58
MŰANYAG- ÉS GUMIIPARI ÉVKÖNYV 2014
elágazó szerkezetű amilopektin együttesen hoz-
zák létre a mintegy 2 és 100 μm közötti átlagos
átmérővel rendelkező, gyűrűs és lamellás szerke-
zetű, erősen kristályos szemcséket [2-4]. Amakro-
molekulák közötti erős másodrendű kötések miatt
a natív keményítő nem vihető ömledék állapotba
bomlási hőmérséklete alatt, így módosítás nélkül
nem dolgozható fel a hőre lágyuló műanyagok
feldolgozási módszereivel [5,6]. Ehhez a moleku-
lákat összetartó H-kötések mennyiségének csök-
kentése, a kristályos és szupramolekuláris szer-
kezet lebontása szükséges. Erre szolgál a kémiai
módosítás – a hidroxilcsoportok helyettesítése
kevésbé poláris szubsztituensekkel –, illetve a kü-
lönböző lágyítószerek alkalmazása. Az így létre-
hozott termoplasztikus keményítő feldolgozható
extrúzióval, fröccsöntéssel, és más hagyományos
módszerekkel.
A keményítő legjobb lágyítószere a víz, mivel kis
molekulája könnyen bediffundál a láncok közé, és
erős kölcsönhatást alakít ki azokkal. A polimer sta-
bil szerkezetére jellemző, hogy szobahőmérsékleten
a víz sem képes lágyítani, csak 60 – 70 °C-on in-
dul meg a szemcsék duzzadása (zselizálás), amit a
keményítő oldódása követ. A víz hátránya, hogy az
így előállított TPS tulajdonságait nagymértékben
befolyásolja a környezet hőmérséklete és páratartal-
ma, ezért gyakran kevésbé illékony lágyítószereket,
poliolokat, karbamidot, formamidot, illetve leggyak-
rabban glicerint alkalmaznak a módosításhoz [3,4].
Ez ugyanakkor csak részben jelent megoldást a
problémára. Az így előállított TPS minden esetben
legalább háromkomponensű rendszer, amely a poli-
mer és a lágyító mellett bizonyos mennyiségű vizet
is tartalmaz, víztartalma pedig jelentősen befolyásol-
ja tulajdonságait. Ezzel együtt a TPS számos előnyös
tulajdonsággal, többek között jó feldolgozhatóság-
gal, rugalmassággal és lebonthatósággal rendelke-
zik. Főbb hátrányait gyenge mechanikai jellemzői,
rossz mérettartása és vízérzékenysége jelentik. Az
említett problémák megoldása érdekében a kemé-
nyítőt gyakran társítják más polimerekkel, töltő-, il-
letve erősítőanyagokkal.
A keményítő műanyagipari alapanyagként legna-
gyobb mennyiségben polimer keverékekben kerül
felhasználásra, amit a témához kapcsolódó szabadal-
mak és publikációk száma is jól tükröz. A szinteti-
kus polimerekkel (poliolefinek, polisztirol) történő
társítás több évtizedes múltra tekinthet vissza. Ezek
a keverékek csak részleges lebonthatósággal rendel-
keznek, így nem felelnek meg a mai, komposztálha-
tósággal kapcsolatos szabványoknak, sőt, adott kö-
rülmények között (pl. mezőgazdasági fóliák) hasz-
nálatuk káros is lehet a környezetre. Ennek ellenére
több nagy gyártó továbbra is rendelkezik ilyen típusú
termékkel, és az elmúlt években is rendületlenül je-
lennek meg publikációk erről a területről [7-15].
Biodegradálható, komposztálható TPS keveré-
keket biopolimerek, elsősorban biológiailag le-
bontható poliészterek felhasználásával hoznak
létre [3,4]. Gyakorlati szempontból legnagyobb
jelentőséggel a polikaprolakton (PCL) [16-19], a
politejsav (PLA) [19-22], a polihidroxialkanoátok
(PHA) [23-25], illetve a különböző alifás-aromás
kopolimerek bírnak. Utóbbiak egyik legismer-
tebb képviselője a poli(butilén-adipát-tereftalát)
(PBAT) [18,26-28]. A biológiailag lebontható
TPS keverékek készítésének két alapvető célja le-
het: első a TPS előnytelen tulajdonságainak mó-
dosítása más polimerek adagolásával, de legalább
ekkora jelentőséggel bír a jelenleg még igen drága
biopolimerek árának csökkentése, ütésállóságuk
vagy biológiai lebonthatóságuk növelése kemé-
nyítő hozzáadásával. A keverékek szerkezetét és
tulajdonságait a komponensek elegyíthetősége,
illetve összeférhetősége határozza meg. Mind-
két paraméter elsősorban a komponensek között
kialakuló kölcsönhatásoktól függ. Mivel mind a
keményítő, mind a gyakran alkalmazott társ-poli-
merek rendelkezik poláris csoportokkal, általában
erős másodrendű kötések alakulnak ki a kompo-
nensek között. Ezzel együtt számos alkalmazás
esetében elengedhetetlen a kölcsönhatások és a
szerkezet módosítása, a kompatibilizálás. Ennek
jelentőségéről és a lehetőséges módszerekről egy
korábbi publikációnkban [29] számoltunk be.
