J�rgen, Pommeranz
Winfried, Schmidt
Harald
J�rgen, Pommeranz
Winfried, Schmidt
Harald
| 1. | Textile Erzeugnis für technische sowie nichttechnische Verwendung, enthaltend thermoplastische Stärke und/oder min¬ destens eine Polymermischung, thermoplastische Stärke enthal¬ tend. |
| 2. | Textiles Erzeugnis für die Verwendung als Verpackungsmate¬ rial, enthaltend thermoplastische Stärke und/oder mindestens eine Polymermischung, thermoplastische Stärke enthaltend. |
| 3. | Textiles Erzeugnis, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Stärke Glyzerin, Sorbitol und/oder Mischungen davon als Pla¬ stifiziermittel bzw. als Weichmacher enthält. |
| 4. | Textiles Erzeugnis, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermischung nebst thermoplastischer Stärke mindestens eine der nachfol¬ genden Komponenten enthält: ein Polyolefin sowie ein Blockcopolymer als Phasenver¬ mittler, ein Polyolefin sowie ein Aethylenacrylatmaleinsäureanhy dridcopolymer, ein Cellulosederivat, wie insbesondere ein Cellulose ester, Celluloseäther oder ein Celluloseacetatbutyratmi schester, ein hydrophobes biologisch abbaubares Polymer, wie ein aliphatischer Polyester, wie Polycaprolacton, Polyhydroxybuttersäure, ein Polyhydroxybuttersäure Hydroxyvaleriansäurecopolymer und/oder Polymilch säure, ein aliphatischer Copolyester auf Basis Polygly cons ure, Polymilchsäuren, Polyhydroxybuttersäuren, Polycaprolactone, Polyhydroxybenzoesäuren, Polyesterpolyurethan, Polyester aus aliphatischen Diolen und aromatischen Diearbonsäuren, ein hydrophobes Protein, wie Zein, und/oder Polyvinylalkohol, nicht 100%tig hydrolisiert. |
| 5. | Textiles Erzeugnis, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermischung nebst thermoplastischer Stärke mindestens eine der nachfol¬ genden Komponenten enthält: Gelatine, Polysaccaride, Polylactid, Polyvinylacetat, Poly acrylat, Zuckeralkohol, Schellack, Casein, ein Fettsäurederi vat, Lecitin, Chisotan, Xantan und/oder ein Polyesteramid. |
| 6. | Textiles Erzeugnis, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Stärke und/oder die Polymermischung, enthaltend thermopla¬ stische Stärke, mindestens eines der nachfolgenden Additive enthält: einen natürlichen Farbstoff, ein Hydrophobierungsmittel, ein Emulgator, Guar Gum, ein Vernetzungsmittel, ein Füllstoff und/oder ein Quell oder Plastifiziermittel. |
| 7. | Textiles Erzeugnis, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Stärke und/oder die Polymermischung, enthaltend thermopla¬ stische Stärke, mit einer natürlichen Faser versetzt ist, wie Baumwolle, Wolle, Sisal, Ramie, Flachs oder Leinen. |
| 8. | Textiles Erzeugnis, im wesentlichen bestehend bzw. gefer¬ tigt aus Fasern, Fäden, Vliesen, Folien, Flocken, Watte, ei nem Gewebe, einem Netz, einem Filz, und dgl., und Kombinatio¬ nen davon, welche wenigstens teilweise aus thermoplastischer Stärke und/oder einer Polymermischung, thermoplastische Stär¬ ke enthaltend, gefertigt ist (sind) . |
| 9. | Verfahren zur Herstellung von Fäden, Fasern, Monofilen und dgl. für die Herstellung eines textilen Erzeugnisses nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass thermoplastische Stärke und/oder eine Polymermischung, basie¬ ren auf thermoplastischer Stärke, ge äss den in der Textil technik bekannten Verfahren extrudiert und entsprechend ver¬ arbeitet wird. |
| 10. | Verfahren zur Herstellung hochfester Fäden, wenigstens teilweise bestehend aus nachwachsenden Rohstoffen, wie ins¬ besondere thermoplastischer Stärke, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: a) kontinuierliches Extrudieren einer thermoplastisch ver¬ arbeitbaren Stärke und gegebenenfalls einer biologisch abbaubaren Polymermischung auf Basis thermoplastischer Stärke als Folie, b) Zerschneiden der Folie in Fäden, c) Verstrecken der Fäden mit einem Streckverhältnis von 1:4 bis 1:20, und d) Aufspulen der Fäden und gegebenenfalls Weiterverarbeitung zu Geweben oder dgl. |
| 11. | Verfahren zur Herstellung hochfester Fäden, wenigstens teilweise aus nachwachsenden Rohstoffen, wie insbesondere aus thermoplastischer Stärke, gekennzeichnet durch die Verfah¬ rensschritte: a) kontinuierliches Extrudieren einer thermoplastisch ver¬ arbeitbaren Stärke und gegebenenfalls einer biologisch abbaubaren Polymermischung auf Basis thermoplastischer Stärke als Faden, b) Verstrecken der Fäden mit einem Streckverhältnis von 1:4 bis 1:20, und c) Aufspulen der Fäden und gegebenenfalls Weiterverarbeitung zu Geweben oder dgl. |
| 12. | Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 10 oder11 dadurch gekennzeichnet, dass das Verstrecken bei Tempera¬ turen unter 60°C, vorzugsweise bei 30 bis 40°C erfolgt. |
| 13. | Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 10 bis12 dadurch gekennzeichnet, dass das Verstrecken in einem gasförmigen oder flüssigen Medium erfolgt. |
| 14. | Verfahren, insbesondere nach Anspruch 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Fäden in Luft oder Wasser verstreckt wer¬ den. |
| 15. | Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 10 bis14 dadurch gekennzeichnet, dass die Verstreckung monoaxial erfolgt. |
| 16. | Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 10 bis15 dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte a) bis d) bzw. a) bis c) kontinuierlich und einstufig ablaufen. |
| 17. | Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden kontinuierlich und einstufig direkt zu Geweben oder dgl. weiterverarbeitet wer¬ den. |
| 18. | Verwendung hochfester Fäden nach einem der Ansprüche 10 bis 17 als Endprodukt, im Landschafts und Gartenbau und/oder als Verpackungsmaterial oder zur Herstellung vollständig bio¬ logisch abbaubarer Netze, Gewebe, Filze, Vliese, Flocken, Watten, Textilien oder Seile mit offenen, halbdichten oder dichten Strukturen. |
| 19. | Verwendung des textilen Erzeugnisses nach einem der An¬ sprüche 1 bis 8 für die Herstellung von Hygieneartikeln, wie Windeln, Binden, Inkontinenzprodukten sowie Betteinlagen. |
| 20. | Verfahren zur Herstellung eines Hygieneartikels, wie ins¬ besondere einer Windel, Binde, eines Inkontinenzproduktes oder einer Betteinlage, dadurch gekennzeichnet, dass auf ei¬ nem Vlies, im wesentlichen bestehend aus Fasern, hergestellt aus thermoplastischer Stärke und/oder einer Polymermischung, basierend auf thermoplastischer Stärke, eine Schicht aus Cel luloseflocken bzw. eine weiche Cellstoffschicht aufgetragen wird, nachfolgend gegebenenfalls ein weiteres Cellulosevlies aus Trockenpapier sowie eine Flocken oder Watteschicht aus einer Polymermischung im wesentlichen bestehend aus thermo¬ plastischer Stärke oder einer Mischung, basierend auf ther¬ moplastischer Stärke sowie schliesslich eine Deckschicht, wiederum bestehend im wesentlichen aus thermoplastischer Stärke und/oder einer Polymermischung, basierend auf thermo¬ plastischer Stärke. GEÄNDERTE ANSPRÜCHE [beim Internationalen Büro am 30. Mai 1996 (30.05.96) eingegangen ; ursprüngliche Ansprüche 1 und 2 durch geänderte Ansprüche 1 und 2 ersetzt ; alle weitere Ansprüche unverändert (1 Seite)] 1 Textiles Erzeugnis für technische sowie nichttechnische Verwendung, enthaltend thermoplastische Stärke und/oder min¬ destens eine Polymermischung, thermoplastische Stärke enthal¬ tend, wobei die thermoplastische Stärke erhältlich ist durch Destrukturieren resp. Plastifizieren von nativer Stärke unter Zuhilfenahme mindestens eines Plastifiziermittels bei gleich¬ zeitiger Reduktion des Wassergehaltes auf unter 5 Gew%, be¬ zogen auf die Mischung Stärke/Plastifiziermittel. |
| 21. | 2 Textiles Erzeugnis für die Verwendung als Verpackungsmate¬ rial, enthaltend thermoplastische Stärke und/oder mindestens eine Polymermischung, thermoplastische Stärke enthaltend, wo¬ bei die thermoplastische Stärke erhältlich ist durch Destruk turderen resp. Plastifizieren von nativer Stärke urt" r Zuhil¬ fenahme mindestens eines Plastifiziermittels bei gleichzeiti¬ ger Reduktion des Wassergehaltes auf unter 5 Gew%, bezogen auf die Mischung Stärke/Plastifiziermittel. |
| 22. | 3 Textiles Erzeugnis, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Stärke Glyzerin, Sorbitol und/oder Mischungen davon als Pla¬ stifiziermittel bzw. als Weichmacher enthält. |
| 23. | 4 Textiles Erzeugnis, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermischung nebst thermoplastischer Stärke mindestens eine der nachfol¬ genden Komponenten enthält: ein Polyolefin sowie ein Blockcopolymer als Phasenver¬ mittler, ein Polyolefin sowie ein Aethylenacrylatmaleinsäureanhy IN ARTIKEL 19 GENANNTE ERKLÄRUNG Aus dem Stand der Technik sind eine Reihe von Vorschlägen be¬ kannt, gemäss welchen basierend auf Stärke textile Erzeugnis¬ se bzw. Fasern und dergleichen hergestellt werden. So wird in der EPA 541 050 vorgeschlagen, Stärkefasern nach dem Schmelz¬ spinnverfahren herzustellen, wobei dazu u.a. modifizierte und/oder nichtmodifizierte Stärke verwendet wird. Unter modi¬ fizierter Stärke werden einerseits destrukturierte Stärken verstanden sowie andererseits chemisch modifizierte Stärken. Diese Stärkekomponenten werden mit einer Reihe weiterer Poly¬ merkomponenten gemischt und mittels dem erfindungsgemäss vor¬ geschlagenen Verfahren zu Fasern verarbeitet. In der WO 9307213 wiederum wird ein Polymerblend vorgeschla¬ gen, bestehend aus Stärke und Polyester, wobei die verwende¬ ten Polyester sehr hydrolyseempfindlich sind, aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, sowohl Stärke wie alle Zuschlag¬ stoffe und Additive möglichst auf unter 1% Restfeuchte zu trocknen, was zur Folge hat, dass die verwendete Stärke im Compoundierverfahren nicht destrukturiert oder thermoplasti fiziert wird, sondern als zerfallsförderndes Additiv verwen¬ det wird. In der WO 9202595 wiederum wird ein Verfahren zur Behandlung von Stärke in einem Extruder oder im Spritzgussbereich be¬ schrieben. Dabei ist es allerdings wichtig, dass der Wasser¬ gehalt in der Stärke im Extruder oder der Spritzgussmaschine in einem Bereich von 520 Gew% liegt, welcher Wassergehalt erst unmittelbar vor dem Austreiben aus dem Extruder oder der Spritzgussmaschine auf unter 3 Gew% reduziert wird. In den beiden japanischen Patentschriften JPA04 146 217 so¬ wie JPA03 027 109 werden Stärke als Additiv zur Herstellung von Polymermischungen für die Herstellung von Fasern vorge¬ schlagen. Im einen Dokument betrifft dies ein Polyäthylen blend mit Stärke als Additiv und im anderen Dokument wird getrocknete Stärke als biologisch abbaubare, zerfallsfördern¬ de Blendkomponente vorgeschlagen. In sämtlichen obgenannten Dokumenten wird native, chemisch modifizierte Stärke oder destrukturierte Stärke vorgeschlagen für die Herstellung von Polymermischungen oder von Fasern, Monofilen und dergleichen, unter anderem für die Verwendung in textilen Erzeugnissen. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass Stärke als textiler Rohstoff eher ungeeignet ist, wes¬ halb auch Stärke bis heute für textile Anwendungen kaum Ver¬ wendung gefunden hat. Wie in der vorliegenden internationalen Patentanmeldung vorgeschlagen, ist es deshalb äusserst wich¬ tig, dass für textile Anwendungen bzw. für die Herstellung von Polymermischungen unter anderem enthaltend Stärke für textile Anwendungen von thermoplastischer Stärke ausgegangen wird. Bei thermoplastischer Stärke ist es ja bekanntlich we¬ sentlich, dass bei deren Herstellung ein geeignetes Plastifi ziermittel verwendet wird, welches in der Schmelze mit der nativen Stärke gemischt wird, wobei gleichzeitig der Wasser¬ gehalt auf unter 5 Gew% reduziert wird. Und dies nicht erst unmittelbar vor Ausstossen der Polymerschmelze aus einem Ex¬ truder oder Kneter, sondern bereits bei der thermoplastischen Umwandlung der Stärke bzw. während dem Mischen der Stärke mit dem Plastifiziermittel in der Schmelze. Liegt die Stärke nicht in Form von thermoplastischer Stärke vor, so können nicht die üblicherweise in der textilen Industrie oder in der Verpackungsindustrie geforderten Eigenschaften an Rohstoffe erfüllt werden. |
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Technische und nichttechnische textile Erzeugnisse sowie Ver¬ packungsmaterialien
Die vorliegende Erfindung betrifft textile Erzeugnisse sowie Verpackungsmaterialien, Verfahren zu deren Herstellung sowie diverse technische wie nichttechnische Verwendungen der tex- tilen Erzeugnisse.
Textilien, Textilverbundstoffe, sowohl aus dem technischen wie auch aus dem nichttechnischen Anwendungsgebiet sowie Ver¬ packungsmaterialien und dgl. werden sowohl aus natürlichen Rohstoffen gefertigt, wie auch aus halbsynthetischen und vollsynthetischen Rohstoffen, wie z.B. Kunststoffen.
Nebst dem gewichtigen Argument der sogenannten Hautverträg¬ lichkeit im Zusammenhang mit Bekleidungstextilien sowie Hy¬ gieneartikeln wird vermehrt auch das Argument der biologi¬ schen Abbaubarkeit laut, damit insbesondere sogenannte Ein¬ wegprodukte bzw. sogenannte Wegwerfartikel problemlos ent¬ sorgt werden können. Dabei handelt es sich beispielsweise um Hygieneartikel, Einlagestoffe, Watte, Netze, Vliese und dgl. Bei diesen Produkten wird teilweise die relativ teure Baum¬ wolle oder halbsynthetische Materialien, wie Zellstoff, Vis¬ kose, usw. verwendet, währenddem vollsynthetische Materialien aufgrund schlechter Hautverträglichkeit, weniger gefragt sind. Nebst der Tatsache, dass die biologische Abbaubarkeit von natürlichen Rohstoffen normalerweise ausreichend ist, fällt daneben aber negativ ins Gewicht, dass in der Regel die mechanischen Eigenschaften dieser Materialien nicht eben überragend sind. Die wesentlich bessere mechanische Eigen¬ schaften aufweisenden synthetischen Rohstoffe bieten aber
aufgrund schlechter Hautverträglichkeit und schlechter Abbau¬ barkeit keine Lösung für die gestellte Problematik.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung textile Rohstoffe für technischen und nichttechnischen Einsatz sowie zur Verwendung als Verpackungsmaterialien zu schaffen, welche gute biologische Abbaubarkeit aufweisen, gegebenenfalls gut hautverträglich sind und über mindestens akzeptable mecha¬ nische Eigenschaften verfügen.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Herstellung von Chemiefasern bekannt, aus welchen textile Rohstoffe ge¬ fertigt werden können. Bei der Herstellung dieser Chemiefa¬ sern werden diese direkt aus einer Schmelze oder über mehrere Zwischenschritte zu Fäden versponnen und anschliessend zur Erhöhung der Festigkeit verstreckt. Aus der KunststoffIndu¬ strie ist ferner das Recken von synthetischen, thermopla¬ stischen Werkstoffen bekannt. Jedoch alle diese bekannten Kunststoffasern enthalten wesentliche Anteile, welche nicht vollständig biologisch abbaubar sind, insbesondere diejenigen Bestandteile, welche zur Erzielung bestimmter Eigenschaften, wie insbesondere mechanischer Eigenschaften beigefügt werden.
Es ist daher eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung Rohmaterialien, wie insbesondere Fäden, Fasern, Monofile und dgl. für die Herstellung von textilen Rohstoffen zu schaffen, welche gute biologische Abbaubarkeit aufweisen, gegebenen¬ falls gut hautverträglich sind und über mindestens akzeptable mechanische Eigenschaften verfügen.
Erfindungsgemäss werden textile Erzeugnisse, sowohl für tech¬ nischen wie nichttechnischen Einsatz sowie Verpackungsmateri¬ alien vorgeschlagen gemäss dem Wortlaut, insbesondere nach Anspruch 1.
Weiter wird ein Verfahren zur Herstellung von hochfesten Fä¬ den, Fasern sowie Monofile und dgl. gemäss dem Wortlaut, ins¬ besondere nach Anspruch 9 vorgeschlagen.
Vorgeschlagen wird, dass textile Erzeugnisse sowohl für tech¬ nischen wie nichttechnischen Einsatz, Verpackungsmaterialien sowie die dazu notwendigen Ausgangsmaterialien wie Fäden, Fasern, Monofile, Vliese, Watten, Gewebe, Netze und dgl. thermoplastisch verarbeitbare Stärke und/oder mindestens eine Polymermischung enthalten, welche auf thermoplastisch verar¬ beitbarer Stärke basiert.
Aus der WO90/05161 ist es bekannt, thermoplastisch verarbeit¬ bare Stärke oder kurz thermoplastische Stärke aus nativer Stärke unter Zuhilfenahme eines plastifizierenden Materials, zu erzeugen. Dabei ist es wesentlich, dass die Destrukturie- rung und Plastifizierung der nativen Stärke weitgehendst un¬ ter Ausschluss von Wasser erfolgt, d.h., dass bei der Her¬ stellung der thermoplastischen Stärke der Wassergehalt deut¬ lich unter 5 Gew.% liegt, vorzugsweise unterhalb 1 - 2 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der Mischung Stärke/Plastifizierungs- mittel. Als Plastifizierungsmittel eignen sich insbesondere Glyzerin und Sorbitol, jedoch können auch andere Zuschlags- materialien verwendet werden, welche einen Löslichkeitspara- meter aufweisen, welcher im Bereich des Löslichkeitsparame- ters der Stärke liegt. Da die Herstellung von thermoplasti¬ scher Stärke in der genannten WO90/05161 ausführlich be¬ schrieben ist, wird an dieser Stelle auf eine Wiederholung dieses Standes der Technik verzichtet.
Für die Herstellung der erfindungsgemäss beanspruchten, tex- tilen Erzeugnisse, Verpackungsmaterialien sowie deren Aus¬ gangsrohstoffe eignen sich aber nebst reiner thermoplasti¬ scher Stärke auch sogenannte Polymermischungen oder Polymer-
blends, welche nebst thermoplastischer Stärke mindestens eine der nachfolgenden Komponenten enthält:
ein Polyolefin sowie ein Blockcopolymer als Phasenvermit¬ tler, ein Polyolefin sowie ein Aethylenacrylatmaleinsäureanhy- dridcopolymer, ein Cellulosederivat, wie ein Celluloseäther, ein Celluloseester oder ein Celluloseacetat-Butyratmischest- er, ein hydrophobes biologisch abbaubares Polymer, wie ein aliphatischer Polyester, ein hydrophobes Protein oder Polyvinylalkohol, ein aromatischer Polyester und/oder ein Polyestercopoly- mer, hergestellt aus üblichen Diolen und aus aromatischen und aliphatischen Dicarbonsäuren, ein Polyesteramid.
Im Zusammenhang mit Polymermischungen, gerichtet auf thermo¬ plastische Stärke, Polyolefine sowie ein Blockcopolymer als Phasenvermittler sei auf die W091/16375 verwiesen.
Im Zusammenhang mit der Polymermischung, basierend auf ther¬ moplastischer Stärke, ein Polyolefin sowie ein Aethylenacry- latmaleinsäureanhydridcopolymer wird auf die WO92/20740 ver¬ wiesen.
Polymermischungen, bestehend aus thermoplastischer Stärke sowie einen Cellulosederivat sind in der EP-A-542 155 einge¬ hend beschrieben.
Polymermischungen, wiederum basierend auf thermoplastischer Stärke sowie einem biologisch abbaubaren hydrophoben Polymer, sind in der EP-A-596 437 ausführlich dargelegt.
Bei der Lösung geht die Erfindung vom Grundgedanken aus, Roh¬ materialien, wie Fäden bzw. hochfeste Fäden, Fasern, Monofi¬ le, Flocken und dgl. aus einem Extrudat einer thermoplastisch verarbeitbaren Stärke und/oder gegebenenfalls einer biolo¬ gisch abbaubaren Polymermischung auf Basis von thermopla¬ stischer Stärke herzustellen. Das so hergestellte, erfin- dungsgemässe Rohmaterial ist somit vollständig biologisch abbaubar.
Die Kombination von thermoplastischer Stärke mit anderen vor¬ zugsweise polymeren Komponenten zielt darauf hin, die an sich schon relativ guten, mechanischen Eigenschaften der thermo¬ plastischen Stärke weiter zu verbessern, und gegebenenfalls verwendungsgezielt anzupassen. Insbesondere die Kombination von thermoplastischer Stärke mit den obgenannten anderen, vorzugsweise polymeren Mischungspartnern zielt darauf hin, die an sich schon günstigen Eigenschaften der thermoplasti¬ schen Stärke verwendungsgerecht weiter zu optimieren. So ha¬ ben sich insbesondere Polymermischungen, bestehend aus ther¬ moplastischer Stärke und aliphatischen wie auch aromatischen Polyestern, Polyesterurethanen und dgl. als besonders geeig¬ net herauskristallisiert. Gelegentlich handelt es sich bei den Mischungspartnern um für sich allein nicht biologisch ab¬ baubare Polymere, wie beispielsweise aromatische Polyester, welche aber in Kombination mit anderen Mischungspartnern, wie beispielsweise aliphatischen Polyestern und der thermoplastischen Stärke dennoch biologisch abgebaut werden können.
Insbesondere Polycaprolacton, Polyhydroxybuttersäure, Poly- milchsäure, Polyhydroxybenzoesäure, Polyhydroxybuttersäure- Hydroxyvaleriansäurecopolymer und ähnliche haben sich als be¬ sonders günstige Mischungspartner mit der thermoplastischen
Stärke herauskristallisiert. Zu erwähnen sind insbesondere auch aliphatische Polyester, basierend auf aliphatischen Di- carbonsäuren und aliphatischen Diolen, wie beispielsweise Homopolymere oder Copolymere von Polybuthylensuccinat-Adipat und Polyethylensuccinat-Adipat. Weitere Mischungspartner für die thermoplastische Stärke für die Herstellung der erfin- dungsgemäss definierten textilen Rohmaterialien wie textilen Erzeugnisse sind die nachfolgenden Materialien:
Gelatine, Protein, Zein, Polysaccaride, Cellulosederiva- te, Polylactide, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Poly- acrylat, Zuckeralkohol, Schellack, Casein, Polyacetal, Polyesterurethan, Copolyester aus aliphatischen Diolen und aromatischen Dicarbonsäuren, Fettsäurederivate, Leci- tin, Chitosan, Polyesteramid.
Im weiteren ist es möglich, den erfindungsgemäss definierten Ausgangsmaterialien für die Herstellung der textilen Rohstof¬ fe und Erzeugnisse Naturfasern beizufügen, wie beispielsweise Baumwolle, Wolle, Sisal, Ramie, Leinen oder Flachs.
Selbstverständlich ist es möglich noch weitere Additive bzw. Zuschlagstoffe dem Ausgangsmaterial beizufügen, wie allgemein üblich bei der Herstellung von Fasern, Monofilen, Fäden und dgl.
Beispiele von möglichen und bevorzugten Polymermischungen, welche geeignet sind für die Herstellung von Fasern, Monofi¬ len, Fäden, Folien und dgl. für technische und nichttechni¬ sche textile Erzeugnisse sowie für Verpackungsmaterialien sind in der nachfolgend dargestellten Tabelle 1 aufgeführt. Dabei schliessen die sieben angegebenen Beispiele sowohl die Komponenten mit ein, welche für die Herstellung der thermo¬ plastischen Stärke verwendet worden sind, wie auch die mögli-
chen Mischpartner zur thermoplastischen Stärke für die Her¬ stellung der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Polymermischun¬ gen. Zudem enthält die Tabelle die Verarbeitungsbedingungen und insbesondere den während der Herstellung der Polymermi¬ schungen herrschende Wassergehalt im Extruder, welcher durch¬ wegs < als 0,1 Gew.% betrug. Schlussendlich sind in der Ta¬ belle bevorzugte Anwendungsmöglichkeiten der beispielsweise hergestellten Polymermischungen angeführt. Selbstverständlich enthält die Tabelle nur Beispiele, und alle eingangs erwähn¬ ten Komponenten sind geeignet für das Mischen mit thermopla¬ stischer Stärke zur Herstellung von Ausgangsmaterialien für technische, nichttechnische textile Erzeugnisse sowie Ver¬ packungsmaterialien.
Tabelle Beispiele
'Starch = nativ potatoe starch dried 3,5% H20, Sorbitol = Sorbitol LG DHR 71%ig, Glycerin 99,5%ιg;
TPS = thermoplastic starch = starch+sorbitol+glycenn < 0,1 % H20, - Wasseranteil durch Entgasung, nach dem bekannten Verfahren EP 0397819 besteht wasserfreie TPS aus Stärke, Sorbitol und Glycenn;
3 PLA (Polylactic acid resin) = Mitsui Toatsu Chemicals LACEA H 100 MFR 13 190°C 2,16 kg; Polyamid 1 = Bayer BAK 1095 Polyesteramid MF1 2,5 150 β C 2,16 kg;
5 Polyesterl = BASF ZK 242/108 Copolyester aus aliphatischen Diolen und aliphaiischen aromatischen
Dicarbonsäuren MVR 3,0 bei 190 β C/2,16 kg;
*PCL (Polycaprolacton) = Union Carbide Tone Polymer P-787 MFI 1.0 125 β C 44psi g/10 min;
Εxtrusion Equipment = Werner&Pfleiderer ZSK 40;
Nachfolgend wird die Herstellung eines erfindungsgemäss defi¬ nierten Rohmaterials, wie beispielsweise eines hochfesten Fa¬ dens bzw. von Fasern, geeignet für die Herstellung der texti¬ len Erzeugnisse, beispielsweise näher erläutert.
Die in einem Extruder modifizierten Ausgangsstoffe werden als Folie ausgetragen und in Fäden geschnitten oder direkt als Fäden ausgetragen, zur Erhöhung ihrer Festigkeit verstreckt und anschliessend aufgespult oder in einem In-Line-Verfahren direkt zu Geweben oder dgl. weiterverarbeitet. Die optimalen Verarbeitungstemperaturen der erfindungsgemässen Fäden, ins¬ besondere während des Verstreckens liegen bei ca. 30 bis 40°C und sind damit wesentlich niedriger als die von synthetischen thermoplastischen Werkstoffen, deren Verarbeitungstemperatur üblicherweise bei 100°C liegt. Während des Verstreckens bei ca. 30 bis 40°C erhalten die Makromoleküle eine Orientierung, die eine Erhöhung der Reissfestigkeit, Zunahme der Transpa¬ renz und eine Erhöhung der Stabilität gegen Einwirken von Wasser und Wasserdampf bewirkt. Ueberraschenderweise nimmt durch diese Behandlung die maximale Reisskraft des Fadens um etwa eine Zehnerpotenz zu im Vergleich zu einem ungereckten Faden mit gleichem Querschnitt.
Die in einem Extruder modifizierte Mischung der Ausgangsstof¬ fe aus thermoplastisch verarbeitbarer Stärke und einer biolo¬ gisch abbaubaren Polymermischung auf Basis einer thermopla¬ stischen Stärke kann zunächst zu einer Folie verarbeitet, wie beispielsweise in DE-B-42 28 016 beschrieben, und anschlies¬ send in Fäden geschnitten und verstreckt werden, oder direkt in einem In-Line-Verfahren über eine Mehrlochdüse als Einzel- fäden extrudiert und direkt anschliessend verstreckt werden. Das Verstrecken der Fäden erfolgt monoaxial bei Raumtempera¬ tur oder bei Temperaturen bis maximal 60°C, vorzugsweise je¬ doch bei 30 bis 40°C an der Luft oder in einem anderen Medi-
um, z.B. in einem Streckbad aus Wasser und/oder Lösungsmittel oder auch in einem anderen gasförmigen Medium. Das Ver- streckungs- bzw. Reckverhältnis liegt im wesentlichen zwischen 1:5 und 1:20, vorzugsweise bei 1:8. Bei der Extru- sion der Ausgangsstoffmischung als Folie bieten sich folgende Möglichkeiten der Weiterverarbeitung an: Direkt hinter einer Folienextrusionsanlage (Blas- oder Flachfolie) wird die Folie kontinuierlich In-Line in einzelne Fäden geschnitten, die entstehenden Fäden anschliessend nach den obigen Verfahrens- Parametern In-Line verstreckt und einzeln als reissfeste Bändchen auf Spulen aufgewickelt. Die so entstandenen biolo¬ gisch abbaubaren Bändchen können in Bändchenform direkt ein¬ gesetzt werden, oder aber auf einer weiteren Maschine ausge¬ hend von den gewickelten Einzelspulen einstufig zu Geweben, Netzen, Textilien oder Seilen weiter verarbeitet werden. Aus- serdem lassen sich aus den entstandenen Einzelspulen in einem zweistufigen Verfahren über den Zwischenschritt des Bäumvor¬ ganges besagte Gewebe, Netze, Textilien oder Seile herstel¬ len.
Weiterhin kann das Folienausgangsmaterial als Rollenware in einem Arbeitsgang zu Fäden geschnitten, diese In-Line nach obigen Verfahrensparametern verstreckt und zusammen aufge¬ bäumt werden. Die entstehenden Kettbäume, bestehend aus einer Vielzahl von reissfesten Einzelfäden, lassen sich dann in einem weiteren Arbeitsgang zu Geweben, Netzen, Textilien oder Seilen verarbeiten.
Ebenso kann eine nach obigen Verfahrensparametern monoaxial verstreckte Folie als Ausgangsmaterial (als Rollenware) ver¬ wendet werden. Diese Folie wird auf einer Maschine in einem Arbeitsgang zu einzelnen reissfesten Fäden geschnitten und zu Geweben, Netzen, Textilien oder Seilen verarbeitet oder als Bändchen einzeln aufgespult.
Nach einer weiteren Verarbeitungsmδglichkeit wird das Folien¬ ausgangsmaterial in Rollenform in einem Arbeitsgang zu Fäden geschnitten, nach obigen Verfahrensparametern verstreckt und anschliessend In-Line auf der gleichen Maschine zu Geweben, Netzen, Textilien oder Seilen verarbeitet oder als Bändchen einzeln aufgespult.
Die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemässen Fäden sollen anhand von durchgeführten Folienzugversuchen verdeut¬ licht werden. Ein Folienstreifen, hergestellt aus einem bio¬ logisch abbaubaren Werkstoff aus einer thermoplastischen Stärke und einem abbaubaren aliphatischen Polyester (BIOFLEX BF 102) mit den Abmessungen Länge/Breite/Dicke von 50 mm/2 mm/0,025 mm wurde im Verhältnis 1:8 bei einer Temperatur von 35°C verstreckt. Während mehrerer Zugversuche wurde festge¬ stellt, dass die Reissfestigkeit bzw. Zugfestigkeit dieses Folienstreifens bei einer aufgebrachten Reisskraft von 12,8 bis 14,8 N zwischen 216 und 250 N pro mm 2 liegt. Demgegenüber beträgt die Reissfestigkeit eines vergleichsweise getesteten nicht verstreckten Folienstreifens bei einer Reisskraft von 1,3 bis 1,9 N nur ca. 25,1 bis 38,1 N pro mm 2 . Folgende durchgeführte Folienzugversuche 1 und 2 verdeutlichen diese Ergebnisse anhand der jeweils dazugehörigen Diagramme 1 und 2 (Fig. 1 und 2) für verstreckte Fäden, wobei h die Probendik- ke, A Q die Probenquerschnittsfläche, F maχ die maximale Reiss- kraft des Probensteifens, *5 maχ die maximale Reissfestigkeit, bezogen auf die Probenquerschnittsflache, S- (F maχ ) der Deh¬ nungsbetrag der Probe in mm und e- (F max ) die Dehnung in % der ursprünglichen Messlänge sind. Der Vergleichsversuch 3 zeigt anhand des Diagrammes 3 (Fig. 3) die Ergebnisse bei Zugbeanspruchung nicht verstreckter Fäden, wobei zusätzlich die Zugkraft, bei der die Dehnung beginnt ( -^Dehnung- 1 und die dabei wirkende Streckspannung ermittelt wurden.
SUBSTΓΓUTE SHEET (RULE 26)
1. Folienzugversuch mit verstreckter Folie (Fig. 1)
Versuchsparameter:
Probenbreite 2 mm
Messlänge 50 mm (entspricht Abstand der Druckplatten)
Alle drei Proben wurden bei einer Temperatur von 35°C im Ver¬ hältnis 1:8 verstreckt.
Versuchsercrebnisse
2. Folienzugversuch mit verstreckter Folie (Fig. 2) .
Versuchsparameter:
Die Versuchsparameter entsprechen denen des 1. Folienzugver¬ suchs.
Versuchser ebnisse
3. Folienzugversuch mit ungestreckter Folie (Fig. 3).
Versuchsparameter:
Die Versuchsparameter entsprechen denen des 1. Folienzugver¬ suchs.
Versuchser ebnisse
Wie die Versuche zeigen, können die erfindungsgemässen Fa¬ sern bzw. Fäden mit Hilfe eines sonst bei der Herstellung von Chemiefasern üblichen Streckverfahrens bearbeitet werde. Das Verstrecken der Fäden ist bereits bei 35°C sehr effektiv und verbessert die Reissfestigkeit beträchtlich. Ferner kann die gesamte Herstellung der Fäden einschliesslich des Verstrek- kens in einem kontinuierlichen und einstufig ablaufenden Ver¬ fahren erfolgen. Die erfindungsgemässen Fäden bzw. Fasern aus vollständig biologisch abbaubaren Werkstoffen eignen sich beispielsweise bei deren Herstellung als Bändchen und/oder Monofile als Endprodukt für Anwendungen in Landschafts- und Gartenbau (Pflanzenbändchen o.a.), als Verpackungsmaterial (Verpackungsschnüre und -bänder o.a.) oder als Zwischenpro¬ dukt auf Kettbäumen oder Einzelspulen zur Weiterverarbeitung zu vollständig biologisch abbaubaren Netzen, Geweben, Texti¬ lien oder Seilen. Ferner können besonders feste, vollständig biologisch abbaubare Fasern und/oder Seile durch Verdrillen oder Flechten der Bändchen/Monofilen hergestellt werden. Die¬ se besonders festen Bänder und/oder Seile lassen sich zu Net¬ zen, Geweben und Textilien aller Art weiterverarbeiten.
Anwendungen für Produkte dieser Art sind beispielsweise:
Verpackungssäcke (Raschel- bzw. Netzsäcke usw.) mit offe¬ nen oder halbdichten oder dichten Strukturen für, z.B. Kartoffeln, Zitrusfrüchte, Zwiebeln, usw., Spielzeug, Haushaltwaren sowie andere Produkte aller Art,
Leichtschutzzäune für Bäume oder Pflanzen aller Art bei Aufforstungen/Neupflanzungen im Forstbereich oder Garten¬ bau, z.B. gegen Wildverbiss oder als Erosionsschutz,
Fliegenschutznetze für Türen und Fenster oder Moskitonet¬ ze,
Baumverpackungen (z.B. Tannenbäume usw.) und Netze für Wurzelballen im Garten- und Landschaftsbau,
reissfeste Abfallsäcke,
Filtergewebe aller Art,
schweissbare Banderolierungen in Form von Aufreissbande- rolen, Umreifungsbanderolen o.a.,
Netze im Sportbereich (Badminton, Tischtennis, Volleyball o.a.) ,
Gittergewebe für Heimtierhaltung, z.B. Kaninchenställe, Taubenverschläge usw. ,
Schutznetze aller Art, z.B. für Personenschutz, Stein¬ schlagschutz, Erosionsschutz, auch im Weinbergbau, in der Landwirtschaft und im Gartenbau,
Netzrollenware für Baumärkte usw. (Heimwerkerbedarf) ,
Produkte für Fischzucht und Fischerei/Binnenfischerei,
Textilien aller Art, z.B. Tischdecken, Windschutz, Son¬ nenschutz, Abdeckplanen, Markisen, usw.,
Agrotextilien, z.B. Bodenabdeckungen zur Ernteverfrühung, Wind- und Sonnenschutz,
Fasern als Trockenvlies (air layed paper) ,
thermobonded Vliesstoffe,
textiles Verpackungsband, z.B. für Kartonumreifung, Pa¬ lettenumreifung usw. ,
Schutzkleidung oder Einwegkleidung in Reinsträumen, z.B. Hauben, Handschuhe, Schuhüberzüge, Overalls und Kittel.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemässen Fäden im textilen Bereich ist deren Verarbeitung zu Windel- Produkten. Eine solche vollständig biologisch abbaubare Win¬ del kann wie folgt aufgebaut sein.
Die äussere Hülle bildet eine biologisch abbaubare Folie, wie sie beispielsweise in DE-B-42 28 016 beschrieben ist, die auf eine weiche Zellstoffschicht aufkaschiert ist. Weitere weiche Zellstoffschichten, die SAP-Produkte (Superabsorber als Stär¬ kepfropfpolymere) enthalten und stark wasseraufsaugend ein¬ gestellt sind, werden eingebracht. Der Innenkern besteht aus einem Vlies aus bioabbaubarem Material. Die Windel in dem vorbezeichneten Aufbau kann mit hoher Produktionsgeschwindig¬ keit hergestellt werden, weil die Vorprodukte als Rollenware vorliegen und das Zusammenbringen der einzelnen Schichten durch SiegelVorgänge erfolgt. Durch z.B. Stanzen wird die Windelform und -grδsse aus dem Rollenmaterial hergestellt. Die Fixierung der Ränder und der Gummifäden am elastischen Bein- und Bauchabschluss erfolgt durch eine Heissiegelung. Haftklebestreifen oder Klettverschlüsse werden zur Befesti¬ gung des Windelvorderteils mit dem Rückenteil verwendet.
Die erfindungsgemässen Fäden bzw. Fasern können auch selbst als lockere Materialien wie Spinnfasern oder Filamentfasern hergestellt und zu Vliesstoffen, Filzen und Textilverbunden verarbeitet werden. Die Verfestigung der Faservliese erfolgt
durch Vernadeln, Vermaschen, Verwirbeln, Schmelzen oder Sie¬ geln der Fasern. Die Vliese können auch durch zusätzliche Fäden, Gewebe oder Gewirke verstärkt werden, z.B. gleicharti¬ gen oder ungleichartigen abbaubaren Materialien, wie z.B. Cellulosefasern, Pflanzenfasern aus Baumwolle, Kapok, Sisal, Flachs, Hanf, Jute, Kenaf, Ramie, Kokos und Fasern aus Wolle oder Seide. Diese vorgenannten Vliese, Filze und Textilver- bunde können verwendet werden zur Herstellung von Filtern, Kunstleder, Wegwerfartikeln wie Staubtücher, Putztücher, Win¬ deln, als Isoliermaterial für technische oder Konfektionstex- tilien, wie z.B. Schutzkleidung.
Weitere Textilien, textile Halb- und Fertigfabrikate und da¬ raus hergestellte Fertigwaren sind beispielsweise linienfδr- mige Gebilde wie Garne, Leinen, Bindfäden, Schnüre, Seile, Zwirn; flächenfδrmige Gebilde wie Klebewaren, Filze, Nadel- filze, Wirk- und Strickwaren oder voluminöse Gebilde wie Flocken, Watten, Filtermatten und Polierwatten.
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