201570. lajstromszámú szabadalom • Eljárás növényi eredetű lisztből vagy korpából és keményítőből biológiailag lebontható műanyag alapanyagok előállítására
1 HU 201570 A 2 A találmány tárgya: eljárás növényi mag eredetű anyagokból - mint liszt, korpa, keményítő - biológiailag lebontható műanyag jellegű anyagok előállítására. Ismeretes, hogy egyes növényi magok 9-13 tX, esetenként akár 20 tX fehérjét tartalmaznak. Ismeretes továbbá, hogy a növényi magokban a fehérje nem egyenletesen oszlik meg. Legtöbb fehérje a magok feldolgozása során előállított lisztben található, a korpában valamivel kevesebb. Az is ismert, hogy a fehérjék aminocsoportot tartalmaznak és ezek alkalmas vegyszerekkel reagálnak, igy egyes gabonamagokban a síkért etilénoxiddal, etilénimiddel módosítják (Dr. Lásztity Radomir: Gabonafehérjék, 171. old., Mezőgazdasági Kiadó, 1981). Másrészt ismeretes, hogy különböző vegyszerek és egyes természetes anyagok aminocsoportjának reakcióit műanyagok készítéséhez hasznosítják, mint pl. a tejben lévő fehérjét az ún. galalit gyártására. A keményítők kondenzált D-glükóz molekulákból állnak és glükóz-egységenként két hidroxil és egy metilolcsoportot tartalmaznak. Ismeretes, hogy ezek mindegyike - különböző mértékben - reagáltatható alkalmas vegyszerekkel, igy aminocsoportot tartalmazókkal. Ismeretesek olyan reakciók is, amelyekben a keményítők degradálódás nélkül vesznek részt. Így izocionátokkal, valamint karbamiddal 90-110 °C-on keményitö-karbamát keletkezik, ammónia lehasadása közben. Formaldehid a keményítővel a körülményektől függően egy- vagy kétfunkciósan reagál vízmentes közegben, acetál vagy félacetál keletkezésével (G.N.H. von Beynum, J. Roels: Starch Conversion Technology, Marcel Dekker Inc. N.Y, 1985 és R.L. Whistler, E.F. Paschall: Starch Chemistry and Technology, Academic Press N.Y. 1965). E termékeket az élelmiszeriparban, textilipari nyomópasztaként, lúgos batériák elektrolitjaként alkalmazzák. A találmány célja növényi mag eredetű anyagoknak átalakítása olyan műanyag jellegű anyagokká, amelyek az eddig ismert anyagoktól eltérő, kitüntetett tulajdonságokkal rendelkeznek, nevezetesen a talajban való gyors lebomlás talajkárositást nem okozó anyagokká, amellett, hogy levegőn tárolva hosszabb időn át megtartják mechanikai szilárdságukat. A találmány alapja az a felismerés, hogy a növényi mag eredetű anyagokból könnyen hozzáférhető vegyszerek segítségével hőre keményedö és hőre lágyuló műanyagokat lehet előállítani, és ezek a műanyagok tekintélyes mechanikai szilárdságúak, talajban azonban - kívánt esetben - rövid idő alatt elbomlanak. Az is a felismeréshez tartozik, hogy a komponensek arányától függően mind a mechanikai szilárdság, mind a talajban való elbomlás ideje tág intervallumban változtatható. E felismerések meglepőek, mert bér a növényi mag eredetű anyagok némelyike, mint pl. a liszt, a korpa, a keményitó régóta ismertek és a modern tudomány is rendkívül sok ismeretet közöl e tárgykörből, mindmáig nem található olyan adat, mely szerint ezen anyagokból műanyagjellegű anyagok előállíthatok. Felismerésünk abból a meggondolásból származott, hogy bár a növényi eredetű anyagokban a kémiailag funkcionális csoportok viszonylag kis koncentrációban vannak jelen, azonban már eleve makromolekulákhoz vannak kapcsolódva, és további összekapcsolódásuk és térhálósitásuk műanyagként viselkedő óriásmolekulájú anyagokhoz vezet. A fentiek alapján a találmány eljárás növényi mag eredetű anyagok átalakítása biológiailag lebontható műanyag alapanyagokká. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy- biológiailag lebontható növényi mag eredetű anyagként gabonalisztet vagy korpát alkalmazunk és annak 100 g-ját vizes oldatban 0,3-1,3 mól formaldehiddel és adott esetben 0,3-1,3 mól karbamiddal és/vagy tiokarbamiddal reagáltatjuk vagy- biológiailag lebontható növényi mag eredetű anyagként keményítőt alkalmazunk és annak 100 g-jét vizes oldatban 0,15-1,5 mól karbamiddal vagy melaminnal és adott esetben 0,2-3 mól formaldehiddel reagáltatjuk, majd az így kapott makromolekuláris anyaghoz, ismert módon csúsztatót, stabilizátort, színezéket adunk, a vizet 50-70 °C-on elpárologtatjuk, a száraz anyagot megörüljük és homogenizáljuk. Aminocsoportot tartalmazó vegyületként célszerűen karbamidot, tiokarbamidot vagy melamint használunk. Növényi mag eredetű kiindulási anyagként lisztet, korpát vagy keményítőt előnyös használni. A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósítási módja szerint úgy is eljárhatunk, hogy hidroxilcsoportot és aminocsoportot tartalmazó, növényi mag eredetű kiindulási anyagok keverékét használjuk. Hőre keményedö terméket akkor kapunk, ha mindkét típusú reagenssel, vagyis mind oxovegyülettel, mind aminocsoportot tartalmazó vegyülettel reagáltatjuk a növényi mag eredetű kiindulási anyagot. A találmány szerinti eljárás egyik előnye, hogy a leírt módon előállított műanyagok a talajban, illetve mikroorganizmusok hatására rövid idő alatt elbomlanak olyan termékekké, amelyek a talajt nem károsítják, eltávolításuk nem szükséges, így növényi kultúrák hajtatására és talajbavitelére szolgáló termesztőedények és más mezőgazdasági eszközök céljára ismétlődően alkalmazhatók. További előnye, hogy a termékek mechanikai szilárdsága, valamint a talajban való elbomlás ideje széles intervallumban változtatható, igy a különböző növényi kultúrák speciális igényei messzemenőleg kielégithetőek. A termé-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
