EP2576210A1 - Folienanordnung mit erhöhter temperaturbeständigkeit - Google Patents

Folienanordnung mit erhöhter temperaturbeständigkeit

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EP2576210A1
EP2576210A1 EP11727654.3A EP11727654A EP2576210A1 EP 2576210 A1 EP2576210 A1 EP 2576210A1 EP 11727654 A EP11727654 A EP 11727654A EP 2576210 A1 EP2576210 A1 EP 2576210A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature
layer
film
base layer
pla
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11727654.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kurt Stark
Karl Mauser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Loparex Germany GmbH and Co KG
Original Assignee
Huhtamaki Forchheim Zweigniederlassung der Hutamaki Deutschland GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huhtamaki Forchheim Zweigniederlassung der Hutamaki Deutschland GmbH and Co KG filed Critical Huhtamaki Forchheim Zweigniederlassung der Hutamaki Deutschland GmbH and Co KG
Publication of EP2576210A1 publication Critical patent/EP2576210A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • Plastics such as polylactic acid (PLA) or starch are enjoying increasing popularity in the packaging of many packaged goods, such as food. These plastics are compostable one hand, but on the other hand have many advantages of conventional thermoelectric ⁇ plastics based on polyolefins.
  • polylactide PLA polylactide
  • TBS thermoplastic starch
  • thermoplastic starch To be able to process this material, plasticizers are added, the
  • An embodiment of the invention relates to a film assembly having a temperature resistance of at least 70 ° C, comprising
  • At least one PLA or starch-comprising biodegradable base layer having a proportion of at least 50% by weight of the film arrangement, wherein the base layer has a temperature resistance of at most 60 ° C, and
  • At least one first temperature-resistant film layer one of the polymer of the base layer
  • o has a degree of crystallization of at least 10% and a melting point of at least 70 ° C.
  • a base layer based on PLA or starch which has a relatively low temperature resistance of at most 60 ° C, with a first temperature-resistant film layer in the
  • Foil assembly has a temperature resistance that is above the temperature resistance of the biodegradable base layer. Due to the high proportion by weight of the biodegradable base layer of at least 50% by weight, however, there is still sufficient compostability and biodegradability of the entire film arrangement
  • compostable or biodegradable materials mostly based on renewable raw materials, so that these materials can be described as environmentally friendly and sustainable.
  • the first temperature-resistant film layer in this case has a glass transition temperature of at least 70 ° C and thus has a temperature resistance that is higher than that of the biodegradable base layer.
  • the glass transition temperature also known as T g, is the temperature at which amorphous or partially crystalline polymers from a liquid or rubbery state in the hard-elastic or glassy state
  • the measurement of the glass transition temperature can be carried out by various methods, such as differential scanning calorimetry (DSC).
  • DSC differential scanning calorimetry
  • the dynamic differential calorimetry is a thermal method for determining the emitted or absorbed heat quantity of a sample during defined measurement conditions.
  • Such a measuring method is known to the person skilled in the art and is described, for example, in the German industrial standards DIN 53765, DIN 51007 and ASTM E474 or ASTM D3418.
  • the degree of crystallinity of the first temperature-dependent film layer comprising a polymer different from the polymer of the base layer should be at least 10% and the melting point at least 70 ° C.
  • the degree of crystallization of a polymer indicates the proportion of molecular chains in the polymer which are present in crystalline form in contrast to the amorphous form.
  • the degree of crystallization of a polymer also decisively determines the thermal and mechanical properties of a polymer, and with increasing degree of crystallization and the
  • the degree of crystallinity of a polymer is determined, for example, by dynamic differential calorimetry, as in
  • a temperature resistance at a certain temperature in the sense of the present inventive film arrangement is given when a sample of the film assembly of the dimensions of 100 mm in length and 20 mm in width with a residence time of 5 min at the corresponding temperature and at a load of half a kilogram Weight during this period shows a deformation of less than 10% in relation to the initial length.
  • a test arrangement for determining the temperature resistance will be described in more detail below in the embodiments.
  • biodegradable films means films which are prepared in accordance with the process described in the German industrial standard DIN EN 13432
  • a method is used to test the aerobic compostability, which is identical to the ISO 14855: 1999 method.
  • the test duration may not exceed a maximum duration of six months.
  • the film arrangement to be tested must have a degree of degradation of at least 90% or 90% of the maximum value of one in the plateau phase
  • Disintegration test carried out in the context of aerobic composting. This may after a composting of for a maximum of 12 weeks in a> 2 mm sieve fraction not more than 10% of the original dry weight of the
  • polylactide which uses polylactic acid as a polymer in the base layer.
  • Monomers of the polylactide may be D or L-hydroxycarboxylic acids.
  • the preparation of the polylactic acid takes place via catalytic ring opening ⁇ polymerizations of lactide, an annular
  • biodegradable polyhydroxycarboxylic acids which are also food-compatible.
  • the monomers are also food-compatible.
  • Lactic acid molecules come from renewable sources and can be produced by microorganisms via enzymatic or
  • biochemical processes are obtained for example from corn, potatoes or sugar beet.
  • Manufacturer of polylactic acid or PLA is z. B. the company Nature Works®.
  • thermoplastic It is also possible to use so-called thermoplastic
  • Starch for example, from natural strength through
  • thermoplastic starch Addition of plasticizers such as sorbitol and / or glycerol and can be prepared by homogenization in extruders.
  • plasticizers increases the extrudability of the starch and reduces its brittleness, but also lowers the glass transition temperature of the thermoplastic starch and thus reduces its temperature resistance.
  • the Her ⁇ position and properties of thermoplastic starch are described, for example, in the publications EP 0 397 819 B1, WO 91/16375 A1, EP 0 537 657 B1 and EP 0 702 698 B1
  • At least one first adhesion promoter layer is present between the base layer and the temperature-resistant layer
  • Base layer and the first temperature-resistant film layer have such different chemical properties that the adhesive strengths of the two layers are often unsatisfactory.
  • a first adhesion promoter layer is then present, which is between the base layer and the temperature-resistant
  • Film layer is present and requires good adhesion of the first temperature-resistant film layer on the biodegradable base layer.
  • the optional adhesive layer may further comprise a plastic which is grafted with anhydride groups ⁇ , such as polypropylene, ethylene vinyl acetate or ethylene acrylate, each with
  • Layers ⁇ such coupling agents are particularly capable of high composite ⁇ liability of at least 5 to 10 N terephthalate per 15 mm between the different materials of the base layer, such as PLA, and between the first heat-resistant film layer, for example, amorphous polyethylene, PP or PA to enable.
  • the adhesive layer can, depending on their glass transition temperature ⁇ and / or their degree of crystallization and the Melting point also for improving the temperature resistance of Folienanorditch invention
  • the adhesion promoter layer is also biodegradable and more preferably additionally made of renewable raw materials.
  • the base layer is amorphous or the base layer comprises an amorphous PLA or
  • thermoplastic starch-comprising polymer Amorphous in the sense of the present invention are understood to mean polymers or film layers which have a
  • PLA is amorphous under standard processing conditions, for example in an extrusion, by a casting or blowing process, since the process steps for producing films are so fast that the rapid
  • thermoplastic starch is usually amorphous.
  • the base layer may be free from the temperature resistance-increasing additives.
  • additives may be polymeric modifiers, for example Example based on ethylene copolymers containing the
  • additives is usually very expensive and can also lead to a clouding or reduction in transparency.
  • the base layer contains exclusively PLA or copolymers based solely on PLA. Numerous examples are known from the prior art, in which by mixing other plastics,
  • copolymers based on styrene and maleic anhydride increased temperature resistance can be achieved.
  • plastic-based In ⁇ mixtures are with inventive film arrangements not necessary since, as already mentioned above, the increased
  • Temperature stability is caused by the first temperature-resistant film layer.
  • plasticizers may also be present in a further embodiment of the film arrangement according to the invention. This improves the mechanical properties of the film, such as an increase in the elongation at break or higher tear and tear propagation resistance.
  • plasticizers the addition of plasticizers the
  • thermally stable film assembly which remains thermally stable at least up to 70 ° C (and higher).
  • the base layer in a preferred
  • Polyhydroxycarboxylic comprising plastic.
  • the monomers of the PLA base layer may comprise D-lactic acid or else L-lactic acid.
  • the PLA base films of film arrangements according to the invention can have no or only a very small proportion of, for example, less than 10% by weight or preferably less than 5% by weight of so-called stereocomplexes of D-PLA, composed of D-lactic acids and of L-PLA, synthesized from L Having lactic acid monomers.
  • stereo complexes between D-PLA and L-PLA have partly improved material properties, but are very expensive to produce.
  • Increase the stereo complexes of D-PLA and L-PLA often the melting point and the crystalline ⁇ sationsgrad of PLA films, which in turn results in an increased temperature stability.
  • the stereo complexes can be produced for example by tempering of D-PLA and L-PLA-containing films, but this is time-consuming and cost-intensive ⁇ .
  • an increased temperature resistance is attributable to the first temperature-resistant film layer, so that pretreated PLA base films with stereocomplexes of this type need not be used to increase the temperature stability.
  • the base layer PLA for example PLA 2002D from Nature Works®, or starch, for example Mater-BI® CF51B, Mater-BI® NF803A, Mater-BI® NF10A, or Mater-BI® CF99A from Novamont ,
  • the polymer of the temperature-resistant film layer is selected from a group consisting of:
  • PET Polyethylene terephthalate
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PA polyamide
  • PS polystyrene
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • PC polycarbonate
  • Such plastics which are produced in part on the basis of crude oil, have excellent temperature stability ⁇ lticianen, and are therefore particularly well suited to the
  • Polyethylene terephthalate can be used for example in the form of so-called amorphous polyethylene terephthalate (A-PET) or as so-called glycol-based PET (G-PET or PET-G). It is also possible to use crystalline modifications of polyethylene terephthalate (such as C-PET).
  • A-PET amorphous polyethylene terephthalate
  • G-PET glycol-based PET
  • C-PET crystalline modifications of polyethylene terephthalate
  • Polyethylene terephthalate usually has
  • Polypropylene has a glass transition temperature of 0 to -10 ° C and is therefore used under standard conditions at 25 ° C in the rubber-elastic range.
  • syndiotactic Polypropylene can have a degree of crystallization of 30 to 40% and isotactic polypropylene a
  • the glass transition temperature may be about 100 ° C, with polystyrene also being amorphous
  • Polystyrene can also be used as a
  • PE-LD polyethylene in the case of soft polyethylene PE-LD has a glass transition temperature of -100 ° C and a degree of crystallization of about 40 to 50% and in the case of hard polyethylene PE-HD one
  • Amorphous polyethylene terephthalate used.
  • Amorphous polyethylene terephthalate is also capable of forming in particularly thin layers, the
  • A-PET can be processed very easily in extruders.
  • Folienanordung is preferably a
  • Base layer used which includes PLA, where PLA may be the only polymer component.
  • the temperature-resistant film layer may also comprise polyhydroxycarboxylic acids other than PLA.
  • the Polyhydroxycarboxylic acid of the base layer may be selected from a group consisting of: poly-3-hydroxybutyrate, poly-3-hydroxyvalerate and poly-4-hydroxybutyrate, polyglycolic acid and any mixtures or copolymers thereof.
  • Poly-3-hydroxybutyrate has indeed only a glass transition temperature of 15 ° C ⁇ has a high crystallization ⁇ degree of over 60% and a melting point of over 170 ° C. Also polyglycolic acid has a relatively low glass transition ⁇ temperature of 35 to 40 ° C, but has a high
  • Foil layer can be realized, so that the degree of
  • the thickness of the base layer is greater than the thickness of the temperature-resistant
  • the biodegradable base layer constitutes at least 60, 70 or even 80% by weight of the film assembly, with the result that the film assembly is predominantly based on biodegradable polymers. Furthermore, it is preferred if the film arrangement
  • a transparent film arrangement in the sense of the present invention is understood to mean a film arrangement which has transmission values of at least 50%, preferably greater than 80%, most preferably greater than 90%.
  • the haze is preferably less than 50%, preferably less than 25%, and most preferably less than 10%.
  • a film arrangement according to the invention has a temperature resistance of at least 75 °.
  • a further increase in the temperature resistance of the film assembly above 70 ° C addition can be achieved that on the one hand, a polymer in the first
  • temperature-resistant film layer which has a temperature resistance of at least 80 ° C or that the thicknesses of the first temperature-resistant film layer is increased compared to the thickness of the base layer.
  • the temperature stability of embodiments of the invention Folienanordung takes in the following series
  • Foil arrangement additionally comprises:
  • Foil layer is arranged.
  • the base layer is thus arranged between two temperature-resistant film layers, the first and second temperature-resistant film layer, to improve the adhesion between the base layer and the respective temperature-resistant film layers, first and second
  • Adhesive layers can be present.
  • the temperature-resistant film layers act particularly well as a kind of "heat shields" and therefore require a particularly good increase in the temperature stability of the entire film arrangement over the temperature stability of the base layer alone.
  • the thickness of the base ⁇ layer is greater than the sum of the thicknesses of the first and second temperature-resistant film layers and the
  • first and second adhesion promoter layers optionally present first and second adhesion promoter layers, so that again the compostability and biodegradability of the entire film assembly is determined primarily by the base layer.
  • this may comprise, in addition to the base layer and the temperature-resistant film layer, a further, second base layer, wherein the temperature-resistant
  • Foil layer between the base layer and the further, second base layer is arranged.
  • Such a film arrangement may further comprise a second adhesion promoter layer which is arranged between the temperature-resistant film layer and the further, second base layer in order to ensure better adhesion between the temperature-resistant film layer and the further, second base layer.
  • the at least two base layers preferably comprise PLA. Furthermore, in the film arrangement, the temperature-resistant film layer may be on both sides of at least two
  • base layers which are present on the same side of the temperature-resistant film layer can be arranged directly above each other without
  • Adhesive layers are arranged therebetween.
  • Embodiments of film assemblies of the invention may contain additives such as antiblock and slip additives which have a significant influence on the coefficient of friction of the film assembly against itself or against other substrates such as steel or glass.
  • a possible slip-antiblock combination is Sukano® PLA DCS 511.
  • the film arrangement can be further refined and, for example, provided with an imprint, or stretched, embossed, siliconized and / or laminated. Furthermore, it is possible that the film assembly by coextrusion, for example by means of the cast or
  • Blowing process can be produced. This can be produced in a particularly simple manner film assemblies containing the base layer, the adhesive layer and one or more temperature-resistant ⁇ film layers. By means of this simple production process, base layers based on
  • Polyhydroxycarboxylic acids such as PLA, are produced, these layers have a high amorphicity
  • FIG. 1 shows a cross section through an embodiment of a film arrangement according to the invention
  • FIG. 2 shows a cross section through a further embodiment of a fiction, modern ⁇ film arrangement with two thermally resistant film layers
  • Figure 3 is a schematic drawing of an experimental arrangement for determining the temperature resistance.
  • FIG. 1 shows in cross section a film assembly 1 with a biodegradable base layer 5 to which a first temperature- ⁇ resistant film layer 10 was applied by means of a first adhesive layer 15 °.
  • the biodegradable Base layer for example, from conventional, in no way modified to increased temperature stability
  • Polylactide PLA for example the polylactide PLA 2002D from Nature Works®. On this base layer is a first
  • Adhesive layer 15 applied, for example
  • the first temperature-resistant film layer is applied, for example, amorphous polyethylene terephthalate ⁇ .
  • FIG 2 shows another embodiment of a film assembly fiction, modern ⁇ , wherein in addition to the arrangement shown in Figure 1 film a second adhesive layer 16 and a second heat-resistant film layer 11 are present.
  • the PLA base layer 5 is particularly well protected against elevated temperatures.
  • the layer thickness of the base layer may be, for example, 10 ⁇ m to 2,000 ⁇ m, preferably 15 mm to 1,500 ⁇ m, most
  • the film layer (s) and optionally the adhesion promoter layer (s) may be, for example, 2 ⁇ m to 2,000 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m to 500 ⁇ m, most preferably 10 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • FIG. 3 shows a schematic arrangement for determining the temperature resistance.
  • the sample of the film assembly 1 had a length of 100 mm and a width of 20 mm and consisted of different film assemblies according to the invention, or
  • Weight load had a change of less than 10% compared to the original length.
  • Tables 1 to 5 show the structure and composition of the various film layers of five different embodiments of the invention
  • Embodiment 1 co-extruded cast film with PLA base layer and two temperature-stable
  • Example 2 (coextruded Castfol with PLA base layer and two temperature-stable
  • Embodiment 3 (coextruded cast film) with PLA base layer flanked by two temperature-stable film layers made of PA Layer composition Share in thickness in
  • Embodiment 4 (coextruded cast film) with four PLA base layers flanking a temperature-stable film layer of PP
  • Embodiment 5 (coextruded cast film) with a PLA base layer flanked by two temperature-stable G-PET film layers
  • thermo stabilities of about 74 ° C to 75 ° C.

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Abstract

Gegenstand einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Folienanordnung (1) mit einer Temperaturbeständigkeit bis zumindest 70 °C, umfassend -zumindest eine eine Polyhydroxycarbonsäure oder Stärke umfassende biologisch abbaubare Basisschicht (5) mit einem Anteil von zumindest 50 Gew-% an der Folienanordnung, wobei die Basisschicht eine Temperaturbeständigkeit von höchstens 60 °C aufweist, und -zumindest eine erste temperaturbeständige Folienschicht (10), die ein von der Basisschicht unterschiedliches Polymer umfasst, wobei die temperaturbeständige Folienschicht eine Glasübergangstemperatur von zumindest 70°C aufweist, und/oder einen Kristallisationsgrad von zumindest 10% und einen Schmelzpunkt von zumindest 70°C aufweist. Eine derartige Folienanordnung weist einerseits eine gegenüber der biologisch abbaubaren Basisschicht (5) erhöhte Temperaturbeständigkeit auf, hat aber andererseits aufgrund der Basisschicht nach wie vor ein ausreichendes Maß an biologischer Abbaubarkeit und Kompostierbarkeit.

Description

Beschreibung
Folienanordnung mit erhöhter Temperaturbeständigkeit
Folien aus biologisch abbaubaren, thermoplastischen
Kunststoffen, wie beispielsweise Polymilchsäure (PLA) oder Stärke erfreuen sich zunehmender Beliebtheit beim Verpacken von zahlreichen Packgütern, beispielsweise Lebensmitteln. Diese Kunststoffe sind einerseits kompostierbar, weisen aber andererseits auch viele Vorteile von herkömmlichen thermo¬ plastischen Kunststoffen auf der Basis von Polyolefinen auf.
Ein Nachteil von vielen biologisch abbaubaren Kunststoffen auf der Basis Polylactid (PLA) oder thermoplastischer Stärke (TBS) ist allerdings deren geringe Temperaturbeständigkeit. Beispielsweise hat Polylactid PLA eine Glasübergangsstufe Tg von ca. 60 °C und neigt deshalb bei Temperaturen oberhalb von 60 °C zur Verformung. Analog verhält es sich mit
thermoplastischer Stärke. Um dieses Material verarbeiten zu können, werden Weichmacher hinzugesetzt, die zu
Glasübergangsstufen Tg zwischen 30 und 60 °C führen. Aus diesem Grunde lassen sich Folienmaterialien oder Verpackungsmaterialien auf der Grundlage von PLA oder Stärke oberhalb dieser Temperaturen nur schwer einsetzen. Insbesondere kann nicht sichergestellt werden, dass derartig verpackte Artikel beim Transport durch heiße Klimazonen der Erde unbeschädigt beim Endkunden ankommen.
Es ist daher eine Aufgabe von Ausführungsformen der Erfindung, eine Folienanordnung bereitzustellen, deren Temperaturbeständigkeit gegenüber den herkömmlichen Folien auf der Basis von PLA oder Stärke erhöht ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Folienanordnung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Folienanordnung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Folienanordnung mit einer Temperaturbeständigkeit bis zumindest 70 °C, umfassend
zumindest eine PLA oder Stärke umfassende biologisch abbaubare Basisschicht mit einem Anteil von zumindest 50 Gew% an der Folienanordnung, wobei die Basisschicht eine Temperaturbeständigkeit von höchstens 60 °C aufweist, und
zumindest eine erste temperaturbeständige Folienschicht, die ein von dem Polymer der Basisschicht
unterschiedliches Polymer umfasst, wobei die
temperaturbeständige Folienschicht
o eine Glasübergangstemperatur von zumindest 70 °C
aufweist, und/oder
o einen Kristallisationsgrad von zumindest 10% und einen Schmelzpunkt von zumindest 70°C aufweist.
Bei einer derartigen Folienanordnung wird eine Basisschicht auf der Basis von PLA oder Stärke, die eine relativ niedrige Temperaturbeständigkeit von höchstens 60 °C aufweist, mit einer ersten temperaturbeständigen Folienschicht in der
Folienanordnung kombiniert, sodass in Summe die
Folienanordnung eine Temperaturbeständigkeit aufweist, die über der Temperaturbeständigkeit der biologisch abbaubaren Basisschicht liegt. Aufgrund des hohen Gewichtsanteils der biologisch abbaubaren Basisschicht von wenigstens 50 Gew-% ist aber nach wie vor eine ausreichende Kompostierbarkeit und biologische Abbaubarkeit der gesamten Folienanordnung
gewährleistet. Überdies sind die verwendeten kompostierbaren bzw. biologisch abbaubaren Materialien zumeist auch auf Basis nachwachsender Rohstoffe, so dass diese Materialien als umweltfreundlich und nachhaltig bezeichnet werden können.
Die erste temperaturbeständige Folienschicht weist dabei eine Glasübergangstemperatur von zumindest 70 °C auf und hat somit eine Temperaturbeständigkeit, die über der der biologisch abbaubaren Basisschicht liegt. Die Glasübergangstemperatur, auch Tg genannt, ist die Temperatur, bei der amorphe oder teilkristalline Polymere vom flüssigen oder gummielastischen Zustand in den hartelastischen oder glasigen Zustand
übergehen oder umgekehrt.
Die Messung der Glasübergangstemperatur kann mittels verschiedener Verfahren durchgeführt werden, beispielsweise der dynamischen Differenz-Kalorimetrie (DSC) . Die dynamische Differenz-Kalorimetrie ist dabei ein thermisches Verfahren zur Bestimmung der abgegebenen beziehungsweise aufgenommenen Wärmemenge einer Probe während definierter Messbedingungen. Ein derartiges Messverfahren ist dem Fachmann bekannt und ist beispielsweise in den deutschen Industrienormen DIN 53765, DIN 51007 und ASTM E474 oder ASTM D3418 beschrieben.
Alternativ oder zusätzlich sollten der Kristallisationsgrad der ersten temperaturabhängigen Folienschicht, die ein von dem Polymer der Basisschicht unterschiedliches Polymer umfasst, zumindest 10 % und der Schmelzpunkt zumindest 70°C betragen .
Der Kristallisationsgrad eines Polymers gibt dabei den Anteil der Molekülketten im Polymer an, die in kristalliner Form im Gegensatz zur amorphen Form vorliegen. Der Kristallisationsgrad eines Polymers bestimmt dabei auch entscheidend die thermischen und mechanischen Eigenschaften eines Polymers, wobei mit zunehmendem Kristallisationsgrad auch die
thermische Beständigkeit eines Kunststoffs zunimmt. Der
Kristallisationsgrad eines Polymers wird beispielsweise über die dynamische Differenz-Kalorimetrie bestimmt, wie in
Ehrenstein, W.; Riedel, G.; Trawiel, P.: Praxis der
thermischen Analyse von Kunststoffen, München [u.a.] :
Hanser, 2. Auflage 2003, beschrieben.
Eine Temperaturbeständigkeit bei einer bestimmten Temperatur im Sinne der vorliegenden erfindungsgemäßen Folienanordnung ist dann gegeben, wenn ein Probenstück der Folienanordnung von den Ausmaßen von 100 mm Länge und 20 mm Breite bei einer Verweilzeitzeit von 5 min bei der entsprechenden Temperatur und bei einer Belastung mit einem halben Kilogramm Gewicht während dieses Zeitraums eine Verformung von weniger als 10 % im Bezug auf die Ausgangslänge zeigt. Eine Versuchsanordnung zur Bestimmung der Temperaturbeständigkeit wird weiter unten in den Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Im Sinne der Erfindung werden unter "biologisch abbaubaren Folien" Folien verstanden, die gemäß des in der deutschen Industrienorm DIN EN 13432 beschriebenen Verfahrens
vollständig biologisch abgebaut werden können. Dabei wird eine Methode zur Prüfung der aeroben Kompostierbarkeit verwendet, die mit dem Verfahren ISO 14855:1999 identisch ist. Die Prüfdauer darf dabei eine maximale Dauer von sechs Monaten nicht überschreiten. Die zu prüfende Folienanordnung muss in der Plateauphase einen Abbaugrad von mindestens 90 % oder von 90 % des maximalen Wertes eines entsprechend
geeigneten Referenzsubstrats erreichen. Ferner wird ein
Desintegrationstest im Rahmen der aeroben Kompostierung durchgeführt. Hierbei darf nach einer Kompostierung von höchstens 12 Wochen Dauer in einer > 2 mm Siebfraktion maximal 10 % des ursprünglichen Trockengewichts des
Prüfmaterials gefunden werden.
Bevorzugt wird Polylactid, die Polymilchsäure als Polymer in der Basisschicht verwendet. Monomere des Polylactids können dabei D- oder L-Hydroxycarbonsäuren sein. Die Herstellung der Polymilchsäure erfolgt dabei über katalytische Ringöffnungs¬ polymerisationen von Lactid, einem ringförmigen
Kondensationsprodukt von zwei Milchsäuremolekülen, dem 1,4- Dioxan-3 , 6-Dimethyl-2 , 5-Dion . Die Herstellung von Polymilchsäure oder Polylactid ist beispielsweise auch in den US- Patenten US 5,208,297 oder US 5,357,035 beschrieben, auf die hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird. Eingesetzt werden können auch Co-Polymere der Milchsäure, die verschiedene Monomer-Einheiten aufweisen. Polylactide sind einfach
herzustellende, biologisch abbaubare Polyhydroxycarbonsäuren, die zudem lebensmittelverträglich sind. Die monomeren
Milchsäuremoleküle stammen aus nachwachsenden Quellen und können durch Mikroorganismen über enzymatische oder
biochemische Prozesse zum Beispiel aus Mais, Kartoffeln oder Zuckerrüben gewonnen werden. Hersteller von Polymilchsäure bzw. PLA ist z. B. die Firma Nature Works®.
Verwendet werden kann auch sogenannte thermoplastische
Stärke, die beispielsweise aus natürlicher Stärke durch
Zugabe von Weichmachern wie Sorbitol und/oder Glycerin und durch Homogenisierung in Extrudern hergestellt werden kann. Die Zugabe von Weichmachern erhöht die Extrudierbarkeit der Stärke und vermindert deren Sprödigkeit, senkt aber auch die Glasübergangstemperatur der thermoplastischen Stärke und vermindert somit ihre Temperaturbeständigkeit. Die Her¬ stellung und Eigenschaften von thermoplastischer Stärke werden beispielsweise in den Druckschriften EP 0 397 819 Bl, WO 91/16375 AI, EP 0 537 657 Bl und EP 0 702 698 Bl
beschrieben .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Folienanordung ist zumindest eine erste Haftvermittlerschicht zwischen der Basisschicht und der temperaturbeständigen
Folienschicht vorhanden.
Es ist weiterhin möglich, dass die biologisch abbaubare
Basisschicht und die erste temperaturbeständige Folienschicht so unterschiedliche chemische Eigenschaften aufweisen, dass die Haftfestigkeiten der beiden Schichten aufeinander häufig nicht befriedigend sind. Für ausreichende Haftfestigkeiten ist dann eine erste Haftvermittlerschicht vorhanden, die zwischen der Basisschicht und der temperaturbeständigen
Folienschicht vorhanden ist und eine gute Haftfestigkeit der ersten temperaturbeständigen Folienschicht auf der biologisch abbaubaren Basisschicht bedingt.
Die gegebenenfalls vorhandene Haftvermittlerschicht kann weiterhin einen Kunststoff umfassen, der mit Säureanhydrid¬ gruppen gepfropft ist, wie beispielsweise Polypropylen, Ethylenvinylacetat oder Ethylenacrylat , die jeweils mit
Maleinsäureanhydrid gepfropft sind. Derartige Haftvermittler¬ schichten sind besonders gut in der Lage, hohe Verbund¬ haftungen von zumindest 5 bis 10 N je 15 mm zwischen den unterschiedlichen Materialien der Basisschicht, beispielsweise PLA, und zwischen der ersten temperaturbeständigen Folienschicht, beispielsweise amorphes Polyethylen- terephthalat , PP oder PA zu ermöglichen. Die Haftvermittlerschicht kann dabei in Abhängigkeit von ihrer Glasübergangs¬ temperatur und/oder ihrem Kristallisationsgrad und dem Schmelzpunkt auch zur Verbesserung der Temperaturbeständigkeit von erfindungsgemäßen Folienanordungen
beitragen. In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist auch die Haftvermittlerschicht biologisch abbaubar und weiter bevorzugt zusätzlich auch noch aus nachwachsenden Rohstoffen gefertigt .
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Folienanordnung ist die Basisschicht amorph beziehungsweise umfasst die Basisschicht ein amorphes PLA oder
thermoplastische Stärke umfassendes Polymer. Unter amorph im Sinne der vorliegenden Erfindung werden dabei Polymere beziehungsweise Folienschichten verstanden, die einen
Kristallisationsgrad von weniger als 10 % aufweisen.
Insbesondere PLA ist unter Standardverarbeitungsbedingungen, zum Beispiel bei einer Extrusion, mittels eines Cast- oder Blasverfahrens amorph, da die Prozessschritte zur Herstellung von Folien so schnell geschehen, dass durch die rasche
Abkühlung der Polymerschmelze im Zuge der Folienherstellung die Kristallisation von PLA praktisch nicht stattfinden kann. Auch thermoplastische Stärke ist in der Regel amorph.
Aufgrund der Amorphizität weisen diese Basisschichten eine besonders niedrige Temperaturbeständigkeit auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es somit möglich, herkömmliche biologisch abbaubare Basisschichten mittels dieser Standardherstellungsverfahren besonders einfach zu erzeugen und diese Basisschichten trotz ihrer geringeren Temperaturstabilität in Folienanordnungen mit erhöhten
Temperaturbeständigkeiten zu integrieren.
Weiterhin ist es möglich, dass die Basisschicht frei ist von die Temperaturbeständigkeit erhöhenden Additiven. Bei diesen Additiven kann es sich um polymere Modifizierer handeln, zum Beispiel auf der Basis von Ethylen-Copolymeren, die die
Temperaturbeständigkeit von biologisch abbaubaren Polymeren wie PLA erhöhen können. Häufig werden auch Nukleierungsmittel eingesetzt, um eine Kristallisation zu bewirken und um den Kristallisationsgrad dadurch zu erhöhen. Eine Zugabe
derartiger Additive ist aber meistens sehr teuer und kann auch zu einer Trübung bzw. Verringerung der Transparenz führen. Bei verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Folienanordnung ist es nicht notwendig, derartige Additive zu verwenden, da eine ausreichende, erhöhte
Temperaturstabilität bereits durch die erste temperatur¬ beständige Folienschicht gewährleistet wird.
In einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Folienanordnung enthält die Basisschicht ausschließlich PLA oder Copolymere ausschließlich auf der Basis von PLA. Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Beispiele bekannt, bei denen mittels Beimischens von anderen Kunststoffen,
beispielsweise Copolymeren auf der Basis von Styrol- und Maleinsäureanhydrid eine erhöhte Temperaturbeständigkeit erreicht werden kann. Derartige kunststoffbasierte Bei¬ mischungen sind bei erfindungsgemäßen Folienanordnungen nicht notwendig, da wie bereits oben erwähnt, die erhöhte
Temperaturstabilität durch die erste temperaturbeständige Folienschicht bedingt wird.
In der biologisch abbaubaren Basisschicht kann in einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Folienanordung auch Weichmacher enthalten sein. Dieser verbessert die mechanischen Eigenschaften der Folie, wie zum Beispiel eine Erhöhung der Bruchdehnung bzw. höhere Ein- und Weiterreißfestigkeit. Obwohl die Zugabe von Weichmachern die
Temperaturbeständigkeit der Basisschicht absenken würde, wird durch die erfindungsgemäße Einführung von zumindest einer temperaturstabilen Folienschicht dieser Effekt
überkompensiert, so dass insgesamt wieder eine thermisch stabile Folienanordnung resultiert, die zumindest bis 70°C (und höher) thermisch stabil bleibt.
Weiterhin kann die Basisschicht in einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung ausschließlich PLA als
Polyhydroxycarbonsäure umfassenden Kunststoff aufweisen.
Dabei ist es auch möglich, dass abgesehen von PLA keine weiteren Kunststoffe oder Polymere in der Basisschicht vorhanden sind. Die Monomere der PLA-Basisschicht können dabei D-Milchsäure oder auch L-Milchsäure umfassen. Die PLA- Basisfolien erfindungsgemäßer Folienanordnungen können keinen oder nur einen sehr geringen Anteil von beispielsweise weniger als 10 Gew% oder bevorzugt weniger als 5 Gew% an sogenannten Stereokomplexen aus D-PLA, aufgebaut aus D- Milchsäuren und aus L-PLA, aufgebaut aus L-Milchsäure- monomeren aufweisen.
Derartige Stereokomplexe zwischen D-PLA und L-PLA weisen zum Teil verbesserte Materialeigenschaften auf, sind aber nur sehr aufwendig herzustellen. Die Stereokomplexe aus D-PLA und L-PLA erhöhen häufig den Schmelzpunkt und den Kristalli¬ sationsgrad von PLA-Folien, was wiederum in einer erhöhten Temperaturbeständigkeit resultiert. Die Stereokomplexe können beispielsweise durch Tempern von D-PLA und L-PLA enthaltenden Folien erzeugt werden, was allerdings zeit- und auch kosten¬ intensiv ist. Bei den erfindungsgemäßen Folienanordnungen ist aber eine erhöhte Temperaturbeständigkeit auf die erste temperaturbeständige Folienschicht zurückzuführen, sodass derartig vorbehandelte PLA-Basisfolien mit Stereokomplexen zur Erhöhung der Temperaturstabilität nicht verwendet werden müssen .
Bevorzugt wird für die Basischicht PLA, zum Beispiel PLA 2002D der Firma Nature Works®, oder Stärke zum Beispiel Mater-BI® CF51B, Mater-BI® NF803A, Mater-BI® NF10A, oder Mater-BI® CF99A von der Firma Novamont verwendet.
In einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Folienanordnung ist das Polymer der temperaturbeständigen Folienschicht ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus:
Polyethylenterephthalat (PET) , Polyethylen (PE) , Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polystyrol (PS), Polymethylmethacrylat (PMMA) und Polycarbonat (PC) oder beliebige Mischungen und Copolymere davon.
Derartige Kunststoffe, die zum Teil auf der Basis von Erdölen hergestellt werden, weisen ausgezeichnete Temperaturstabi¬ litäten auf, und sind damit besonders gut geeignet, die
Temperaturstabilität von biologisch abbaubaren Basisfolien zu erhöhen .
Polyethylenterephthalat kann beispielsweise in Form von so genanntem amorphen Polyethylenterephthalat (A-PET) oder als so genanntes glykolbasiertes PET (G-PET oder PET-G) verwendet werden. Möglich ist auch die Verwendung von kristallinen Modifikationen von Polyethylenterephthalat (wie C-PET) .
Polyethylenterephthalat weist in der Regel
Glasübergangstemperaturen von ungefähr 80 °C und im Falle von kristallinen Varianten einen Kristallisationsgrad zwischen 30 und 40 % auf. Polypropylen hat eine Glasübergangstemperatur von 0 bis -10 °C und wird somit unter Standardbedingungen bei 25 °C im gummielastischen Bereich verwendet. Syndiotaktisches Polypropylen kann dabei einen Kristallisationsgrad von 30 bis 40 % und isotaktisches Polypropylen einen
Kristallisationsgrad von 70 bis 80 % aufweisen, sodass sehr hohe Temperaturbeständigkeiten resultieren. Bei Polyamiden kann die Glasübergangstemperatur 60 bis 75 °C und der
Kristallisationsgrad je nach Aufbau und nach Behandlung des Polyamids zwischen 34 bis 45 % liegen. Bei Polystyrol kann die Glasübergangstemperatur je nach Verarbeitungsbedingungen bei etwa 100 °C liegen, wobei Polystyrol auch amorph
vorliegen kann. Polystyrol kann aber auch als
teilkristalliner Thermoplast vorliegen. Polyethylen hat im Falle von Weich-Polyethylen PE-LD eine Glasübergangstemperatur von -100°C und einen Kristallisationsgrad von etwa 40 bis 50% und im Fall von Hart-Polyethylen PE-HD eine
Glasübergangstemperatur von -70°C und einen Kristallisationsgrad von etwa 60 bis 80%.
Besonders bevorzugt wird als ein von dem Polymer der
Basisschicht unterschiedliches Polymer in der ersten
temperaturbeständigen Folienschicht amorphes Polyethylen- terephthalat verwendet. Amorphes Polyethylenterephthalat ist auch in der Lage, in besonders dünnen Schichten, die
wesentlich dünner sind als die Basisschicht eine erhöhte Temperaturbeständigkeit der Folienanordnung zu bedingen. A- PET kann besonders einfach in Extrudern verarbeitet werden.
Bei einer derartigen Folienanordung wird bevorzugt eine
Basisschicht verwendet, die PLA umfasst, wobei PLA die einzige Polymerkomponente sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die temperaturbeständige Folienschicht auch Polyhydroxy- carbonsäuren außer PLA umfassen. Insbesondere kann die Polyhydroxycarbonsäure der Basisschicht ausgewählt sein aus einer Gruppe bestehend aus: Poly-3-Hydroxybutyrat , Poly-3- Hydroxyvalerat und Poly-4-Hydroxybutyrat , Polyglykolsäure sowie deren beliebige Mischungen oder Copolymere.
Poly-3-Hydroxybutyrat hat zwar nur eine Glasübergangs¬ temperatur von 15°C, weist aber einen hohen Kristallisations¬ grad von über 60% und einen Schmelzpunkt von über 170°C auf. Auch Polyglykolsäure hat eine relativ niedrige Glasübergangs¬ temperatur von 35 bis 40°C, hat aber einen hohen
Kristallisationsgrad von 45 bis 55% und einen Schmelzpunkt von über 220 °C. Bei der Verwendung von diesen Polymeren kann auch eine biologisch abbaubare temperaturbeständige
Folienschicht realisiert werden, so dass der Grad der
biologischen Abbaubarkeit der gesamten Folienanordung
deutlich gesteigert werden kann.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Dicke der Basisschicht größer ist als die Dicke der temperaturbeständigen
Folienschicht. Noch weiter bevorzugt ist die Dicke der
Basisschicht größer als die Summe der Dicken der
temperaturbeständigen Folienschicht und der Haftvermittlerschicht. In diesen Fällen sind dann die biologisch abbaubaren und kompostierbaren Eigenschaften der Basisschicht bestimmend für die gesamte Folienanordnung, wobei aber nach wie vor aufgrund der vorhandenen ersten temperaturbeständigen Folienschicht eine erhöhte Temperaturbeständigkeit der
Folienanordnung resultiert.
Weiter bevorzugt macht die biologisch abbaubare Basisschicht wenigstens 60, 70 oder sogar 80 Gew-% der Folienanordnung aus, mit der Folge, dass die Folienanordnung überwiegend auf biologisch abbaubaren Polymeren basiert. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Folienanordnung
transparent ist. Als transparente Folienanordnung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird dabei eine Folienanordnung verstanden, die Transmissionswerte von zumindest 50%, bevorzugt größer 80% am meisten bevorzugt größer 90%
aufweist. Der Schleier (Haze) ist bevorzugt weniger als 50%, bevorzugt weniger als 25% und am meisten bevorzugt weniger als 10%.
In einer weiteren Ausführungsform weist eine erfindungsgemäße Folienanordnung eine Temperaturbeständigkeit von zumindest 75° auf. Eine weitere Erhöhung der Temperaturbeständigkeit der Folienanordnung über 70 °C hinaus lässt sich dadurch erzielen, dass einerseits ein Polymer in der ersten
temperaturbeständigen Folienschicht verwendet wird, das eine Temperaturbeständigkeit von wenigstens 80 °C aufweist oder dass die Dicken der ersten temperaturbeständigen Folienschicht gegenüber der Dicke der Basisschicht erhöht wird. Die Temperaturstabilität von erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Folienanordung nimmt dabei in der folgenden Reihe
abhängig vom jeweiligen Kunststoff der ersten temperaturstabilen Folienschicht zu:
A-PET < PP < PA.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Folienanordnung umfasst zusätzlich:
- eine zweite temperaturbeständige Folienschicht und
gegebenenfalls eine zweite Haftvermittlerschicht, wobei
- die zweite Haftvermittlerschicht zwischen der
Basisschicht und der zweiten temperaturbeständigen
Folienschicht angeordnet ist. Bei einer derartigen erfindungsgemäßen Folienanordnung ist somit die Basisschicht zwischen zwei temperaturbeständigen Folienschichten, der ersten und zweiten temperaturbeständigen Folienschicht angeordnet, wobei zur Verbesserung der Haft¬ vermittlung zwischen der Basisschicht und den jeweiligen temperaturbeständigen Folienschichten erste und zweite
Haftvermittlerschichten vorhanden sein können. Bei einer derartigen Folienanordnung wirken die temperaturbeständigen Folienschichten besonders gut als eine Art "Hitzeschutzschilde" und bedingen daher eine besonders gute Erhöhung der Temperaturstabilität der gesamten Folienanordnung gegenüber der Temperaturstabilität der Basisschicht alleine.
Dabei ist es auch vorteilhaft, wenn die Dicke der Basis¬ schicht größer ist als die Summe der Dicken der ersten und zweiten temperaturbeständigen Folienschichten und der
gegebenenfalls vorhandenen ersten und zweiten Haftvermittlerschichten, sodass wieder die Kompostierbarkeit und biologische Abbaubarkeit der gesamten Folienanordnung in erster Linie durch die Basisschicht bestimmt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Folienanordung kann diese zusätzlich zur Basisschicht und zur temperaturbeständigen Folienschicht eine weitere, zweite Basisschicht umfassen, wobei die temperaturbeständige
Folienschicht zwischen der Basisschicht und der weiteren, zweiten Basisschicht angeordnet ist.
Bei einer derartigen Folienanordung ist die Temperaturbeständigkeit ebenfalls erhöht im Vergleich zu Folien¬ schichten, die nur aus PLA oder Stärke gefertigt sind, wobei aufgrund des besonders hohen Anteils der Basisschichten die biologische Abbaubarkeit besonders hoch ist. Eine derartige Folienanordnung kann weiterhin eine zweite Haftvermittlerschicht aufweisen, die zwischen der temperaturbeständigen Folienschicht und der weiteren, zweiten Basisschicht angeordnet ist, um eine bessere Haftung zwischen der temperaturbeständigen Folienschicht und der weiteren, zweiten Basisschicht zu gewährleisten.
Die wenigstens zwei Basisschichten umfassen bevorzugt PLA. Weiterhin kann in der Folienanordung die temperaturbeständige Folienschicht auf beiden Seiten von wenigstens zwei
Basisschichten umgeben sein. Bei einer derartigen Folienanordung resultiert ebenfalls eine erhöhte Temperatur¬ beständigkeit bei einem besonders hohen Anteil an biologisch abbaubaren Materialien.
Aufgrund der guten Kompatibilität zwischen den Basis¬ schichten, können Basisschichten, die auf der gleichen Seite der temperaturbeständigen Folienschicht vorhanden sind, direkt übereinander angeordnet sein, ohne dass
Haftvermittlerschichten dazwischen angeordnet sind.
Insbesondere die äußeren Deckschichten von weiteren
Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Folienanordnungen können Additive, wie zum Beispiel Antiblock- und Slipadditive enthalten, die maßgeblichen Einfluß auf den Reibwert der Folienanordnung gegen sich selbst oder gegen andere Substrate wie Stahl oder Glas haben. Ein mögliche Slip-Antiblock- Kombination ist Sukano® PLA DCS 511. Die Folienanordnung kann noch weiter veredelt werden und beispielsweise mit einem Aufdruck versehen werden, oder gereckt, geprägt, silikoni- siert und/oder kaschiert werden. Weiterhin ist es möglich, dass die Folienanordnung durch Coextrusion, beispielsweise mittels des Cast- oder
Blasverfahrens herstellbar ist. Dadurch können auf besonders einfache Weise Folienanordnungen, die die Basisschicht, die Haftvermittlerschicht und ein oder mehrere temperatur¬ beständige Folienschichten enthalten, hergestellt werden. Mittels dieses einfachen Herstellungsverfahrens können auch besonders einfach Basisschichten auf der Grundlage von
Polyhydroxycarbonsäuren, beispielsweise PLA, hergestellt werden, wobei diese Schichten eine hohe Amorphizität
aufweisen und daher eine geringe Temperaturstabilität
aufweisen, die aber durch die temperaturstabilen
Folienschichten stabilisiert werden.
Im Folgenden sollen Varianten der erfindungsgemäßen Folienanordnung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen noch näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Folienanordnung,
Figur 2 einen Querschnitt durch eine weitere erfindungs¬ gemäße Ausführungsform einer Folienanordnung mit zwei thermisch beständigen Folienschichten,
Figur 3 eine schematische Zeichnung einer Versuchsanordnung zur Bestimmung der Temperaturbeständigkeit.
Figur 1 zeigt im Querschnitt eine Folienanordnung 1 mit einer biologisch abbaubaren Basisschicht 5, auf die mittels einer ersten Haftvermittlerschicht 15 eine erste temperatur¬ beständige Folienschicht 10 aufgebracht wurde. Wie bereits oben besprochen, besteht die biologisch abbaubare Basisschicht beispielsweise aus konventionellen, in keinster Weise auf erhöhte Temperaturstabilität modifizierten
Polylactid PLA, beispielsweise dem Polylactid PLA 2002D von Nature Works®. Auf diese Basisschicht ist eine erste
Haftvermittlerschicht 15 aufgebracht, beispielsweise
Ethylenacrylat , das mit Maleinsäureanhydridgruppen gepfropft ist, wie beispielsweise der Haftvermittler Bynel 21E830 von Dupont®. Auf die erste Haftvermittlerschicht ist die erste temperaturbeständige Folienschicht aufgebracht, beispiels¬ weise amorphes Polyethylenterephthalat .
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungs¬ gemäßen Folienanordnung, bei der zusätzlich zu der in Figur 1 gezeigten Folienanordnung eine zweite Haftvermittlerschicht 16 sowie eine zweite temperaturbeständige Folienschicht 11 vorhanden sind. Bei einer derartigen Folienanordnung ist die PLA-Basisschicht 5 besonders gut gegen erhöhte Temperaturen geschützt .
Die Schichtdicke der Basisschicht kann beispielsweise 10 ym bis 2000 ym, bevorzugt 15 mm bis 1500 ym, am meisten
bevorzugt 20 ym bis 1000 ym betragen.
Die Schichtdicke (n) der temperaturbeständigen
Folienschicht (en) und ggf. der Haftvermittlerschicht (en) kann/können beispielsweise 2 ym bis 2000 ym, bevorzugt 5 ym bis 500 ym, am meisten bevorzugt 10 ym bis 100 ym betragen.
Insbesondere kann die Schichtdicke 210 ym für die
Basisschicht, 40 ym für die erste und zweite Haft¬ vermittlerschicht sowie jeweils 30 ym für die erste und zweite temperaturbeständige Folienschicht betragen. Figur 3 zeigt eine schematische Anordnung zur Bestimmung der Temperaturbeständigkeit. Dabei wurde eine Folienanordnung 1 zwischen zwei Metallplatten 20, die mittels Schrauben 30 miteinander befestigt waren, eingeklemmt und mittels eines Stabes 35 fixiert. Die Probe der Folienanordnung 1 hatte eine Länge von 100 mm und eine Breite von 20 mm und bestand aus verschiedenen erfindungsgemäßen Folienanordnungen, bzw.
herkömmlichen Folienanordnungen als Vergleichsbeispiele. An diese Folienanordnung wurde ein Gewicht 25 von 0,5 kg
befestigt und die Proben wurden verschiedenen Temperaturen unter der Gewichtsbelastung für jeweils 5 min. ausgesetzt, so dass ein Zug in Richtung des mit 40 bezeichneten Pfeils auftrat. Als temperaturstabil wurde eine Probe dann ange¬ sehen, wenn sie bei einer bestimmten Temperatur unter
Gewichtsbelastung eine Veränderung von weniger als 10% gegenüber der Ausgangslänge aufwies.
Die Tabellen 1 bis 5 zeigen den Aufbau und die Zusammensetzung der verschiedenen Folienschichten von fünf unterschiedlichen Ausführungsformen von erfindungsgemäßen
Folienanordnungen, während die Tabellen 6 und 7 die
Vergleichsbeispiele 1 und 2 ohne die temperaturbeständigen Folienschichten zeigen.
Tabelle 1: Ausführungsbeispiel 1 (coextrudierte Castfolie) mit PLA-Basisschicht und zwei temperaturstabilen
Folienschichten aus A-PET Schicht- Zusammensetzung Anteil in Dicke in
Nummer Schicht ym
in Gew%
1 • NOVAPET CR, APET • 99 30
• Antiblock mit • 1
Kieselsäure
2 • Haftvermittler • 100 40
Bynel 21 E 830
3 • PLA 2002 D • 100 210
4 • Haftvermittler • 100 40
Bynel 21 E 830
5 • NOVAPET CR, APET • 99 30
• Antiblock mit • 1
Kieselsäure
Tabelle 2: Ausführungsbeispiel 2 (coextrudierte Castfol mit PLA-Basisschicht und zwei temperaturstabilen
Folienschichten aus PP
Tabelle 3: Ausführungsbeispiel 3 (coextrudierte Castfolie) mit PLA-Basisschicht flankiert von zwei temperaturstabilen Folienschichten aus PA Schicht- Zusammensetzung Anteil in Dicke in
Nummer Schicht in ym
Gew%
1 • Polyamid • 100 30
Ultramid B36 LN
2 • Haftvermittler • 100 40
Bynel 21 E 830
3 • PLA 2002 D • 100 210
4 • Haftvermittler • 100 40
Bynel 21 E 830
5 • Polyamid • 100 30
Ultramid B36 LN
Tabelle 4: Ausführungsbeispiel 4 (coextrudierte Castfolie) mit vier PLA-Basisschichten, die eine temperaturstabile Folienschicht aus PP flankieren
Schicht- Zusammensetzung Anteil in Dicke in Nummer Schicht in ym
Gew%
1 • PLA 2002 D • 98, 2 49
• Sukano PLA DC S 511 • 1,8
Slip-Antiblock- Kombi+Clarifier
2 • PLA 2002 D • 100 75,5
3 • Haftvermittler • 100 21
Bynel 21 E 830
4 • Polypropylen PP • 100 59
Bormed HF840MO
5 • Haftvermittler • 100 21
Bynel 21 E 830
6 • PLA 2002 D • 100 75,5
7 • PLA 2002 D • 98, 2 49
• Sukano PLA DC S 511 • 1,8
Slip-Antiblock- Kombi+Clarifier Tabelle 5: Ausführungsbeispiel 5 (coextrudierte Castfolie) mit einer PLA-Basisschicht , die von zwei temperaturstabilen Folienschichten aus G-PET flankiert wird
Tabelle 6: Vergleichsbeispiel 1: PLA-Schichtanordnung
(coextrudierte Castfolie) mit PEG 35000 als Weichmacher temperaturstabile Folienschichten
Schicht- Zusammensetzung Anteil in Dicke in Nummer Schicht in ym
Gew%
1 • PLA 2002 D • 98 42
• Sukano PLA DC S 511 • 2
Slip-Antiblock- Kombi+Clarifier
2 • PLA 2002 D • 45 45,5
• Compound PLA • 55 (85%)+PEG 35000S
(15%)
3 • PLA 2002 D • 25 175
• Compound PLA • 75
(85%)+PEG 35000S
(15%)
4 • PLA 2002 D • 45 45,5
• Compound PLA • 55
(85%)+PEG 35000S
(15%)
5 • PLA 2002 D • 98 42
• Sukano PLA DC S 511 • 2
Slip-Antiblock- Kombi+Clarifier
Tabelle 7: Vergleichsbeispiel 2: PLA-Schichtanordnung (coextrudierte Castfolie) ohne temperaturstabile
Folienschichten
Schicht- Zusammensetzung Anteil in Dicke
Nummer Schicht in in ym
1 • PLA 2002 D • 98 42
• Sukano PLA DC S 511 • 2
Slip-Antiblock- Kombi+Clarifier
2 • PLA 2002 D • 100 49
3 • PLA 2002 D • 100 168
4 • PLA 2002 D • 100 49
5 • PLA 2002 D • 98 42
• Sukano PLA DC S 511 • 2
Slip-Antiblock- Kombi+Clarifier Die folgende Tabelle 8 zeigt das Ausdehnungsverhalten der Ausführungsbeispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 und damit deren Temperaturstabilität im Vergleich.
Ausführungsbeispiel/ Temperatur in °C Längenänderung in Vergleichsbeispiel mm (bezogen auf 100 mm langen Folienstreifen mit Breite
20 mm)
Ausführungsbeispiel 1 50 0
53 0
60 0
64 2
68 3
72 5
74 9
76 23
Ausführungsbeispiel 2 50 0
53 0
60 0
64 2
68 4
72 4
74 6
76 6
78 6
80 8
Ausführungsbeispiel 3 50 0
53 0
60 0
64 0
68 0
72 1
74 1 Ausführungsbeispiel/ Temperatur in °C Längenänderung in Vergleichsbeispiel mm (bezogen auf 100 mm langen Folienstreifen mit Breite
20 mm)
76 2
78 2
80 2
Ausführungsbeispiel 4 50 0
53 0
60 0
64 2
68 4
72 5
74 7
76 7
78 9
80 10
Ausführungsbeispiel 5 50 0
53 0
60 0
64 2
68 4
72 9
74 11
76 27
Vergleichsbeispiel 1 50 0
53 2
60 12
64 32
68 38 Ausführungsbeispiel/ Temperatur in °C Längenänderung in Vergleichsbeispiel mm (bezogen auf 100 mm langen Folienstreifen mit Breite
20 mm)
Vergleichsbeispiel 2 50 0
53 0
60 7
64 22
Bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen 1 bis 5 liegen Temperaturstabilitäten von ungefähr 74°C bis 75°C
(Ausführungsbeispiel 1), über 80°C (Ausführungsbeispiele 2 und 3), 80°C (Ausführungsbeispiel 4) und bis zu 73°C
(Ausführungsbeispiel 5) vor. Dabei sind die Folien¬ anordnungen, bei denen eine PLA-Basisschicht von zwei
temperaturstabilen Folienschichten flankiert wird,
temperaturstabiler als die Folienanordung, bei der eine temperaturstabile Folienschicht von äußeren PLA-Basis- schichten umgeben ist. Alle erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele weisen dabei stark erhöhte Temperaturstabilitäten zu den Vergleichsbeispielen 1 (unter 60°C) und 2 (etwa 60 bis 61 °C) auf. Die Folienanordungen mit PP und PA als temperaturstabilen Folienschichten weisen höhere Temperaturstabilitäten auf, als die Folienanordung mit A-PET als temperaturstabiler Folienschicht .

Claims

Patentansprüche
1. Folienanordung (1) mit einer Temperaturbeständigkeit bis zumindest 70°C, umfassend
zumindest eine ein Polylactid oder Stärke umfassende biologisch abbaubare Basisschicht (5) mit einem Anteil von zumindest 50 Gew% an der Folienanordnung, wobei die Basisschicht eine Temperaturbeständigkeit von höchstens 60 °C aufweist, und
zumindest eine erste temperaturbeständige Folienschicht (10), die ein von der Basisschicht unterschiedliches Polymer umfasst, wobei die temperaturbeständige
Folienschicht
o eine Glasübergangstemperatur von zumindest 70 °C aufweist, und/oder
o einen Kristallisationsgrad von zumindest 10% und einen Schmelzpunkt von zumindest 70°C aufweist.
2. Folienanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch,
- wobei die Basisschicht amorph mit einer Glasübergangs¬ temperatur von höchstens 60°C ist.
3. Folienanordnung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
- wobei das Polymer der temperaturbeständigen Folienschicht ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus: Polyethylen, Polyethylenterephthalat , Polypropylen, Polyamid, Polystyrol und Polycarbonat oder beliebige Mischungen davon.
4. Folienanordung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei das Polymer der temperaturbeständigen Folienschicht ausgewählt ist aus einer Polyhydroxycarbonsäure außer PLA.
5. Folienanordung nach dem vorhergehenden Anspruch,
- wobei das Polymer der temperaturbeständigen Folienschicht ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus: Poly-3-hydroxybutyrat , Poly-3-hydroxyvalerat ,
Polyglykolsäure und Poly-4-hydroxybutyrat sowie deren beliebige Mischungen und Co-Polymere.
6. Folienanordung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei die Folienanordung transparent ist.
7. Folienanordnung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei
zumindest eine erste Haftvermittlerschicht (15) zwischen der Basisschicht (5) und der temperaturbeständigen
Folienschicht (10) vorhanden ist.
8. Folienanordung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei die Haftvermittlerschicht einen Kunststoff
umfasst, der mit Säureanhydridgruppen gepfropft ist.
9. Folienanordung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- wobei die Dicke der Basisschicht größer ist als die
Dicke der temperaturbeständigen Folienschicht.
10. Folienanordung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
- wobei die Basisschicht frei ist von die Temperatur¬ beständigkeit erhöhenden Additiven.
11. Folienanordnung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
- wobei die Basisschicht ausschließlich PLA als Polymer enthält .
12. Folienanordnung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche zusätzlich umfassend:
- eine zweite temperaturbeständige Folienschicht und eine zweite Haftvermittlerschicht, wobei
- die zweite Haftvermittlerschicht zwischen der
Basisschicht und der zweiten temperaturbeständigen Folienschicht angeordnet ist.
13. Folienanordung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
- wobei die Folienanordung durch Co-Extrusion herstellbar ist .
14. Folienanordung nach einem der Patentansprüche 1 bis 11 und 13, zusätzlich umfassend:
- eine weitere, zweite Basisschicht, wobei
- die temperaturbeständige Folienschicht zwischen der
Basisschicht und der weiteren, zweiten Basisschicht angeordnet ist.
15. Folienanordung nach dem vorhergehenden Anspruch, zusätzlich umfassend,
- eine zweite Haftvermittlerschicht, die zwischen der
temperaturbeständigen Folienschicht und der weiteren, zweiten Basisschicht angeordnet ist.
16. Folienanordung nach einem der Patentansprüche 14 oder 15, wobei die Basisschichten PLA umfassen.
17. Folienanordung nach einem der Patentansprüche 14 bis 16, wobei die temperaturbeständige Folienschicht auf beiden Seiten von wenigstens zwei Basisschichten umgeben ist .
18. Folienanordung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Basisschichten auf der gleichen Seite der temperaturbeständigen Folienschicht direkt übereinander angeordnet sind.
19. Folienanordung nach einem der Ansprüche 14 bis 18 bei der eine temperaturstabile Folienschicht von äußeren PLA-Basisschichten umgeben ist.
20. Folienanordung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 bei der die Basisschicht PLA umfasst und die
temperaturstabile Folienschicht amorphes
Polyethylenterephthalat .
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