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Title:
BIODEGRADABLE POLYMER FIBER CONSISTING OF RENEWABLE RAW MATERIALS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/140115
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a biodegradable polymer fiber that consists of renewable raw materials and has good physical properties, to a method for producing same, and to its use.

Inventors:
DAHRINGER JÖRG (DE)
KLANERT MICHAEL (DE)
ENGELHARDT PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/050119
Publication Date:
July 15, 2021
Filing Date:
January 06, 2021
Export Citation:
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Assignee:
TREVIRA GMBH (DE)
DAHRINGER JOERG (DE)
KLANERT MICHAEL (DE)
ENGELHARDT PETER (DE)
International Classes:
D01F8/14; D01F6/62; D01F6/92; D04H1/42; D04H1/435; D21H13/24
Domestic Patent References:
WO2015164447A22015-10-29
WO2007070064A12007-06-21
Foreign References:
DE69826457T22005-10-13
JP2003336124A2003-11-28
US6177193B12001-01-23
US3816486A1974-06-11
Attorney, Agent or Firm:
DÖRR IP (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Bi-Komponenten-Polymerfaser wobei die Faser eine Komponente A (Kern) und eine Komponente B (Hülle) umfasst und

(i) der Schmelzpunkt des thermoplastischen Polymers in der Komponente A um mindestens 5°C höher ist als der Schmelzpunkt des thermoplastisches Polymers in der Komponente B und

(ii) das die Komponente A bildenden Fasermaterial ein Biopolymer A aufweist und das die Komponente B bildenden Fasermaterial ein Biopolymer B aufweist,

(ii) das Biopolymer A ein aliphatischer Polyester ist, vorzugsweise ein Biopolymer umfassend Wiederholungseinheiten der Milchsäure, und Biopolymer B ein aliphatischer Polyester ist, wobei sich das Biopolymer B und das Biopolymer A hinsichtlich ihrer chemischen Struktur unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bi-Komponenten-Polymerfaser einen Heißluft-Thermoschrumpf im Bereich von 0% bis 10% gemessen bei 110°C aufweist.

2. Polymerfaser gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Biopolymer A und das Biopolymer B jeweils ein biologisch abbaubares, synthetisches Biopolymer gemäß ASTM D5338-15 ist.

3. Polymerfaser gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Biopolymer A Wiederholungseinheiten der Milchsäure, der Hydroxybuttersäure und/oder der Glycolsäure, bevorzugt der Milchsäure und/oder der Glycolsäure, insbesondere der Milchsäure, umfasst.

4. Polymerfaser gemäß Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Biopolymer A eine Polymilchsäure mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn) von min. 500 g/mol, bevorzugt min. 1.000 g/mol, besonders bevorzugt min. 5.000 g/mol, zweckmäßigerweise min. 10.000 g/mol, insbesondere min. 25.000 g/mol, ist.

5. Polymerfaser gemäß einem oder mehrere der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Biopolymer A eine Polymilchsäure mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn) von max. 1.000.000 g/mol, vorzugsweise max. 500.000 g/mol, insbesondere max. 100.000 g/mol, ist.

6. Polymerfaser gemäß Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Biopolymer A eine Polymilchsäure mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts (Mw) im Bereich von 750 g/mol bis 5.000.000 g/mol, bevorzugt im Bereich von 5.000 g/mol bis 1.000.000 g/mol, besonders bevorzugt im Bereich von 10.000 g/mol bis 500.000 g/mol, insbesondere im Bereich von 30.000 g/mol bis 500.000 g/mol, ist und vorzugsweise die Polydispersität dieser Polymere im Bereich von 1,5 bis 5 liegt.

7. Polymerfaser gemäß einem oder mehrere der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Biopolymer A eine Polymilchsäure mit einer inhärenten Viskosität, gemessen in Chloroform bei 25°C, 0,1 % Polymerkonzentration, im Bereich von 0,5 dl/g bis 8,0 dl/g, bevorzugt im Bereich von 0,8 dl/g bis 7,0 dl/g, insbesondere im Bereich von 1 ,5 dl/g bis 3,2 dl/g, ist.

8. Polymerfaser gemäß einem oder mehrere der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Biopolymer A eine Glasübergangstemperatur größer 20°C, vorzugsweise größer 25°C, insbesondere größer 30°C, besonders bevorzugt größer 35°C, insbesondere größer 40°C, hat.

9. Polymerfaser gemäß einem oder mehrere der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Biopolymer B ein Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn) von mindestens 10.000 Dalton, insbesondere von mindestens 12000 Dalton, besonders bevorzugt von mindestens 12500 Dalton und maximal bis zu 120.000 Dalton, insbesondere bis zu 100.000 Dalton, besonders bevorzugt bis zu 80.000 Dalton, hat.

10. Polymerfaser gemäß einem oder mehrere der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Biopolymer B ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts (Mw) von mindestens 50.000 Dalton und maximal bis zu 240.000 Dalton, insbesondere bis zu 190.000 Dalton, besonders bevorzugt bis zu 100.000 Dalton, hat.

11. Polymerfaser gemäß einem oder mehrere der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Biopolymer B einen Schmelzflußindex von 5 bis 200 Gramm pro 10 Minuten, insbesondere 15 bis 160 Gramm pro 10 Minuten, besonders bevorzugt 20 bis 120 Gramm pro 10 Minuten, gemessen gemäß dem ASTM-Testverfahren D1238-13, hat.

12. Polymerfaser gemäß einem oder mehrere der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Biopolymer B eine Glasübergangstemperatur von mindestens 5°C, insbesondere mindestens 10°C, ganz besonders bevorzugt mindestens 15°C, unterhalb der Glasübergangstemperatur des Biopolymeren A hat.

13. Polymerfaser gemäß einem oder mehrere der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Biopolymer B ein aliphatischer Polyester, mit wiederkehrenden Einheiten von mindestens 5 Kohlenstoffatomen, ist, bevorzugte Biopolymere B sind Polyhydroxyvalerat, Polyhydroxybutyrat- Hydroxyvaierat-Copolymer und Polycaprolacton und Succinat-basierte aliphatische Polymere, insbesondere Polybutylensuccinat, Polybutylensuccinatadipat und Polyethylensuccinat, sowie Polyethylenoxalat, Polyethylenmalonat, Polyethylensuccinat, Polypropylenoxalat, Polypropylenmalonat, Polypropylensuccinat, Polybutylenoxalat, Polybutylenmalonat, Polybutylensuccinat und Mischungen derselben und Copolymere dieser Verbindungen.

14. Polymerfaser gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Biopolymer B ein Polybutylensuccinat und/oder ein Butylensuccinat-Copolymer ist.

15. Polymerfaser gemäß einem oder mehrere der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass diese nach dem Spinnen in Form eines Spinnkabels verstreckt wird, die Temperatur bei der Verstreckung des Spinnkabels zwischen 30°C und 80°C beträgt und somit oberhalb der Glasumwandlungstemperatur der Biopolymeren A und B liegt, und die Verstreckung in Gegenwart von Dampf erfolgt, vorzugsweise beträgt das Streckverhältnis zwischen 1,2 und 6,0.

16. Polymerfaser gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnkabel vor der Verstreckung 240-360 ktex aufweist.

17. Polymerfaser gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass Biopolymer B ein Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn) von mindestens 10.000 Dalton, insbesondere von mindestens 12.000 Dalton, besonders bevorzugt von mindestens 12.500 Dalton und maximal bis zu 30.000 Dalton, insbesondere bis zu 28.000 Dalton, besonders bevorzugt bis zu 25.000 Dalton aufweist.

18. Polymerfaser gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Biopolymer B eine Schmelzviskosität bestimmt bei einer Temperatur von 190°C im Bereich von 250 bis 400 Pa*s bei 200s-1 (Scherung) und 125 bis 190 Pa*s bei 1200s-1 (Scherung), vorzugsweise im Bereich von 260 bis 380 Pa*s bei 200s-1 (Scherung) und 130 bis 180 Pa*s bei 1200s-1 (Scherung), insbesondere im Bereich von 275 bis 375 Pa*s bei 200s-1 (Scherung) und 135 bis 175 Pa*s bei 1200s-1 (Scherung), hat.

19. Textiles Flächengebilde, insbesondere erhältlich nach einem Nasslege- Verfahren, enthaltend Polymerfasern definiert in den Ansprüchen 1 bis 18.

20. Verwendung der Polymerfaser definiert in den Ansprüchen 1 bis 18 zur Herstellung von wässrigen Suspensionen.

Description:
BIOLOGISCH ABBAUBARE POLYMERFASER AUS NACHWACHSENDEN ROHSTOFFEN

Die Erfindung betrifft eine biologisch abbaubare Polymerfaser aus nachwachsenden Rohstoffen mit guten physikalischen Eigenschaften, ein Verfahren zu ihrer Herstellung, sowie deren Verwendung.

Polymerfaser, d.h. Fasern auf Basis von synthetischen Polymeren werden industriell in großem Umfang produziert. Hierbei wird das zugrunde liegende synthetische Polymer über einen Schmelzspinnprozess verarbeitet. Hierzu wird das thermoplastische, polymere Material aufgeschmolzen und mittels eines Extruders im flüssigen Zustand in einen Spinnbalken geleitet. Von diesem Spinnbalken wird das geschmolzene Material sogenannten Spinndüsen zugeführt. Die Spinndüse weist üblicherweise eine mit mehreren Bohrungen versehene Spinndüsenplatte auf, aus denen die einzelnen Kapillaren (Filamente) der Faser extrudiert werden. Neben den Schmelzspinnverfahren werden auch Nass- bzw. Lösungsmittel-Spinnverfahren zur Herstellung von Spinnfasern eingesetzt. Hierbei wird anstelle der Schmelze eine hochviskose Lösung eines synthetischen Polymers durch Düsen mit feinen Bohrungen extrudiert. Beide Verfahren werden vom Fachmann als sogenanntes mehrstelliges Spinnverfahren bezeichnet.

Die derart hergestellten Polymerfasern werden für textile und/oder technische Anwendungen eingesetzt. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Polymerfasern eine gute Dispergierbarkeit in wässrigen Systemen aufweisen, z.B. bei der Herstellung von nass gelegten Vliesen. Darüber hinaus ist es für textile Anwendungen von Vorteil, wenn die Polymerfasern eine gute mechanische Festigkeit aufweisen, beispielsweise um in der Faser-Nachbearbeitung gut zu funktionieren, beispielsweise in der Verstreckung auf Bandstraßen. Darüber hinaus ist es für textile Anwendungen von Vorteil, wenn die Polymerfasern, insbesondere in Form von Vliesen, einen geringen Thermoschrumpf aufweisen.

Die Modifizierung bzw. Ausrüstung von Polymerfasern für die jeweilige Endanwendung oder für die notwendigen Zwischenbehandlungsschritte, z.B. Verstreckung und/oder Kräuselung, erfolgt üblicherweise durch Aufbringung geeigneter Aviagen bzw. Schlichten, die auf die Oberfläche der fertigen oder zu behandelnden Polymerfaser aufgebracht werden.

Eine weitere Möglichkeit der chemischen Modifizierung kann am Polymer- Grundgerüst selbst erfolgen, beispielsweise durch Einbau von flammhemmend wirkenden Verbindungen in der polymeren Haupt- und/oder Seitenkette. Darüber hinaus können Additive, beispielsweise Antistatika oder farbige Pigmente, in das geschmolzene thermoplastische Polymer eingebracht oder während des mehrstelliges Spinnverfahrens in die Polymerfaser eingebracht werden.

Das Dispergierverhalten einer Polymerfaser wird u.a. von der Natur des synthetischen Polymeren beeinflusst. Insbesondere bei Fasern aus thermoplastischem Polymer wird daher die Dispergierbarkeit in wässrigen Systemen durch die auf die Oberfläche aufgebrachten Aviagen bzw. Schlichten beeinflusst und eingestellt.

In jüngster Zeit besteht ein zusätzliches Bestreben nach Faser-System, die einerseits die vorstehend geforderten Anforderungen erfüllen und darüber hinaus aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden und andererseits in der nachfolgenden Anwendung möglichst keine oder nur geringe Umstellungen erfordern, so dass bestehende Prozesse und Anlagen weiterhin genutzt werden können.

Es besteht von daher die Aufgabe eine Polymerfaser aus nachwachsenden Rohstoffen bereitzustellen, die einerseits gute physikalische Eigenschaften, aufweisen soll, sodass eine gute Faser-Nachbearbeitung, beispielsweise in der Verstreckung auf Bandstraßen, möglich ist und die Polymerfaser darüber hinaus einen geringen Thermoschrumpf aufweisen und andererseits biologisch abbaubar sind. Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn die Polymerfaser aus nachwachsenden Rohstoffen eine gute Dispergierbarkeit, insbesondere Langzeit-Dispergierbarkeit, aufweist, die auch nach längerer Lagerung noch verfügbar ist.

Die vorgenannte Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäße Bi-Komponenten- Polymerfaser, wobei die Faser eine Komponente A (Kern) und eine Komponente B (Hülle) umfasst, der Schmelzpunkt des thermoplastischen Polymers in der Komponente A um mindestens 5°C höher ist als der Schmelzpunkt des thermoplastisches Polymers in der Komponente B und das die Komponente A bildenden Fasermaterial ein Biopolymer A aufweist und das die Komponente B bildenden Fasermaterial ein Biopolymer B aufweist.

Die erfindungsgemäße Bi-Komponenten-Polymerfaser wird nach dem Spinnprozess üblicherweise als Spinnkabel abgelegt und anschließend auf einer Bandstrasse mittels eines speziellen Verfahrens verstreckt und nachbehandelt. Das Spinnkabel kann auch direkt weiterverarbeitet werden und auf die Ablage des Spinnkabels in sogenannten Kannen kann ganz oder teilweise verzichtet werden. Die Kombination von bestimmten Biopolymeren, d.h. von Komponente A (Kern) und eine Komponente B (Hülle) in Verbindung mit der speziellen Verstreckung führt zur erfindungsgemäßen Bi-Komponenten-Polymerfaser, die auch einen geringer Thermoschrumpf aufweisen.

Polymere

Bei den erfindungsgemäß eingesetzten Polymeren handelt sich um thermoplastische Polykondensate auf Basis sogenannter Biopolymere.

Der Begriff „thermoplastisches Polymer“ bezeichnet bei der vorliegenden Erfindung einen Kunststoff, der sich in einem bestimmten Temperaturbereich, bevorzugt im Bereich von 25°C bis 350°C, (thermoplastisch) verformen lässt. Dieser Vorgang ist reversibel, das heißt er kann durch Abkühlung und Wiedererwärmung bis in den schmelzflüssigen Zustand beliebig oft wiederholt werden, solange nicht durch Überhitzung die sogenannte thermische Zersetzung des Materials einsetzt. Darin unterscheiden sich thermoplastische Polymere von den Duroplasten und Elastomeren.

Innerhalb der thermoplastischen Polykondensate auf Basis sogenannter Biopolymere sind synthetische Biopolymere, insbesondere schmelzspinnbare synthetische Biopolymere, besonders bevorzugt.

Der Begriff „synthetisches Biopolymer“ bezeichnet bei der vorliegenden Erfindung einen Werkstoff, der aus biogenen Rohstoffen (nachwachsenden Rohstoffen) besteht. Damit erfolgt eine Abgrenzung von den konventionellen, erdölbasierten Werkstoffen bzw. Kunststoffen, wie z. B. Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polyvinylchlorid (PVC).

Die erfindungsgemäßen Bi-Komponentenfasern werden aus biologisch abbaubaren synthetischen Biopolymeren hergestellt, wobei der Begriff biologisch abbaubar beispielsweise gemäß ASTM D5338-15 (Standard Test Method for Determining Aerobic Biodegradation of Plastic Materials Under Controlled Composting Conditions, Incorporating Thermophilic Temperatures, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2015, www.astm.org) bestimmt wird.

Biopolymer A (Kern)

Das die Komponente A bildende synthetische Biopolymer A ist ein aliphatischer Polyester, insbesondere ein Biopolymer umfassend Wiederholungseinheiten der Milchsäure, der Hydroxybuttersäure und/oder der Glycolsäure, bevorzugt der Milchsäure und/oder der Glycolsäure, insbesondere der Milchsäure. Polymilchsäuren werden dabei besonders bevorzugt.

Als aliphatische Polyester werden solche Polyester verstanden, die typischerweise mindestens etwa 50 Mol-%, in einigen Ausführungsformen vorzugsweise mindestens etwa 60 Mol-% und in besonders bevorzugten Ausführungsformen mindestens etwa 70 Mol-% aliphatische Monomer aufweisen.

Unter „Polymilchsäure“ werden hier Polymere verstanden, die aus Milchsäureeinheiten aufgebaut sind. Solche Polymilchsäuren werden üblicherweise durch Kondensation von Milchsäuren hergestellt, werden aber auch bei der ringöffnenden Polymerisation von Lactiden unter geeigneten Bedingungen erhalten.

Erfindungsgemäß besonders geeignete Polymilchsäuren umfassen Poly(glycolid-co- L-Iactid), Poly(L-lactid), Poly(L-lactid-co-s-caprolacton), Poly(L-lactid-co-glycolid), Poly(L-lactid -co-D,L-lactid), Poly(D,L-lactid-co-glycolid) sowie Poly(dioxanon) ein. Derartige Polymere sind beispielsweise von der Firma Boehringer Ingelheim Pharma KG (Deutschland) unter den Handelsnamen Resomer ® GL 903, Resomer ® L 206 S, Resomer ® L 207 S, Resomer ® L 209 S, Resomer ® L 210, Resomer ® L 210 S, Resomer ® LC 703 S, Resomer ® LG 824 S, Resomer ® LG 855 S, Resomer ® LG 857 S, Resomer ® LR 704 S, Resomer ® LR 706 S, Resomer ® LR 708, Resomer ® LR 927 S, Resomer ® RG 509 S und Resomer ® X 206 S kommerziell erhältlich.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhafte Polymilchsäuren sind insbesondere Poly-D-, Poly-L- oder Poly-D,L-milchsäuren.

Der Ausdruck "Polymilchsäure" bezieht sich im Allgemeinen auf Homopolymere von Milchsäure, wie z. y (L-Milchsäure), Poly (D-Milchsäure), Poly (DL-Milchsäure), Mischungen davon und Copolymere, die Milchsäure als vorherrschende Komponente und einen kleinen Anteil, vorzugsweise weniger als 10 Mol-%, eines co- polymerisierbaren Comonomers enthalten.

Weitere geeignete Materialen für das Biopolymer A sind Co- oder Terpolymere auf der Basis von Polymilchsäure, Polyglycolsäure, Polyalkylencarbonate (wie Polyethylencarbonat), Polyhydroxyalkanoate (PHA), Polyhydroxybutyrate (PHB), Polyhydroxyvaleriate (PHV) und Polyhydroxybutyrat-Hydroxyvalerat-Copolymere (PHBV). In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Biopolymer A ausschließlich um ein thermoplastisches Polykondensat auf Basis von Milchsäuren.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Polymilchsäuren haben ein Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn), vorzugsweise bestimmt durch

Gelpermeationschromatographie gegen engverteilte Polystyrol-Standards oder durch Endgruppentitration, von min. 500 g/mol, bevorzugt min. 1.000 g/mol, besonders bevorzugt min.5.000 g/mol, zweckmäßigerweise min.10.000 g/mol, insbesondere min.25.000 g/mol. Andererseits ist das Zahlenmittel bevorzugte max. 1.000.000 g/mol, zweckmäßigerweise max. 500.000 g/mol, günstigerweise max. 100.000 g/mol, insbesondere max. 50.000 g/mol. Ein Zahlenmittel des Molekulargewichts im Bereich von min. 10.000 g/mol bis 500.000 g/mol hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung ganz besonders bewährt.

Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts (Mw) bevorzugter Milchsäurepolymere, insbesondere um Poly-D-, Poly-L- oder Poly-D,L-milchsäuren, vorzugsweise bestimmt durch Gelpermeationschromatographie gegen engverteilte Polystyrol- Standards, liegt vorzugsweise im Bereich von 750 g/mol bis 5.000.000 g/mol, bevorzugt im Bereich von 5.000 g/mol bis 1.000.000 g/mol, besonders bevorzugt im Bereich von 10.000 g/mol bis 500.000 g/mol, insbesondere im Bereich von 30.000 g/mol bis 500.000 g/mol, und die Polydispersität dieser Polymere ist günstigerweise im Bereich von 1 ,5 bis 5.

Die inhärente Viskosität besonders geeigneter Milchsäurepolymere, insbesondere um Poly-D-, Poly-L- oder Poly-D, L-milchsäuren, gemessen in Chloroform bei 25°C, 0,1 % Polymerkonzentration, liegt im Bereich von 0,5 dl/g bis 8,0 dl/g, bevorzugt im Bereich von 0,8 dl/g bis 7,0 dl/g, insbesondere im Bereich von 1 ,5 dl/g bis 3,2 dl/g.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind darüber hinaus Biopolymere, insbesondere thermoplastische synthetische Biopolymere, mit einer Glasübergangstemperatur größer 20°C, günstigerweise größer 25°C, bevorzugt größer 30°C, besonders bevorzugt größer 35°C, insbesondere größer 40°C, äußerst vorteilhaft. Im Rahmen einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die Glasübergangstemperatur des Polymers im Bereich von 35°C bis 55°C, insbesondere im Bereich von 40°C bis 50°C.

Weiterhin sind Polymere besonders geeignet, die eine Schmelztemperatur größer 120°C, günstigerweise von mindestens 130°C, bevorzugt von größer 150°C, und maximal 250°C, besonders bevorzugt maximal 210°C, und besonders bevorzugt im Bereich von 120°C bis 250°C, insbesondere im Bereich von 150°C bis 210°C, aufweisen.

Dabei wird die Glastemperatur und die Schmelztemperatur des Polymers vorzugsweise mittels Dynamische Differenzkalorimetrie (Differential Scanning Calorimetry; kurz DSC) ermittelt. Ganz besonders bewährt hat sich in diesem Zusammenhang die folgende Vorgehensweise:

Biopolymer B (Hülle)

Das die Komponente B bildende synthetische Biopolymer B ist vorzugsweise ein Biopolymer welches einen um mindestens 5°C niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als der die Komponente A bildende synthetische Biopolymer A. Vorzugsweise liegt der Schmelzpunkt des Biopolymeren A um mindestens 10°C, vorzugsweise mindestens 20°C, besonders bevorzugt mindestens 30°C, insbesondere mindestens 40°C, höher als der Schmelzpunkt des synthetischen Biopolymeren B.

Das Biopolymer B ist ein aliphatischer Polyester, insbesondere ein aliphatischer Polyester der Wiederholungseinheiten aufweist, die sich von den Wiederholungseinheiten des Biopolymeren A hinsichtlich ihrer chemischen Struktur unterscheiden.

Als aliphatische Polyester werden solche Polyester verstanden, die typischerweise mindestens etwa 50 Mol-%, in einigen Ausführungsformen vorzugsweise mindestens etwa 60 Mol-% und in besonders bevorzugten Ausführungsformen mindestens etwa 70 Mol-% aliphatische Monomer aufweisen.

Das Biopolymer B hat üblicherweise ein Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn) von mindestens 10.000 Dalton, insbesondere von mindestens 12000 Dalton, besonders bevorzugt von mindestens 12500 Dalton und maximal bis zu 120.000 Dalton, insbesondere bis zu 100.000 Dalton, besonders bevorzugt bis zu 80.000 Dalton

Das Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn) wird üblicherweise bestimmt durch Gelpermeationschromatographie gegen engverteilte Polystyrol-Standards.

Das Biopolymer B hat üblicherweise ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts (Mw) von mindestens 50.000 Dalton und maximal bis zu 240.000 Dalton, insbesondere bis zu 190.000 Dalton, besonders bevorzugt bis zu 100.000 Dalton Das Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn) wird üblicherweise bestimmt durch Gelpermeationschromatographie gegen engverteilte Polystyrol-Standards.

Das Biopolymer B hat üblicherweise einen Schmelzflußindex von 5 bis 200 Gramm pro 10 Minuten, insbesondere 15 bis 160 Gramm pro 10 Minuten, besonders bevorzugt 20 bis 120 Gramm pro 10 Minuten, gemessen gemäß dem ASTM- Testverfahren D1238-13 (ASTM D1238-13, Standard Test Method for Melt Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2013, www.astm.org). Der Schmelzflussindex ist das Gewicht eines Polymers (in Gramm), das durch eine Extrusionsrheometeröffnung (0,0825 Inch Durchmesser) gepresst werden kann, wenn es einer Kraft von 2160 Gramm in 10 Minuten bei 190° C ausgesetzt wird.

Das Biopolymer B hat vorzugsweise eine scheinbare Viskosität von 50 bis 215 Pa*s (Pascalsekunden), besonders bevorzugt 70 bis 200 Pa*s, bestimmt bei einer Temperatur von 160°C und einer Scherungsrate von 1000s 1 (s = Sekunden).]

Hierbei ist zu beachten, dass einerseits Biopolymere B auf Basis von aliphatischen Polyestern mit einer zu großen scheinbaren Viskosität im allgemeinen schwierig zu verarbeiten sind und - andererseits - zu geringe scheinbare Viskositäten im allgemeinen zu einer extrudierten Faser führen, die keine Zugfestigkeit und keine ausreichende Bindungskapazität (Thermo-Bonding) aufweist.

Weiterhin sind besonders Biopolymere B geeignet, die eine Schmelztemperatur größer 50°C, günstigerweise von mindestens 100°C, bevorzugt von größer 120°C, und maximal 180°C, besonders bevorzugt maximal 160°C, und besonders bevorzugt im Bereich von 50°C bis 160°C, insbesondere im Bereich von 120°C bis 160°C, aufweisen.

Die Glasübergangstemperatur des Biopolymeren B liegt vorzugsweise mindestens 5°C, insbesondere mindestens 10°C, ganz besonders bevorzugt mindestens 15°C, unterhalb der Glasübergangstemperatur des Biopolymeren A. Die Bestimmung der Glasübergangstemperatur erfolgt mittels DSC.

Beispiele für Biopolymere B, die einen niedrigen Schmelzpunkt und eine niedrige Glasübergangstemperatur haben können, sind aliphatische Polyester, mit wiederkehrenden Einheiten von mindestens 5 Kohlenstoffatomen (z. B. Polyhydroxyvalerat, Polyhydroxybutyrat-Hydroxyvaierat-Copolymer und Polycaprolacton) und Succinat-basierte aliphatische Polymere (z. B. Polybutylensuccinat, Polybutylensuccinatadipat und Polyethylensuccinat).

Speziellere Beispiele können Polyethylenoxalat, Polyethylenmalonat, Polyethylensuccinat, Polypropylenoxalat, Polypropylenmalonat,

Polypropylensuccinat, Polybutylenoxalat, Polybutylenmalonat, Polybutylensuccinat und Mischungen und Copolymere dieser Verbindungen einschließen. Derartige aliphatische Polyester sind grundsätzlich bekannt (WO 2007/070064) und werden typischerweise durch die Kondensationspolymerisation eines Polyols und einer aliphatischen Dicarbonsäure oder eines Anhydrids davon synthetisiert.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Polybutylensuccinat und Butylensuccinat-Copolymere besonders bevorzugt.

Für das Thermo-Bonding sind insbesondere Biopolymere B geeignet, die einen hohen Grad an Schmelz- und Kristallisationsenthalpie aufweisen. Üblicherweise werden die Biopolymere B so ausgewählt, dass sie einen Kristallinitätsgrad oder eine latente Schmelzwärme (Delta Hf) von mehr als etwa 25 Joule pro Gramm ("J/g") aufweisen, besonders bevorzugt mehr als 35 J/g, insbesondere mehr als 50 J/g. Die Bestimmung der latenten Schmelzwärme (AHf), der latente Kristallisationswärme (AHC) und der Kristallisationstemperatur erfolgt mittels Differential-Scanning- Kalorimetrie ("DSC") gemäß ASTM D-3418 (ASTM D3418-15, Standard Test Method for Transition Temperatures and Enthalpies of Fusion and Crystallization of Polymers by Differential Scanning Calorimetry, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2015, www.astm.org).

Die Durchführung einer speziellen Verstreckung mittels des erfindungsgemäß definierten Parametersatzes ermöglicht es neben den vorstehend beschriebenen Biopolymere B auch preisgünstigere Varianten des Biopolymere B einzusetzen, wobei die so erhaltenen Bi-Komponenten-Polymerfasern einen geringen Thermoschrumpf aufweisen. Somit ermöglichen diese speziellen Verstreckungs- Parameter den Einsatz von breiter verfügbaren Biopolymeren B. Das in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzte spezielle Biopolymer B weist ein Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn) von mindestens 10.000 Dalton, insbesondere von mindestens 12.000 Dalton, besonders bevorzugt von mindestens 12.500 Dalton und maximal bis zu 30.000 Dalton, insbesondere bis zu 28.000 Dalton, besonders bevorzugt bis zu 25.000 Dalton auf.

Das Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn) wird üblicherweise bestimmt durch Gelpermeationschromatographie gegen engverteilte Polystyrol-Standards.

Das spezielle Biopolymer B hat eine Schmelztemperatur größer 50°C, günstigerweise von mindestens 100°C, bevorzugt von größer 120°C, und maximal 180°C, besonders bevorzugt maximal 160°C, und besonders bevorzugt im Bereich von 50°C bis 160°C, insbesondere im Bereich von 120°C bis 160°C, aufweisen.

Die Glasübergangstemperatur des speziellen Biopolymeren B liegt vorzugsweise mindestens 5°C, insbesondere mindestens 10°C, ganz besonders bevorzugt mindestens 15°C, unterhalb der Glasübergangstemperatur des Biopolymeren A. Die Bestimmung der Glasübergangstemperatur erfolgt mittels DSC.

Beispiele für spezielle Biopolymere B, die einen niedrigen Schmelzpunkt und eine niedrige Glasübergangstemperatur haben können, sind aliphatische Polyester, mit wiederkehrenden Einheiten von mindestens 5 Kohlenstoffatomen (z. B. Polyhydroxyvalerat, Polyhydroxybutyrat-Hydroxyvaierat-Copolymer und Polycaprolacton) und Succinat-basierte aliphatische Polymere (z. B. Polybutylensuccinat, Polybutylensuccinatadipat und Polyethylensuccinat).

Speziellere Beispiele können Polyethylenoxalat, Polyethylenmalonat, Polyethylensuccinat, Polypropylenoxalat, Polypropylenmalonat,

Polypropylensuccinat, Polybutylenoxalat, Polybutylenmalonat, Polybutylensuccinat und Mischungen und Copolymere dieser Verbindungen einschließen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Polybutylensuccinat und Butylensuccinat-Copolymere als spezielle Biopolymere B besonders bevorzugt.

Für das Thermo-Bonding sind insbesondere spezielle Biopolymere B geeignet, die einen hohen Grad an Schmelz- und Kristallisationsenthalpie aufweisen.

Üblicherweise werden die Biopolymere B so ausgewählt, dass sie einen Kristallinitätsgrad oder eine latente Schmelzwärme (Delta Hf) von mehr als etwa 25 Joule pro Gramm ("J/g") aufweisen, besonders bevorzugt mehr als 35 J/g, insbesondere mehr als 50 J/g. Die Bestimmung der latenten Schmelzwärme (AHf), der latente Kristallisationswärme (AHC) und der Kristallisationstemperatur erfolgt mittels Differential-Scanning-Kalorimetrie ("DSC") gemäß ASTM D-3418 (ASTM D3418-15, Standard Test Method for Transition Temperatures and Enthalpies of Fusion and Crystallization of Polymers by Differential Scanning Calorimetry, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2015, www.astm.org).

Das spezielle Biopolymer B hat eine Schmelzviskosität bestimmt bei einer Temperatur von 190°C (Göttfert Rheo-Tester 1000) im Bereich von 250 bis 400 Pa * s bei 200s 1 (Scherung) und 125 bis 190 Pa * s bei 1200s -1 (Scherung), vorzugsweise im Bereich von 260 bis 380 Pa * s bei 200s -1 (Scherung) und 130 bis 180 Pa * s bei 1200s- 1 (Scherung), insbesondere im Bereich von 275 bis 375 Pa * s bei 200s -1 (Scherung) und 135 bis 175 Pa*s bei 1200s 1 (Scherung)

Zusätze in den Biopolymeren A und B

Die vorstehend beschriebenen Biopolymere A und B weisen übliche Zusätze, wie u.a. Anti-Oxidant, auf. Hierbei hat sich gezeigt, dass Zusätze aus der Gruppe der Anti-Oxidant für die Herstellung und Nachbearbeitung der Fasern unumgänglich sind, da die vorstehen bezeichneten Biopolymere A und B eine Sensitivität gegenüber oxidativem Abbau aufweisen.

Weitere übliche Zusätze sind Pigmente, Stabilisatoren, Tenside, Wachse, Fließförderer, feste Lösungsmittel, Weichmacher und andere Materialien, z.B. Keimbildner, die hinzugefügt werden, um die Verarbeitbarkeit der thermoplastischen Zusammensetzung zu verbessern.

Die vorstehend beschriebenen Biopolymere B, insbesondere die speziellen Biopolymere B, kommen aufgrund der beschriebenen Eigenschaften bereits mit einem verringerten Zusatz an Additiven, insbesondere Keimbildnern, aus. Derartige Keimbildner, die üblicherweise zugesetzt werden, erleichtern die Kristallisation während des Abschreckens der Faser wodurch deren Verarbeitung erleichtert wird. Ein Typ eines solchen Keimbildners ist eine Mehrfach-Carbonsäuren, wie Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure und Gemische solcher Säuren, wie in US-Patent Nr. 6177193 beschrieben. Die Keimbildner sind typischerweise in einer Menge von weniger als etwa 0,5 Gew.-%, in einigen Ausführungsformen von weniger als etwa 0,25 Gew.-% und in einigen Ausführungsformen von weniger als etwa 0,1 Gew.-% im Biopolymer B vorhanden.

Die erfindungsgemäßen Bi-Komponentenfasern bestehen zu mindestens 90 Gew.-% aus den vorstehen bezeichneten aliphatischen Polyester Biopolymeren A und B und weisen typischerweise weniger als etwa 10 Gew.-%, vorzugsweise weniger als etwa 8 Gew.-% insbesondere bevorzugt weniger als etwa 5 Gew.-% an Additiven im die Hülle bildenden Biopolymer B auf.

Wie bereits ausgeführt, benötigen die vorstehend bezeichneten Biopolymere aufgrund ihrer Sensitivität gegenüber oxidativem Abbau einen Zusatz an Anti- Oxidant, insbesondere das Biopolymer B (Hülle). Aufgrund der ausgewählten Kombination von Rohstoffen und Nachbearbeitung kann die Menge an Anti-Oxidant deutlich reduziert werden, d.h. der Gehalt an Anti-Oxidant im Biopolymer B (Hülle) liegt zwischen 0,025 % und 0,2 Gew.-%.

Die erfindungsgemäßen Bi-Komponentenfasern werden nach dem Spinnen zu Spinnkabeln zusammengefasst und in einer Bandstrasse mit grundsätzlich bekannten Methoden nachbehandelt, insbesondere verstreckt und ggf. noch gekräuselt oder texturiert. Durch Auswahl spezieller Bandstrassen-Parameter bei der Verstreckung können insbesondere die vorstehend beschriebenen speziellen Biopolymer B eingesetzt werden.

Polymerfaser

Die erfindungsgemäße Bi-Komponentenfaser kann als endliche Faser, z.B. als sogenannte Stapelfaser, oder als unendliche Faser (Filament) vorliegen.

Zur besseren Dispergierbarkeit liegt die Faser vorzugsweise als Stapelfaser vor. Die Länge der vorgenannten Stapelfasern unterliegt keiner grundsätzlichen Einschränkung, beträgt aber im Allgemeinen 2 bis 200 mm, vorzugsweise 3 bis 120 mm, besonders bevorzugt 4 bis 60 mm.

Der Einzeltiter der erfindungsgemäßen Bi-Komponentenfaser, vorzugsweise Stapelfaser, beträgt zwischen 0,5 und 30 dtex, vorzugsweise 0,7 bis 13 dtex. Für einige Anwendungen sind Titer zwischen 0,5 und 3 dtex und Faserlängen von <10mm, insbesondere <8mm, besonders bevorzugt <6mm, insbesondere bevorzugt <5mm, besonders gut geeignet.

Die erfindungsgemäße Bi-Komponentenfaser zeigt einen geringem Heißluft- Thermoschrumpf der im Bereich von 0% und 10%, vorzugsweise von >0% bis 8%, jeweils gemessen bei 110°C.

Die erfindungsgemäße Kombination von bestimmten Biopolymeren, d.h. von Komponente A (Kern) und speziellen Biopolymeren B als Komponente B (Hülle) in Verbindung mit der speziellen Verstreckung ermöglich die Übertragung der Verstreckkraft auch auf das Kernmaterial, sodass eine verstreckungs-indizierte Kristallisation erreicht wird. Die bewirkt in der erfindungsgemäßen Bi-Komponenten- Polymerfaser den vorstehend beschriebenen geringen Thermoschrumpf.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Polymerfaser erfolgt grundsätzlich nach üblichen Verfahren. Zunächst wird das Polymer, sofern notwendig getrocknet und einem Extruder zugeführt. Anschließend wird das geschmolzene Material mittels üblicher Vorrichtungen mit entsprechenden Düsen versponnen. Die Austrittsgeschwindigkeit an der Düsenaustrittsfläche wird auf die Spinngeschwindigkeit so abgestimmt, dass eine Faser mit dem gewünschten Titer entsteht. Unter Spinngeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit zu verstehen, mit welcher die erstarrten Fäden abgezogen werden.

Die gebildeten Fasern können runde, ovale und weitere geeignete Querschnitte oder auch andere Formen aufweisen.

Die so hergestellten Faserfilamente werden zu Garnen zusammengefasst und diese wiederum zu Spinnkabeln. Die Spinnkabel werden zur weiteren Verarbeitung zunächst in Kannen abgelegt. Die in den Kannen zwischengelagerten Spinnkabel werden aufgenommen und ein großes Spinnfaserkabel erzeugt.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Nachbehandlung der mittels bekannter Verfahren hergestellten Spinnfaserkabel, üblicherweise weisen diese 10-600 ktex auf, unter Verwendung konventioneller Bandstrasse, mittels einer speziellen Verstreckung. Die Einlaufgeschwindigkeit des Spinnfaserkabel in die Verstreckung bzw. Verstreckvorrichtung beträgt vorzugsweise 10 bis 110 m/min (Einlaufgeschwindigkeit). Hierbei können noch Präparationen aufgebracht werden, welche die Verstreckung begünstigen, aber die nachfolgenden Eigenschaften nicht nachteilig beeinflussen.

Das Verstrecken kann einstufig oder wahlweise unter Anwendung eines zweistufigen Streckprozesses ausgeführt werden (siehe hierzu beispielsweise die US 3816486). Vor und während des Verstreckens kann unter Anwendung konventioneller Methoden eine oder mehrere Appreturen aufgebracht werden.

Die erfindungsgemäße Verstreckung erfolgt mit einem Streckverhältnis, insbesondere bei Einsatz des speziellen Biopolymeren B, zwischen 1,2 und 6,0, vorzugsweise zwischen 2,0 und 4,0, wobei die Temperatur bei der Verstreckung des Spinnkabels zwischen 30°C und 80°C beträgt. Die Verstreckung erfolgt somit im Bereich der Glasumwandlungstemperatur des zu verstreckenden Spinnkabels. Die erfindungsgemäße Verstreckung erfolgt in Gegenwart von Dampf, d.h. im sogenannten Dampfkasten, sodass sich der Streckpunkt der Faser im Dampfkasten einstellt. Der Dampfkasten wird üblicherweise mit 3 bar Druck betrieben.

Durch die Verstreckung in Gegenwart von Dampf im vorstehenden Temperaturbereich, kann der Thermoschrumpf der Faser reduziert und gezielt, kontrolliert eingestellt werden.

Die Bandstraßeneinstellungen sind vorzugsweise die folgenden:

Die Verstreckung erfolgt einstufig zwischen Streckwerk S2 und Streckwerk S1 und im Dampfkasten, d.h. der Streckpunkt der Fasern liegt im Dampfkasten. Alle Galetten (üblicherweise 7 Stück) von S1 haben eine Temperatur von 30 - 80 °C. Die gesamte Verstreckung findet im Dampfkasten statt. Der Dampfkasten wird vorzugsweise mit 3 bar Dampf betrieben.

Alle Galetten (üblicherweise 7 Stück) des nachfolgenden Streckwerks S2 sind kalt, kalt bedeutet Raumtemperatur (ca. 20 - 35 °C).

Diese sogenannte „kalte Verstreckung“ Fahrweise bewirkt, dass die Verstreckung nicht mit hoher Temperatur am S2 unter Spannung fixiert wird. Das kalte S2 hat den Vorteil, dass keine Gefahr besteht, dass die einzelnen Fasern auf heißen Galetten des S2 verkleben.

Trotz der „kalten Verstreckung“ ist die Faser dennoch unempfindlich gegenüber hohen Temperaturen bei der spannungslosen Fixierung im Ofen und hält Temperaturen bis zu 100 °C aus ohne zu verkleben.

Die vorstehend beschriebene „kalte Verstreckung“ eignet sich besonders für Polybutylensuccinate (FZ71 ) deren Schmelzviskosität bestimmt bei einer Temperatur von 190°C (Göttfert Rheo-Tester 1000) im Bereich von 250 bis 325 Pa * s bei 200s 1 (Scherung) und 125 bis 150 Pa * s bei 1200s -1 (Scherung), vorzugsweise im Bereich von 260 bis 300 Pa * s bei 200s -1 (Scherung) und 130 bis 150 Pa * s bei 1200s -1 (Scherung), insbesondere im Bereich von 270 bis 290 Pa * s bei 200s -1 (Scherung) und 135 bis 145 Pa * s bei 1200s -1 (Scherung), liegt.

Insofern das Polybutylensuccinate (FZ91 ) eine Schmelzviskosität bestimmt bei einer Temperatur von 190°C (Göttfert Rheo-Tester 1000) im Bereich von 340 bis 400 Pa * s bei 200s -1 (Scherung) und 150 bis 190 Pa * s bei 1200s -1 (Scherung), vorzugsweise im Bereich von 350 bis 390 Pa * s bei 200s -1 (Scherung) und 160 bis 185 Pa * s bei 1200s- 1 (Scherung), insbesondere im Bereich von 360 bis 385 Pa * s bei 200s -1 (Scherung) und 165 bis 180 Pa * s bei 1200s -1 (Scherung), aufweist, wird Streckwerk S2 bei einer Temperatur im Bereich von 60°C bis 100°C betrieben, d.h . alle Galetten (üblicherweise 7 Stück) haben die vorgenannte Temperatur.

Das Spinnkabel hat vorzugsweise 240-360 ktex vor der Verstreckung.

Zur gegebenenfalls durchzuführenden Kräuselung/Texturierung der verstreckten Fasern können konventionelle Methoden der mechanischen Kräuselung mit an sich bekannten Kräuselmaschinen angewendet werden. Bevorzugt ist eine mechanische Vorrichtung zur Faserkräuselung mit Dampfunterstützung, wie beispielsweise eine Stauchkammer. Es können aber auch nach anderen Verfahren gekräuselte Fasern eingesetzt werden, so z.B. auch dreidimensional-gekräuselte Fasern. Zur Durchführung der Kräuselung wird das Kabel zunächst üblicherweise auf eine Temperatur im Bereich von 50° bis 100°C, bevorzugt 70° bis 85°C, besonders bevorzugt auf etwa 78°C temperiert und mit einem Druck der Kabeleinlaufwalzen von 1 ,0 bis 6,0 bar, besonders bevorzugt bei etwa 2,0 bar, einem Druck in der Kräuselkammer von 0,5 bis 6,0 bar, besonders bevorzugt 1 ,5-3,0 bar, mit Dampf bei zwischen 1,0 und 2,0 kg/min., besonders bevorzugt 1,5 kg/min., behandelt.

Insofern die glatten oder gegebenenfalls gekräuselten Fasern im Ofen oder Fleißluftstrom relaxiert und/oder fixiert werden, so erfolgt dies ebenfalls bei Temperaturen von maximal 130°C.

Zur Fierstellung von Stapelfasern werden die glatten, oder gegebenenfalls gekräuselten Fasern aufgenommen, gefolgt von Schneiden und gegebenenfalls Flärten und Ablage in gepressten Ballen als Flocke. Die Stapelfasern der vorliegenden Erfindung werden bevorzugt auf einer der Relaxation nachgeschalteten mechanischen Schneidvorrichtung geschnitten. Zur Fierstellung von Kabeltypen kann auf das Schneiden verzichtet werden. Diese Kabeltypen werden in ungeschnittener Form im Ballen abgelegt und verpresst.

Insofern die erfindungsgemäßen Fasern in einer gekräuselten Ausführungsform vorliegen, so beträgt der Kräuselungsgrad bevorzugt mindestens 2 Kräuselungen (Kräuselbögen) pro cm, vorzugsweise mindestens 3 Kräuselungen pro cm, bevorzugt 3 Bögen pro cm bis 9,8 Bögen pro cm und besonders bevorzugt 3,9 Bögen pro cm bis 8,9 Bögen pro cm. Bei Anwendungen zur Fierstellung textiler Flächen werden Werte für den Kräuselungsgrad von etwa 5 bis 5,5 Bögen pro cm besonders bevorzugt. Für die Fierstellung textiler Flächen mittels Nasslegeverfahren muss der Kräuselgrad individuell eingestellt werden.

Aus den erfindungsgemäßen Fasern lassen sich textile Flächengebilde hersteilen, die ebenfalls Gegenstand der Erfindung sind. Aufgrund der guten Dispergierbarkeit der erfindungsgemäßen Faser werden vorzugsweise durch naß-gelegte Verfahren derartige textile Flächengebilde hergestellt.

Der Begriff “textiles Flächengebilde” ist somit im Rahmen dieser Beschreibung in seiner breitesten Bedeutung zu verstehen. Dabei kann es sich um alle Gebilde, enthaltend die erfindungsgemäßen Fasern handeln, die nach einer flächenbildenden Technik hergestellt worden sind. Beispiele für solche textilen Flächengebilde sind Vliese, insbesondere nass-gelegte Vliese, vorzugsweise auf Basis von Stapelfasern, die Mittels Thermobonding hergestellt werden.

Die erfindungsgemäßen Fasern haben auch eine gute Permanenz der Dispergierbarkeit, d.h. die Fasern haben auch nach längerer Lagerung, z.B. mehrere Wochen oder Monaten, in Form von Ballen oder vergleichbaren Gebilden, eine sehr gute Dispergierbarkeit. Darüber hinaus haben die erfindungsgemäßen Fasern eine gute Langzeitdispergierung, d.h. bei Dispergierung der fasern in flüssigen Medien, z.B. in Wasser, bleiben die Fasern länger dispergiert und beginnen sich erst nach längerer Zeit abzusetzen.

Testmethoden:

Soweit nicht bereits in der vorstehenden Beschreibung angegeben, werden folgende Meß- bzw. Test-Methoden verwendet:

Titer:

Die Bestimmung der Titer wurde gemäß DIN EN IS01973 durchgeführt. Dispergierfähigkeit:

Zur Beurteilung der Dispergierfähigkeit wurde folgende Testmethode entwickelt und erfindungsgemäß verwendet:

Die erfindungsgemäßen Fasern werden auf eine Länge von 2 - 12 mm geschnitten. Die geschnittenen Fasern werden bei Raumtemperatur (25°C) in ein Glasgefäß (Abmessungen: Länge 150 mm; Breite 200 mm; Höhe 200 mm), welches mit VE- Wasser (VE = vollständig entsalzt) gefüllt ist eingebracht. Die Menge an Fasern beträgt 0,25g pro Liter VE-Wasser. Zur besseren Beurteilung werden üblicherweise 1g Fasern und 4 Liter VE-Wasser verwendet.

Anschließend wir das FaserA/E-Wassergemisch mittels eines üblichen Labor- Magnetrührers (z.B. IKAMAG RCT) und einen Magnetfisches (80mm) mindestens drei Minuten gerührt (Drehzahl im Bereich 750-1500 U/min) und das Rührwerk ausgeschaltet. Anschließend wird beurteilt, ob alle Fasern dispergiert sind.

Das Dispergierverhalten der Faser wird wie folgt beurteilt: nicht dispergiert (-) teilweise dispergiert (o) vollständig dispergiert (+) Die vorstehende Beurteilung erfolgt nach definierten zeitlichen Intervallen. Biologisch abbaubar

Die Bestimmung erfolgt gemäß ASTM D5338-15 (Standard Test Method for Determining Aerobic Biodegradation of Plastic Materials Under Controlled Composting Conditions, Incorporating Thermophilic Temperatures, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2015, www.astm.org).

Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn)

Bestimmung mittels Gelpermeationschromatographie gegen engverteilte Polystyrol- Standards oder durch Endgruppentitration

Gewichtsmittel des Molekulargewichts (Mw)

Bestimmung mittels Gelpermeationschromatographie gegen engverteilte Polystyrol- Standards oder durch Endgruppentitration

Inhärente Viskosität

Bestimmung gemessen in Chloroform bei 25°C, 0,1 % Polymerkonzentration via GPC.

Glasübergangstemperatur und Schmelztemperatur

Bestimmung mittels Dynamische Differenzkalorimetrie (Differential Scanning Calorimetry; kurz DSC) mit folgender Vorgehensweise:

Durchführung der DSC-Messung unter Stickstoff, Kalibrierung gegen Indium. Stickstoff -Fluss liegt bei 50 ml/min; Einwaage bei Fasern im Bereich 2 - 3 mg.

Temperaturbereich von -50 °C bis 210 °C @ 10 K/min dann isotherm für 5 min und schließlich wieder bis -50 °C @ 10 K/min

Generell liegt die Endtemperatur immer etwa 50 °C über dem höchsten zu erwartenden Schmelzpunkt.

DSC Messung erfolgt mittels einem TA/Waters Modell Q100.

Schmelzviskosität

Die Schmelzviskosität wird mittels Göttfert Rheo-Tester 1000 bei einer Temperatur von 190°C bestimmt, bei 200s 1 (Scherung) und bei 1200s 1 (Scherung).

Scheinbare Viskosität

Die Bestimmung erfolgt wie in WO 200//070064 angegeben. Schmelzflußindex

Bestimmung gemäß dem ASTM-Testverfahren D1238-13 (ASTM D1238-13,

Standard Test Method for Melt Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2013, www.astm.org). Der Schmelzflussindex ist das Gewicht eines Polymers (in Gramm), das durch eine Extrusionsrheometeröffnung (0,0825 Inch Durchmesser) gepresst werden kann, wenn es einer Kraft von 2160 Gramm in 10 Minuten bei 190° C ausgesetzt wird.

Latente Schmelzwärme

Bestimmung der latenten Schmelzwärme (AHf), der latente Kristallisationswärme (AHC) und der Kristallisationstemperatur erfolgt mittels Differential-Scanning- Kalorimetrie ("DSC") gemäß ASTM D-3418 (ASTM D3418-15, Standard Test Method for Transition Temperatures and Enthalpies of Fusion and Crystallization of Polymers by Differential Scanning Calorimetry, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2015, www.astm.org).

Thermoschrumpf

Aus der Kabelbandprobe werden 12 Fasern (Messproben) auspräpariert. Mit Hilfe einer Pinzette werden sie an einem Ende in eine Vielfachklemme eingeklemmt, am anderen Ende wird ein Entkräuselungsgewicht befestigt. Die Messung erfolgt anhand einer Bikomponentenfaser des Typs PLA/PBS (Kern/Hülle) mit einem Titer von 2,2 dtex, das Entkräuselungsgewicht beträgt 190 mg.

Die mit den Messproben bestückte Vielfachklemme wird in einem Stativ befestigt, so dass die Messproben unter Vorspannkraft frei im Stativ hängen. Dort wird an jeder Faser die ausgewählte Ausgangslänge (im Normalfall 150 mm) markiert. Dies geschieht mit Hilfe von Markierungslinien im Stativ und Markierungspunkten, die auf die Messproben aufgebracht werden. Nach der Markierung wird die bestückte Vielfachklemme abgenommen und auf eine Samtplatte zurückgelegt. Dort werden die Entkräuselungsgewichte abgenommen und die freien Faserenden werden in eine zweite Vielfachklemme eingeklemmt. Die zwischen zwei Vielfachklemmen eingespannten Messproben werden spannungslos in ein Drahtgestell eingehängt. Dieses Drahtgestell wird mittig in den auf die richtige Behandlungstemperatur vorgeheizten Schrumpfofen eingebracht (übliche Temperaturen sind 200 °C, 110 °C, 80 °C). Nach der Behandlungszeit von 5 min wird das Drahtgestell aus dem Ofen genommen. Nach dem Abkühlen der beiden Vielfachklemmen werden sie mit den Messproben herausgenommen und auf eine Samtplatte abgelegt. Nach einer Akklimatisierungszeit von 30 min kann die Rückmessung erfolgen. Dafür werden die Messproben wieder mit den Entkräuselungsgewichten belastet und in das Stativ eingehängt. Zur Rückmessung wird die verstellbare Markierungslinie des Stativs so positioniert, dass jeweils die Oberkante des Markierungspunktes mit der Markierungslinie in Deckung gebracht werden kann. Jetzt wird für jede Faser einzeln die Länge zwischen den Markierungen am Zählwerk des Stativs auf 1/10 mm genau abgelesen.

Berechnung der Längenänderung: Längenänderung[%] =

Es zählt der Durchschnittswert aller 12 Messproben.

Die Erfindung wird durch das nachstehende Beispiel verdeutlicht ohne diese in ihrem Umfang darauf zu beschränken.

Beispiel

Es wurden die Rohstoffe PLA 6202D von NatureWorks und BioPBS Fz71PM mittels einer Bikospinntechnologie zu einer entsprechenden Faser gesponnen. Der Anteil von PLA als Kernmaterial betrug 70 Gew.-%, der Mantelanteil 30 Gew.-%.

Die eingestellte Förderung von gesamt 331 g/min bei einer 827 Loch Düse und einer Abzugsgeschwindigkeit von 1000 m/min führte zu einem Spinntiter von 4,0 dtex. Zusätzlich wurde dem PBS ein Antioxidant in Höhe von 0,05 % Wirksubstanzgehalt zugeführt um bei der Spinntemperatur von 240°C ein entsprechend gutes Spinnverhalten zu erreichen. Wie üblich wurde dem Spinnmaterial eine Avivage aufgebracht um eine weitere Verarbeitung gewährleisten zu können.

Anschließend wurde die Spinnware bei einer unverstreckten Kabelstärke von ca. 42 ktex auf einer konventionellen Stapelfaserbandstraße verarbeitet.

Bei einer Verstreckung im Dampfmedium von 2,2 dtex und einer Fixierung bei 90 °C im Umluftofen ergaben sich folgende textiltechnologische Kennwerte der gekräuselten Variante für die Weiterverarbeitung im Airlaid Verfahren:

Feinheit: 2,3 dtex

Festigkeit: 28 cN/tec

Dehnung: 41 %

Schrumpf (110°C): 1,5 %

Kräuselung: 5 Bg/cm

BioPBS Fz71PM ist ein Polybutylensuccinate dessen Schmelzviskosität (190°C) 279 Pa*s bei 200s 1 (Scherung) und 139 Pa*s bei 1200s 1 (Scherung) beträgt. PLA 6202D ist eine Polymilchsäure deren relative Dichte 1 ,24 g/cm 3 (gemäß ASTM D792) beträgt und die einen Melt Flow Index (g/10min@210°C) im Bereich 15-30 hat. Die Glasübergangstemperatur beträgt 55-60°C (gemäß ASTM D3417) und die Crystalline Melt Temperature beträgt 160-170°C (gemäß ASTM D3418).