Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polyesterdispersion enthaltend Wasser und einen biologisch abbaubaren, aliphatisch-aromatischen Copolyester, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung als Bindemittel für Vliesstoffe und zur Beschichtung von Papier. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung den unter Verwendung der erfindungsgemäßen Polyesterdispersion hergestellten Vliesstoff an sich, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung.

Die innerhalb der erfindungsgemäßen wäßrigen Polyesterdispersion eingesetz¬ ten biologisch abbaubaren Copolyester, die wiederkehrende Einheiten enthal¬ ten, die sich sowohl von aromatischen Carbonsäure(derivate)n als auch von aliphatischen Carbonsäure(derivate)n ableiten, sind an sich bekannt.

So beschreibt die US 5 446 079 sowie die parallele internationale Anmel¬ dung WO 92/09654 einen linearen, statistischen, semikristallinen aliphatisch- aromatischen Copolyester mit einer Grenzviskositätszahl von ungefähr 0,5 bis 1,8 dl/g, gemessen in Phenol/Tetrachlorethan (Gew. -Verhältnis 60/40) bei einer Konzentration von 0,5 g/100 ml und bei einer Temperatur von 25 °C, wobei der Anteil der Einheiten, die von aromatischen Carbonsäuren abgelei¬ tet sind, 5 bis 65 mol-%, und der Anteil an wiederkehrenden Einheiten, die von aliphatischen Carbonsäuren abgeleitet sind, 95 bis 35 mol- , jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der wiederkehrenden Einheiten, die sich von Carbonsäuren ableiten, beträgt. Dort werden sowohl die biologische Ab-

baubarkeit derartiger Polyester sowie deren Verwendung als Formkörper, Folien, usw. beschrieben.

In der DE-A-44 32 161 werden biologisch abbaubare Polyester, die in natürlicher Umgebung und unter Einwirkung von Mikroorganismen abgebaut werden, beschrieben, die (a) aus einem aliphatischen Polyol und einem aromatischen Polyol und einer aliphatischen Polycarbonsäure oder (b) aus einem aliphatischen Polyol, ggf. neben einem aromatischen Polyol, und einer aromatischen Polycarbonsäure als auch gleichzeitig einer aliphatischen Poly- carbonsäure oder (c) aus einer aromatischen Hydroxymonocarbonsäure und einer aliphatischen Hydroxymonocarbonsäure als Monomerkomponenten kondensiert worden sind, wobei jeweils die auf die Monomerkomponenten zurückgehenden Einheiten statistisch oder alternierend angeordnet sind.

Darüber hinaus werden die hier im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten biologisch abbaubaren Polyester an sich ebenfalls in einer Reihe von Anmeldungen der Anmelderin selbst beschrieben (P 44 40 858.7, P 44 40 850.1, P 44 40 837.4, P 44 40 836.6, 195 00 757.0, 195 00 756.5, 195 00 755.7, 195 00 754.9, 195 05 185.8, 195 05 186.6).

In all diesen Druckschriften werden jedoch keine Polyesterdispersionen unter Verwendung dieser Polyester beschrieben.

Polyesterdispersionen und deren Herstellung sind an sich ebenfalls bekannt (s. u.a. US 3 546 008, EP-A-0 332 980 sowie EP-A-0 498 156). So beschreibt die US 3 546 008 mit Schlichtemittel behandelte faserförmige Erzeugnisse, wobei das Schlichtemittel einen linearen, sich in Wasser ver¬ teilenden Polyester umfaßt. Dieser wird ausgehend von mindestens einer Carbonsäure, mindestens einem Diol, wobei mindestens 20% des Diols Polyethylenglykol sind, und einem eine S0 ₃ M-Gruppe, wobei M Wasserstoff

oder ein Metallion ist, aufweisenden Monomer hergestellt. Copolyester der hier in Rede stehenden Art werden in dieser Druckschrift nicht erwähnt. In den Beispielen werden lediglich Polyester, die sich aus aromatischen Carbon¬ säuren und einem Diol ableiten, beschrieben. Derartige Polyester weisen jedoch keine biologische Abbaubarkeit auf.

Die EP-A-0 332 980 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Polyesterdispersionen durch Kondensieren von aromatischen Dicarbonsäuren oder deren Ester mit mindestens einem Diol zu Präpolymeren mit einer Säurezahl von 2 bis 8. Anschließend werden diese Präpolymeren mit minde¬ stens einer molekulargewichtserhöhenden Verbindung zu Polyestern mit Säurezahlen von 40 bis 60 umgesetzt und der Polyester durch Zusatz wäßriger Mischungen aus Ammoniak und Aminen im Molverhältnis von 10: 1 bis 1 : 10 zu einer Polyesterschmelze, die eine Temperatur im Bereich von 150 bis 210 °C aufweist, dispergiert. Femer betrifft die Anmeldung die Verwendung dieser Polyesterdispersionen als Schlichtemittel zum Schlichten von Filamentkettfäden. Auch in dieser Entgegenhaltung werden lediglich Polyester auf der Basis von aromatischen Dicarbonsäuren verwendet, deren mechanische Eigenschaften zwar ausgezeichnet sind, die jedoch praktisch keine biologische Abbaubarkeit aufweisen.

Die EP-A-0 498 156 beschreibt wäßrige Polyester für festkörperreiche Einbrennlacke, wobei das dort beschriebene Urethan-, Carboxyl- und Hy¬ droxylgruppen aufweisende Polyesterharz eine Hydroxylzahl von 40 bis 110 und ein Urethangnippengehalt von 6,5 bis 11 Gew.-% aufweist. Derartige Polyester weisen eine relativ hohe Klebrigkeit und unbefriedigende mechani¬ sche Festigkeit auf und kommen aus diesem Grund für die erfindungsgemä¬ ßen Anwendungen nicht in Betracht.

Zur Kompostierung geeignete Vliesstoffe sind bekannt.

So beschreibt die EP-A-0 591 821 einen gebundenen Vliesstoff, der zur Kompostierung geeignet ist und als Binder 5 bis 100 Gew.-% , bezogen auf das Gewicht der eingesetzten Faser, eines Polymerisates, das eine Glastempe¬ ratur von -70 bis +40 °C aufweist und das herstellbar ist durch radikali- sehe Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren, enthaltend 0,5 bis 15 Gew.-% N-Alkylolamide von 3 bis 10 C-Atome aufweisenden α, 3- monoethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, Acrylamidoglykolsäuren, Meth- acrylamidoglycolsäure und/oder deren Ether, Ester oder Etherester mit Alko¬ holen mit bis zu 12 C-Atomen, in wäßrigem Medium in Gegenwart eines Saccharids, sowie deren Herstellung und Verwendung.

Eine biologisch abbaubare Folie oder ein biologisch abbaubarer ausgeformter Gegenstand, der hergestellt wird ausgehend von einer Zusammensetzung, die 100 Gewichtsteile Cellulosefasern mit einer Länge von 3 mm oder weniger und einem Durchmesser von 50 mm oder weniger, 10 bis 600 Gewichtsteile eines thermoplastischen Harzes und 2 bis 100 Gewichtsteile Chitosan enthält, wird in der DE-A-41 21 085 beschrieben. Als thermoplastische Harze werden Polyvinylalkohole, Polyurethane und aliphatische Polyester genannt. Auch hier weisen die so hergestellten biologisch abbaubaren Gegenstände in der Regel bedingt durch die verwendeten thermoplastischen Harze eine ungenügende mechanische Festigkeit auf und sind darüber hinaus häufig klebrig.

Femer beschreibt die kanadische Patentanmeldung CA 2 057 669 als Binde- mittel zum Imprägnieren oder Beschichten von faserigen Geweben verwend¬ bare biologisch abbaubare aliphatische Polyester. Diese sind zwar, wie oben bereits kurz erwähnt, sehr gut biologisch abbaubar, weisen jedoch in der Regel ungenügende mechanische Eigenschaften und eine relativ schlechte Verarbeitbarkeit auf.

In Anbetracht des obigen Standes der Technik lag die Aufgabe der vor¬ liegenden Erfindung in der Bereitstellung von wäßrigen Dispersionen von biologisch abbaubaren Polyestem, die gleichzeitig ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und eine gute Verarbeitbarkeit aufweisen sollten. Darüber hinaus sollte die biologische Abbaubarkeit der verwendeten Copolyester und der damit behandelten Vliesstoffe, d.h. der Zeitpunkt, zu dem der Copolye¬ ster bzw. die Vliestoffe im wesentlichen vollständig abgebaut ist, über einen langen Zeitraum hinweg variierbar sein.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung eine Polyesterdispersion enthal¬ tend

(A) 20 bis 90 Gew.-% Wasser und

(B) 10 bis 80 Gew.-% eines biologisch abbaubaren Copolyesters (B), enthal- tend Struktureinheiten, die sich sowohl von aliphatischen als auch aromatischen Carbonsäure(derivate)n ableiten, erhältlich durch Umsetzung eines Gemisches, das umfaßt:

(al) ein Gemisch, umfassend

(al l) 20 bis 95 mol-% einer aliphatischen Dicarbonsäure oder einer cycloaliphatischen Dicarbonsäure oder eines esterbildenden Derivats davon oder eines Gemi¬ sches aus zwei oder mehr davon, (al2) 5 bis 80 mol-% einer aromatischen Dicarbonsäure oder eines esterbildenden Derivats davon oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon,

(al3) 0 bis 10 mol-% einer sulfonatgruppenhaltigen Ver¬ bindung oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon,

wobei die Summe der einzelnen mol-%-Angaben 100 beträgt, (a2) eine Dihydroxyverbindung oder einen Aminoalkohol oder ein

Gemisch aus zwei oder mehr davon, wobei man das Molverhältnis von (al) zu (a2) im Bereich von 0,4: 1 bis 2,5: 1 wählt,

(a3) 0 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch (al), eines Ket¬ tenverlängerungsmittels oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon, und (a4) 0 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch (al), einer Ver- bindung mit mindestens drei zur Esterbildung befähigten Grup¬ pen oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon,

wobei

die von der (cyclo)aliphatischen und aromatischen Carbonsäure abgeleiteten wiederkehrenden Einheiten statistisch verteilt sind, der Copolyester eine Viskositätszahl im Bereich von 5 bis 450 ml/g (gemessen in o-Dichlorben- zol/Phenol (Gew. -Verhältnis 50/50) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Copolyester bei einer Temperatur von 25 °C) aufweist, und der Anteil der Komponenten (al3) und (a4) nicht gleichzeitig jeweils Null beträgt.

Der Begriff "biologisch abbaubar", wie er im Rahmen der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, bezeichnet die Tatsache, daß die Copolyester unter Umwelteinflüssen in einer angemessenen und nachweisbaren Zeitspanne zerfallen. Dabei erfolgt der Abbau in der Regel hydrolytisch und/oder oxidativ, zum überwiegenden Teil jedoch durch Einwirkung von Mikroorga¬ nismen wie Bakterien, Hefen, Pilzen und Algen. Der Abbau kann jedoch auch enzymatisch erfolgen, wie z.B. von Y. Tokiwa und T. Suzuki in "Nature", Bd. 270, S. 76-78, 1977, beschrieben. Dabei ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch eine entsprechende Wahl des Verhältnisses

zwischen wiederkehrenden Einheiten, die sich aus aliphatischen Carbonsäuren herleiten, und solchen, die sich aus aromatischen Carbonsäuren herleiten, möglich, die Geschwindigkeit des biologischen Abbaus, d.h. den Zeitpunkt, bis zu dem die erfindungsgemäß verwendeten Polyester im wesentlichen voll- ständig abgebaut sind, zu variieren. Dabei gilt als Faustregel, daß die Co¬ polyester umso schneller biologisch abbaubar sind, je höher der Anteil an wiederkehrenden Einheiten, die sich von aliphatischen Carbonsäuren herleiten, ist. Femer sind die Copolyester umso schneller biologisch abbaubar, je höher der Anteil an Abschnitten mit alternierender Abfolge von wieder- kehrenden Einheiten, die sich von aliphatischen und aromatischen Carbonsäu- re(derivate)n ableiten, ist.

Die erfindungsgemäße Polyesterdispersion enthält ungefähr 10 bis ungefähr 80, vorzugsweise ungefähr 20 bis ungefähr 60 und insbesondere ungefähr 20 bis ungefähr 40 Gew.-% Feststoff, d.h _^ des erfindungsgemäß verwendeten Copolyesters.

Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbaren aliphatischen Dicarbonsäuren besitzen im allgemeinen 2 bis 10 Kohlenstoffatome, vorzugs- weise 4 bis 6 Kohlenstoffatome. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbaren cycloaliphatischen Dicarbonsäuren sind solche mit 7 bis 10 Kohlenstoffatomen und insbesondere solche mit 8 Kohlenstoffatomen. Prinzi¬ piell können jedoch auch Dicarbonsäuren mit einer größeren Anzahl an Kohlenstoffatomen, d.h. mit bis zu 30 Kohlenstoffatomen, eingesetzt werden.

Beispielshaft zu nennen sind: Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Acelainsäure, Sebacinsäure, Fumarsäure, 2,2- Dimethylglutarsäure, Suberinsäure, 1,3-Cyclopentandicarbonsäure, 1,4-Cyclo- hexandicarbonsäure, 1,3-Cyclohexandicarbonsäure, Diglykolsäure, Itaconsäure,

Maleinsäure und 2,5-Norbornandicarbonsäure, wobei Adipinsäure bevorzugt ist.

Als esterbildende Derivate der oben genannten Dicarbonsäuren sind ins¬ besondere die Di-Ci-Cg-Alkylester, wie z.B. Dimethyl-, Diethyl-, Dipropyl-, Dibutyl-, Dipentyl- und Dihexylester zu nennen.

Dabei können die Dicarbonsäuren oder esterbildenden Derivate davon einzeln oder als Gemisch aus zwei oder mehr davon eingesetzt werden.

Vorzugsweise werden Adipinsäure oder deren esterbildende Derivate und Sebacinsäure oder deren esterbildende Derivate, insbesondere Adipinsäure oder deren esterbildende Derivate, eingesetzt.

Der Anteil der (cyclo)aliphatischen Dicarbonsäure oder deren esterbildenden Derivaten beträgt im allgemeinen ungefähr 20 bis 95, vorzugsweise ungefähr 30 bis ungefähr 70 und insbesondere ungefähr 40 bis ungefähr 60 moI-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten (all) bis (al3).

Als aromatische Dicarbonsäure sind im allgemeinen solche mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise solche mit 8 Kohlenstoffatomen zu nennen. Beispielshaft erwähnt seien Terephthalsäure, Isophthalsäure, 2,6- Naphthoesäure und 1,5-Naphthoesäure sowie esterbildende Derivate davon. Dabei sind insbesondere die Di-C _r C ₆ -Alkylester, wie z.B. Dimethyl-, Diet- hyl-, Dipropyl-, Dibutyl-, Dipentyl- oder Dihexylester zu nennen.

Prinzipiell können jedoch auch aromatische Dicarbonsäuren mit einer größe¬ ren Anzahl an Kohlenstoffatomen eingesetzt werden.

Die aromatischen Dicarbonsäuren oder deren esterbildende Derivate (al2) können einzeln oder als Gemisch aus zwei oder mehr davon eingesetzt werden.

Der Anteil der aromatischen Dicarbonsäuren oder esterbildenden Derivaten davon beträgt im allgemeinen ungefähr 5 bis ungefähr 80, vorzugsweise ungefähr 30 bis ungefähr 70 und insbesondere ungefähr 40 bis ungefähr 60 mol-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten (all) bis (al3).

Als sulfonatgruppenhaltige Verbindung (al3) setzt man im Rahmen der vorliegenden Erfindung üblicherweise ein Alkali- oder Erdalkalimetallsalz einer sulfonatgruppenhaltigen Dicarbonsäure oder deren esterbildende Derivate ein, bevorzugt Alkalimetallsalze der 5-SuIfoisophthalsäure oder deren Gemi- sehe, insbesondere das Natriumsalz. Der Anteil der sulfonatgmppenhaltigen Verbindung (al3) beträgt 0 bis ungefähr 10, vorzugsweise 0 bis ungefähr 5 und insbesondere ungefähr 3 bis ungefähr 5 mol-%, jeweils bezogen auf den Gesamtgehalt der Komponenten (al l) bis (al3).

Dabei können die sulfonatgmppenhaltigen Verbindungen einzeln oder als Gemisch aus zwei oder mehr davon eingesetzt werden.

Als Komponente (a2) werden erfindungsgemäß eine Dihydroxyverbindung oder ein Aminoalkohol oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon einge- setzt. Dabei sind prinzipiell alle bei der Esterherstellung bekannten Diole oder Aminoalkohole einsetzbar.

Im allgemeinen werden jedoch (a21) Alkandiole mit 2 bis 12 Kohlenstoff¬ atomen, vorzugsweise 4 bis 6 Kohlenstoffatomen, oder Cycloalkandiole mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen, (a22) Polyetherdiole, d.h. Ethergruppen ent-

haltende Dihydroxy Verbindungen, und (a23) Aminoalkohole mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, sowie Amino- cycloalkohole mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen eingesetzt.

Beispielshaft zu nennen sind Ethylenglykol, 1 ,2-, 1 ,3-Propandiol, 1,2-, 1 ,4- Butandiol, 1 ,5 -Pentandiol, 2,4-Dimethyl-2-ethylhexan-l,3-diol, 2,2-Dimethyl- 1,3-propandiol, 2-Ethyl-2-butyl-l,3-propandiol, 2-Ethyl-2-isobutyl-l ,3-propan- diol, 2,2,4-Trimethyl-l,6-hexandiol, insbesondere Ethylenglykol, 1,3-Propan- diol, 1,4-Butandiol und 2,2-Dimethyl-l ,3-propandiol (Neopentylglykol); Cyclo- pentandiol, 1 ,4-Cyclohexandiol, 1,2-, 1,3- und 1 ,4-Cyclohexandimethanol und 2,2,4,4-Tetramethyl- 1 ,3-cyclobutandiol;

Diethylenglykol, Triethylenglykol, Polyethylenglykol, Polypropylenglykol und Polytetrahydrofuran, insbesondere Diethylenglykol, Triethylenglykol und Polyethylenglykol, oder deren Gemische, oder Verbindungen, die eine unterschiedliche Anzahl von Ethereinheiten aufweisen, beispielsweise Poly¬ ethylenglykol, das Propyleneinheiten enthält und beispielsweise durch Polyme¬ risation nach an sich bekannten Methoden von zuerst Ethylenoxid und anschließend Propylenoxid erhalten werden kann. Das Molekulargewicht (Mn) der einsetzbaren Polyethylenglykole beträgt in der Regel ungefähr 250 bis ungefähr 8.000, vorzugsweise ungefähr 600 bis ungefähr 3.000 g/mol;

4-Aminomethylcyclohexanmethanol, 2-Aminoethanol, 3-Aminopropanol, 4- Aminobutanol, 5-Aminopentanol, 6-Aminohexanol; Aminocyclopentanol und Aminocyclohexanol;

oder deren Gemische.

Dabei können die Dihydroxyverbindungen oder Aminoalkohole einzeln oder als Gemisch aus zwei oder mehr davon eingesetzt werden.

Das Molverhältnis von (al) zu (a2) wird im allgemeinen im Bereich von ungefähr 0,4:1 bis ungefähr 2,5:1, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 0,5: 1 bis ungefähr 1,5:1, weiter bevorzugt im Bereich von ungefähr 0,5: 1 bis ungefähr 1,2: 1 und insbesondere im Bereich von ungefähr 0,5: 1 bis ungefähr 1:1, gewählt.

Das Molverhältnis von (al) und (a2) im isolierten Copolyester beträgt nach dem Entfernen der gewünschten Menge an überschüssiger Komponente (a2) ungefähr 0,4: 1 bis ungefähr 1,5:1, vorzugsweise ungefähr 0,5: 1 bis ungefähr 1,2: 1 und insbesondere ungefähr 0,5: 1 bis ungefähr 1: 1.

Als Kettenverlängemngsmittel (a3) können im allgemeinen alle bei der Herstellung von Polyestem gebräuchlichen Kettenverlängemngsmittel eingesetzt werden. Deren Anteil liegt, sofern sie verwendet werden, bei ungefähr 0,01 bis ungefähr 10, vorzugsweise bei ungefähr 0,05 bis ungefähr 5, weiter bevorzugt bei ungefähr 0,07 bis ungefähr 4 und insbesondere bei ungefähr 0,1 bis ungefähr 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gemisch (al).

Unter den hier eingesetzten Kettenverlänge ngsmitteln sind Diisocyanate, wie z.B. Toluylen-2,4-diisocyanat, Toluylen-2,6-diisocyanat, 4,4'- und 2,4'-Di- phenylmethandiisocyanat, Naphthylen-1 ,5-diisocyanat, Xylylen-diisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat und Methylen-bis(4-isocyanato- cyclohexan), insbesondere Hexamethylendiisocyanat; trifunktionelle Isocyanat- Verbindungen, die Isocyanurat- und/oder Biuretgruppen mit einer Funktiona¬ lität nicht kleiner als 3 enthalten können; Divinylether, wie z.B. 1,4-Butan- diol-divinylether, 1,6-Hexandiol-divinylether und 1,4-Cyclohexandimethanol- divinylether; sowie 2,2'-Bisoxazoline der allgemeinen Formel (I)

zu nennen.

Letztere sind im allgemeinen erhältlich durch das Verfahren aus Angew. Chem. Int. Edit., Vol. 11 (1972), S. 287-288. Als besonders bevorzugte Bisoxazoline sind solche, in denen R ¹ eine Einfachbindung, eine (CH ₂ ) _q - Alkylengruppe mit q = 2, 3 oder 4 wie Methylen, Ethan-l,2-diyl, Propan- 1,3-diyl, Propan-l,2-diyl, Butan-l,4-diyl oder eine Phenylengmppe bedeutet, zu nennen. Insbesondere bevorzugt sind 2,2'-Bis(2-oxazolin), Bis(2-oxazoli- nyl)methan, l,2-Bis(2-oxazolinyl)ethan, l,3-Bis(2-oxazolinyl)propan, 1 ,4-Bis(2- oxazolinyl)butan, l,4-Bis(2-oxazolinyl)benzol, l,2-Bis(2-oxazolinyl)benzol und 1 ,3-Bis(2-oxazolinyl)benzol.

Dabei können die Kettenverlängemngsmittel (a3) auch als Gemisch aus zwei oder mehr davon eingesetzt werden.

Des weiteren kann erfindungsgemäß eine Verbindung mit mindestens drei zur Esterbildung befähigten Gmppen (a4) oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon eingesetzt werden, und zwar, sofern sie vorhanden sind, in einer Menge von ungefähr 0,01 bis ungefähr 20, vorzugsweise von ungefähr 1 bis ungefähr 10, weiter bevorzugt von ungefähr 3 bis ungefähr 7 und insbeson¬ dere von ungefähr 3 bis ungefähr 5 Gew-%, jeweils bezogen auf das Ge- misch (al).

Die als Verbindungen (a4) eingesetzten Verbindungen enthalten vorzugsweise 3 bis 10 funktioneile Gmppen, welche zur Ausbildung von Esterbindungen

befähigt sind. Besonders bevorzugte Verbindungen (a4) besitzen 3 bis 6 funktionelle Gmppen dieser Art im Molekül, insbesondere 3 bis 6 Hydrox¬ ylgruppen und/oder Carboxylgruppen. Insbesondere bevorzugt werden tri- und/oder tetrafunktionelle Carbonsäuren oder Derivate davon eingesetzt. Beispielhaft seien genannt: Weinsäure, Zitronensäure, Äpfelsäure, Trimethy- lolpropan, Trimethylolethan, Pentaerythrit, Polyethertriole, Glycerin, Trime- sinsäure, Trimellitsäure, -anhydrid, Pyromellitsäure, -dianhydrid und Hy- droxy isophthalsäure .

Durch Zusatz der Kettenverlängemngsmittel (a3) und/oder der Verbindungen (a4) kann man beispielsweise die Schmelzviskosität, die Grenzviskositätszahl bzw. das Molekulargewicht in gewünschter Weise verändern, d.h. verglichen mit Polyestem, denen keine der Kettenverlängemngsmittel (a3) und/oder Ver¬ bindungen (a4) zugesetzt wurden, die Grenzviskositätszahl und das Molekü¬ largewicht entsprechend erhöhen und so die mechanischen Eigenschaften der Polyester entsprechend der jeweiligen Anwendung variieren.

Dabei ist zu beachten, daß erfindungsgemäß stets mindestens eine Kom¬ ponente (al3) und/oder (a4) vorhanden sein muß, damit der Copolyester über freie Säuregmppen verfügt.

In einer weiteren Ausfühmngsform betrifft die vorliegende Erfindung eine Polyesterdispersion enthaltend (A) 20 bis 90 Gew.-% Wasser und (B) 10 bis 80 Gew.-% eines biologisch abbaubaren Copolyesters (Bl), enthaltend Struktureinheiten, die sich sowohl von aliphatischen als auch aromatischen Carbonsäure(derivate)n ableiten, erhältlich durch Umsetzung eines Gemisches, das umfaßt:

(al) ein Gemisch, umfassend

(al l) 20 bis 95 moI-% einer aliphatischen Dicarbonsäure oder einer cycloaliphatischen Dicarbonsäure oder eines esterbildenden Derivats davon oder eines Gemi¬ sches aus zwei oder mehr davon, (al2) 5 bis 80 mol-% einer aromatischen Dicarbonsäure oder eines esterbildenden Derivats davon oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon, (al3) 0 bis 10 mol-% einer sulfonatgmppenhaltigen Ver¬ bindung oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon, wobei die Summe der einzelnen mol-% -Angaben 100 beträgt, (a2) eine Dihydroxyverbmdung oder einen Aminoalkohol oder ein

Gemisch aus zwei oder mehr davon, wobei man das Molverhältnis von (al) zu (a2) im Bereich von 0,4: 1 bis 2,5: 1 wählt,

(a3) 0 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch (al), eines Ket¬ tenverlängerungsmittels oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon, (a4) 0 bis 20 Gew.-% , bezogen auf das Gemisch (al), einer Ver- bindung mit mindestens drei zur Esterbildung befähigten Gmp¬ pen oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon, (bl) 0,01 bis 100 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch (al), einer Hydroxycarbonsäure (bl), die durch die folgenden Formeln Ha oder Ilb definiert ist

HO— [ C(O) -G O -] pH (Ha)

in denen p eine ganze Zahl von 1 bis 1.500 und r 1, 2, 3 oder 4 bedeuten, und G für eine Phenylen-, -(CH2) _n -, wobei n eine ganze Zahl von 1, 2, 3, 4 oder 5 bedeutet, eine -C(R)H- oder eine -C(R)HCH ₂ -Gruppe steht, wobei R Methyl oder Ethyl ist,

oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon, wobei die von der (cyclo)aliphatischen und aromatischen Carbonsäure abgeleite- ten wiederkehrenden Einheiten statistisch verteilt sind, der Copolyester eine Viskositätszahl im Bereich von 5 bis 450 ml/g (gemessen in o-Di- chlorbenzol/Phenol (Gew. -Verhältnis 50/50) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Copolyester bei einer Temperatur von 25 °C) aufweist, und der Anteil der Komponenten (al3) und (14) nicht gleichzeitig jeweils Null beträgt.

In obiger Formel beträgt p vorzugsweise 1 bis ungefähr 1000; r bedeutet vorzugsweise 1 oder 2; und n bedeutet vorzugsweise 1 oder 5.

Vorzugsweise beträgt der Gehalt an Hydroxycarbonsäure (bl) im zur Umset¬ zung gebrachten Gemisch ungefähr 0, 1 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch (al).

Vorzugsweise setzt man als Hydroxycarbonsäure (bl) Glykolsäure, D-, L-, D, L-Milchsäure, 6-Hydroxyhexansäure, deren cyclische Derivate wie Glyco- lid (l,4-Dioxan-2,5-dion), D-, L-Dilactid (3,6-Dimethyl-l,4-dioxan-2,5-dion), p-Hydroxybenzoesäure sowie deren Oligomere und Polymere wie 3-Polyhy- droxybuttersäure, Polyhydroxyvaleriansäure, Polylactid (beispielsweise als EcoPLA (Fa. Cargill) erhältlich) sowie ein Gemisch aus 3-Polyhydroxybut- tersäure und Polyhydroxyvaleriansäure (letzteres ist unter dem Namen Bio¬ pol von Zeneca erhältlich) ein, wobei die oben definierten niedermolekula¬ ren und cyclischen Derivate eingesetzt werden.

Selbstverständlich kann man auch Gemische aus zwei oder mehr der oben definierten Hydroxycarbonsäuren einsetzen.

In einer weiteren Ausfuhrungsform werden unter Verwendung der cyclischen Derivate der oben beschriebenen Hydroxycarbonsäuren (bl) bei der Umset¬ zung mit dem erfindungsgemäß verwendeten biologisch abbaubaren Copolye¬ ster durch eine sogenannte "ringöffnende Polymerisation" in an sich bekann¬ ter Weise Copolyester der oben definierten Art erhalten, die Blockstrukturen bestehend aus dem erfindungsgemäß verwendeten Copolyester (B), die über jeweils mindestens eine Hydroxycarbonsäure-Einheit (bl) miteinander ver¬ bunden sind, enthalten (zur "ringöffnenden Polymerisation" siehe Encyclope- dia of Polymer Science and Engineering, Bd. 12, 2. Ed. , John Wiley & Sons, 1988, S. 36-41).

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt verwendete Copolyester weisen die folgende Zusammensetzung bezüglich der Komponen¬ ten (al l), (al2) und (a2) auf, wobei zu berücksichtigen ist, daß diese Copolyester sowohl Sulfonsäuregruppen aufweisen können als auch die als Komponenten (a3) und (a4) definierten Kettenverlängemngsmittel und/oder Verbindungen enthalten. Die nach der jeweiligen Komponente in Klammem

gesetzten Werte entsprechen dem Anteil dieser Komponente, ausgedrückt in mol-%:

Terephthalsäure (40) - Adipinsäure (60) - Butandiol (100), Terephthalsäure (35) - Isophthalsäure (5) - Adipinsäure (60) - Butandiol (85) - Diethylenglykol (15), Terephthalsäure (30) - Adipinsäure (70) - Butandiol (100).

Die erfindungsgemäß verwendeten Copolyester sind durch die folgenden Merkmale charakterisiert:

Sie weisen eine Viskositätszahl im Bereich von ungefähr 5 bis 450 ml/g, vorzugsweise ungefähr 50 bis ungefähr 350 ml/g, weiter bevorzugt ungefähr 100 bis ungefähr 350 ml/g und insbesondere ungefähr 200 bis ungefähr 350 ml/g, jeweils gemessen im o-Dichlorbenzol/Phenol (Gew. -Verhältnis 50/50) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Copolyester bei einer Temperatur von 25 °C, auf.

Femer besitzt der erfindungsgemäß verwendete Copolyester sowohl Hydroxyl- als auch Carboxylendgmppen.

Die Hydroxylzahl der erfindungsgemäß verwendeten Copolyester beträgt 0 bis ungefähr 30, vorzugsweise 0 bis ungefähr 20 und insbesondere 0 bis ungefähr 10.

Bezüglich weiterer Details über die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbaren (cyclo)aliphatischen Dicarbonsäuren, aromatischen Dicarbon¬ säuren, Diole und/oder Aminoalkohole sowie der weiteren Komponenten (a3), (a4) und (bl) wird auf die eingangs bei der Diskussion des Standes der Technik genannten Patentanmeldungen der Anmelderin sowie die US 5

446 079 bzw. die parallele Anmeldung WO92/09654 verwiesen, deren Inhalt bezüglich der dort beschriebenen Copolyester und deren Herstellung durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung miteinbezogen wird.

Dennoch soll im folgenden auf die Herstellung der erfindungsgemäß ver¬ wendeten Copolyester an sich kurz eingegangen werden.

Diese Herstellung von Polyestem ist grundsätzlich bekannt (Sorensen und Campbell, "Preparative Methods of Polymer Chemistry", Interscience Pu- blishers, Inc. , New York, 1961, S. 111-127; Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Bd. 12, 2. Ed., John Wiley & Sons, 1988, S. 1- 75; Kunststoffhandbuch, Bd. 3/1, Carl Hanser Verlag, München, 1992, S. 15-23 (Herstellung von Polyestem) sowie in den vorstehend erwähnten Patentanmeldungen.

So kann man beispielsweise die Umsetzung von in (al) enthaltenen Di- methylestern der Dicarbonsäuren (al l/al2) mit der Komponente (a2) ("Um- esterung") und ggf. der Komponenten (al3) und/oder (bl) bei Temperaturen im Bereich von ungefähr 160 bis ungefähr 230 °C in der Schmelze bei Atmosphärendruck, vorzugsweise unter Inertgasatmosphäre, durchführen.

Vorteilhaft wird bei der Herstellung des erfindungsgemäß verwendeten biologisch abbaubaren Copolyesters ein molarer Überschuß der Komponente (a2), bezogen auf die eingesetzten Dicarbonsäuren, verwendet, beispielsweise bis maximal zum ungefähr 2,5fachen, im allgemeinen bis zum ungefähr l,5fachen.

Üblicherweise erfolgt die Herstellung des oben genannten Copolyesters unter

Zugabe von geeigneten, an sich bekannten Katalysatoren wie Metallver- bindungen auf der Basis folgender Elemente wie Ti, Ge, Zn, Fe, Mn, Co,

Zr, V, Ir, La, Ce, Li und Ca, vorzugsweise metallorganischen Verbindun¬ gen auf der Basis dieser Metalle wie Salze organischer Säuren, Alkoxide, Acetylacetonate und ähnliches, insbesondere auf Basis von Zn, Sn und Ti.

Die Umsetzung der Komponenten (al), (a2) und ggf. (bl) wird in der Regel unter vermindertem Dmck oder in einem Inertgasstrom, beispielsweise unter Stickstoff, bei weiterem Erhitzen auf eine Temperatur im Bereich von 180 bis 260 °C bis zum gewünschten Molekulargewicht unter Berücksichti¬ gung des gewünschten Molverhältnisses der Carboxylendgmppen zu Hydrox- ylendgmppen durchgeführt. Anschließend können (a3) und/oder (a4) in der Regel bei Normaldruck bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr 50 bis ungefähr 200°C vorzugsweise unter Inertgas zugegeben und die Umset¬ zung fortgeführt werden.

Um unerwünschte Abbau- und/ oder Nebenreaktionen zu vermeiden, kann man in dieser Verfahrensstufe - falls erwünscht - auch Stabilisatoren zu¬ setzen, wobei deren Gehalt so niedrig wie möglich eingestellt werden sollte und im allgemeinen bei 0, 1 bis 200 ppm, bezogen auf den Copolyester, liegt. Solche Stabilisatoren sind z.B. Phosphor-Verbindungen, wie sie bei- spielsweise in der EP-A 13 461, der US 4 328 049 und den oben erwähn¬ ten Patentanmeldungen der Anmelderin beschrieben sind.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Her¬ stellung der erfindungsgemäßen wäßrigen Polyester-Dispersion, das die folgenden Stufen umfaßt:

(i) Herstellung eines Copolyesters (B) in an sich bekannter Weise, durch Umsetzung eines Gemisches, das umfaßt: (al) ein Gemisch, umfassend

(al l) 20 bis 95 mol-% einer aliphatischen Dicarbonsäure oder einer cycloaliphatischen Dicarbonsäure oder eines esterbildenden Derivats davon oder eines Gemi¬ sches aus zwei oder mehr davon, (al2) 5 bis 80 mol-% einer aromatischen Dicarbonsäure oder eines esterbildenden Derivats davon oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon, (al3) 0 bis 10 mol-% einer sulfonatgmppenhaltigen Ver¬ bindung oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon, wobei die Summe der einzelnen mol-%-Angaben 100 mol-% beträgt, (a2) eine Dihydroxyverbmdung oder einen Aminoalkohol oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon, wobei man das Molverhältnis von (al) zu (a2) im Bereich von 0,4: 1 bis 2,5: 1 wählt,

(a3) 0 bis 10 Gew.-% , bezogen auf das Gemisch (al), eines Ket¬ tenverlängerungsmittels oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon, und (a4) 0 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch (al), einer Ver¬ bindung mit mindestens drei zur Esterbildung befähigten Gmp¬ pen oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon, wobei man die Umsetzung so durchführt, daß die von der (cyclo)aliphatischen und aromatischen Carbonsäure abgeleite- ten wiederkehrenden Einheiten statistisch verteilt sind, der Copolyester eine Viskositätszahl im Bereich von 5 bis 450 ml/g (gemessen in o-Di¬ chlorbenzol/Phenol (Gew. -Verhältnis 50/50) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Copolyester bei einer Temperatur von 25 °C) aufweist und wobei der Anteil der Komponenten (al3) und (a4) nicht gleichzeitig jeweils Null beträgt;

(ii) Neutralisieren und Dispergieren des so hergestellten Copolyesters (B) in einem wäßrigen Medium unter Verwendung eines geeigneten Neutralisa¬ tionsmittels.

Femer betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyesterdispersion, das die folgenden Stufen umfaßt: (i) Herstellung eines Copolyesters (Bl) in an sich bekannter Weise, durch Umsetzung eines Gemisches, das umfaßt: (al) ein Gemisch, umfassend (al l) 20 bis 95 mol-% einer aliphatischen Dicarbon¬ säure oder einer cycloaliphatischen Dicarbonsäure oder eines esterbildenden Derivats davon oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon, (al2) 5 bis 80 mol-% einer aromatischen Dicarbon- säure oder eines esterbildenden Derivats davon oder eines Gemisches aus zwei oder mehr da¬ von, (al3) 0 bis 10 mol-% einer sulfonatgmppenhaltigen Verbindung oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon, wobei die Summe der einzelnen mol-%-Angaben 100 beträgt, (a2) eine Dihydroxyverbmdung oder einen Aminoalkohol oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon, wobei man das Mol Verhältnis von (al) zu (a2) im Bereich von

0,4: 1 bis 2,5: 1 wählt,

(a3) 0 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch (al), eines Kettenverlängerungsmittels oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon,

(a4) 0 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch (al), einer Verbindung mit mindestens drei zur Esterbildung befähig¬ ten Gmppen oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon,

(bl) 0,01 bis 100 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch (al), einer Hydroxycarbonsäure (bl), die durch die folgenden Formeln Ha oder Ilb definiert ist

HO— [ C(O) G O ] pH (Ha)

in denen p eine ganze Zahl von 1 bis 1.500, und r 1, 2, 3 oder 4, bedeuten, und G für eine Phenylen-, -(CH ₂ ) _n -, wobei n eine ganze Zahl von 1, 2, 3, 4 oder 5 bedeutet, eine -C(R)H- oder eine -C(R)HCH ₂ -Gruppe steht, wobei R Methyl oder Ethyl ist,

oder eines Gemisches aus zwei oder mehr davon, und wobei man die Umsetzung so durchführt, daß die von der (cyclo)aliphatischen und aromatischen Carbonsäure abgeleiteten wiederkehrenden Einheiten statistisch oder alternierend verteilt sind, der Copolyester eine Viskositätszahl im Bereich von 5 bis 450 ml/g (gemessen in o-Dichlorbenzol/Phenol (Gew.-Verhältnis 50/50)

bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Copolyester bei einer Temperatur von 25 °C) aufweist, und wobei der Anteil der Kom¬ ponenten (al3) und (a4) nicht gleichzeitig jeweils Null beträgt; (ii) Neutralisieren und Dispergieren des so hergestellten Copolyesters (Bl) in einem wäßrigen Medium unter Verwendung eines geeigne¬ ten Neutralisationsmittels.

Dabei wird die Herstellung des Copolyesters B bzw. des Copolyesters Bl in den beiden erfindungsgemäßen Verfahren in Stufe (i) wie oben bereits ausführlich diskutiert durchgeführt.

Anschließend wird der gemäß Stufe (i) erhaltene Copolyester in der Regel noch als heiße Schmelze, die eine Temperatur im Bereich von ungefähr 150 bis ungefähr 230 °C aufweist, mit einer wäßrigen Lösung oder Dispersion eines Neutralisationsmittels versetzt. Dabei wird die Menge des zugefügten Neutralisationsmittels so gewählt, daß dieses in der Lage ist, die Säure¬ gruppen teilweise bis vollständig zu neutralisieren, wobei "teilweise Neutrali¬ sation" im Kontext der vorliegenden Erfindung einen Neutralisationsgrad von ungefähr mindestens 70% der im Copolyester enthaltenen Carboxylgmppen bedeutet. Das Wasser wird in der Regel in einer solchen Menge zugegeben, daß eine wäßrige Polyesterdispersion mit einem Gehalt an Polyester von ungefähr 10 bis ungefähr 80 Gew.-%, vorzugsweise ungefähr 20 bis unge¬ fähr 60 Gew.-%, entsteht. Das Neutralisationsmittel kann auch im Überschuß zugegeben werden.

Wie oben bereits ausgeführt, wird die Zugabe des Gemisches aus Wasser und einem Neutralisationsmittel in die Polyester-Schmelze bei Temperaturen der Schmelze im Bereich von ungefähr 150 bis ungefähr 230 °C, vorzugs¬ weise bei Temperaturen von ungefähr 150 bis ungefähr 200 °C, vorgenom- men. Eine Temperatur von 150 °C sollte jedoch nicht unterschritten werden,

weil sonst die Gefahr besteht, daß keine feindisperse Verteilung des Polye¬ sters in Wasser erhalten wird. Die Herstellung der wäßrigen Polyesterdisper¬ sion aus der Schmelze kann auch so erfolgen, daß man zunächst bis etwa zur Hälfte der erforderlichen Menge an Wasser langsam zugibt, dann das Neutralisationsmittel zufügt und erst zum Schluß die verbleibende Menge des Wassers zugibt. Bei der Zugabe von Wasser bzw. des Gemisches aus Wasser und dem Neutralisationsmittel zu der Schmelze sinkt die Temperatur derselben.

Nach Beendigung des Eintrags des Neutralisationsmittel/Wasser-Gemisches beträgt die Temperatur der so erhaltenen Polyester-Dispersion im allgemeinen ungefähr 70 bis ungefähr 100 °C. Die so erhaltene Polyester-Dispersion wird noch 2 bis 12, vorzugsweise 4 bis 6 Stunden, bei ggf. erhöhter Temperatur von bis zu 95 °C gerührt und anschließend auf Umgebungs- temperatur abgekühlt.

Als Neutralisationsmittel können im allgemeinen alle herkömmlichen Neutrali¬ sationsmittel verwendet werden. Beispielshaft zu nennen sind Ammoniak, Triethylamin, Triethanolamin, Monoethanolamin, Diethanolamin, N-Methyl- diethanolamin, Morpholin, N-Methylmorpholin, 2-Amino-2-methyl-l-propanol und Gemische aus zwei oder mehr davon. Vorzugsweise werden Mono¬ ethanolamin, Diethanolamin, N-Methylmorpholin, Methyldiethanolamin und Ammoniak verwendet. Ebenfalls verwendbar, jedoch weniger bevorzugt sind auch Alkalihydroxide wie beispielsweise Natrium- oder Kaliumhydroxid zu verwenden.

Fe er ist es möglich, nach Abschluß des Dispergierens einen Teil des Wassers wieder abzudestillieren, um einen möglichst hohen Gehalt an Fest¬ stoff zu erzielen.

Weiterhin kann nach Beendigung der Stufe (i) die erhaltene Schmelze zunächst mit einem geeigneten organischen Lösungsmittel, wie z.B. Methyl- ethylketon, Tetrahydrofuran oder Aceton, versetzt werden und das Polymer darin gelöst, anschließend gemäß Stufe (ii) mit einem Neutralisationsmittel und Wasser zum Neutralisieren und Dispergieren versetzt und anschließend einer Vakuumdestillation unterzogen werden, um das organische Lösungs¬ mittel, das mit Wasser mischbar oder zumindest dispergierbar sein sollte, ggf. zusammen mit überschüssigem Wasser wieder abzudestillieren.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden wäßrige Polyesterdisper¬ sionen mit einem Feststoffgehalt von ungefähr 10 bis ungefähr 80 Gew.-%, vorzugsweise von ungefähr 20 bis ungefähr 60 Gew.-% erhalten.

Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der oben beschriebenen Polyesterdispersionen als Bindemittel für biologisch abbaubare Vliesstoffe, als Beschichtungsmittel für Papier und als Spraymulch.

Dabei kommen als Material für die Faservliese Fasern in Betracht, die biologisch abbaubar sind. Es handelt sich dabei im aligemeinen um Fasern mit einem Durchmesser von ungefähr 0,002 bis ungefähr 0,1 mm, vorzugs¬ weise ungefähr 0,01 bis ungefähr 0,05 mm, wobei der Durchmesser übli¬ cherweise mit Hilfe von elektronenmikroskopischen Aufnahmen bestimmt werden kann.

Im allgemeinen werden natürliche Fasem cellulosischen Urspmngs, wie Viskosefasern oder Zellstoffasern oder synthetische Fasem, wie z.B. aliphati¬ sche Polyesterfasern, beispielsweise auf Basis von Copolymerisaten aus 3- Hydroxybutyrat, 3-Hydroxyvalerat und 4-Hydroxyvalerat, wie sie in EP-A 466 050 beschrieben sind, oder solche auf Basis von aliphatischen Dicarbon- säuren, wie z.B. Adipinsäure eingesetzt. Darüber hinaus können auch syn-

thetische Fasem auf der Basis von aliphatisch-aromatischen Polyestem, wie sie im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beschrieben werden, als Fasem verwendet werden.

Als Cellulosefasem kommen Fasem, die aus Cellulose, Hemicellulose oder Holz-Cellulose, erhalten aus Holz, Stroh, Baumwolle, Jute, Bambus oder Bagasse, erhalten worden sind, und Cellulose, die von Bakterien produziert worden ist, in Frage.

Die Formung von Faservliesen aus den Fasem ist allgemein bekannt und beispielsweise in Römpp, Chemie Lexikon, Georg Thieme Verlag, Stuttgart - New York, 9. Aufl., S. 4450, beschrieben. Es kann sich dabei um Wirr¬ faservliese oder bevorzugt gerichtete Faservliese ohne oder mit mechanischer Vorverfestigung, beispielsweise durch Nadeln, Verwirbeln oder Nähwirken, handeln.

Zum Binden der Faservliese werden ungefähr 5 bis 100, vorzugsweise ungefähr 11 oder mehr und insbesondere ungefähr 15 bis ungefähr 50, weiter bevorzugt ungefähr 20 bis ungefähr 35 Gew.-%, jeweils bezogen auf die eingesetzte Menge an Faservlies, des Copolyesters verwendet.

Die Verfestigung der Faservliese mit den Polyestem erfolgt nach bekannten Methoden (wie z.B. in Ullmann's Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Aufl. , Bd. 23, 1983, S. 738 bis 742 beschrieben). Üblicherweise wird das Faservlies durch Badimprägnieren, Schaumimprägnieren, Besprühen, Pflat- schen oder Bedrucken mit der Polyesterdispersion in Kontakt gebracht bzw. getränkt. Dabei kann die Dispersion eventuell zusätzlich mit Wasser verdünnt oder aber mit üblichen Verdickungsmitteln verdickt werden, um die ge¬ wünschte Verarbeitungsviskosität einzustellen. Der Vliesbehandlung mit der Dispersion schließt sich im allgemeinen eine Trocknung und Tempemng des

erhaltenen Vliesstoffes an. Die Trocknungsbedingungen hängen von der Art des eingesetzten Trockners ab, üblicherweise liegt die Trocknungstemperatur zwischen 100 und 230 °C, und die Trocknung bzw. Tempemng wird zwi¬ schen ungefähr 10 s und ungefähr 60 min lang durchgeführt.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung auch einen Vliesstoff enthaltend als Bindemittel 5 bis 100 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der eingesetz¬ ten Fasem, eines Copolyesters wie vorstehend definiert oder eines Copoly¬ esters, hergestellt nach einem Verfahren wie vorstehend definiert.

In einer bevorzugten Ausfühmngsform enthält dieser Vliesstoff zusätzlich, bezogen auf 100 Gew.-Teile der verwendeten Faser, 2 bis 100 Gew.-% Chitosan.

Chitosan ist ein Produkt, das durch Deacetyliemng von Chitin erhalten wird, das in Mycelium oder Krusten von Crustacea wie Krabben oder Hummer enthalten ist. Das Molekulargewicht und der Endacetylierungsgrad von Chitosan, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden soll, sind nicht spezifisch eingeschränkt. Aus Gründen der Löslichkeit ist jedoch ein Endacetylierungsgrad von mindestens 60% erwünscht.

Wie oben bereits ausgeführt, beträgt die Menge an Chitosan 2 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf 100 Gew.- Teile der eingesetzten Fasem. Eine Menge des Chitosans, die außerhalb des vorgenannten Bereichs liegt, ist nicht vorteilhaft, weil die Naßfestigkeit niedrig wird. Die Menge des enthaltenen Binders von mindestens 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der eingesetzten Fase , ist erforderlich, um dem Vlies die gewünschte Flexibilität zu verleihen. Untersuchungen an Vliesen, die ausschließlich mit Chitosan beschichtet bzw. verbunden worden waren,

haben gezeigt, daß derartige Vliese überaus starr und demzufolge für viele Anwendungen nicht verwendbar waren.

Femer betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffs, wobei man die Fasem mit einer Polyesterdispersion, wie vor¬ stehend definiert, oder einer Polyesterdispersion, hergestellt nach einem Verfahren wie vorstehend definiert, in einer solchen Menge in Kontakt bringt, daß der Gehalt des Copolyesters im gebundenen Vliesstoff 5 bis 100 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der eingesetzten Fasem, beträgt. Selbst- verständlich können auch Gemische aus zwei oder mehr der obigen Polye¬ sterdispersionen verwendet werden.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Vliesstoffs, der zusätzlich als Binde¬ mittel Chitosan enthält, wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Stufe eine wäßrige Lösung eines sauren Salzes von Chito¬ san hergestellt und diese entweder vor oder nach oder zusammen mit der wäßrigen Dispersion des Copolyesters mit den Fasem in Kontakt gebracht.

Nach Beendigung der Imprägnierungsstufe unter Inkontaktbringen wird der erhaltene Vliesstoff getrocknet.

Vor der Trocknung kann der so gewonnene Vliesstoff noch geformt werden, so daß auch ein Formkörper aus dem erfindungsgemäßen Vliesstoff herge¬ stellt werden kann, der anschließend getrocknet wird. Zum Beispiel kann durch Ausbreiten des unmittelbar nach dem Verfahren erhaltenen Vliesstoffs auf einer geeigneten Oberfläche wie einer Glasplatte ein Formkörper in Form einer Folie oder eines Filmes erhalten werden.

Beim Durchfuhren des vorstehenden Verfahrens zur Herstellung der bevor- zugten Ausfühmngsform des erfindungsgemäßen Vliesstoffs mit Chitosan ist

es ratsam, Chitosan in Form eines sauren Salzes wie als Hydrochlorid oder als ähnliches anorganisches saures Salz oder Formiat, Acetat, Lactat oder als ähnliches organisches saures Salz verwendet werden.

Darüber hinaus können dem erfindungsgemäßen Vliesstoff ein oder mehrere Additive, wie z.B. ein Füllstoff oder ein Farbstoff oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon, zugegeben werden, wobei sowohl organische Füll¬ stoffe, wie z.B. Stärke, als auch anorganische Füllstoffe, wie z.B. Silicium- dioxid, verwendet werden.

Die erfindungsgemäßen Vliesstoffe zeichnen sich durch ihre gute Kompostier- barkeit bei gleichzeitig günstigen Gebrauchseigenschaften, insbesondere hohe mechanische Festigkeit, aus. Sie weisen u.a. eine gute Trockenfestigkeit, eine hohe Naßfestigkeit und einen weichen Griff auf. Insbesondere bei der zusätzlichen Verwendung von Chitosan gemäß der bevorzugten Ausfühmngs¬ form der erfindungsgemäßen Vliesstoffe ist es als überraschend anzusehen, daß durch den Zusatz einer Polyesterdispersion die Flexibilität des erhaltenen Vliesstoffs stark erhöht werden konnte.

Der erfindungsgemäße Vliesstoff kann als kompostierbare Folie, kompostier¬ barer Formkörper und zur Herstellung von Windeln oder Wischtüchern verwendet werden.

Die Erfindung soll nunmehr anhand von einigen Beispielen erläutert werden.

BEISPIELE 1 BIS 3 UND VERGLEICHSBEISPIEL

Allgemeines Verfahren der Polyesterherstellung

Zur Herstellung der Polyester Bl, B2 und B3 wurden die in Tabelle 1 angegebenen aromatischen Dicarbonsäuren sowie Adipinsäure und eine Dihydroxyverbmdung, wie in Tabelle 1 angegeben, zusammen mit 100 ppm Tetrabutylorthotitanat (TBOT) in ein Reaktionsgefäß eingebracht, wobei das Mol Verhältnis zwischen Alkoholkomponenten und Säurekomponente 1,85 betmg. Das Reaktionsgemisch wurde auf eine Temperatur zwischen 170 °C und 190 °C erhitzt und bei dieser Temperatur 3 bis 4 Stunden lang umge¬ setzt. Anschließend wurde die Temperatur auf 240 °C erhöht und die überschüssige Dihydroxyverbmdung unter Vakuum abdestilliert. Die OH-Zahl des erhaltenen Copolyesters wurde bestimmt und durch Zusatz einer Dihy- droxy Verbindung auf 20 eingestellt.

Allgemeines Verfahren zur Dispersionsherstellung

Die nach obiger allgemeiner Vorschrift hergestellten Polyester Bl bis B3 wurden in einem Reaktionsgefäß geschmolzen. Zu der erhaltenen Polyester¬ schmelze wurde eine der OH-Zahl entsprechende Menge an Pyromellitsäure- dianhydrid (PMDA) zugegeben und bei 50 U/min gerührt. Die Temperatur wurde langsam auf 180 °C erhöht und Hexamethylendiisocyamat (HDI) in 0,5 ml-Anteilen zugegeben. Das Drehmoment wurde gemessen. Sobald ein Drehmoment von 50 % (gemessen mit einem Laborrührer RE162 der Fa. Janke & Kunkel) erreicht war, wurden 300 ml Methylethylketon (MEK) in die Schmelze gegeben und anschließend das Polymer in MEK gelöst. Nach dem Abkühlen der Polymerlösung auf 40 °C wurden die Säuregruppen des Polyesters mit einer entsprechenden Menge Ethanolamin neutralisiert. An- schließend wurde die Lösung mit 1 1 Wasser versetzt und stark gerührt. Zu

der gebildeten Dispersion wurden 200 ml Aceton gegeben. Abschließend wurde bei 60 °C unter Vakuum das Aceton und das MEK abdestilliert.

Mit diesen Dispersionen wurden Viskosevliesstoffe in einem Tauchbadver- fahren imprägniert, 2 Minuten bei 150 °C getrocknet und anschließend deren anwendungstechnische Eigenschaften untersucht.

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen und die Zusammensetzung des erhalte¬ nen Copolyesters (ohne HDI und PMDA) sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.

Tabelle 1

In der Tabelle bedeuten:

TS: Terephthalsäure;

IS: Isophthalsäure;

ADS: Adipinsäure;

BD: Butandiol;

DEG: Diethylenglykol;

Acronal* DS2331X bezeichnet eine kommerziell erhältliche von BASF vertriebene Acrylatdisper- sion);

Rkr.tr.: Reißkraft, trocken (gemessen nach DIN 53857);

Rkr.naß: Reißkraft, naß (gemessen nach ISO 90733).

In den obigen Beispielen (Bl bis B3) betmg die Menge an aufgetragenem Copolyester als Bindemittel 33 Gew.-% bezogen auf die Menge des einge- setzten Vliesstoffes.

Die durch Behandlung mit der erfindungsgemäßen Dispersion verfestigten Vliesstoffe zeigten Trocken- und Naßfestigkeiten, die mit denen vergleichbar sind, die mit der Dispersion Acronal ^® DS2331X erreicht wurden, die aus Stärke und einem Polyacrylat besteht und demgemäß bezüglich des Poly- acrylat-Anteils nicht bologisch abbaubar ist. Darüberhinaus weisen sie jedoch vorteilhafterweise biologische Abbaubarkeit auf.

Femer wurde die biologische Abbaubarkeit der erfindungsgemäßen Polyester¬ dispersionen untersucht.

Dabei wurden folgende Tests durchgeführt:

Folien-Kompostiertest

Dazu wurden Polyesterfilme, die aus der Polyesterdispersion B2 durch Trocknung bei 80 °C hergestellt wurden mit einer Dicke von 50 μm bei 58 °C in ausgereiftem Kompost eingegraben und der Abbau der Filme visuell beurteilt.

Der Film, der aus der Polyesterdispersion B2 hergestellt worden war, war nach 6 Wochen im Kompost bei 58 °C fast vollständig zersetzt.

C0 ₂ -Entwicklungstest bei 58 °C (entsprechend ISO 14852) und Aerober- Kompostiertest (entsprechend ISO/CD 14855)

Die Dispersion B2 wurde im CO ₂ -Entwicklungstest bei 58 °C auf ihre biologische Abbaubarkeit hin untersucht. Bei diesem Test wurden das beim biologischen Abbau entstehende Kohlendioxid und die Biomassezu¬ nahme gemessen.

Die Dispersion Bl wurde im aeroben Kompostiertest auf ihre biologische Abbaubarkeit bzw. Kompostierbarkeit hin untersucht. Das beim biologischen Abbau entstandene Kohlendioxid wurde in diesem Test gemessen.

Die Ergebnisse aus beiden Tests sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.

Tabelle 2

Wie sich aus Tabelle 2 ergibt, wurden fast 90 % der eingesetzten Prüfsub- stanz in CO ₂ und Biomasse überfuhrt.