprodukt vorzugsweise mindestens weitgehendst frei ist von niedermolekularen Substanzen.21. Thermoplastic, preferably biodegradable composition based on at least one polyhydroxy polymer derivative, containing a reaction product of at least one polyhydroxy polymer or a derivative thereof and at least one lactone, which can be obtained by reacting the reaction mixture in a homogeneous melt, as preferably in an extruder, which reaction product is preferably at least largely free of low molecular weight substances.
22. Thermoplastische, vorzugsweise biologisch abbaubare Zusammensetzung auf Basis mindestens eines Polyhydroxypolymer- Derivates, enthaltend ein Reaktionsprodukt aus mindestens einem Polyhydroxypolymer oder einem Derivat davon und mindestens einem Lactam und/oder einer Carbonsäure, welches erhältlich ist durch Umsetzen des Reaktionsgemisches in einer homogenen Schmelze, wie vorzugsweise in einem Extruder, welches Reakti- onsprodukt vorzugsweise mindestens weitgehendst frei ist von niedermolekularen Substanzen.22. Thermoplastic, preferably biodegradable composition based on at least one polyhydroxy polymer derivative, comprising a reaction product of at least one polyhydroxy polymer or a derivative thereof and at least one lactam and / or a carboxylic acid, which can be obtained by reacting the reaction mixture in a homogeneous melt, such as preferably in an extruder, which reaction product is preferably at least largely free of low molecular weight substances.
23. Thermoplastische Zusammensetzung, insbesondere nach Anspruch 21 oder 22, erhältlich durch Umsetzen eines Polyacetals, wie Polysaccharid, eines Polyvinylalkoholes , Polyvinylalkohol- Polyvinylacetat-Copolymers, Polyvinylalkohol-Polyethylen-23. Thermoplastic composition, in particular according to claim 21 or 22, obtainable by reacting a polyacetal, such as polysaccharide, a polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol-polyvinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol-polyethylene-
Copolymers, Polyvinylalkoholacetals oder eines Polyhydroxy- ethers wie Polyglyzerin, Polyerithritol, Polypentaerithritol, Polysorbitol, Polymannitol usw. und/oder von Mischungen davon mit Caprolacton im Verhältnis 1:1 bis 3:1 unter Verwendung ei- nes Katalysators, umfassend ein Alkoxylat eines Elementes derCopolymers, polyvinyl alcohol acetals or a polyhydroxy ether such as polyglycerol, polyerithritol, polypentaerithritol, polysorbitol, polymannitol etc. and / or mixtures thereof with caprolactone in a ratio of 1: 1 to 3: 1 using a catalyst comprising an alkoxylate of an element of the
Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Erdmetalle, der seltenen Erden und/oder von Titan.Alkali metals, alkaline earth metals, earth metals, rare earths and / or titanium.
24. Thermoplastische Zusammensetzung, insbesondere nach einem der Ansprüche 21 bis 23, erhältlich durch Umsetzen eines Poly- saccharidacetates, -diacetates, -formiates, -butyrates und/oder eines -propionates mit einem Substitutionsgrad von ca. 1,4 bis ca. 2,6, ggf. zusammen mit einem weiteren biologisch abbaubaren Polymer, wie Stärke, Stärkeacetat , Chitin, Cellulose und/oder eines Cellulosederivates mit Caprolacton oder Caprolactam im Verhältnis 1:1 bis 3:1 unter Verwendung eines Katalysators, umfassend ein Alkoxylat eines Elementes der Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Erdmetalle, der seltenen Erden und/oder von Titan.24. Thermoplastic composition, in particular according to one of claims 21 to 23, obtainable by reacting a polysaccharide acetate, diacetate, formate, butyrate and / or a propionate with a degree of substitution of approximately 1.4 to approximately 2, 6, optionally together with another biodegradable polymer, such as starch, starch acetate, chitin, cellulose and / or a cellulose derivative with caprolactone or caprolactam Ratio 1: 1 to 3: 1 using a catalyst comprising an alkoxylate of an element of the alkali metals, alkaline earth metals, earth metals, rare earths and / or titanium.
25. Thermoplastische Zusammensetzung, insbesondere nach einem der Ansprüche 21 bis 23, erhältlich durch Umsetzen von Celluloseacetat, -diacetat, -formiat und/oder -butyrat mit einem Substitutionsgrad von ca. 1,4 bis ca. 2,6, ggf. zusammen mit einem weiteren biologisch abbaubaren Polymer, wie Stärke, Stärkeace- tat und/oder Cellulose mit Caprolacton oder Caprolactam im Ver- hältnis 1:1 bis 3:1 unter Verwendung eines Katalysators, umfassend ein Alkoxylat eines Elementes der Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Erdmetalle, der seltenen Erden und/oder von Titan.25. Thermoplastic composition, in particular according to one of claims 21 to 23, obtainable by reacting cellulose acetate, diacetate, formate and / or butyrate with a degree of substitution of about 1.4 to about 2.6, optionally together with a further biodegradable polymer such as starch, starch and / or cellulose with caprolactone or caprolactam in a ratio of 1: 1 to 3: 1 using a catalyst, comprising an alkoxylate of an element of the alkali metals, alkaline earth metals, earth metals, the rare ones Earth and / or titanium.
26. Verwendung der nach einem der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 20 hergestellten thermoplastischen, vorzugsweise biolo- gisch abbaubaren Zusammensetzungen auf Basis mindestens eines Polyhydroxypolymer-Derivates zur Herstellung von Blasfolien, Flachfolien, Platten, Spritzgussprodukten, Flaschen sowie Fasern.26. Use of the thermoplastic, preferably biodegradable compositions based on at least one polyhydroxy polymer derivative produced by one of the processes according to claims 1 to 20 for the production of blown films, flat films, sheets, injection molded products, bottles and fibers.
27. Verwendung der nach einem der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 20 hergestellten thermoplastischen, vorzugsweise biologisch abbaubaren Zusammensetzungen auf Basis mindestens eines Polyhydroxypolymer-Derivates als Blendkomponente zur Herstellung von biologisch abbaubaren Werkstoffen sowie als Phasenvermittler in Polymerblends aus hydrophilen und hydrophoben Thermoplasten, insbesondere für Blends aus destrukturierter oder thermoplastischer Stärke mit synthetischen abbaubaren Polymeren .27. Use of the thermoplastic, preferably biodegradable compositions based on at least one polyhydroxy polymer derivative produced by one of the processes according to claims 1 to 20 as a blend component for the production of biodegradable materials and as a phase mediator in polymer blends of hydrophilic and hydrophobic thermoplastics, in particular for blends Made from destructurized or thermoplastic starch with synthetic degradable polymers.
28. Ein- oder Mehrschichtfolie sowie Verbundfolie, enthaltend mindestens eine Schicht, hergestellt aus einer thermoplasti- sehen, vorzugsweise biologisch abbaubaren Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 21 bis 25. 28. Single-layer or multilayer film and composite film containing at least one layer, made from a thermoplastic see, preferably biodegradable composition according to any one of claims 21 to 25.
GEÄNDERTE ANSPRÜCHECHANGED REQUIREMENTS
[beim Internationalen Büro am 16. April 1999 (16.04.99) eingegangen; ursprüngliche Ansprüche 1-28 durch; neue Ansprüche 1-27 ersetzt; alle weiteren Ansprüche unverändert (7 Seiten)] !.. ".Verfahren zum Umsetzen mindestens eines Polyhydroxypolymeren bzw. Polyhydroxypolymer-Derivates mit mindestens einem Lacton, einem Lactam und/oder einer Carbonsäure, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Umsetzung mittels Extrusionsreaktion durch Anwendung hoher Scherbedingungen im Extruder oder Kneter in einer weitgehendst homogenen Schmelze erfolgt, wobei allfällig infolge Veresterungsreaktion entstehendes Wasser oder gegebenenfalls Restwasser, allfällig im Reaktionsgemisch enthaltene Monomere, niedermolekulare Reaktionsprodukte sowie insbesondere beim Einsatz eines Katalysators freiwerdende Alkohole durch Entgasung entfernt werden.[Received at the International Bureau on April 16, 1999 (April 16, 1999); original claims 1-28 by; new claims 1-27 replaced; all other claims unchanged (7 pages)] ! , ". V experience for reacting at least one polyhydroxy polymer or polyhydroxy polymer derivative with at least one lactone, a lactam and / or a carboxylic acid, characterized in that the reaction by means of extrusion reaction by using high shear conditions in the extruder or kneader in a largely homogeneous melt takes place, any water arising as a result of the esterification reaction or any residual water, any monomers contained in the reaction mixture, low molecular weight reaction products and, in particular, alcohols liberated when a catalyst is used are removed by degassing.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lacton bzw. die Lactone, das Lactam bzw. die Lactame und/oder die Carbonsäuren mit dem Hydroxypolymeren bzw. dem Derivat davon eine molekulardisperse Mischung bildet.2. The method according to claim 1, characterized in that the lactone or the lactones, the lactam or the lactams and / or the carboxylic acids with the hydroxypolymer or the derivative thereof forms a molecularly disperse mixture.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polyhydroxypolymer bzw. Derivat davon ausgewählt wird aus der nachfolgenden Liste:3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized gekennzeichne that the at least one polyhydroxylated polymer or derivative thereof is selected from the following list t,:
Polysaccharid, Polyole, Polyhydroxyacetal, Polyvinylalkohol, Polyvinylalkohol-Polyvinylacetat-Copolymer, Polyvinylalkohol- Polyethylen-Copolymer, Polyvinylalkoholacetal , Polyhydroxyether, einem Derivat der vorab genannten Polymere bzw. Copolyme- re und/oder Mischungen davon.Polysaccharide, polyols, polyhydroxyacetal, polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol-polyvinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol-polyethylene copolymer, polyvinyl alcohol acetal, polyhydroxy ether, a derivative of the aforementioned polymers or copolymers and / or mixtures thereof.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Polysaccharid bzw. Derivat mindestens eines der nachfolgenden Materialien ausgewählt wird: Gummis: Arabicum = Acacia gum, Tragacanth, Carragenan, Furcel- laran, Ghatti, Guar, Locust Bohne, Psyllium, Quince, Tamarind;4. The method according to claim 3, characterized in that at least one of the following materials is selected as the polysaccharide or derivative: Gums: Arabicum = Acacia gum, tragacanth, carragenan, furcelaran, ghatti, guar, locust bean, psyllium, quince, tamarind;
Pflanzenextrakte: Agar = extract Gelidium sp., Alginate = Blockcopolymer aus beta-D-Mannuoronsäure und alfa-L- Guluronsäure, Arabinogalactan, Pectin;Plant extracts: Agar = extract Gelidium sp., Alginate = block copolymer from beta-D-mannuoronic acid and alfa-L-guluronic acid, arabinogalactan, pectin;
Fermentationsprodukte: Dextran, Xanthan, Curdlan, Scleroglucan;Fermentation products: dextran, xanthan, curdlan, scleroglucan;
Bakterienextrakte: Hefeglucan, Pullulan, Zanflo-10, Zanflo-21: Reg. Mark Kelco Division, Merck & Co., Inc., PS-7: Azotobacter indicus , acterium-Alginat : Azotobacter vinelandii ,Bacterial extracts: yeast glucan, pullulan, Zanflo-10, Zanflo-21: Reg.Mark Kelco Division, Merck & Co., Inc., PS-7: Azotobacter indicus, acterium alginate: Azotobacter vinelandii,
sowie weiter Stärken wie Com, Tapioka, Kartoffel, Weizen, Reis etc . ;as well as other starches like Com, Tapioca, Potato, Wheat, Rice etc. ;
Cellulosederivate wie Carboxymethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylme- thylcellulose, sowie weiter Methylether des Pectins, Hydroxy- propylalginate;Cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, and also methyl ether of pectin, hydroxypropyl alginates;
modifizierte Stärken;modified starches;
Schalentier-Extrakte, Chitin und Chitosan.Shellfish extracts, chitin and chitosan.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Acetat, Diacetat, Formiat, Butyrat oder Propionat eines Polysaccharides mit Caprolacton, einem Di-lactid oder Diglicidyllacton (2-Glykolsäure) mittels Extrusionsreaktion umgesetzt wird.5. The method according to any one of claims 3 or 4, characterized in that at least one acetate, diacetate, formate, butyrate or propionate of a polysaccharide is reacted with caprolactone, a di-lactide or diglicidyl lactone (2-glycolic acid) by means of an extrusion reaction.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim mindestens einen Polyhydroxypolyme- ren bzw. Derivat davon um einen Polyhydroxyether handelt, wie Polyglyzerin, Polyerithritol, Polypentaerithritol, Polysorbi- tol, Polymannitol usw.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one polyhydroxy polymer or derivative thereof is a polyhydroxy ether, such as Polyglycerin, polyerithritol, polypentaerithritol, polysorbitol, polymannitol, etc.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim mindestens einen Polyhydroxypolyme- ren bzw. Derivat davon um einen Polyvinylalkohol, wie insbesondere um einen partiell hydrolisierten Polyvinylalkohol bzw. ein Derivat davon handelt .7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one polyhydroxy polymer or derivative thereof is a polyvinyl alcohol, such as in particular a partially hydrolyzed polyvinyl alcohol or a derivative thereof.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyhydroxypolymer bzw. das Derivat davon mit dem Lacton ggf. vorgemischt in einen Extruder oder Kneter eingegeben und aufgeschmolzen wird und anschliessend die Schmelze entlang eines Extruders oder Kneters innig gemischt und ggf. wenigstens partiell entgast wird, um nicht reagiertes, niedrigmolekulares Lacton aus dem Reaktionsgemisch vor Ausgabe der Schmelze aus dem Extruder oder Kneter zu entfernen.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the polyhydroxy polymer or the derivative thereof, optionally premixed with the lactone, is introduced into an extruder or kneader and melted and then the melt is intimately mixed along an extruder or kneader and, if necessary is at least partially degassed in order to remove unreacted, low molecular weight lactone from the reaction mixture before the melt is discharged from the extruder or kneader.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyhydroxypolymer bzw. das Derivat zusammen mit mindestens einem weiteren biologisch abbaubaren Polymer mit dem mindestens einen Lacton umgesetzt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the polyhydroxy polymer or the derivative is reacted with the at least one lactone together with at least one further biodegradable polymer.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Cellulosederivat, ggf. ein weiteres biologisch abbaubares Polymer und das Lacton vorgemischt in einen Extruder eingegeben und aufgeschmolzen werden, worauf die Schmelze mit dem Katalysator versetzt wird und anschliessend die Schmelze im Extruder in einem Temperaturbereich von ca. 160 bis 230°C innig gemischt wird, wobei vor Austragen der Schmelze nicht reagiertes Lacton sowie durch Umsetzen des Katalysators entstehende Alkohole wenigstens partiell durch Entgasen ent- fer t werden. 10. The method according to any one of claims 4 to 9, characterized in that a cellulose derivative, optionally a further biodegradable polymer and the lactone are premixed and introduced into an extruder and melted, whereupon the melt is mixed with the catalyst and then the melt in Extruder is intimately mixed in a temperature range from approx. 160 to 230 ° C., lactone which has not reacted before the melt is discharged and alcohols formed by reacting the catalyst are at least partially removed by degassing.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Celluloseacetat bzw. -diacetat,11. The method according to any one of claims 4 to 10, characterized in that cellulose acetate or diacetate,
-formiat oder -butyrat mit einem Substitutionsgrad zwischen 1,4 und ca. 2,6 ggf. zusammen mit dem weiteren biologisch abbauba- ren Polymer im Verhältnis 1 : 1 bis 3 : 1 mit Caprolacton gemischt wird und in einem Temperaturbereich von ca. 160°C bis ca. 230°C in einem Extruder, wie insbesondere einem gleichlaufenden, selbstreinigenden Zweiwellenextrüder während ca. 5 bis 20 Min. in der Schmelze gemischt wird, und dass die Schmelze vor dem Austragen entgast wird zum wenigstens teilweise Austragen von niedermolekularen Substanzen, wie nicht reagiertem Caprolacton sowie entstandenen Reaktionsprodukten beim Umsetzen des Katalysators .-formate or -butyrate with a degree of substitution between 1.4 and approx. 2.6, if appropriate together with the further biodegradable polymer, is mixed with caprolactone in a ratio of 1: 1 to 3: 1 and in a temperature range of approx. 160 ° C to approx. 230 ° C in an extruder, such as in particular a co-rotating, self-cleaning twin-screw extruder, is mixed in the melt for approx. 5 to 20 minutes, and that the melt is degassed before it is discharged to at least partially discharge low-molecular substances, such as unreacted caprolactone and reaction products formed when the catalyst is reacted.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Cellulosederivat zusammen mit Stärke,12. The method according to any one of claims 4 to 11, characterized in that the cellulose derivative together with starch,
Stärkeacetat und/oder Cellulose mit Caprolacton umgesetzt wird, wobei das Verhältnis Cellulosederivat zum weiteren biologisch abbaubaren Polymer von ca. 3:1 bis ca. 1:3 beträgt.Starch acetate and / or cellulose is reacted with caprolactone, the ratio of cellulose derivative to the further biodegradable polymer being from about 3: 1 to about 1: 3.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge- kennzeichnet, dass als Katalysator ein Alkoxylat der Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Erdmetalle oder der seltenen Erden verwendet wird.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that an alkoxylate of alkali metals, alkaline earth metals, earth metals or rare earths is used as the catalyst.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polyhydroxypolymer bzw. Derivat davon mit Caprolacton, einem Di-lactid oder Diglicidyllacton (2-Glykolsäure) mittels Extrusionsreaktion umgesetzt wird.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the at least one polyhydroxy polymer or derivative thereof is reacted with caprolactone, a di-lactide or diglicidyl lactone (2-glycolic acid) by means of an extrusion reaction.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens Celluloseacetat, -diacetat, -formiat oder -butyrat mit Caprolacton, einem Di- lactid oder Diglicidyllacton (2-Glykolsäure) mittels Extrusi- onsreaktion umgesetzt wird.15. The method according to any one of claims 4 to 14, characterized in that at least cellulose acetate, diacetate, formate or butyrate with caprolactone, a di-lactide or diglicidyl lactone (2-glycolic acid) is reacted by means of an extrusion reaction.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge- kennzeichnet, dass als Katalysator ein Tertiarbutylat, Sekun- därbutylat , Primärbutylat oder ein Isopropylat verwendet wird.16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that a tertiary butylate, secondary butylate, primary butylate or an isopropylate is used as catalyst.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Triethanolamin-titanat (TEAT) als Katalysator verwendet wird.17. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized in that triethanolamine titanate (TEAT) is used as a catalyst.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Yttrium-alkoxylat , ein Aluminium- alkoxylat, ein Kalium-alkoxylat und/oder ein Titanium-alkoxylat verwendet wird, insbesondere Yttriumoxid-isopropylat , Aluminium-isopropylat , Tetrabutyl-orthotitanat und/oder Kalium- tertiärbutyra als Katalysator verwendet wird.18. The method according to any one of claims 1 to 17, characterized in that an yttrium alkoxylate, an aluminum alkoxylate, a potassium alkoxylate and / or a titanium alkoxylate is used, in particular yttrium oxide isopropoxide, aluminum isopropoxide, tetrabutyl orthotitanate and / or potassium tertiary butra is used as a catalyst.
19. Thermoplastische, vorzugsweise biologisch abbaubare Zusammensetzung auf Basis mindestens eines Polyhydroxypolymer- Derivates , enthaltend ein Reaktionsprodukt aus mindestens einem Polyhydroxypolymer oder einem Derivat davon und mindestens ei- nem Lacton, welches erhältlich ist durch Umsetzen des Reaktionsgemisches in einer homogenen Schmelze, wie vorzugsweise in einem Extruder, welches Reaktionsprodukt mindestens weitgehendst frei ist von niedermolekularen Substanzen.19. Thermoplastic, preferably biodegradable composition based on at least one polyhydroxy polymer derivative, containing a reaction product of at least one polyhydroxy polymer or a derivative thereof and at least one lactone, which can be obtained by reacting the reaction mixture in a homogeneous melt, such as preferably in a Extruder, which reaction product is at least largely free of low molecular weight substances.
20. Thermoplastische, vorzugsweise biologisch abbaubare Zusam- mensetzung auf Basis mindestens eines Polyhydroxypolymer- Derivates, enthaltend ein Reaktionsprodukt aus mindestens einem Polyhydroxypolymer oder einem Derivat davon und mindestens einem Lactam und/oder einer Carbonsäure, welches erhältlich ist durch Umsetzen des Reaktionsgemisches in einer homogenen Schmelze, wie vorzugsweise in einem Extruder, welches Reaktionsprodukt mindestens weitgehendst frei ist von niedermolekularen Substanzen.20. Thermoplastic, preferably biodegradable composition based on at least one polyhydroxy polymer derivative, containing a reaction product of at least one polyhydroxy polymer or a derivative thereof and at least one lactam and / or a carboxylic acid, which is available by reacting the reaction mixture in a homogeneous melt, such as preferably in an extruder, which reaction product is at least largely free of low molecular weight substances.
21. Thermoplastische Zusammensetzung nach Anspruch 19 oder 20, erhältlich durch Umsetzen eines Polyacetals, wie Polysaccharid, eines Polyvinylalkoholes , Polyvinylalkohol-Polyvinylacetat- Copolymers , Polyvinylalkohol-Polyethylen-Copolymers , Po- lyvinylalkoholacetals oder eines Polyhydroxyethers wie Polygly- zerin, Polyerithritol, Polypentaerithritol , Polysorbitol , Po- lymannitol usw. und/oder von Mischungen davon mit Caprolacton im Verhältnis 1 : 1 bis 3 : 1 unter Verwendung eines Katalysators , umfassend ein Alkoxylat eines Elementes der Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Erdmetalle, der seltenen Erden und/oder von Ti- tan.21. Thermoplastic composition according to claim 19 or 20, obtainable by reacting a polyacetal such as polysaccharide, a polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol-polyvinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol-polyethylene copolymer, polyvinyl alcohol acetal or a polyhydroxy ether such as polyglycerol, polyerithritol, polypentaerithritol , Polymannitol, etc. and / or mixtures thereof with caprolactone in a ratio of 1: 1 to 3: 1 using a catalyst comprising an alkoxylate of an element of the alkali metals, alkaline earth metals, earth metals, rare earths and / or titanium .
22. Thermoplastische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, erhältlich durch Umsetzen eines Polysaccharidaceta- tes, -diacetates, -formiates, -butyrates und/oder eines - propionates mit einem Substitutionsgrad von ca. 1,4 bis ca. 2,6, ggf. zusammen mit einem weiteren biologisch abbaubaren Polymer, wie Stärke, Stärkeacetat , Chitin, Cellulose und/oder eines Cellulosederivates mit Caprolacton oder Caprolactam im Verhältnis 1:1 bis 3:1 unter Verwendung eines Katalysators, umfassend ein Alkoxylat eines Elementes der Alkalimetalle, Erdalka- limetalle, Erdmetalle, der seltenen Erden und/oder von Titan.22. Thermoplastic composition according to one of claims 19 to 21, obtainable by reacting a polysaccharide acetate, diacetate, formate, butyrate and / or a - propionate with a degree of substitution from about 1.4 to about 2.6, optionally together with another biodegradable polymer such as starch, starch acetate, chitin, cellulose and / or a cellulose derivative with caprolactone or caprolactam in a ratio of 1: 1 to 3: 1 using a catalyst comprising an alkoxylate of an element of the alkali metals, alkaline earth - limetals, earth metals, rare earths and / or titanium.
23. Thermoplastische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, erhältlich durch Umsetzen von Celluloseacetat, - diacetat, -formiat und/oder -butyrat mit einem Substitutions- grad von ca. 1,4 bis ca. 2,6, ggf. zusammen mit einem weiteren biologisch abbaubaren Polymer, wie Stärke, Stärkeacetat und/oder Cellulose mit Caprolacton oder Caprolactam im Verhältnis 1:1 bis 3:1 unter Verwendung eines Katalysators, umfassend ein Alkoxylat eines Elementes der Alkalimetalle, Erdalkalime- talle, Erdmetalle, der seltenen Erden und/oder von Titan.23. Thermoplastic composition according to one of claims 19 to 21, obtainable by reacting cellulose acetate, diacetate, formate and / or butyrate with a degree of substitution of about 1.4 to about 2.6, optionally together with another Biodegradable polymer such as starch, starch acetate and / or cellulose with caprolactone or caprolactam in a ratio of 1: 1 to 3: 1 using a catalyst comprising an alkoxylate of an element of the alkali metals, alkaline earth metals, earth metals, rare earths and / or from Titan.
24. Verwendung der nach einem der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 18 hergestellten thermoplastischen, vorzugsweise biologisch abbaubaren Zusammensetzungen auf Basis mindestens eines Polyhydroxypolymer-Derivates zur Herstellung von Blasfolien, Flachfolien, Platten, Spritzgussprodukten, Flaschen sowie Fasern.24. Use of the thermoplastic, preferably biodegradable compositions based on at least one polyhydroxy polymer derivative produced by one of the processes according to claims 1 to 18 for the production of blown films, flat films, sheets, injection molded products, bottles and fibers.
25. Verwendung der nach einem der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 18 hergestellten thermoplastischen, vorzugsweise biologisch abbaubaren Zusammensetzungen auf Basis mindestens eines Polyhydroxypolymer-Derivates als Blendkomponente zur Herstellung von biologisch abbaubaren Werkstoffen sowie als Phasenvermittler in Polymerblends aus hydrophilen und hydrophoben Thermoplasten, insbesondere für Blends aus destrukturierter oder thermoplastischer Stärke mit synthetischen abbaubaren Po- lymeren.25. Use of the thermoplastic, preferably biodegradable compositions based on at least one polyhydroxy polymer derivative produced by one of the processes according to claims 1 to 18 as a blend component for the production of biodegradable materials and as a phase mediator in polymer blends of hydrophilic and hydrophobic thermoplastics, in particular for blends Made from destructurized or thermoplastic starch with synthetic degradable polymers.
26. Ein- oder Mehrschichtfolie sowie Verbundfolie, enthaltend mindestens eine Schicht, hergestellt aus einer thermoplastischen, vorzugsweise biologisch abbaubaren Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 19 bis 23.26. Single or multilayer film and composite film containing at least one layer made from a thermoplastic, preferably biodegradable composition according to one of claims 19 to 23.
27. Verwendung der nach einem der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 18 hergestellten thermoplastischen, biologisch abbaubaren Zusammensetzungen für die Herstellung von kompostierbaren Lebensmittelverpackungen . IN ARTIKEL 19 GENANNTE ERKLÄRUNG27. Use of the thermoplastic, biodegradable compositions produced by one of the processes according to claims 1 to 18 for the production of compostable food packaging. DECLARATION REFERRED TO IN ARTICLE 19
Aufgrund der im internationalen Recherchenbericht zitierten Entgegenhaltungen wurden die Ansprüche der vorliegenden internationalen Patentanmeldung überarbeitet und derart angepasst, dass sie auf dem Hintergrund der zitierten Dokumente sowohl neu wie auch erfinderisch sind.Based on the references cited in the international search report, the claims of the present international patent application have been revised and adapted in such a way that they are both new and inventive against the background of the cited documents.
Wohl werden im Stand der Technik Reaktionen zwischen Polyhydroxypolymeren und Lactonen bzw. Carbonsäuren beschrieben, doch werden bei diesen Reaktionen zum Teil für die vorliegende Er- findung wesentliche Reaktionsparameter nicht oder nur ungenügend gewichtet . Dies sind z.B. das Arbeiten in der homogenen Schmelze, wobei auf die Verwendung eines Lösungsmittels verzichtet wird resp. wobei der Reaktionspartner zum Polyhydroxypolymeren gleichzeitig als Lösungsmittel oder Weichmacher dient, das Durchführen der Reaktion in einem Extruder oder Kneter bei geeigneten, hohen Scherbedingungen erfolgt, um das Erzeugen einer homogenen Schmelze zu gewährleisten, wobei das hergestellte Umsetzungsprodukt weitgehendst frei ist von Monomeren, wie insbesondere von Wasser, um insbesondere geeignet zu sein für den Einsatz im Lebensmittelbereich.Reactions between polyhydroxy polymers and lactones or carboxylic acids are certainly described in the prior art, but in these reactions some of the reaction parameters which are essential for the present invention are not or only insufficiently weighted. These are e.g. working in the homogeneous melt, the use of a solvent being dispensed with or wherein the reactant to the polyhydroxy polymer also serves as a solvent or plasticizer, the reaction is carried out in an extruder or kneader under suitable, high shear conditions in order to ensure the production of a homogeneous melt, the reaction product produced being largely free of monomers, in particular of Water to be particularly suitable for use in the food sector.
Im einzelnen gilt folgender Kommentar:The following comment applies:
In der WO98/06755 wird native Stärke mit u.a. Ester, Esterami- den, Fettsäuren etc. zur Herstellung von Stärkepolymermischungen umgesetzt, wobei die Stärke zunächst mit einem geeigneten Weichmacher versetzt wird, wie Wasser, Ameisensäure, Caprolacton und wobei das Umsetzungsprodukt der Stärke mit dem Ester, Esteramid etc. bei Erreichen eines Substitutionsgrades der grundmolaren Einheiten der Stärke von 0 , 8 zum Entfernen nicht gebundenen Weichmachers sowie Wassers entgast wird. Gemäss den Japan Abstracts JP 06 287279 wird der Ringöffnungs- prozess bei der Graft-Copolymerisation eines Lactides und eines Celluloseesters bzw. -äthers beschrieben.In WO98 / 06755 native starch is reacted with, inter alia, esters, ester amides, fatty acids etc. for the production of starch polymer mixtures, the starch first being mixed with a suitable plasticizer, such as water, formic acid, caprolactone and the reaction product of the starch with the Ester, ester amide, etc. when the degree of substitution of the basic molar units of strength of 0.8 is reached to remove unbound plasticizer and water is degassed. According to Japan Abstracts JP 06 287279, the ring opening process in the graft copolymerization of a lactide and a cellulose ester or ether is described.
In der EP 0 704 470 wird die Herstellung eines Lacton-modifi- zierten Polyvinylalkohols beschrieben, wobei die vorgeschlagenen Polyvinylalkohol-Derivate nach wie vor eine hohe Wasseraufnahme aufweisen bzw. quellen.EP 0 704 470 describes the preparation of a lactone-modified polyvinyl alcohol, the proposed polyvinyl alcohol derivatives still having a high water absorption or swelling.
In der WO96/20220 wird die Herstellung von thermoplastischer Stärke durch Umsetzen von nativer Stärke mit u.a. Milchsäure und Polycaprolacton beschrieben.WO96 / 20220 describes the production of thermoplastic starch by reacting native starch with i.a. Lactic acid and polycaprolactone are described.
In der DE 44 28 211 schlussendlich wird die Umsetzung von Cel- luloseester mit Caprolacton beschrieben. Wohl wird vorgeschlagen, die beim Umsetzen des Celluloseesters gegebenenfalls freiwerdende Säurekomponente des Esters durch Entgasen aus der Schmelze zu entfernen, das grundsätzliche Entfernen jedwelcher monomerer Anteile, wie nichtreagierte Monomere, überschüssiges Wasser etc., ist in dieser Druckschrift kein Thema. DE 44 28 211 finally describes the reaction of cellulose ester with caprolactone. It is suggested that the acid component of the ester that may be released when the cellulose ester is reacted is removed from the melt by degassing; the basic removal of any monomeric components, such as unreacted monomers, excess water, etc., is not an issue in this publication.
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