DE19857067A1 - Geformter Gegenstand aus biologisch abbaubarem Kunststoff - Google Patents
Geformter Gegenstand aus biologisch abbaubarem KunststoffInfo
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L67/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
Description
Diese Erfindung bezieht sich auf einen geformten Gegenstand aus einem biolo
gisch abbaubaren Kunststoffmaterial mit einem aliphatischen Polyester, etwa Po
lybutylensuccinat oder Polyethylenadipat, und Poly-Milchsäure. Die Erfindung be
zieht sich insbesondere auf geformte Gegenstände für Befestigungseinheiten, die
durch Spritzguß oder Extrusion hergestellt werden.
Heutzutage verwendete Erzeugnisse aus Kunststoffen sind wegen ihrer hervorra
genden Eigenschaften, etwa ihrem geringen Gewicht, ihren geringen Kosten und
ihrer leichten Bearbeitbarkeit, in jeden Bereich des täglichen Lebens eingedrun
gen und bilden unverzichtbare Ausgangsprodukte für das moderne Wirtschafts
system. Verschlußelemente sind dabei keine Ausnahme. Kunststoffverschlußele
mente werden bei verschiedenen Erzeugnissen verwendet, die von den Eigen
schaften von Kunststoffen vorteilhaften Gebrauch machen. Kunststoffprodukte
sind jedoch mit die Allgemeinheit störenden Problemen verbunden, z. B. der Ver
schmutzung und Zerstörung der natürlichen Umwelt, wenn sie weggeworfen wer
den, weil sie in unzersetztem Zustand fortbestehen und sich in der natürlichen
Umwelt ansammeln.
Unter diesen Umständen ist die Idee aufgekommen, Kunststofferzeugnisse in den
Stoffkreislauf der Natur einzubeziehen, nämlich Kunststofferzeugnisse unter Ver
wendung von Mikroorganismen, die in der Natur anwesend sind, vollständig in
Wasser und Kohlendioxid zu zersetzen. Daher werden verschiedene biologisch
abbaubare Kunststoffe entwickelt, die als neuartige Materialien eine biologische
Abbaubarkeit aufweisen.
Biologisch abbaubare Kunststoffe, auf die in dieser Beschreibung Bezug genom
men wird, nämlich Polybutylensuccinat und Polyethylenadipat, sind Typen alipha
tischer Polyester, die chemisch hauptsächlich aus Glykol und aliphatischer Dicar
boxylsäure synthetisiert werden. Als chemische Strukturformeln geschrieben, las
sen sie sich im wesentlichen durch die folgenden allgemeinen Formeln (1) und (2)
ausdrücken.
Was das Polybutylensuccinat betrifft, so ist ein biologisch abbaubarer Kunststoff
unter Verwendung dieser Verbindung als Hauptbestandteil bereits vermarktet
worden unter der Handelsnamensbezeichnung "Bionolle". Das von Showa
Highpolymer Co., Ltd., dem Hersteller dieses biologisch abbaubaren Kunststoffs,
herausgegebene "TECHNICAL DATA SHEET (Technisches Datenblatt) Bionolle,
biologisch abbaubarer Kunststoff (1996)" gibt Informationen zu seinen Hauptei
genschaften und seiner Struktur.
Poly-Milchsäure wird chemisch synthetisiert unter Verwendung von L-Milchsäure
als Monomer. Die chemische Hauptstrukturformel der Poly-Milchsäure läßt sich
durch die folgende allgemeine Formel (3) darstellen:
Was die Poly-Milchsäure angeht, ist der biologisch abbaubare Kunststoff "LACT"
unter Verwendung von Poly-Milchsäure als Hauptbestandteil bereits vermarktet
worden. Der von Shimadzu Seisakusho K. K dem Hersteller dieses biologisch ab
baubaren Kunststoffs, herausgegebene "SHIMADZU LACT Report - Lactic Acid
Type Biodegradable Plastic No. 1 LACT" ("Shimadzu Bericht über LACT - biolo
gisch abbaubarer Kunststoff vom Milchsäuretyp Nr. 1: LACT") bietet Informationen
zu seiner Struktur, seinen Kennzeichen und seinen mechanischen Eigenschaften.
Während diese biologisch abbaubaren Kunststoffe in Luft stabil sind wie Holz oder
Papier, werden sie biologisch abgebaut in Kompost, nassem Boden, aktiviertem
Schlamm, Frischwasser und Meerwasser, und führen schließlich zu einer Zerset
zung in Wasser und Kohlendioxid.
Obwohl die Fälle einer erfolgreichen Anwendung dieser biologisch abbaubaren
Kunststoffe bei praktischen Verwendungen immer noch wenige sind, beginnen
sich Erzeugnisse mit solchen biologisch abbaubaren Kunststoffen wegen ihrer
geringen Belastung der natürlichen Umgebung als Alternativen für die bestehen
den Kunststofferzeugnisse herauszustellen.
Die Verwendung solcher biologisch abbaubarer Kunststoffe bei tatsächlichen Er
zeugnissen wie Verschlußelementen, führt jedoch zu erheblichen Problemen be
züglich der Festigkeit und der Formbarkeit, die noch gelöst werden müssen.
Nachteiligerweise erfüllt keiner der bislang im Markt erhältlichen biologisch ab
baubaren Kunststoffe all diese Anforderungen.
Daher ist es Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines ge
formten Gegenstandes aus biologisch abbaubarem Kunststoff anzugeben, das
dem biologisch abbaubaren Kunststoff eine solche Festigkeit verleiht, daß eine
sinnvolle Verwendung des Kunststoffs bei Erzeugnissen wie z. B. Befestigungs-
oder Verschlußelementen möglich wird, und den Kunststoff ferner mit einer ver
besserten Formbarkeit bei der Herstellung ausstattet, wodurch ein geformter Ge
genstand aus biologisch abbaubarem Kunststoff zur Verfügung gestellt wird, der
praktisch ausreichende mechanische Eigenschaften zeigt und es erlaubt, ihn nach
Gebrauch wegzuwerfen, ohne damit ein öffentliches Ärgernis zu sein und zu einer
Zerstörung bzw. Verschmutzung der natürlichen Umwelt zu führen.
Um diese Aufgabe zu lösen, sieht die Erfindung vor einen geformten Gegenstand
aus einem biologisch abbaubaren Kunststoffmaterial mit einer kontinuierlichen
Phase aus einem aliphatischen Polyester, nämlich Polybutylensuccinat und/oder
Polyethylenadipat, und einer dispergierten Phase aus Milchsäure, wobei die ali
phatische Polyester-Komponente einen Anteil von zumindest 50 Gew.-% des
Materials ausmacht und die Poly-Milchsäure in der Form von Partikeln in dem ali
phatischen Polyester dispergiert ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des geformten Gegenstandes aus
biologisch abbaubarem Kunststoff enthält die kontinuierliche Phase aus aliphati
schem Polyester ein anorganisches Füllmaterial. Vorzugsweise ist das in der kon
tinuierlichen Phase enthaltene anorganische Füllmaterial Talk oder Kalziumkarbo
nat. In diesem Fall beträgt die Poly-Milchsäure-Komponente vorzugsweise zwi
schen 5 und 45 Gew.-% des Materials.
Die wie oben beschriebenen aufgebauten geformten Gegenstände aus biologisch
abbaubarem Kunststoff können erhalten werden in beliebig wählbaren Formen
und können für Erzeugnisse in verschiedenen Anwendungsbereichen verwendet
werden. Da sie eine hohe Festigkeit zeigen, können sie in besonders vorteilhafter
Weise für Reißverschlüsse und auftrennbare Verschlußelemente bzw. Befesti
gungseinrichtung verwendet werden.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden,
sich auf die Zeichnungen beziehenden Beschreibung deutlich, wobei:
Fig. 1 ein die in einem Dehnungstest von einem Kunststoff mit variierendem Po
lybutylensuccinat/Poly-Milchsäure-Mischverhältnis gezeigte Elongation zeigendes
Diagramm ist;
Fig. 2 eine die Schnittextur eines aus einem Kunststoff mit einem Polybutylen
succinat/Poly-Milchsäure-Mischverhältnis von 50/50 (Gewichtsverhältnis) darstel
lende polarisierte mikroskopische Fotoaufnahme ist;
Fig. 3 ein die Beziehung zwischen der Zugfestigkeit und dem Milchsäurepartikel
durchmesser eines aus Polybutylensuccinat und Poly-Milchsäure geformten
Kunststoffs darstellendes Diagramm ist;
Fig. 4 ein die in einem Dehnungstest von einem Kunststoffmaterial mit einem
variierenden Mischungsverhältnis von anorganisches Füllmaterial enthaltenden
Polybutylensuccinat zu Poly-Milchsäure gezeigte Elongation darstellendes Dia
gramm ist;
Fig. 5 eine die Schnittextur eines aus einem Kunststoff mit einem Talk enthal
tenden Polybutylensuccinat/Poly-Milchsäure-Mischverhältnis von 50/50 (Gewichts
verhältnis) darstellende polarisierte mikroskopische Fotoaufnahme ist;
Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Reißverschluß aus einem biologisch abbaubaren
Kunststoff als Ausführungsbeispiel ist;
Fig. 7 eine Draufsicht auf einen weiteren Reißverschluß aus einem biologisch
abbaubaren Kunststoff als Ausführungsbeispiel ist;
Fig. 8 eine Draufsicht auf noch einen anderen Reißverschluß aus biologisch ab
baubarem Kunststoff als Ausführungsbeispiel ist;
Fig. 9 eine teils aufgeschnittene Draufsicht auf einen Reißverschluß aus biolo
gisch abbaubarem Kunststoff nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist;
Fig. 10 eine perspektivische Teilansicht eines ersten Ausführungsbeispiels für
ein männliches Befestigungselement einer auftrennbaren Befestigungseinrichtung
aus biologisch abbaubarem Kunststoff ist;
Fig. 11 eine teils geschnittene Ansicht des Eingriffszustands zwischen dem in
Fig. 10 gezeigten männlichen Befestigungselement und einem weiblichen Be
festigungselement ist, die jeweils aus einem biologisch abbaubaren Kunststoff
bestehen, wobei das männliche Befestigungselement in seinem Querschnitt ent
lang der Linie XI-XI in Fig. 10 dargestellt ist;
Fig. 12 eine perspektivische Teilansicht des zweiten Ausführungsbeispiels für ein
männliches Befestigungselement aus biologisch abbaubarem Kunststoff ist;
Fig. 13 eine teils geschnittene Darstellung des Eingriffszustands zwischen dem
in Fig. 12 gezeigten männlichen Befestigungselement und einem weiblichen
Befestigungselement ist, die jeweils aus biologisch abbaubarem Kunststoff beste
hen, wobei das männliche Befestigungselement in einem in Fig. 12 entlang der
Linie XIII-XIII genommenen Schnitt dargestellt ist;
Fig. 14 eine perspektivische Ansicht des dritten Ausführungsbeispiels einer auf
trennbaren Befestigungseinrichtung aus biologisch abbaubarem Kunststoff ist;
Fig. 15 eine teils geschnittene Ansicht ist, die die Art des Eingriffs bei der biolo
gisch abbaubaren auftrennbaren Befestigungseinrichtung aus Fig. 14 darstellt;
Fig. 16 eine teils geschnittene Ansicht des vierten Ausführungsbeispiels eines
weiblichen Befestigungselements aus biologisch abbaubarem Kunststoff ist;
Fig. 17 eine teils geschnittene Ansicht des vierten Ausführungsbeispiels für ein
männliches Befestigungselement aus biologisch abbaubarem Kunststoff ist;
Fig. 18 eine teils geschnittene Ansicht der Schichtstruktur eines wasserlöslichen
Kunststoffs auf der Rückseite eines männlichen Befestigungselements aus biolo
gisch abbaubarem Kunststoff nach dem fünften erfindungsgemäßen Ausfüh
rungsbeispiel ist;
Fig. 19 eine teils geschnittene Ansicht des fünften Ausführungsbeispiels für das
männliche Befestigungselement aus einem biologisch abbaubaren Kunststoff ist;
Fig. 20 eine teils geschnittene Ansicht des sechsten Ausführungsbeispiel eines
männlichen Befestigungselements aus einem biologisch abbaubaren Kunststoff
ist; und
Fig. 21 ein schematisches Diagramm zur Erläuterung des Verfahrens zur Be
stimmung der lateralen Zugfestigkeit bei den Beispielen 1 und 2 ist.
Mit dem Ziel, einem biologisch abbaubaren Kunststoff eine solche Festigkeit zu
verleihen, daß er eine sinnvolle Verwendung z. B. bei Befestigungseinrichtungen
vollständig ermöglicht, und gleichzeitig dem Kunststoff eine für Herstellungspro
zesse wichtige Formbarkeit zu verleihen, besteht die Erfindung darin, zwei ver
schiedene Arten von biologisch abbaubaren Kunststoffmaterialien zu verbinden,
um dadurch in mehrfacher Hinsicht eine Kompensation zwischen diesen biolo
gisch abbaubaren Kunststoffen hinsichtlich ihrer Nachteile zu erreichen und aus
den physikalischen Eigenschaften der einzelnen Kunststoffmaterialien gute
Merkmale abzuleiten. Bei konventionellen Kunststoffen wird dieser Ansatz im all
gemeinen bezeichnet als "polymer blend technique" (Polymer Mischungs- bzw.
-kompositionstechnik). Diese Technik ist im einzelnen z. B. beschrieben in Saburo
Akiyama et al "Polymer Blend", veröffentlicht von CMG Press (1981).
Nach einer gründlichen Untersuchung der Festigkeit biologisch abbaubarer
Kunststoffe, die einen sehr wesentlichen Punkt bei der Nutzbarmachung biolo
gisch abbaubarer Kunststoffe, etwa bei Befestigungseinrichtungen, darstellt, ha
ben die Erfinder den Dispersionszustand biologisch abbaubarer Kunststoffe un
tersucht und in der Konsequenz entdeckt, daß eine Steuerung dieses Dispersi
onszustands eine erhebliche Auswirkung auf die Materialfestigkeit zeigt, und fer
ner, daß der Partikeldurchmesser der die dispergierte Phase des biologisch ab
baubaren Kunststoffs bildenden Komponente und die Materialfestigkeit stark kor
relieren und die Materialfestigkeit durch Einschränken des Partikeldurchmessers
auf einen Bereich unter einer bestimmten Größe erheblich erhöht wird.
Wenn bei Polymermaterialien allgemein zwei Komponenten gemischt werden,
bildet eine davon eine dispergierte und die andere eine kontinuierliche Phase.
Diese Phasen werden zusammen als Meer-und-Insel-Struktur bezeichnet und
beeinflussen die Materialfestigkeit erheblich. Diese Erscheinung ist bezüglich
Mehrkomponentensystemen bei etablierten Kunststoffen detailliert untersucht
worden, und die Ergebnisse sind im einzelnen in dem von Kobunshi Gakkai zu
sammengestellten Buch beschrieben mit dem Titel "Polymer Alloy - Base and
Applications", veröffentlicht von Tokyo Kagaku Dojin (1981).
Tatsächlich ist bei geformten Gegenständen aus einem biologisch abbaubaren
Kunststoff aus einem aliphatischen Polyester vom Polybutylensuccinattyp
und/oder Polyethylenadipattyp (im Folgenden einfach als aliphatischer Polyester
bezeichnet, wenn kollektiv darauf Bezug genommen wird) und einer Poly-
Milchsäure eine der Komponenten dazu bestimmt eine dispergierte Phase zu bil
den, und die andere dazu, eine kontinuierliche Phase zu bilden. Die physikali
schen Eigenschaften des geformten Gegenstandes variieren erheblich, und zwar
abhängig davon, welche der beiden Kunststoffkomponenten die dispergierte Pha
se bildet. Dies entscheidet sich durch das Mischungsverhältnis der beiden biolo
gisch abbaubaren Kunststoffe.
Bei Herstellung von Kunststoffen mit Polybutylensuccinat und Poly-Milchsäure in
verschiedenen Mischungsverhältnissen und Untersuchung ihrer physikalischen
Eigenschaften stellte es sich heraus, daß die Elongation bei dem Dehnungstest
erheblich von dem Dispersionszustand der beiden Kunststoffe abhängt.
Fig. 1 zeigt die Elongation bei dem Dehnungstest im Bezug zu dem Mischungs
verhältnis der beiden Kunststoffe in einer Probe. In dem Diagramm aus Fig. 1 ist
die horizontale Achse die Skala des Anteils der Poly-Milchsäure an der Gesamt
menge der gemischten Kunststoffe ausgedrückt in Gew.-% und die vertikale Ach
se die Skala der Elongation ausgedrückt in Prozent Dehnung. Der von gestrichel
ten Linien eingeschlossene schraffierte Bereich in dem Diagramm (mit 10-45
Gew.-% Poly-Milchsäure-Anteil und über 200% Dehnung) stellt einen bevorzugten
Bereich dar. Der Abstand zweier Eichmarkierungen an einem bei der Messung der
Elongation verwendeten Teststück betrug 50 mm.
Aus den in Fig. 1 dargestellten Resultaten ergibt sich, daß die Elongation erheb
lich zunimmt, wenn der Anteil der Polybutylensuccinat-Komponente 50 Gew.-%
übersteigt, und daß die prozentuale Dehnung 200% übersteigt und die Elongation
ein Maximum erreicht, wenn der Anteil der Polybutylensuccinat-Komponente in
dem Bereich von etwa 55-90 Gew.-% liegt. Die Elongation nimmt mit zu nehmen
dem Polybutylensuccinat-Anteil zu. Daraus ergibt sich ohne weiteres, daß das
hierfür verantwortliche Polybutylensuccinat die kontinuierliche Phase bildet. Wenn
die Mischkunststoffe mit Mischverhältnissen in dem obigen Bereich mit einem op
tischen Mikroskop hinsichtlich ihres Dispersionszustandes untersucht werden,
stellt sich tatsächlich heraus, daß die Poly-Milchsäure die dispergierte Phase und
das Polybutylensuccinat die kontinuierliche Phase bildet (Fig. 2). Fig. 2 ist eine
polarisierte mikroskopische Fotografie des Querschnitts eines Monofilaments mit
einem Polybutylensuccinat/Poly-Milchsäure-Mischungsverhältnis von 50/50 (in
Gewichtsteilen). Der Querschnitt wurde fotografiert unter Verwendung einer Vier
telwellenlängenplatte unter Nicol-Kreuz-Bedingungen. Der Matrixteil der Abbildung
stellt die Polybutylensuccinat-Komponente und der gesprenkelte Teil die Poly-
Milchsäure-Komponente dar.
Die obigen Resultate ergeben, daß durch Verwenden von Poly-Milchsäure für die
dispergierte Phase und Polybutylensuccinat für die kontinuierliche Phase, d. h.
durch Herstellen einer Zweiphasenstruktur mit in einer Polybutylensuccinat-Matrix
dispergierten Poly-Milchsäure-Partikeln, und ferner durch Verwenden der Poly
butylensuccinat-Komponente in einem Anteil von über 50 Gew.-%, vorzugsweise
in dem Bereich von 55-90 Gew.-%, die Herstellung eines binären Kunststoffer
zeugnisses zu einer erheblichen Verbesserung der Elongation führt.
Zu dieser Verbesserung der Elongation, die hinsichtlich der mechanischen Eigen
schaften eines Materials wesentlich ist, richtet sich die Erfindung in Anbetracht der
obigen Resultate auf einen geformten Gegenstand aus biologisch abbaubarem
Kunststoff beinhaltend einen Teil, der aufgebaut ist aus den beiden Komponenten
aliphatischer Polyester und Poly-Milchsäure, wobei die aliphatische Polyester
komponente einen Anteil von zumindest 50 Gew.-% ausmacht und Poly-
Milchsäure-Partikel in der Matrix des aliphatischen Polyesters in einer Zweipha
senstruktur dispergiert sind.
Um den obigen geformten Gegenstand aus biologisch abbaubarem Kunststoff
herzustellen, reicht es aus, beim Mischen des aliphatischen Polyesters mit der
Poly-Milchsäure den aliphatischen Polyester in einem größeren Anteil als die Poly-
Milchsäure zu verwenden. Insbesondere soll zur Ausbildung der kontinuierlichen
Phase im binären Kunststoff aus aliphatischem Polyester/Poly-Milchsäure durch
den aliphatischen Polyester der Anteil des aliphatischen Polyesters beim Mischen
der beiden biologisch abbaubaren Kunststoffe nicht weniger als 50 Gew.-% auf
der Basis des Gesamtgewichts der Kunststoffe ausmachen. Da das dieser Vor
schrift entsprechende Kunststoffmaterial die oben erwähnte große Elongation
zeigt, erlaubt es die Herstellung von geformten Gegenständen mit guter Formbar
keit.
Nach weiteren Untersuchungen durch die Erfinder hat sich herausgestellt, daß bei
einem den oben beschriebenen Anforderungen genügenden geformten Gegen
stand, nämlich der Zweiphasenstruktur aus in der aliphatischen Polyestermatrix
dispergierten Poly-Milchsäure-Partikeln, die Materialfestigkeit stark von dem
Durchmesser der Partikel der Poly-Milchsäure in der Struktur abhängt.
Ganz allgemein hat der Durchmesser von eine dispergierte Phase bildenden Par
tikeln in Mehrkomponenten-Polymermaterialien eine große Auswirkung auf die
Materialfestigkeit. Die Materialfestigkeit steigt mit abnehmendem Durchmesser
der Partikel in der dispergierten Phase. Bei dem obigen binären Kunststoff, in dem
Polybutylensuccinat die kontinuierliche Phase und Poly-Milchsäure die dispergier
te Phase bildet, läßt sich die tatsächliche Beziehung zwischen dem Poly-
Milchsäure-Partikeldurchmesser der dispergierten Phase und der Materialfestig
keit experimentell ermitteln. Diese Beziehung wird bestimmt durch Herstellen einer
Zahl von Proben mit Poly-Milchsäure-Partikeln verschiedener Durchmesser, Mes
sen der Poly-Milchsäure-Partikeldurchmesser in jeder Probe, Ermitteln der Festig
keit der Probe durch einen Dehnungstest und in Beziehung Setzen der resultie
renden Daten zu den Partikeldurchmessern und Festigkeiten. Die Resultate die
ses Experiments sind in Fig. 3 gezeigt. Das Mischungsverhältnis Polybutylen
succinat/Poly-Milchsäure in den Proben dieses Experiments betrug 75/25 (in Ge
wichtsteilen).
Aus Fig. 3 ergibt sich eindeutig, daß die Materialfestigkeit deutlich zunahm, wenn
der Durchmesser der Poly-Milchsäure-Partikel nicht über 9 µm lag. Insbesondere
ergab sich bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, nämlich einem
geformten Gegenstand aus biologisch abbaubarem Kunststoff in einer Zweipha
senstruktur mit in einer aliphatischen Polyestermatrix dispergierten Poly-
Milchsäure-Partikeln eine erhebliche Festigkeitssteigerung durch Einschränken
der Durchmesser der Poly-Milchsäure-Partikel auf nicht mehr als 9 µm. Zur Ver
besserung der Festigkeit des Kunststoffmaterials sollte die Poly-Milchsäure-
Komponente möglichst kleine Partikeldurchmesser zeigen.
Es ergibt sich, daß die Poly-Milchsäure-Partikel die kleinsten Durchmesser an
nehmen und das Kunststoffmaterial die höchste Festigkeit zeigt, wenn das Poly
butylensuccinat und die Poly-Milchsäure in einem gegenseitig mischbaren Zu
stand sind. Während diese gegenseitige Mischbarkeit der beiden Kunststoffe
theoretisch möglich ist, ist sie aus Kostenerwägungen heraus nicht durchführbar,
weil sie eine spezielle Ausstattung und Technik bei der tatsächlichen Vermischung
erfordert. Die Erfinder haben dieses Vermischen mit einer konventionellen Knet
vorrichtung unter Standardbedingungen untersucht, um kleinste Durchmesser der
Poly-Milchsäure-Partikel von 2 µm zu finden. Daraus ergibt sich, daß die Poly-
Milchsäure-Partikel der dispergierten Phase vorzugsweise Durchmesser in einem
praktischen Bereich von 2 µm oder mehr haben sollten.
Die biologisch abbaubaren Kunststoffe bei dieser Erfindung, d. h. das Polybuty
lensuccinat und/oder der aliphatische Polyester vom Polyethylenadipattyp und die
Poly-Milchsäure, können mit bekannten Verfahren hergestellt und ohne besonde
re Einschränkungen eingesetzt werden.
Nach einer weiteren gründlichen Untersuchung der Festigkeit von biologisch ab
baubarem Kunststoff, die hinsichtlich der Verwendung des Kunststoffs in Befesti
gungs- oder Verschlußelementen den problematischen Punkt darstellt, haben die
Erfinder die unerwartete Tatsache festgestellt, daß ein Ternärsystem, das erhalten
wird durch der kontinuierlichen Phase des biologisch abbaubaren Kunststoff Zu
setzen eines anorganischen Füllmaterials, so daß darin eine kleine Menge eines
weiteren biologisch abbaubaren Kunststoffs eine dispergierte Phase bildet, die
Elongation weiter verbessert und damit die mechanische Festigkeit des Materials
erheblich beeinflußt. Genauer gesagt liegt ein zweiter Aspekt der Erfindung darin,
einen geformten Gegenstand aus biologisch abbaubarem Kunststoff mit hervorra
gender Festigkeit herzustellen, indem ein sehr dehnbares biologisch abbaubares
Kunststoffmaterial in der oben erwähnten Weise hergestellt und dieses Kunst
stoffmaterial als Ausgangsmaterial verwendet wird.
Die oben erwähnten Vorgänge werden nun für den Fall beschrieben, daß Talk
(oder Kalziumkarbonat) mit Polybutylensuccinat als kontinuierliche Phase eines
ein anorganisches Füllmaterial enthaltenden biologisch abbaubaren Kunststoffs
einerseits und andererseits Poly-Milchsäure als biologisch abbaubarer Kunststoff
für die dispergierte Phase verwendet werden.
Wenn das Talk enthaltende Polybutylensuccinat und die Poly-Milchsäure unab
hängig voneinander verwendet werden, zeigen sie beide nur geringe Elongationen,
wie sich daran zeigt, daß die Elongation von Polybutylensuccinat mit 30
Gew.-% Talk 6,4% beträgt und die von Poly-Milchsäure 1,0%.
Tatsächlich kann durch Verwenden eines Talk enthaltenden Polybutylensuccinats
für die kontinuierliche Phase und gleichzeitiges Verwenden von Poly-Milchsäure
für die dispergierte Phase und dann Verkneten dieser beiden Komponenten ein
geformter Gegenstand aus biologisch abbaubarem Kunststoff hergestellt werden,
der eine nahe an 300% heran reichende Elongation zeigt. Dieses Ergebnis wird
im Folgenden auf der Basis eines tatsächlichen Tests erklärt.
Fig. 4 zeigt die Bruchelongationsdaten bei einem mit Proben durchgeführten
Dehnungstest, die aus einem Kunststoffmaterial mit Polybutylensuccinat, das 30
Gew.-% eines anorganischen Füllmaterials (Talk oder Kalziumkarbonat) enthält
und Poly-Milchsäure in verschiedenen Mischungsverhältnissen besteht. In Fig. 4
ist die Abszisse die Skala des Gew.-%-Anteils der Poly-Milchsäure am Ge
samtgewicht des gemischten Kunststoffmaterials mit dem anorganischen Füllma
terial und die Ordinate die Skala der Elongation in Dehnungsprozent. Der in der
Darstellung durch die gestrichelte Linie eingeschlossene Bereich (mit einem Poly-
Milchsäure-Anteil zwischen 10 und 45 Gew.-%) stellt einen bevorzugten Bereich
dar. Der Abstand zwischen den beiden Meßmarkierungen auf einem bei der Elon
gationsmessung verwendeten Teststück betrug 50 mm.
Es ergibt sich deutlich aus den in Fig. 4 gezeigten Resultaten, daß die Elongati
on bei dem Dehnungstest erheblich von dem Mischungsverhältnis der beiden
Kunststoffe abhängt, nämlich zwischen dem Talk enthaltenden Polybutylensuc
cinat und der Poly-Milchsäure. Grundsätzlich ist für Mehrkomponenten-
Polymermaterialien bekannt, daß bei Mischung der Materialkomponenten die
Komponente mit der größten Menge eine kontinuierliche Phase und die Kompo
nente mit der kleinsten Menge eine dispergierte Phase bildet. Auch die erwähnten
Testergebnisse weisen darauf hin, daß bei einem Mischungsverhältnis (einem
Poly-Milchsäure-Anteil im Bereich von 5-45 Gew.-%), bei dem die größte Elonga
tion beobachtet wird, das Talk enthaltende Polybutylensuccinat die kontinuierliche
Phase und die Poly-Milchsäure die dispergierte Phase bildet. Dementsprechend
zeigen Proben von Kunststoffmaterial mit Mischungsverhältnissen im obigen Be
reich bei einer tatsächlichen Beobachtung unter einem optischen Mikroskop im
Hinblick auf den Dispersionszustand, daß das Talk enthaltende Polybutylensuc
cinat die kontinuierliche Phase und die Poly-Milchsäure die dispergierte Phase
bildet (Fig. 5). Fig. 5 ist eine polarisierte mikroskopische Fotografie des Quer
schnitts eines Monofilaments mit einem Mischungsverhältnis von Talk enthalten
dem Polybutylensuccinat/Poly-Milchsäure von 75/25 (in Gewichtsteilen). Der
Querschnitt wurde fotografiert unter Verwendung einer Viertelwellenplatte unter
Nicol-Kreuz-Bedingungen. In der Abbildung stellt die Matrixzahl die Polybutylen
succinat-Komponente dar, die weißen chipartigen Teile die Poly-Milchsäure-
Komponente und die schwarzen chipartigen Teile den Talk.
Die obigen Resultate zeigen daß bei Verwendung von Talk enthaltendem Poly
butylensuccinat für die kontinuierliche Phase und Poly-Milchsäure für die disper
gierte Phase, d. h. mit einer Dreiphasenstruktur mit in Talk enthaltendem Polybuty
lensuccinat dispergierten Poly-Milchsäure-Partikeln, eine sehr gute Elongation der
resultierenden biologisch abbaubaren Kunststoffmaterialien erzielt werden kann.
Aus den in Fig. 4 dargestellten Resultaten ergibt sich ferner, daß zugunsten ei
ner guten Elongation des Kunststoffmaterials der die dispergierte Phase bildende
biologisch abbaubare Kunststoff vorzugsweise einen Anteil im Bereich von 5-45
Gew.-% auf der Basis des Gesamtgewichts des Kunststoffmaterials haben sollte.
Die gleiche Wirkung kann erzielt werden, wenn Kalziumkarbonat als anorgani
sches Füllmaterial der kontinuierlichen Phase ausgewählt wird. Ein Beispiel für
Testresultate mit Kalziumkarbonat ist zusätzlich in Fig. 4 gezeigt.
Der geformte Gegenstand kann hinsichtlich Elongation und Festigkeit verbessert
werden durch Verwendung der Dreiphasenstruktur mit den beiden verschiedenen
Typen biologisch abbaubarer Kunststoffe und dem anorganischen Füllmaterial,
und zwar in der oben erwähnten Weise und in diesen Anteilen vermischt. Da die
ses komplexe Kunststoffmaterial die obige hohe Elongation zeigt, erlaubt es die
Herstellung geformter Gegenstände mit guter Formbarkeit.
Die im einzelnen oben beschriebene Erfindung bezieht sich auf die Herstellung
eines biologisch abbaubaren Kunststoffs mit einer Dreiphasenstruktur unter Ver
wendung von Polybutylensuccinat für die kontinuierliche Phase, Poly-Milchsäure
für die dispergierte Phase und Talk und Kalziumkarbonat als anorganisches
Füllmaterial. Diese Kombination der Komponenten stellt eine bevorzugte Ausfüh
rungsform der Erfindung dar und ist nicht einschränkend.
Obwohl, wie oben erwähnt, Talk und Kalziumkarbonat als anorganisches Füllma
terial geeignet sind, ist dieses nicht darauf eingeschränkt. Konkrete Beispiele für
sinnvoll verwendbare anorganische Füllmaterialien sind verschiedene bekannte
und weit verbreitet verwendete Füllmaterialien wie Ton, Kaolin, Kohlenstoff,
Glimmer, Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumkarbonat,
Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid und Bariumsulfat. Besonders dann, wenn
als anorganisches Füllmaterial eine in der Natur vorkommende anorganische
Verbindung ausgewählt wird und in dem Formgegenstand aus biologisch abbau
barem Kunststoff enthalten ist, wird die beim Wegwerfen des Formgegenstandes
nach Gebrauch entstehende Auswirkung auf die Natur durch das anorganische
Füllmaterial als äußerst klein betrachtet. Ein in den gewöhnlichen quantitativen
Anteilen enthaltenes anorganisches Füllmaterial reicht für den beabsichtigten
Zweck aus. Im allgemeinen liegt diese Menge nicht unter 5 Gewichtsteilen und
nicht über 100 Gewichtsteilen, vorzugsweise zwischen 10 und 50 Gewichtsteilen
und zwar auf der Basis von 100 Gewichtsteilen des die kontinuierliche Phase bil
denden biologisch abbaubaren Kunststoffs.
Der erfindungsgemäße Formgegenstand macht keine Unterschiede hinsichtlich
des besonderen Herstellungsverfahrens. Das typischste Herstellungsverfahren
beinhaltet zunächst das Kneten eines aliphatischen Polyesters und von Poly-
Milchsäure in einem Gewichtsverhältnis mit dem aliphatischen Polyester in einem
Hauptanteil bei ungefähr 190°C mit einer Knetvorrichtung und dann Formen des
durch das Kneten entstandenen Kunststoffs mit Hilfe einer Spritzgußeinrichtung,
um dadurch leicht und mit guter Reproduzierbarkeit einen Spritzgußgegenstand
aus einem biologisch abbaubaren Kunststoff und mit guter Festigkeit zu gewin
nen, der dadurch ausgezeichnet ist, daß er eine Zweiphasenstruktur mit in der
aliphatischen Polyestermatrix dispergierten Poly-Milchsäure-Partikeln beinhaltet.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung beinhaltet das vorab Einbringen eines
anorganischen Füllmaterials, das durch eine Oberflächenbehandlung kompatibel
gemacht worden ist, in einen biologisch abbaubaren Kunststoff, der die kontinuier
liche Phase bilden soll, und zwar aliphatischer Polyester vom Polybutylensuccinat-
Typ und/oder Polyethylenadipat-Typ, gründlich Kneten der beiden Komponenten
miteinander, dann Vermischen des Kneterzeugnisses mit Poly-Milchsäure in der
festgestellten Zusammensetzung, vorzugsweise in dem Bereich von ungefähr 5
bis ungefähr 45 Gew.-% auf der Basis des Gewichts der gesamten Mischung,
daraufhin Durchkneten der verbundenen Komponenten bei ungefähr 190°C unter
Verwendung einer Knetvorrichtung und dann Spritzen des resultierenden Kunst
stoffs mit einer Spritzgußeinrichtung, um dadurch leicht und mit guter Reprodu
zierbarkeit einen Spritzgußgegenstand aus biologisch abbaubarem Kunststoff mit
guter Festigkeit zu erzielen, der sich dadurch auszeichnet, daß er eine Dreipha
senstruktur mit in der Matrix aus aliphatischem Polyester mit Talk, z. B., disper
gierter Poly-Milchsäure als dispergierter Phase aufweist.
Die Knettemperatur muß nicht die obige Höhe haben. Eine Knettemperatur über
den Schmelzpunkten der beteiligten Kunststoffe reicht aus. Optional kann das
Kneten der beiden Kunststoffe auch durch ein Verfahren ohne Kneteinrichtung
durchgeführt werden, nämlich durch ein Verfahren, bei dem die beiden Kunststof
fe jeweils in der Form von Pillen vor dem Spritzen vermischt werden.
Der erfindungsgemäße Formgegenstand aus biologisch abbaubarem Kunststoff
kann in vielen Bereichen angewendet werden. Mit seiner hohen Festigkeit im
praktischen Gebrauch kann er in vorteilhafter Weise bei Reißverschlüssen und
auftrennbaren Verschlußeinrichtungen verwendet werden. Insbesondere bei
Reißverschlüssen kann das biologisch abbaubare Kunststoffmaterial nach dieser
Erfindung vorteilhaft zum Spritzgießen der Koppelelemente verwendet werden.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung bei verschiedenen Reiß
verschlüssen anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Fig. 6 zeigt einen Reißverschluß 1, der zum Öffnen und Schließen der Öffnung
in einem Kleidungsstück oder einer Tasche verwendet wird, und zeigt die Form
eines Erzeugnisses mit weggeschnittenen oberen und unteren Enden lateral im
Paar vorliegender Reißverschlußstreifen 2. Die Reißverschlußstreifen 2 sind auf
gebaut aus Reißverschlußbändern 3 aus biologisch abbaubarem Kunststoff und
einer Reihe Kopplungselemente (gewundene Kopplungselemente) 4 aus biolo
gisch abbaubarem Kunststoff, die an den gegenüberliegenden Längskanten der
Reißverschlußbänder 3 fest aneinander befestigt sind. Die Reißverschlußbänder 3
sind hergestellt durch Weben und/oder Stricken bzw. Wirken von biologisch ab
baubaren Kunststoffasern, aus nichtgewebtem Textil oder aus einer Schicht aus
biologisch abbaubarem Kunststoff. Die Kopplungselemente 4 sind in verschiede
nen Formen bekannt, etwa als einzeln spritzgegossene und dabei gleichzeitig an
den Kanten der Reißverschlußbänder befestigte Kopplungselemente, als kontinu
ierliche Kopplungselemente, etwa gewundene Kopplungselemente, die durch
Aufwinden eines Monofilaments aus biologisch abbaubarem Kunststoff in der
Form einer Schraubenlinie gewunden sind, und als sogenannte Zickzack-Kopp
lungselemente, die durch abwechselndes vertikales Verbinden der in der Form
des Buchstabens U in der lateralen Richtung in einer Ebene gebogenen Abschnit
te in einem Zickzackmuster in der Längsrichtung hergestellt werden, und als
spritzgegossene Kopplungselemente, die durch Befestigen der gegenüberliegen
den Endabschnitte der einzelnen Kopplungselemente durch Spritzgießen an den
beiden getrennten Verbindungsschnüren (Kernschnüren), die parallel zueinander
in der Längsrichtung liegen, wodurch ein einer Leiter ähnelnder Aufbau gebildet
ist, und Biegen des Aufbaus in der Form eines U um die Längsmittenlinie herge
stellt sind. Wenn z. B. die gewickelten Kopplungselemente bei einem Reißver
schluß verwendet werden, weist er ferner eine Kernschnur und einen Nähfaden
als Bestandteile auf. Die Bezugsziffer 5 bezeichnet einen Schieber, der entlang
der gegenüberliegenden Reihen Kopplungselemente zur Herstellung und zum
Aufheben des Eingriffs der Kopplungselemente verschiebbar ist.
Der in Fig. 7 dargestellt Reißverschluß 1a hat eine Form, bei dem die oberen
Enden der beiden Reißverschlußstreifen 2 weggeschnitten sind. Er unterscheidet
sich von dem in Fig. 6 dargestellten Reißverschluß darin, daß durch Verschmel
zen bestimmter unterer Abschnitte der in Eingriff befindlichen Reihen Kopplungse
lemente 4 ein unteres Stoppteil 6 gebildet ist.
Der in Fig. 8 dargestellte Reißverschluß 1b unterscheidet sich von dem in Fig. 6
dargestellten Reißverschluß dadurch, daß an den oberen Enden der Reihen aus
Kopplungselementen 4b, die fest an Reißverschlußbändern 3b von Reißver
schlußstreifen 2b befestigt sind, jeweils obere Stoppelemente 7 befestigt sind, und
an ihren unteren Enden ein unteres Stoppelement 8 befestigt ist.
Fig. 9 zeigt einen Reißverschluß 1c vom offenen Verbindungstyp. An den unte
ren Endabschnitten der Reißverschlußbänder 3c der Reißverschlußstreifen 2c
sind durch Vermittlung einer Klebstoffschicht (nicht gezeigt) verstärkende schicht
artige Elemente (Taft) 9 angebracht. Ein Aufnahmeelement 11 (box member) ei
ner Stift-Aufnahme-Trenneinrichtung 10 ist an der Innenkante eines der gegen
überliegenden schichtartigen Verstärkungselemente 9 angebracht, und ein
Schmetterlingsstab oder -stift 17 ist an der Innenkante des anderen schichtartigen
Verstärkungselements 9 angebracht. Das Aufnahmeelement 11 ist einstückig
ausgebildet mit einem an das Aufnahmeelement 11 und eine Aufnahmeelement
stange 12 anschließenden vorstehenden Führungsteil 13, und zwischen der Auf
nahmeelementstange 12 und dem vorstehenden Führungsteil 13 ist eine Rille 14
gebildet, um darin den unteren Endteil des Schiebers 5 gleitend aufzunehmen. In
ähnlicher Weise ist zwischen der Schmetterlingsstange 17 und einer einstückig
mit der anschließenden Schmetterlingsstange 17 ausgebildeten Führungsleiste 18
eine Führungsrille 19 ausgebildet. Ein Schmetterlingsstangeneinführloch 15 ist in
vertikaler Richtung in dem linken Seitenabschnitt des Aufnahmeelements 11 ein
geformt, und an der Außenwand des Schmetterlingsstangenaufnahmelochs 15 ist
eine laterale Rille 16 gebildet. Wenn die Schmetterlingsstange 17 in das Schmet
terlingsstangenaufnahmeloch 15 des Aufnahmeelements 11 eingeführt wird, kann
dies daher leicht und gleichmäßig geschehen, weil die Innenseite des unteren En
des der Führungsleiste 18 an der Kante der lateralen Rille 16 des Aufnahmeel
ements 11 entlang gleitet, um die Schmetterlingsstange 17 zu führen.
In Fig. 9 bezeichnet die Bezugsziffer 20 eine Kernschnur, die in der Längsrich
tung durch den freien Raum innerhalb der Spiralen der gewickelten Kopplungs
elemente 4c geführt ist und die Bezugsziffer 21 bezeichnet einen die Kernschnur
20 und das gewickelte Kopplungselement 4c entlang der Längskante des Reiß
verschlußbandes 3c vernähenden Nähfaden.
Die Stift-Aufnahme-Auftrenneinrichtung ist nicht eingeschränkt auf die Darstellung
in Fig. 9. Als eine Version ist z. B. der sogenannte umgekehrte offene Verbin
dungstyp bekannt, der das gleiche Aufnahmeelement wie bei der Konstruktion des
Schiebers 5 verwendet und ein in Eingriff und ein außer Eingriff Kommen der ge
genüberliegenden Reihen von Kopplungselementen des Reißverschlusses am
unteren Ende zuläßt.
Ferner verwendet das in der Abbildung dargestellte Ausführungsbeispiel schicht
artige Verstärkungselemente, die von der Stift-Aufnahme-Auftrenneinrichtung se
parat ausgebildet und an dem unteren Endabschnitt jedes der Reißverschlußbän
der angebracht sind. Die schichtartigen Verstärkungselemente sind nicht auf diese
besondere Konstruktion eingeschränkt. Die Verstärkungselemente können ein
stückig mit der Stift-Aufnahme-Auftrenneinrichtung gebildet sein, wie z. B. bei ei
ner Konstruktion der Fall, die ein durch Spritzgießen eines biologisch abbaubaren
Kunststoffmaterials einstückig mit einem Aufnahmeelement oder einer Schmetter
lingsstange gebildeten schichtartigen Abschnitt, der an der gesamten Länge des
Reißverschlußbandes befestigt ist, aufweist, oder bei einer Konstruktion, die in
einen schichtartigen Abschnitt eingefügte Schlitze eines beliebig wählbaren Mu
sters aufweist, um dadurch für Flexibilität zu sorgen.
Die Erfindung erlaubt die Herstellung aller Bauteile eines Reißverschlusses, etwa
von Reißverschlußbändern, Kopplungselementen, eines Schiebers, oberer und
unterer Stoppelemente, eines Nähfadens, einer Kernschnur, einer Stift-Aufnahme-
Auftrenneinrichtung und von schichtartigen Verstärkungselementen, aus dem er
findungsgemäßen biologisch abbaubaren Kunststoff. Ein Teil der Bauteile kann
auch aus einem anderen biologisch abbaubaren Kunststoff oder einem allgemei
nen synthetischen Kunststoff hergestellt sein.
Bei der Herstellung eines Reißverschlusses aus Kunststoff wird die Frage nach
dem geeigneten Kunststoffmaterial abhängig von der Form des Reißverschlusses
als Erzeugnis und den Konstruktionen der einzelnen Bauteile beantwortet. In
manchen Fällen sollte z. B. der Schieber selbst aus einem anderen Kunststoff
oder aus Metall hergestellt werden, und zwar abhängig von der erforderlichen
Funktion oder Konstruktion. In solchen Fällen kann der Schieber aus dem erfor
derlichen Material hergestellt werden.
Der erfindungsgemäße biologisch abbaubare Kunststoff kann neben den oben
erwähnten Reißverschlüssen auch bei anderen Typen von Befestigungs- oder
Verschließvorrichtungen verwendet werden, z. B. bei den Vorrichtungen vom
Schienentyp (railtype fastener).
Andererseits ist aus Funktionsgründen bei einer aus einem biologisch abbaubaren
Kunststoff hergestellten lösbaren Verschlußeinrichtung oder Befestigungseinrich
tung (im Folgenden kurz: Befestigungseinrichtung) eine ausreichende Dauerhaf
tigkeit zur Sicherstellung guter Verbindungskräfte trotz wiederholtem Gebrauch
notwendig. Da die Eingriffselemente der auftrennbaren Befestigungs- und Ver
schlußeinrichtungen klein und schlank sind, werden sie von Mikroorganismen re
lativ schnell biologisch angegriffen. Andererseits wird das Basisteil nicht so leicht
biologisch angegriffen, weil es eine erhebliche Dicke aufweist. Wenn das Basisteil
mit einer kleineren Dicke ausgeführt ist, wird es durch Mikroorganismen auch
leichter angegriffen und somit ebenfalls hinsichtlich Dauerhaftigkeit und Festigkeit
verschlechtert werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zumindest der Basisteil
der auftrennbaren Befestigungseinrichtung mit einer solchen Querschnittsform
versehen, daß die spezifische Oberfläche erhöht ist. Zu diesem Zweck werden
zumindest in dem Basisteil Rillen und/oder Löcher gebildet oder z. B. von der
Rückseite des Basisteils durch das Innere der Eingriffselemente Löcher erstreckt.
Der in dieser Beschreibung verwendete Begriff "Loch" umfaßt dabei sowohl
Durchgangslöcher als auch Sacklöcher (oder Ausnehmungen). Bei einem Basi
steil mit der Form einer flachen Platte ist die Herstellung einer rauhen Oberfläche
darauf eine wirksame Möglichkeit zum Erhöhen der spezifischen Oberfläche.
Durch Erhöhen der spezifischen Oberfläche des Basisteils der auftrennbaren Be
festigungseinrichtung, wie oben beschrieben, kann die auftrennbare Befesti
gungseinrichtung dauerhaft und fest sein und gleichzeitig den Abbau des Basi
steils durch Einwirkung von Mikroorganismen fördern. Durch Ausbilden von Rillen
und/oder Löchern in dem Basisteil ist eine Flexibilität des Basisteils möglich, und
durch einfache Verformung des Basisteils ein schneller Eingriff zwischen den Ein
griffselementen und eine Verbesserung der Eingriffskraft, wie es erwartet wurde.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen auftrennbaren Befestigungseinrichtung
kann durch ein beliebiges der verschiedenen bekannten Verfahren durchgeführt
werden, außer daß die zu verwendenden Materialien die oben erwähnten biolo
gisch abbaubaren Kunststoffe sind. Die auftrennbare Befestigungseinrichtung ist
hinsichtlich ihrer Form nicht eingeschränkt. Das männliche Befestigungselement
der auftrennbaren Befestigungseinrichtung kann zum Beispiel hergestellt sein aus
einem biologisch abbaubaren Kunststoff durch einstückiges Formen des Basisteils
mit in verschiedener Weise geformten Eingriffselementen, etwa hakenförmigen
Eingriffselementen, Eingriffselementen mit halbkugelförmigen Kopfteilen und Ein
griffselementen mit konischen Kopfteilen, die sich von dem Basisteil aus erheben.
Es kann andererseits auch durch Herstellen eines durch Weben oder Stricken
bzw. Wirken biologisch abbaubarer Kunststoffasern erzeugten Basistextils mit sich
von dem Basistextil aus erhebenden Schlaufen und Schneiden der Schlaufen zu
Umwandlung in Haken hergestellt werden. Die Struktur der männlichen Befesti
gungselemente ist nicht besonders eingeschränkt. Das weibliche Befestigungs
element der auftrennbaren Befestigungseinrichtung kann hergestellt werden durch
Erzeugen eines tuchgewebten (pile woven) und/oder gestrickten bzw. gewirkten
Textils mit Schlaufen durch biologisch abbaubare Kunststoffasern oder eines ge
webten oder gewirkten bzw. gestrickten Textils, bei dem eine Mehrzahl Schlaufen
auf seiner Oberfläche durch Anheben ausgebildet sind aus diesen Fasern oder
eines anderen nichtgewebten Textils daraus. Ein beliebiger Typ weiblicher Befe
stigungselemente kann eingesetzt werden, solange sich die Möglichkeit eines
Eingriffs mit den männlichen Befestigungselementen ergibt. Ferner kann durch
Ausbilden der Kopfteile der Eingriffselemente als in entgegengesetzte Seiten oder
in zahlreiche Richtungen vorstehende Hakenteile ein gegenseitiger Eingriff der
Hakenteile und eine gleichzeitige Funktion als männliches und weibliches Element
erzeugt werden.
Im Folgenden wird anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele eine Beschreibung der verschiedenen Formen von biolo
gisch abbaubaren auftrennbaren Befestigungseinrichtungen, insbesondere Klett
verschlüssen, gemäß dieser Erfindung gegeben.
Die Fig. 10 und 11 zeigen eine auftrennbare Befestigungseinrichtung aus bio
logisch abbaubarem Kunststoff als erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbei
spiel; Fig. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht eines männlichen Befestigungs
elements 30 und Fig. 11 den Eingriff zwischen dem männlichen Befestigungs
element 30 und einem weiblichen Befestigungselement 40.
Das männliche Befestigungselement 30 wird hergestellt durch einstückiges For
men eines Basisteils 31 und einer Mehrzahl hakenartiger Eingriffselemente 32, die
von dem Basisteil abstehen, durch ein oben erwähnten biologisch abbaubaren
Kunststoff. Die Eingriffselemente 32 sind auf den Verstärkungsrippen 33 gebildet,
die in vorbestimmten Intervallen in der Längsrichtung des Basisteils ausgebildet
sind. An der Rückseite des Basisteils 31 sind Rillen 34 in der Längsrichtung er
streckt ausgebildet, um den Abbau des Befestigungselements durch Einwirkung
von Mikroorganismen zu erleichtern und außerdem eine geeignete Flexibilität und
Festigkeit sicherzustellen. Die Rillen 34 bilden zwischen sich Längsrippen 35.
Dieses männliche Befestigungselement 30 und das weibliche Befestigungsele
ment 40, das eine Mehrzahl von von der Vorderseite eines Basisteils 41, das
durch Weben oder Stricken bzw. Wirken biologisch abbaubarer Kunststoffasern
hergestellt ist, vorstehende schlaufenförmige Eingriffselemente 42 aufweist, sind
durch die Tatsache in festen Eingriff miteinander gebracht, daß die hakenförmigen
Eingriffselemente 32 in den schlaufenförmigen Eingriffselementen 42 gefangen
sind, wie in Fig. 11 gezeigt.
Die Fig. 12 und 13 zeigen das zweite Ausführungsbeispiel für die erfindungs
gemäße auftrennbare Befestigungseinrichtung aus biologisch abbaubarem
Kunststoff; Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht des männlichen Befesti
gungselements 30a und Fig. 13 den Eingriffszustand zwischen dem männlichen
Befestigungselement 30a und dem weiblichen Befestigungselement 40.
Das männliche Befestigungselement 30a dieses Ausführungsbeispiels unter
scheidet sich von dem des ersten obigen Ausführungsbeispiels dadurch, daß die
jeweils aus einem Paar benachbarter Hakenstücke 36 und 37 gebildeten Ein
griffselemente 32a, die in in Bezug zueinander entgegengesetzte Richtungen wei
sende hakenförmige Vorderenden aufweisen, sich von dem Basisteil 31a erhe
ben, daß die Verstärkungsrippen 33a ausschließlich an den Basisteilen der ent
sprechenden Eingriffselemente 32a in intermittierender Weise gebildet sind, und
daß die Rillen 34a in der Breitenrichtung an der Rückseite des Basisteils 31a zum
Zweck einer Biegefähigkeit in der Breitenrichtung gebildet sind.
Das weibliche Befestigungselement 40 hat die gleiche Struktur wie bei dem obi
gen ersten Ausführungsbeispiel.
Die obigen männlichen Befestigungselemente aus biologisch abbaubarem Kunst
stoff können hergestellt werden mit einer Formvorrichtung bzw. Spritzgußvorrich
tung gemäß dem US-Patent Nr. 3,312,583 oder der veröffentlichten japanischen
Patentanmeldung KOKAI (frühe Veröffentlichung) Nr. 6-38811, als Beispiel, und
geeignet modifiziert werden, wie z. B. durch Ausbildung von Rillen bildenden Rip
pen in einem Formwerkzeug oder durch zusätzliche Verwendung einer Rillenherstellwalze.
Die Fig. 14 und 15 zeigen das dritte Ausführungsbeispiel für die erfindungs
gemäße auftrennbare Befestigungseinrichtung aus biologisch abbaubarem
Kunststoff, nämlich eine bandartige auftrennbare Befestigungseinrichtung 30b, die
aus identischen männlichen und weiblichen Befestigungselementen aufgebaut ist.
Obwohl sich die auftrennbare Befestigungseinrichtung 30b von den obigen Aus
führungsbeispielen hinsichtlich der einstückigen Ausbildung des Basisteils 31b
und der Mehrzahl von Eingriffselementen 32b aus biologisch abbaubarem Kunst
stoff nicht unterscheidet, unterscheidet sie sich jedoch davon dadurch, daß die
Eingriffselemente 32b jeweils mit einem aus einem Paar Hakenstücke 36b und
37b, die in einer bogenförmigen Weise nach entgegengesetzten Seiten vorstehen,
gebildeten Kopfteil versehen sind, das in der Längsrichtung an der oberen Seite
des Basisteils 31b an den Positionen, an denen die Eingriffselemente 32b sitzen,
eine Mehrzahl von Rillen 34b gebildet ist, und daß in den Rillen 34b an den ent
gegengesetzten Seiten der Eingriffselemente 32b Löcher 38b gebildet sind. Die
Ausbildung der Rillen 34b und der Löcher 38b in dem Basisteil 31b der auftrenn
baren Befestigungseinrichtung 30b kann den biologischen Abbau durch Mikroor
ganismen erleichtern und gleichzeitig der auftrennbaren Befestigungseinrichtung
eine geeignete Flexibilität und Festigkeit verleihen. Da diese auftrennbare Befesti
gungseinrichtung 30b mit einer Mehrzahl Eingriffselemente 32b ausgebildet ist,
die jeweils aus einem Paar Hakenstücke 36b und 37b aufgebaut sind, die nach
entgegengesetzten Seiten vorstehen, können die Hakenstücke eines Befesti
gungselements die Hakenstücke des anderen Befestigungselements greifen,
wenn diese beiden Befestigungselemente in solcher Weise aufeinander gelegt
werden, daß ihre Eingriffselemente einander zugewandt sind.
Die auftrennbare Befestigungseinrichtung 30b gemäß diesem Ausführungsbei
spiel kann durch Einspritzen des biologisch abbaubaren Kunststoffs in einen
durch ein oberes und ein unteres Formwerkzeug mit Hohlräumen vorbestimmter
Form definierten Hohlraum spritzgegossen werden. Die auftrennbare Befesti
gungseinrichtung 30b gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist, im Gegensatz zu
den obigen Ausführungsbeispielen, in Form eines Bandes (einstückiges Erzeug
nis) mit einer vorbestimmten Fläche spritzgegossen. Wenn bei der Befestigung
eine große Fläche abgedeckt werden muß, wird dementsprechend eine einander
benachbart aufgereihte Mehrzahl solcher auftrennbarer Befestigungseinrichtun
gen 30b verwendet.
Die Fig. 16 und 17 illustrieren das vierte Ausführungsbeispiel für die erfin
dungsgemäße auftrennbare Befestigungseinrichtung aus biologisch abbaubarem
Kunststoff, nämlich eine durch Herstellen von Monofilamenten oder Multifilamenten
(Einfachfäden bzw. Mehrfachfäden) aus dem biologisch abbaubaren Kunst
stoff und Verweben dieser hergestellten auftrennbare Befestigungseinrichtung.
Bei einem in Fig. 16 gezeigten weiblichen Befestigungselement 40a sind aus
biologisch abbaubarem Kunststoffilamenten gebildete Florgarne in einem Flor
muster zu einem Basisteil (Basistextil) 41a verwebt, das durch Flachweben biolo
gisch abbaubarer Kunststoffilamente erzeugt ist, und zwar so, daß schlaufenför
mige weibliche Eingriffselemente 42a, die sich von der Vorderseite des Basisteils
41a erheben, gebildet sind. Ein in Fig. 17 gezeigtes männliches Befestigungs
element 30c ist in der Struktur identisch mit dem oben erwähnten weiblichen Be
festigungselement 40a, außer daß die Schlaufen teilweise aufgeschnitten sind,
um hakenförmige Eingriffselemente 32c zu bilden. Übrigens kann die in Fig. 17
dargestellte auftrennbare Befestigungseinrichtung auch als identisches männli
ches und weibliches Befestigungselement verwendet werden.
Eine Rückseitenbeschichtung 45 aus entweder einem wasserlöslichen Kunststoff
oder einem biologisch abbaubaren Kunststoff, die ein Ausfasern der gewebten
Garne verhindern soll, ist auf die Rückseite des weiblichen Befestigungselements
40a und des männlichen Befestigungselements 30c aufgebracht. Wenn die Rück
seitenbeschichtung 45 mit einem wasserlöslichen Kunststoff hergestellt ist, kann
sie bei Befeuchtung mit Wasser als Klebstoffschicht dienen. Wenn die wie oben
beschrieben aufgebauten auftrennbaren Befestigungseinrichtungen 30c und 40a
weggeworfen werden, stellen sie kein Umweltverschmutzungsproblem dar, weil
die Teile (31c, 32c, 41a und 42a) aus dem biologisch abbaubaren Kunststoff
durch Einwirkung von Mikroorganismen zersetzt werden und die Rückseitenbe
schichtung 45 aus dem wasserlöslichen Kunststoff vollständig durch Regenwasser
aufgelöst wird. Wenn die Rückseitenbeschichtung aus dem wasserlöslichen
Kunststoff vollständig aufgelöst ist, verwandeln sich die Basisteile 31c und 41a
darüber hinaus in ungeschützte gewebte Textilstücke aus biologisch abbaubaren
Kunststoffilamenten mit einer großen Zahl von Lücken und Zwischenräumen, die
sehr schnell eine durch die Mikroorganismen hervorgerufene biologische Zerset
zung zeigen.
Die Fig. 18 und 19 zeigen das fünfte Ausführungsbeispiel für eine erfindungs
gemäße auftrennbare Befestigungseinrichtung aus dem biologisch abbaubaren
Kunststoff, und zwar ein Beispiel für das Verfahren zur Herstellung von Löchern
und Rillen in dem Basisteil der auftrennbaren Befestigungseinrichtung durch die
Auflösung des wasserlöslichen Kunststoffs in einem Lösungsmittel. Die Eingriffs
elemente 32d eines männlichen Befestigungselements 30d sind in der Form mit
denjenigen des in Fig. 12 dargestellten Ausführungsbeispiels identisch.
In diesem Fall erhält man ein männliches Befestigungselement 30d mit Löchern
38d und Rillen 34d, die in dem Basisteil 31d ausgebildet sind, wie in Fig. 19 dar
gestellt, indem die Eingriffselemente 32d und ein Teil des Basisteils 31d des
männlichen Befestigungselements 30d hergestellt werden mit dem biologisch ab
baubaren Kunststoff und die Teile des Basisteils, die die Löcher und die Rillen
bilden sollen, mit dem wasserlöslichen Kunststoff 46 hergestellt werden, und dann
das hergestellte Erzeugnis in ein Lösungsmittel, etwa Wasser oder eine wäßrige
Alkohollösung, getaucht wird, wodurch ein Auflösen des wasserlöslichen Kunst
stoffs 46 erfolgt.
Das männliche Befestigungselement 30d mit dem an der Rückseite des Basisteils
31d überlagerten wasserlöslichen Kunststoffs 46, wie in Fig. 18 dargestellt, kann
in unverändertem Zustand eingesetzt werden. In diesem Fall dient der wasserlös
liche Kunststoff 46 bei Anfeuchtung mit Wasser als Klebstoffschicht. Wenn das
wie oben beschrieben aufgebaute männliche Befestigungselement 30d wegge
worfen wird, schreitet sein biologischer Abbau durch Mikroorganismen schnell
voran, weil sich der wasserlösliche Kunststoff 46 vollständig durch Regenwasser
auflöst und sich daher in dem männlichen Befestigungselement 30d aus dem
biologisch abbaubaren Kunststoff die Löcher 38d und die Rillen 34d bilden.
Ein wie in Fig. 18 dargestellt aufgebautes männliches Befestigungselement 30d
kann hergestellt werden durch Erzeugen eines wasserlöslichen Kunststoffilms, auf
dem zuvor vorstehende Teile oder Rippen gebildet worden sind, die zu den Lö
chern und den Rillen passen, und durch festes Andrücken des wasserlöslichen
Kunststoffilms gegen die Rückseite des männlichen Befestigungselements aus
dem biologisch abbaubaren Kunststoff, das sich noch in einem teilgeschmolzenen
Zustand befindet.
Fig. 20 zeigt das sechste Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes männ
liches Befestigungselement aus dem biologisch abbaubaren Kunststoff. Das
männliche Befestigungselement 30e bei diesem Ausführungsbeispiel ist versehen
mit sich von einem Basisteil 31e aus durch Eingriffselemente 32e erstreckende
Löcher 38e, so daß es folglich noch flexibler ist und einen beschleunigten biologi
schen Abbau durch Mikroorganismen zeigt. Die Herstellung dieser Löcher 38e
kann z. B. ausgeführt werden durch Herstellen eines wasserlöslichen Kunststof
films mit darauf ausgebildeten spitzen vorstehenden Teilen, die in der Form zu
den oben erwähnten Löchern 38e passen, Andrücken des wasserlöslichen
Kunststoffilms in einen fest anhaftenden Zustand an dem männlichen Befesti
gungselement 30e, das frisch hergestellt und sich noch in einem teilgeschmolze
nen oder erweichten Zustand befindet, und zwar in solcher Weise, daß die vor
stehenden Teile darin eingebettet werden, dann Abkühlen und Erstarrenlassen
des männlichen Befestigungselements und danach Auflösen des wasserlöslichen
Kunststoffilms in einem geeigneten Lösungsmittel.
Als weiteres Beispiel für das Verfahren zur Herstellung solcher Löcher und/oder
Rillen wie oben beschrieben, kommt in Betracht: einen wasserlöslichen Kunst
stoffilm mit darauf solchermaßen ausgebildeten vorstehenden Teilen und/oder
Rippen Herstellen, daß sie den Löchern und/oder den Rillen entsprechen, Anord
nen des wasserlöslichen Kunststoffilms in einem Hohlraum eines unteren Form
werkzeugs und Formen bzw. Spritzgießen der Befestigungseinrichtung mit dem
biologisch abbaubaren Kunststoff unter Verwendung des wasserlöslichen Kunst
stoffilms als Hohlraumseite des unteren Formwerkzeugs.
Als wasserlöslicher Kunststoff für die Herstellung der Rillen und/oder Löcher in der
auftrennbaren Befestigungseinrichtung oder als Klebstoffschicht kann ein beliebi
ger Kunststoff verwendet werden, solange er eine hydrophile Gruppe aufweist,
etwa eine Hydroxilgruppe, eine Karboxylgruppe oder eine Sulfogruppe, Wasser
löslichkeit zeigt und formbar bzw. spritzgießbar ist. Als konkrete Materialbeispiele
sind zu nennen Polyvinylalkohol, modifizierter Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure,
Polyethylenoxid, CMC (Carboxy-Methyl-Zellulose) und Gummi. Unter den oben
aufgezählten Materialien ist besonders vorteilhaft der modifizierte Polyvinylalkohol
(etwa das durch Aufpfropfen von Polyoxyalkylen an ein Vinylalkohol-Allyl-
Alkoholkopolymer erzeugte GRAFT-Polymer, hergestellt von Nippon Synthetic
Chemical Industry Co., Ltd. und erhältlich unter der Handelsbezeichnung
"Ecomaty AX").
Als in Kombination mit dem erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Kunststoff
optional verwendbarer weiterer biologisch abbaubarer Kunststoff kann ein beliebi
ger biologisch abbaubarer Kunststoff verwendet werden, solange er formbar bzw.
spritzgießbar ist und eine geeignete Flexibilität und Härte zeigt und von Mikroor
ganismen zersetzt werden kann. Konkrete Beispiele für den Kunststoff sind
Kunststoffe aus einem mikrobiologischen Fermentationsproduktionsprozeß, etwa
ein Kopolymer von Hydroxybuttersäure mit Hydroxyvaleriansäure (hergestellt von
Zeneka KK und erhältlich unter der Handelsbezeichnung "Biopol"), natürliche ma
kromolekulare (Stärke-) Kunststoffe, etwa eine Mischung von Stärke mit modifizier
tem Polyvinylalkohol (hergestellt von Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.
und erhältlich unter der Handelsbezeichnung "Mater-Bi") sowie eine Mischung von
Stärke mit einem biologisch abbaubaren synthetischen Polymer (hergestellt von
Werner Lambert Corp., USA, und erhältlich unter der Handelsbezeichnung
"Novon") und chemische synthetische Kunststoffe, etwa Polycaprolacton
(hergestellt von Daicel Chemical Industry K. K. und erhältlich unter der Handels
bezeichnung "Praccel").
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Arbeitsbeispielen beschrieben, die
die erfindungsgemäße Wirkung im einzelnen demonstrieren.
Als Ausgangsmaterialien wurden hierbei kommerziell erhältliche biologisch ab
baubare Kunststoffe verwendet. Bei diesem Beispiel wurde der biologisch abbau
bare Kunststoff vom aliphatischen Polyestertyp von Showa Highpolymer Co., Ltd.,
verkauft unter der Handelsbezeichnung "Bionolle" #1020, als Polybutylensuccinat
eingesetzt und der biologisch abbaubare Kunststoff vom Poly-Milchsäure-Typ von
Shimatzu Seisakusho K. K., verkauft unter der Handelsbezeichnung "LACT" als
Poly-Milchsäure eingesetzt. Zunächst wurden diese Produkte in der Form von
Pillen bei vermindertem Druck und 80°C für vier Stunden getrocknet. Die in sol
chen Mengen abgewogenen Kunststoffe, daß sich ein Bionolle/LACT-
Gewichtsverhältnis von 75/25 ergibt, wurden in eine Knetvorrichtung geworfen.
Sie wurden bei 170°C Knettemperatur, 60 U/Min Mischerumlaufgeschwindigkeit
und 5 Minuten Knetzeit geknetet, um den Kunststoff a mit den in Tabelle 1 darge
stellten Eigenschaften zu erhalten. Entsprechend wurde der Kunststoff b erhalten
mit 190°C Knettemperatur, 60 U/Min. Mischerumlaufgeschwindigkeit und 5 Minu
ten Knetzeit und der Kunststoff c mit 210°C Knettemperatur, 60 Umdrehun
gen/Minute Mischerumlaufgeschwindigkeit und 5 Minuten Knetzeit.
Die durch die oben beschriebene Prozedur hergestellten Kunststoffe a-c wurden
getrennt in der Form von Monofilamenten extrudiert und bezüglich der Zugfestig
keit durch eine Dehnungstesteinrichtung untersucht. Ein Schnitt durch die Monofi
lamente aus dem Kunststoff a, b und c wurde untersucht, um die Durchmesser
der Partikel von LACT als Poly-Milchsäure-Komponente zu messen. Die entspre
chenden Zugfestigkeitsdaten und die Daten der LACT-Partikeldurchmesser sind
zusammen in Tabelle 1 dargestellt. Aus den Resultaten in Tabelle 1 ergibt sich
deutlich, daß die LACT-Partikel in allen Kunststoffen Durchmesser von nicht über
9 um haften und die Festigkeit des gekneteten Kunststoffes mit abnehmendem
Partikeldurchmesser zunahm.
Die Kunststoffe a, b und c wurden getrennt mit einer Spritzgußvorrichtung verar
beitet, um spritzgegossene Reißverschlüsse A, B und C nach der Spezifikation
SVS zu erhalten und diese Reißverschlüsse wurden hinsichtlich der lateralen
Zugfestigkeit getestet. Die Testresultate sind zusammen mit den Durchmessern
der LACT-Partikel in Tabelle 1 gezeigt.
Die laterale Zugfestigkeit wurde gemessen wie in Fig. 21 dargestellt. Die Reiß
verschlußstreifen 2d wurden so gehalten, daß die Kopplungselemente 4d in ver
koppeltem Zustand waren, und die Reißverschlußbänder 3d wurden unter Ver
wendung einer Zugfestigkeitstesteinrichtung mit einer festen Rate (300
mm/Minute) in der Eingriffsrichtung der Streifen gezogen, wie in Fig. 21 darge
stellt, um die Zugfestigkeit zu testen. Die bei dem Test verwendeten Halterungen
50 hatten eine Breite von 25 mm.
Aus den Resultaten in Tabelle 1 ergibt sich deutlich, daß die laterale Zugfestigkeit
des Reißverschlusses mit abnehmendem LACT-Partikeldurchmesser im Verhält
nis stieg. Alle Spritzgußgegenstände zeigten laterale Zugfestigkeiten über dem
Standard von 25 kgf/25 mm der Spezifikation 5VS gemäß den JIS (Japanese In
dustrial Standard = japanische Industrienorm). Die Resultate zeigen die Verbesse
rung der Festigkeit durch Durchmesser der LACT-Partikel von nicht über 9 µm.
Als Ausgangsmaterialien wurden hier kommerziell erhältliche biologisch abbauba
re Kunststoffe verwendet. Bei diesem Beispiel wurde die Talk enthaltende (30%)
Variante des biologisch abbaubaren Kunststoffs vom aliphatischen Polyestertyp
von Showa High Polymer Co., Ltd, verkauft unter der Handelsbezeichnung
"Bionolle" #1020, als Talk enthaltendes Polybutylensuccinat eingesetzt und der
biologisch abbaubare Kunststoff vom Poly-Milchsäure-Typ von Shimadzu Seisa
kusho K. K., erhältlich unter der Handelsbezeichnung "LACT" #2010, als Poly-
Milchsäure. Zunächst wurden diese Produkte in der Form von Pillen bei verringer
tem Druck und 80°C vier Stunden getrocknet. Die getrockneten Kunststoffe wur
den getrennt nach dem Trockenmischverfahren verarbeitet unter Verwendung
einer Spritzgußvorrichtung, um spritzgegossene Reißverschlüsse zu erhalten,
nämlich den Reißverschluß A, der ausschließlich aus der 30% Talk enthaltenden
Variante von Bionolle gebildet war und den Reißverschluß B, der aus der 30%
Talk enthaltenden Variante von Bionolle und LACT in einem Mischungsverhältnis
von 80/20 (Gew.-%) oder Bionolle/Talk/LACT in einem Mischungsverhältnis von
56/24/20 (Gew.-%) gebildet war.
Die resultierenden Gegenstände A und B wurden getrennt hinsichtlich der latera
len Zugfestigkeit getestet. Die Testresultate sind in Tabelle 2 gezeigt.
Bei Vergleich der Probe aus ausschließlich Talk enthaltendem Bionolle
(Spritzgußgegenstand A) und der Probe aus Talk enthaltendem Bionolle als konti
nuierliche Phase und LACT als dispergierte Phase (Spritzgußgegenstand B) nach
Tabelle 2 ergibt sich, daß der Reißverschluß B mit LACT für die dispergierte Pha
se eine höhere laterale Zugfestigkeit zeigte. Die Testresultate zeigen den Festig
keitsgewinn durch eine Dreiphasenstruktur aus einer kontinuierlichen Phase eines
biologisch abbaubaren und einen anorganischen Füllstoff enthaltenden Kunst
stoffs und der dispergierten Phase aus dem biologisch abbaubaren Kunststoff.
Die erfindungsgemäßen Gegenstände aus biologisch abbaubarem Kunststoff
können die Umwelt nicht schädigen oder ein öffentliches Ärgernis bilden, wenn sie
weggeworfen werden, weil sie aus einem biologisch abbaubarem Kunststoff be
stehen, der durch Mikroorganismen im Boden oder im Wasser zersetzt wird, wenn
sie nach Gebrauch weggeworfen werden, und ferner optional aus einem anorga
nischen Füllmaterial, das aus einer in der Natur auftretenden anorganischen Ver
bindung besteht. Da die Erzeugnisse aus den biologisch abbaubaren Kunststoffen
ferner auf dem Boden zu Kompost werden, können sie nicht zu verstreuten Teilen
werden, wie bei gewöhnlichen Kunststofferzeugnissen, und können wilde Tiere
nicht verletzen. Die Tatsache, daß diese Erzeugnisse bei der Zersetzung an Vo
lumen verlieren, führt zu einer längeren aktiven Zeit einer Müllkippe bzw. stabili
siert den Zustand der Müllkippe. Wenn diese Erzeugnisse durch Verbrennung be
seitigt werden, wird die Möglichkeit einer Beschädigung des Verbrennungsofens
verringert, weil der biologisch abbaubare Kunststoff beim Verbrennen eine geringe
Wärmemenge erzeugt. Die biologisch abbaubare auftrennbare Verschlußeinrich
tung als Ausführungsform der Erfindung kann in vorteilhafter Weise eingesetzt
werden zum Verbinden von Teilen bei verschiedenen Wegwerfprodukten, etwa
Bändern zum Schnüren, Saatabdeckungen, Pilzzuchtabdeckungen und Windeln,
die aus einem biologisch abbaubaren Kunststoff oder einem wasserlöslichen
Kunststoff hergestellt sind.
Die Erfindung wurde anhand bestimmter Ausführungsformen und Arbeitsbeispie
len beschrieben, kann jedoch in anderen Formen ausgeführt werden, ohne daß
ihre wesentlichen Eigenschaften dabei verlassen werden. Die beschriebenen
Ausführungsformen und Beispiele sind daher als nicht einschränkend und nur
beispielhaft zu verstehen, wohingegen der Gegenstand der Erfindung im wesentli
chen durch die beiliegenden Ansprüche anstelle der vorstehenden Beschreibung
bestimmt ist. Demzufolge sind alle Abwandlungen, die im Bedeutungsbereich und
im Äquivalenzbereich der Ansprüche liegen, vom Schutz mitumfaßt.
Claims (11)
1. Gegenstand aus einem biologisch abbaubaren Kunststoffmaterial mit einer
kontinuierlichen Phase aus einem aliphatischen Polyester, nämlich Poly
butylensuccinat und/oder Polyethylenadipat, und einer dispergierten Phase
aus Milchsäure, wobei die aliphatische Polyester-Komponente einen Anteil
von zumindest 50 Gew.-% des Materials ausmacht und die Poly-Milchsäure
in der Form von Partikeln in dem aliphatischen Polyester dispergiert ist.
2. Gegenstand nach Anspruch 1, bei dem die aliphatische Polyester-
Komponente einen Anteil im Bereich von 55-90 Gew.-% des Materials
ausmacht.
3. Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die kontinuierliche Phase
gebildet ist aus einem ein anorganisches Füllmaterial enthaltenden aliphati
schen Polyester.
4. Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die disper
gierte Phase einen Anteil im Bereich von 5-45 Gew.-% des Materials aus
macht.
5. Gegenstand nach Anspruch 3, auch in Verbindung mit 4, bei dem das an
organische Füllmaterial zumindest ein Element ist aus der Gruppe aus
Talk, Kalziumkarbonat, Ton, Kaolin, Kohlenstoff, Glimmer, Siliziumoxid,
Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumkarbonat, Magnesiumoxid,
Magnesiumhydroxid und Bariumsulfat.
6. Gegenstand nach Anspruch 3, auch in Verbindung mit 4 oder 5, bei dem
das in der kontinuierlichen Phase enthaltene anorganische Füllmaterial
Talk ist.
7. Gegenstand nach Anspruch 3, auch in Verbindung mit 4, 5 oder 6, bei dem
das in der kontinuierlichen Phase enthaltene anorganische Füllmaterial
Kalziumkarbonat ist.
8. Gegenstand nach Anspruch 3, auch in Verbindung mit Anspruch 4, 5, 6
oder 7, bei dem das in der kontinuierlichen Phase vorliegende anorgani
sche Füllmaterial in einer Menge von 5-100 Gewichtsteilen auf der Basis
von 100 Gewichtsteilen des aliphatischen Polyesters vorliegt.
9. Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der
Durchmesser der Partikel der Polymilchsäure nicht mehr als 9 µm beträgt.
10. Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, der ein Reißver
schluß ist.
11. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1-9, der eine auftrennbare Befesti
gungseinrichtung, insbesondere ein Klettverschluß, ist.
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