DE202009006668U1 - Biologisch abbaubare Verbundformkörper aus Flachgeweben - Google Patents

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Abstract

Formkörper aus biologisch abbaubaren aliphatischen Polyestern, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus mehreren Lagen von Flachgeweben gebildet werden, deren Kettrichtungen jeweils zueinander einen Winkel von mindestens 10° zur benachbarten Lage bilden, und die thermisch miteinander verfestigt sind, wobei die Kettfäden einen Schmelzpunkt oberhalb der Verfestigungstemperatur und die Schussfäden einen Schmelzpunkt unterhalb der Verfestigungstemperatur aufweisen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf Formkörper, die aus miteinander verklebten Flachgeweben aus synthetischen, biologisch abbaubaren Filamenten aufgebaut sind, und deren Verwendung in Trennwänden.
  • Stand der Technik
  • Raumabtrennungen werden aus den verschiedensten Werkstoffen hergestellt. Die Auswahl der Materialien richtet sich primär nach den gestellten Anforderungen, z. B. Wärmeisolierung, Schalldämmung, Sichtschutz, etc. oder Kombinationen hieraus.
  • Bekannt sind insbesondere mobile Leichtbautrennwände wie Paravents bzw. „Spanische Wände”, aber auch lose aufgestellte oder leicht verschraubte Trennwände wie etwa in Großraumbüros oder auf Messeständen. Leichtbautrennwände dienen in erster Linie dem direkten Sichtschutz.
  • Leichtbautrennwände werden meist aus Holz, Spanplatten, Kunststoff, Gipsplatten, Papier oder in Kombination aus diesen Werkstoffen hergestellt, wobei sie oft von Aluminiumprofilen umrandet oder über Aluminiumprofile miteinander zu größeren Einheiten verbunden sind, wie etwa optisch abgetrennten Arbeitskabinen in Großraumbüros, Gesprächsecken auf Messeständen, etc.
  • Insbesondere für Messestände ist der Aufwand groß und mit nicht unerheblichen Kosten verbunden. Hinzu kommt, dass nach der Messe die Messestände meist nicht mehr gebraucht und entsorgt werden, entweder in einer Deponie oder einer Müllverbrennung. Je nach Material entstehen bei der Verbrennung Schadstoffe, die aufwendig aus dem Rauch ausgefiltert werden müssen, oder es handelt sich um schwer oder nicht abbaubare Stoffe, die auf einer Deponie praktisch nicht verrotten.
  • Es gibt auch Beispiele für biologisch abbaubare Trennwände: Die DE 10 2007 048422 A1 beschreibt ein Holzfaser-Dämmmaterial und dessen Herstellung, die DE 10 2007 024045 A1 einen biologisch abbaubaren Naturfaserverbundwerkstoff. In beiden Dokumenten werden Hybridkonstruktionen beschrieben, die zwar biologisch abbaubar, von ihrer Konstruktion her aber relativ aufwendig herzustellen sind.
  • Aufgabe dieser Erfindung ist es, Leichtbauwände aus einem synthetischen Material, insbesondere für den Sichtschutz herzustellen, die nach ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung auf einer Deponie biologisch abbauen.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch Verwendung von Filamenten aus biologisch abbaubaren Polymeren, insbesondere aus Polyhydroxyalkanoaten. Beispiele für bevorzugte Polyester aus dieser Gruppe sind Polyhydroxybutyrat, Poly-(hydroxybutyrat-co-hydroxyvalerat), Poly-(hydroxybutyrat-co-polyhydroxy-hexanoat), Polyglycolsäure, Poly-(epsilon-caprolacton) und besonders bevorzugt Polymilchsäure.
  • Die genannten biologisch abbaubaren Polymere werden zu Filamenten versponnen, bevorzugt zu sehr flachen Profilmonofilamenten. Ein Verfahren zur Herstellung besonders flacher Profilmonofilamente ist die Verspinnung des Polymeren als Folie, deren ein- oder mehrstufige unidirektionale Verstreckung, anschließend das Aufschneiden der Folie in Streifen gleicher Breite und das Aufspulen dieser Streifen (= Flachmonofilamente) auf Spulen.
  • In einem zweiten Schritt werden die Monofilamente verwebt. Dabei werden die erfindungsgemäßen Profilmonofilamente als Kette eingesetzt. Als Schussmaterial kommen bevorzugt Multifilamente aus dem gleichen Material zum Einsatz, jedoch mit geringerem Polymerisationsgrad und damit geringerem Schmelzpunkt als dem der Kettfäden. Als Gewebebindung kann die einfache Leinwandbindung verwendet werden, bevorzugt sind aber Bindungen mit möglichst wenig Kreuzungspunkten, z. B. die Köperbindung oder besonders bevorzugt die Atlasbindung.
  • Grund hierfür ist, dass die Kettrichtung bevorzugt ist und die Zugfestigkeit des Gewebes bestimmt. Sie wird umso besser, je weniger Kreuzungspunkte die Kettfäden haben. In Querrichtung (Schussrichtung) ist die Festigkeit des Gewebes gering. Die Schussfäden haben zunächst nur die Aufgabe, das Gewebe grob zusammen zu halten (später dienen sie u. a. der thermischen Verfestigung).
  • Die Gewebe werden anschließend in der Weise übereinander gelegt, dass die Kettfäden zur jeweils benachbarten Gewebeschicht einen Winkel von mindestens 10° bilden. Üblich sind mindestens 35 Gewebelagen, bevorzugt 50 bis 300 Gewebelagen. Die Gewebelagen werden anschließend unter Wärmeeinwirkung miteinander verpresst, wobei die Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts der Schussfäden und unterhalb des Schmelzpunkts der Kettfäden liegt. Man bezeichnet diesen Vorgang auch als thermisches Verfestigen oder Bondieren.
  • Die thermische Verfestigung lässt sich noch verbessern, wenn zwischen den einzelnen Gewebelagen eine dünne Folie aus dem gleichen Polymer mit gleichem Polymerisationsgrad wie dem der Schussfäden eingebracht wird. Beim thermischen Verfestigen werden die Gewebeschichten damit noch besser miteinander verbunden.
  • Durch die Gewebelagen unterschiedlicher Kettrichtung, die jeweils die bevorzugte Festigkeitsrichtung bestimmen, entsteht so ein isotroper Formkörper. Diese Formkörper werden zu Flächenelementen gewünschter Größe geschnitten und als Wandelemente für die vorgenannten Sichtschutz-Trennwände eingesetzt.
  • Beispiel: Verwendet wurde als Rohstoff der aliphatische Polyester Nature Works Polylactide Resin 6400D von Fa. Nature Works LLC, Minnetonka, MN 55345 USA. Der Rohstoff wurde in einem Taumeltrockner unter Vakuum bei 150°C 24 h nachkondensiert. Der Polyester wurde zu einer Folie versponnen, zweifach in Längsrichtung verstreckt, in Streifen von 4 mm Breite geschnitten und auf Scheibenspulen aufgespult. Das so gewonnene Profilmonofilament hat einen rechteckigen Querschnitt mit den Maßen 4,00 mm·0,030 mm. Hieraus wurde eine Webkette mit 500 Fäden geschärt.
  • Als Schussfaden wurde ein Rundmonofil dtex 33f1 aus dem gleichen, jedoch nicht nachkondensierten Rohstoff gesponnen. Das Gewebe wurde in Atlasbindung hergestellt. Die Gewebe waren ca. 2 m breit und wurden auf 2–3 m Länge geschnitten. Anschließend wurden die einzelnen Lagen im Winkel von 10° gegenüber der darunter liegenden Lage im Uhrzeigersinn gedreht. Zwischen jede der Gewebelagen wurde eine Folie aus gleichem, nicht nachkondensierten Rohstoff von 10 μm Stärke gelegt.
  • Es wurden zwei Muster hergestellt: Das erste mit 108 Gewebelagen, das zweite mit 216 Gewebelagen. Beide Muster wurden in einer Presse bei 165°C und 150 kPa thermisch verfestigt.
  • Die überstehenden, nicht thermisch verfestigten Ränder wurden abgeschnitten. Die so erhaltenen Platten hatten eine Stärke von ca. 6,5 mm (Muster 1) bzw. ca. 13 mm (Muster 2). Hieraus wurden Trennwandelemente von 1 m Breite geschnitten. Das Flächengewicht lag bei ca. 8,02 kg/m2 (Muster 1) bzw. 16,08 kg/m2 (Muster 2).
  • Die erfindungsgemäßen Trennwände eignen sich hervorragend als Sichtschutzwände in den vorgenannten Einsätzen. Denkbar ist auch die Verwendung erfindungsgemäßer Trennwände in Fahrzeugen, insbesondere zur Abtrennung von Kabinen, Toiletten u. ä. in Schiffen, Bussen oder Flugzeugen. Sie können nach Ende der Lebensdauer des Fahrzeugs umweltgerecht biologisch entsorgt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102007048422 A1 [0006]
    • - DE 102007024045 A1 [0006]

Claims (9)

  1. Formkörper aus biologisch abbaubaren aliphatischen Polyestern, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus mehreren Lagen von Flachgeweben gebildet werden, deren Kettrichtungen jeweils zueinander einen Winkel von mindestens 10° zur benachbarten Lage bilden, und die thermisch miteinander verfestigt sind, wobei die Kettfäden einen Schmelzpunkt oberhalb der Verfestigungstemperatur und die Schussfäden einen Schmelzpunkt unterhalb der Verfestigungstemperatur aufweisen.
  2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettfäden der Flachgewebe aus einem Profilmonofilament des aliphatischen Polyesters mit erhöhter Viskosität bestehen, und dass die Schussfäden aus einem Multi- oder Monofilament mit geringerer Viskosität bestehen.
  3. Formkörper nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kettfäden im Querschnitt ein Profil aufweisen, dessen Breite 0,3 mm bis 30 mm beträgt, bevorzugt 1 mm bis 5 mm, und dessen Höhe 5 μm bis 50 μm beträgt.
  4. Formkörper nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Querschnittsprofil der Kettmonofilamente rechteckig ist.
  5. Formkörper nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schussfaden des Flachgewebes aus einem Multifilament oder einem Monofilament gebildet wird und eine Feinheit von max. 100 dtex aufweist.
  6. Formkörper nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den einzelnen Gewebelagen zusätzlich eine Folie aus dem gleichen aliphatischen Polyester mit einem Schmelzpunkt unterhalb der Verfestigungstemperatur befindet.
  7. Formkörper nach Anspruch 1 bis 6, wobei es sich bei dem aliphatischen Polyester um Polyhydroxyalkanoate handelt, bevorzugt um Polyhydroxybutyrat, Poly-(hydroxybutyrat-co-hydroxyvalerat), Poly-(hydroxybutyrat-co-polyhydroxy-hexanoat), Polyglycolsäure, Poly-(epsilon-caprolacton) und besonders bevorzugt Polymilchsäure.
  8. Verwendung der Formkörper nach Anspruch 1 bis 7 als Trennwände, die dem Sichtschutz dienen.
  9. Verwendung der Formkörper nach Anspruch 1 bis 7 in Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen als Kabinenwände.
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