SK97096A3 - Biodegradable copolymers and plastic articles comprising them - Google Patents

Description

Absorbčné výrobky ako detské plienky, dámske vložky, spodné nohavičky používané pri ikontinencii a podobne, obsahujú niekolko typov plastov. V týchto prípadoch by bolo recyklovanie príliš nákladné vzhľadom na nutnosť oddelenia jednotlivých komponentov. Výrobky na jedno použitie tohoto typu všeobecne obsahujú určitý druh vrchnej fólie priepustný pre kvapaliny, absorbčné jadro a pre kvapalinu nepriepustnú spodnú fóliu. Tieto absorbčné štruktúry sú napríklad vytvárané za použitia vrchnej fólie z tkaných, netkaných alebo poréznych materiálov na báze polyetylénu alebo polypropylénu. z ohybných polyetylénových fólií, zložené z vlákien buničiny alebo z

Spodné fólie sú obyčajne Absorbčné jadro je zvyčajne ich kombinácie s absorbčnými materiálmi na báze gélov. Hoci tieto výrobky obsahujú prevažne materiály, u ktorých je možné očakávať dokonalú degradáciu a pretože tvoria len veľmi malú časť pevných odpadkov, ktoré sú domácnosťami každý rok produkované, prejavuje sa viditeľná potreba tieto výrobky produkovať z materiálov, ktoré je možné kompostovať.

Bežné absorbčné výrobky na jedno použitie sú do značnej miery kompostovateľné. Zvyčajná detská plienka na jedno použitie je napríklad na 80% vyrobená z kompostovateľných materiálov, napríklad z vlákien drevenej buničiny a podobne. Pred vlastným kompostovaním sú použité detské plienky najskôr roztrhané a zmiešané s ostatným organickým odpadom. Po ukončení kompostovania sú čiastočky absorbentu, ktoré nepodľahli rozkladu oddelené na site. Týmto spôsobom je možné úspešne spracovávať na priemyselných kompostovacích zariadeniach aj súčasné absorbčné výrobky.

Predsa sa však prejavuje potreba znižovať množstvo nekompostovateľných podielov v absorbčných výrobkoch na jedno použitie. Zvlášť je potrebné nahradzovať polyetylénové spodné fólie absorbčných výrobkov nepriepustnými fóliami, ktoré by boli kompostovateľné, pretože spodná fólia je obyčajne jednou z najväčších nekompostovateľných častí zvyčajného absorbčného výrobku na jedno použitie.

Okrem kompostovateľnosti musia mať materiály používané ako spodné fólie absorbčných výrobkov celý rad ďalších vlastností, dôležitých z hladiska funkcie týchto výrobkov. Tak napríklad musia byť príslušné polyméry termoplastické, aby mohli byť použité známe metódy spracovania polymérov na fólie. Týmito spracovateľskými metódami je výroba jednovrstvových štruktúr odlievaním a vyfukovaním a výroba viacvrstvových štruktúr z vyfukovaných fólii. Inými takýmito metódami je poťahovanie kompostovateľného základného materiálu na jednej alebo dvoch stranách inými fóliami, netkanou textíliou alebo papierom.

Pri spracovaní fólií používanom pri výrobe absorbčných výrobkov sú dôležité ešte ďalšie vlastnosti materiálov, z ktorých sú vyrobené. Sú to medza pevnosti v ťahu, modul pevnosti v ťahu, štruktúrna pevnosť a teplota mäknutia, ktoré sú určujúce na to, do akej miery bude príslušný materiál vhodný na výrobu.

Okrem uvádzaných vlastností sú ďalej dôležité vlastnosti, ktoré sú nutné z hladiska požiadaviek kladených na výrobok pri jeho použití. Vlastnosti filmu, ako odolnosť proti nárazu, odolnosť proti prerazeniu hrotom a priepustnosť pre kvapalinu, sú dôležité, pretože ovplyvňujú trvanlivosť absorbčného výrobku a jeho schopnosť zadržiavať kvapaliny.

Akonáhle sa absorbčný výrobok stane súčasťou odpadu a je kompostovaný, stávajú sa dôležitými iné jeho vlastnosti. Bez ohľadu na to, či je použitý postup na dezintegráciu spracovaného odpadu alebo nie je, je dôležité, aby v počiatočnom štádiu kompostovania nastal rozpad fólií alebo ich veľkých častí na podstatne menšie fragmenty. V opačnom prípade by boli z prúdu spracovaného materiálu oddelené sitovaním a nemohli by byť kompostované.

V minulosti bola študovaná biodegradovatelnosť a fyzikálne vlastnosti rôznych polyhydroxykyselín. Polyhydroxykyseliny sú polyestery, ktoré sú produkované rôznymi mikroorganizmami, ako sú baktérie a riasy. Hoci bola polyhydroxykyselinám venovaná značná pozornosť pre ich biodegradovatelnosť, ich použitiu ako plastom bránila ich tepelná nestálosť. Tak napríklad polymér kyseliny

3-hydroxymaslovej, poly-3-hydroxybutyrát (PHB), je látka produkovaná baktériami a riasami, prítomná vo forme granúl v cytoplazme buniek ako prírodný zásobník energie. Na rozdiel od iných prírodných polymérov, ako sú proteíny a polysacharidy, PHB je termoplastický polymér s vysokým stupňom kryštalinity s dobre definovanou teplotou mäknutia, približne 180 °C. Poly(3-hydroxybutyrát) je však bohužiaľ nestály a pri zvýšených teplotách blízkych teplote topenia degraduje. Vzhľadom na jeho tepelnú nestálosť je jeho praktické využitie veľmi obmedzené.

Preto boli skúmané iné polyméry hydroxykyselín ako kopolymér kyseliny 3-hydroxymaslovej a kyseliny 3-hydroxyvalérovej v nádeji, že bude nájdený kopolymér hydroxykyselín s dostatočnou tepelnou stálosťou a s inými chemickými a fyzikálnymi vlastnosťami, vhodnými pre praktické použitie. Spracovanie polymérov hydroxykyselín ako napríklad PHB a PHBV na fólie vhodné ako spodné fólie absorbčných výrobkov je problémom. Tepelná nestálosť PHB robí takéto spracovanie skoro nemožným. Pomalé rýchlosti kryštalizácie a nepriaznivé tokové vlastnosti PHB a PHBV ďalej sťažujú vytváranie filmu. Príklady hómopolymérov PHB a kopolymérov PHBV sú popísané v patente USA č. 4 393 167 autorov Holmes a kol. , vydanom 12.07.1983 a v patente USA č. 4 880 592, vydanom 14.11.1989. Kopolyméry PHBV sú vyrábané firmou Imperiál Chemical Industries pod obchodným názvom Biopol s obsahom kyseliny hydroxyvalérovej 5 až 24 mol. %. So zvyšovaním obsahu kyseliny hydroxyvalérovej sa znižuje teplota mäknutia, kryštalinita a tuhosť tohto polyméru. Prehľadná informácia, týkajúca sa technológie výroby polyméru Biopol je uvedená v Business 2000+ (zima 1990).

V dôsledku pomalej rýchlosti kryštalizácie dochádza aj po ochladení k vzájomnému zlepovaniu fólií PHBV, pretože podstatná časť PHBV zostáva po dlhú dobu amorfná a lepivá. Pri výrobe filmov odlievaním, pri ktorej je film okamžite po opustení štrbiny chladený na chladiacich valcoch, dochádza často k nalepeniu PHBV na valec, čo obmedzuje rýchlosť výroby filmu, alebo dokonca zabraňuje navíjaniu filmu. Pri výrobe filmov vyfukovaním spôsobuje zvyšková lepivosť PHBV, že po vypustení vzduchu z vyfúknutej hadice polyméru, ktorej predchádza navíjanie fólie, dochádza k lepovaniu jednotlivých fólií.

Podstata vynálezu

Z toho, čo bolo uvedené, vyplýva potreba výrobkov z plastov, ktoré by boli biodegradovateľné. Dôsledkom existencie takýchto biodegradovateľných výrobkov by bolo zrýchlenie recyklácie výrobkov z plastov na iný použiteľný produkt, ktorým je kompostovaná zemina. Na uskutočnenie tohto zámeru je nutné, aby boli k dispozícii biodegradovateľné polyméry, ktoré je možné ľahko spracovať na výrobky z plastov na jedno použitie.

Predmetom tohto vynálezu je ďalej poskytnúť plastové výrobky z biodegradovateľného kopolyméru na báze hydroxyderivátov karboxylových kyselín.

Predmetom tohto vynálezu je ďalej poskytnúť metódu výroby plastových výrobkov z biodegradovateľného kopolyméru na báze hydroxyderivátov karboxylových kyselín.

Predmetom tohto vynálezu je ďalej poskytnúť absorbčný výrobok používaný na osobnú hygienu, obsahujúci film z biodegradovateľného kopolyméru na báze hydroxyderivátov karboxylových kyselín.

Stručný popis vynálezu

Tento vynález sa týka nových biodegradovateľných kopolymérov na báze hydroxyderivátov karboxylových kyselín, obsahujúcich aspoň dve náhodne sa opakujúce monomérne jednotky.

Tento vynález sa ďalej týka výrobkov z plastov, ktorými sú biodegradovateľné kopolyméry, tvorené aspoň dvomi náhodne sa opakujúcimi jednotkami, kde prvá má všeobecný vzorec :

-E-O-CHR¹-(CH₂)_n-CO-}- , kde R¹ je H alebo alkyl C_x alebo C₂ a n je 1 alebo 2, a druhá má všeobecný vzorec :

—F-o-chr²-ch₂-co-3- , kde R² je alkyl alebo alkenyl C₄, C₅, C_g, C₇, C_Q, C₉, C₁₀, c_xl, ^c12 ' ^C13' ^c14' ^C15r ^ci6* ^c17' ^c18' ^{alebo C}19' Pričom obsah prvých monomérnych jednotiek v tomto kopolyméri je aspoň 50%. Týmito výrobkami z plastov môžu byť fólie, listy, vlákna, lisované výrobky, netkané textílie, elastoméry a lepidlá.

Tento vynález sa ďalej týka absorbčného výrobku obsahujúceho vrchnú fóliu priepustnú pre kvapaliny a biodegradovateľnú spodnú fóliu nepriepustnú pre kvapaliny z polymérov hydroxyderivátov karboxylových kyselín (polyhydroxyalkanoate - PHA) a absorbčné jadro nachádzajúce sa medzi vrchnou a spodnou fóliou.

Podrobný popis vynálezu

Tento vynález je riešením biodegradovatelného kopolyméru, ktorý je možné ľahko spracovať na plastické výrobky. Tento vynález ďalej rieši výrobky z plastov na jedno použitie, ktoré sa vyznačujú zvýšenou biodegradovateľnosťou alebo sú kompostovateľné.

Skratka ASTM používaná v tomto dokumente znamená Američan Society for Testing and Materials ( Americká spoločnosť pre skúšanie a materiály ).

V tomto dokumente výraz obsahujúci znamená, že môžu byť použité aj iné kroky a pridané aj iné aditiva, bez vplyvu na konečný výsledok. Tento termín zahrňuje termíny zložené a zložené výhradne z. Pre potreby tohto dokumentu znamená výraz alkyl nasýtený nerozvetvený alebo rozvetvený uhlíkový reťazec, ktorý môže alebo nemusí byť substituovaný (monosubstituovaný alebo polysubstituovaný).

Výraz alkenyl znamená nerozvetvený alebo rozvetvený uhlíkový reťazec, ktorý môže obsahovať jednu alebo viac dvojitých väzieb a ktorý môže alebo nemusí byť substituovaný (monosubstituovaný alebo polyšubstituovaný).

PHA znamená polyméry hydroxyderivátov karboxylových kyselín (polyhydroxyalkanoáty).

PHB znamená poly- (3-hydroxybutyrát).

PHBV znamená poly- (3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyvalerát).

Termín biodegradovatelný znamená schopnosť látky podliehať vplyvom mikroorganizmov alebo iných prírodných faktorov dokonalej degradácií na C0₂ a vodu na biomasu.

Termín kompostovateíný materiál v tomto riešení znamená, že má spĺňať nasledujúce dve podmienky : 1) tento materiál je schopný premeny v kompostovacom zariadení na pevný odpad, 2) týmto spôsobom sa stáva súčasťou produkovaného kompostu, 3) ako súčasť tohto kompostu podlieha v pôde úplnej degradácii.

Tak napríklad materiál polymérneho filmu prítomný v pevnom odpade, ktorý je privezený do kompostovacieho zariadenia, sa nemusí nutne stať súčasťou konečného kompostu. V niektorých kompostovacích zariadeniach sa pevný odpad pneumaticky triedi, aby sa oddelil papier a iné materiály. Pritom s najväčšou pravdepodobnosťou dôjde k oddeleniu tohto polymérneho filmu od ostatného pevného odpadu a tým k jeho vylúčeniu z kompostovacieho procesu. Napriek tomu môže ísť o kompostovateíný materiál v zmysle hore uvedenej definície, pretože ide o materiál, ktorý je schopný premeny v kompostovacom zariadení.

Podmienka, že materiál sa stáva súčasťou produkovaného kompostu znamená, že pri kompostovacom procese podlieha určitej forme degradácie. Obyčajne sa pevný odpad pred vlastným kompostovaním podrobuje dezintegrácii. V dôsledku toho bude tento materiál prítomný vo forme menších kúskov, nie vo forme listov. V konečnej fáze kompostovania sa kompost preosieva. Kúsky polyméru obyčajne neprejdú sitom, pokial si ponechali velkosť, ktorú mali okamžite po dezintegrácii pevného odpadu. Kompostovatelný materiál podlá tohto vynálezu sa však počas kompostovacieho procesu rozpadne do tej miery, že čiastočne zdegradované kúsky prejdú sitom. Je možné si však predstaviť, že pevný odpad je vystavený velmi intenzívnej dezintegrácii a že sitovanie prebieha na dosť hrubom site, takže nedegradovateľné polyméry, ako polyetylén môžu splniť podmienku 2). Preto splnenie podmienky 2) nie je dostačujúce na to, aby materiál v zhode s vyššie uvedenou definíciou, bol považovaný za kompostovatelný.

Materiál, ktorý je podľa vyššie uvedenej definície považovaný za kompostovatelný, odlišuje sa od materiálov ako je polyetylén podmienka 3), v ktorej sa hovorí, že ako súčasť tohto kompostu podlieha v pôde úplnej biodegradácii. Táto podmienka nie je určujúca pre použitý druh kompostovacieho procesu, ani na použitie kompostovacej zeminy. Pevný odpad a vznikajúci kompost môžu obsahovať akékoľvek nebiodegradovateľné materiály, napríklad piesok. Aby sa však zamedzilo nadmernému rastu umelo vyrábaných materiálov v pôde, je žiadúce, aby tieto materiály boli celkom biodegradovateľné. S tým však súvisí, že nie je celkom nutné, aby táto biodegradácia prebiehala rýchlo. Pokial prítomnosť materiálu ani jeho rozkladných produktov nemá v pôde toxické ani nijak škodlivé účinky, je celkom prijateľné, aby táto biodegradácia prebiehala aj niekoľko mesiacov alebo rokov, pretože požiadavkou je iba zabrániť zvyšovaniu obsahu umelo vyrábaných materiálov v pôde.

Pokiaľ nie je vyslovene uvedené inak, sú všetky tu uvedené zloženia v molárnych pomeroch.

Tento vynález sa týka biodegradovateľných kopolymérov, ktoré sú v porovnaní s homopolymérom PHB a kopolymérom PHBV velmi ľahko spracovateľné na plastické výrobky, najmä na fólie.

Termín plastický výrobok znamená kopolymér spracovaný na fóliu, penu, lisovaný výrobok, netkanú textíliu, elastomér alebo lepidlo.

PHA, ktoré je možné spracovať na plastické výrobky podlá tohto vynálezu, obsahujú aspoň dve náhodne sa opakujúce monomérne jednotky (randomly repeating monomer units RRMU). Prvá RRMU má všeobecný vzorec :

-E-O-CHR¹-( ch₂ ) _n-COH“, kde R¹ j e H alebo alkyl alebo C₂ a n je 1 alebo 2. Druhá RRMU má všeobecný vzorec :

-f—O-CHR²-CH₂-CO-f-, kde R² je alkyl alebo alkenyl C₄, C₅, C_g, C₇, C_Q, C₉, C_1Q, C^, ^12' ^13* ^14' ^15' ^16' ^17' ^18 ^al^eb° ^19*

V jednom z uskutočnení tohto vynálezu má aspoň 50 %, ale menej ako 100 %, s výhodou aspoň 60 %, výhodnejšie aspoň 70 %, ešte výhodnejšie aspoň 80 % a najvýhodnejšie aspoň 90 % týchto monomérnych jednotiek štruktúry prvej monomérnej jednotky.

Ak je PHA spracovaný podlá tohto vynálezu na fóliu, list, alebo mäkké elastické vlákno, obsahuje s výhodou 50 až 99,9 %, výhodnejšie 80 až 99,9 % najvýhodnejšie 90 až 99,9 %, prvých monomérnych jednotiek.

Ak je PHA spracovaný podlá tohto vynálezu na elastomér alebo na adhezívum, obsahuje s výhodou asi 50 % prvých monomérnych jednotiek.

Ak je PHA spracovaný podlá tohto textíliu, obsahuje s výhodou 85 až 99,5 vynálezu na netkanú %, výhodnejšie 90 až

99,5 % a najvýhodnejšie 95 až 99,5 % prvých monomérnych jednotiek.

V inom uskutočnení tohto vynálezu je R¹ alkyl C₂ a n je 1, takže prvou monomérnou jednotkou je 3-hydroxyvalerátová monomérna j ednotka.

V inom uskutočnení tohto vynálezu je R¹ vodík a n je 2, takže prvou monomérnou jednotkou je 4-hydroxybutyrátová monomérna j ednotka.

V inom uskutočnení tohto vynálezu je R¹ vodík a n je 1, takže prvou monomérnou jednotkou je 4-hýdoxypropionátová monomérna jednotka.

V inom uskutočnení tohto vynálezu obsahuje použitý kopolymér ďalšiu jednu alebo dve monomérne jednotky všeobecného vzorca :

-f—O-CHR³-(CH₂), kde R³ je vodík, alkyl alebo alkenyl C_lz c₂, C₃, C₄, C₅, C₆, C₇, cg t Cg, Cjq, c^, Cj₂ , Cj₃, c^₄, Cjg, Cjg, Cj₇, c^g, alebo Cjg a m je 1 alebo 2 , pričom tieto a ďalšie monomérne jednotky sú odlišné od prvej a druhej monomérnej jednotky. S výhodou tento kopolymér obsahuje 3 až 20, alebo viac rôznych monomérnych jednotiek.

Vo výhodnom uskutočnení je R³ alkyl alebo alkenyl Cj, C₂, ^clľ

^C13· ^C14· ^C15' ^C16' ^c17' ^c18' ^alet*° ^ci9 a m je 1.

V inom výhodnom uskutočnení je R³ alkyl a m je 1, takže príslušnou monomérnou jednotkou je 3-hydroxybutyrátová monomérna jednotka.

V inom výhodnom uskutočnení je R³ alkyl C₂ a m je 1 , takže príslušnou monomérnou jednotkou je 3-hydroxyvalerátová monomérna j ednotka.

V inom výhodnom uskutočnení je R³ vodík am je 2, takže príslušnou monomérnou jednotkou je 4-hydroxybutyrátová monomérna j ednotka.

V inom výhodnom uskutočnení je R³ vodík a m je 1, takže príslušnou monomérnou jednotkou je 3-hydroxypropionátová monomérna jednotka.

Nové biodegradovateľné PHA podľa tohto vynálezu obsahujú s výhodou dve monomérne jednotky, z ktorých prvá má všeobecný vzorec :

-f-O-CHR¹- (CH₂) _n-COH-, kde R¹ je H alebo alkyl C₃ alebo C₂ a n je 1 alebo 2a druhá má všeobecný vzorec :

-f—o-chr²-ch₂-co—, kde v prípade, že R¹ je C^alebo C2 anjel, R² je alkyl alebo alkenyl C12, C₁₃, C₁₄, C₁₅, C₁₆, C₁₇, C₁₈ alebo C_ig, v prípade, že R¹ je C3 alebo C2 a n je 2, R² je alkyl alebo alkenyl C4, C₅, c₆, c₇, c₈, c_g, c₁₀, c₁₃, c₁₂ , c₁₃, c₁₄, c₁₅, c₁₆, c₁₇, c₁₈, alebo C_ig a v prípade,že R¹je vodík a n je 1 alebo 2 , R² je alkyl alebo alkenyl C₄, C^, Cg, C₇, C₈, C_g, C^q, C₃₃, C₃₂ ¹ ^*13' ^C14^{r C}15' ^C16' ^C17' ^C18' ^al^eb° ^cig/ pričom aspoň 50 % týchto monomérnych jednotiek sú prvé monomérne jednotky. R² je s výhodou alkyl.

Výhodne je prvou monomérnou jednotkou nových biodegradovateľných PHA podľa tohto vynálezu, ktoré obsahujú tri monomérne jednotky, prvá monomérna jednotka všeobecného vzorca :

-f— O-CHR¹-(CH₂)_n-CO-4-, kde R¹ je H alebo alkyl, alebo C₂ a n je 1 alebo 2 a druhá má všeobecný vzorec :

—f—o—chr²-ch₂~co—j—, kde R² je alkyl alebo alkenyl Cj, C₂, C₃, C₄, C₅, C_g, C₇, Cg, Og / ^10' (Íl, ^*12 * ^*13' ^14' ^15' ^16' ^17' ^18' alebo Cjg a tretia monomérna jednotka všeobecného vzorca :

-f-O-CHR³- (CH₂ )_m~CO—f-, kde R³ je vodík, alkyl alebo alkenyl C_T, C₂, C₃, C₄, C₅, C_g, C_?,

Cg1 Cg , ^ιο r Cjj , Cj2 t ^13' ^14' ^15' ^16' ^17' ^*18' ^al^e^° ^jg a m je 1 alebo 2, kde aspoň 50 % týchto monomérnych jednotiek sú prvé monomérne jednotky, a kde tretie monomérne jednotky nie sú tie isté monomérne jednotky ako prvé a druhé monomérne jednotky.

Syntéza biodegradovateíných PHA

Biodegradovateľné PHA podľa tohto vynálezu môžu byť syntetizované chemickými alebo biologickými metódami. Chemický spôsob spočíva v ďalej popísanej polymerácii β-laktónov s otváraním kruhu. Použitými katalyzátormi a iniciátormi môžu byť rôzne materiály, ako kyslíkaté zlúčeniny hliníku a cínu, alkoxyzinočnaté a alkoxyhlinité zlúčeniny (viď. D.E. Agostini,

J.B.Lando, J.R.Shelton, J.Polymér Sci. A-l, 9, 2775-2757 (1971), R.A.Gross, Z.Zhang, G.Konrad, R.W.Lenz, Macromolecules, 21, 2657-2668 (1988); P.Dubois, P.I.Barakat, J.Jérome, P.Teissié, Macromolecules, 26, 4407-4412 (1993); A.Le Borgne, N.Spassky, Polymér, .30, 2312-2319 (1989); N.Tanahashi, Z.Doi, Macromolecules 24. 5732-5733 (1991); Y.Hori, M.Suzuki, Y.Takahashi, A*Ymagushi, T.Nishisihita, Macromolecules, 26, 4388-4390 (1993) a J.E.Kemnitzer, S.P.McCarthy, R.A.Gross, Macromolecules, 26, 1221-1229 (1993)). Príprava izotaktického polyméru môže byť uskutočnená polymeráciou enantiomérneho monoméru neracemizujúcim iniciátorom buď so zachovaním alebo s inverziou konfigurácie stereocentra, alebo polymeráciou racemátu monoméru iniciátorom, ktorý prednostne iniciuje polymeráciu jedného enentioméru. Ako príklad je možné uviesť :

---CO

I

-2-----O ch₃

—> -[-OCH(ch₃)-CH₂-CO-]_m-[-o-chr-ch₂-co-]-_n štatistický kopolymér PHB/PHA

R = CH₂(CH₂)_yCH₃ , y> 1

PHA podľa tohto vynálezu, odvodené od prírodných polymérov tohoto typu sú izotaktické a majú R-konfiguráciu stereocentier polymérneho reťazca. Zároveň môžu byť syntetizované izotaktické polyméry s prevažujúcou S-konfiguráciou stereocentier. Obidva typy izotaktických polymérov majú rovnaké fyzikálne vlastnosti a väčšinu chemických vlastností s výnimkou reakcií, ktorých sa zúčastňujú stereošpecifické reaktanty, ako sú enzýmy. Ataktické polyméry s náhodne zabudovanými R a S stereoizomérmi môžu byť pripravené z racemických zmesí monomérov za použitia iniciátorov a katalyzátorov polymerácie, ktoré nereagujú prednostne s niektorým z enantiomérov. Pomocou takýchto iniciátorov alebo katalyzátorov (napríklad pomocou katalyzátorov na báze kyslíkatých zlúčenín cínu) je možné často polymerovať vysoko opticky čisté monoméry na izotaktické polyméry ( viď Y.Hori, M. Suzuki, Y.Takahashi, A. Yamagushi, T.Nishishita, Macromolecules, 26, 5533-5534 (1993)). Pokiaľ jeden z enatioraérov má vyšiu reaktivitu ako druhý, môžu byť izotaktické polyméry prípadne pripravované z racemických zmesí monomérov. V závislosti od pomeru reaktivity enantiomérov môžu byť pripravované R- alebo S-stereo-homopolyméry, stereo-blok-kopolyméry alebo zmesi stereo-blokkopolymérov a stereo-homopolymérov (viď A.Le Borgne, N.Spassky, Polymér, 30, 2312-2319 (1989), N.Tanahashi, Z.Doi, Macromolecules 24, 5732-5733 (1991) a R.W.Lenz, J. Polymér Sci.A. 29, 793-805 (1991). Je známe, že niektoré iniciátory a katalyzátory vytvárajú pri použití racemické zmesi monomérov prevažne syndiotaktické polyméry, polyméry s alternujúcimi Ra S-stereomonomérmi ( viď J.E.Kemnitzer, S.P.McCarthy, R.A.Gross, Macromolecules , 26., 1221-1229 (1993) ), zatiaľ čo iné iniciátory a katalyzátory vytvárajú všetky tri typy stereopolymérov ( viď P.J.Hocking, R.H.Marchesault, Polym. Bull., 30, 163-170 (1993)).

Tak napríklad príprava kopolymérov 3-hydroxybutyrátu s 3-alkyl-p-propiolaktónom, ktorého alkyl má 3 alebo viac uhlíkov, sa robí týmto spôsobom : Za vylúčenia prístupu vzduchu a vzdušnej vlhkosti sa β-butyrolaktón a 3-alkyl-p-propiolaktón (prečistené, vysušené a udržiavané pod inertnou atmosférou) plní pomocou injekčnej striekačky a tenkej hadičky do vyžíhaných a argónom prepiáchnutých sklenených ampúl alebo do nádob opatrených gumenným uzáverom. Katalyzátor polymerácie sa pridáva vo forme roztoku v toluéne. Obsah ampúl sa poriadne premieša ( dbá sa však na to, aby neprišiel do styku s gumenným uzáverom) a potom sa zahrieva na olejovom kúpeli na požadovanú teplotu predpísaný čas. V priebehu polymeračnej reakcie sa zmes stáva viskóznejšou a môže aj stuhnúť. Ak je pripravovaný izotaktický polymér, vypadáva postupne z polymérizačnej zmesi, až celý obsah nádobky stuhne. Reakčný produkt môže byť potom ochladený, vybraný z ampule a je možné z nej nadbytočný monomér odstrániť zahrievaním vo vákuu. Iný postup spočíva v rozpustení reakčného produktu vo vhodnom rozpúšťadle ( chloroform ), jeho vyzrážaním pridaním zrážadla ( zmes éteru s hexanom v pomere 3:1) a nasledujúcim vysušením pri zníženom tlaku. Molekulová hmotnosť sa stanoví štandartnými metódami, akou je vylučovacia chromatografia (size exclusion chromatography - SEC), nazývaná tiež gélová permeačná chromatografia ( gel permeation chromatography - GPC ). Obsah komonoméru v polymére je stanovovaný pomocou jadrovej magnetickej rezonancie ( nuclear magnetic resonance - NMR ).

Pri výhodnom spôsobe prípravy PHA podlá tohto vynálezu je iniciátorom alkylalkoxyzinok popísaný v patentovej prihláške USA firmy The Procter and Gambie Company pôvodcov L.A. Schechtmany a J.J. Kempera s názvom Polymerization of Beta-Substituted-BetaPropiolactones Initiated by Alkylzinc Alkoxides, podanej 28. januára 1994. Tieto iniciátory majú všeobecný vzorec R¹ZnOR², kde R³ a R² sú nezávisle od seba alkyly ^ci_io· ^Vo výhodnom spôsobe prípravy je iniciátor zvolený zo skupiny pozostávajúcej z etylizopropoxyzinku, mety 1 izopropoxyzinku, etyletoxyzinku alebo etyletoxyzinku, výhodne je týmto iniciátorom etylizopropoxyzinok. Iné kopolyméry vhodné na použitie pri postupoch podlá tohto vynálezu môžu byť pripravené nahradením východiskových látok (monomérov) vo vyššie uvedenom postupe 3-alkyl-3~laktónmi odpovedajúcimi monomérnym jednotkám, ktoré majú byť prítomné v pripravenom kopolyméri.

Biologická syntéza biodegradovatelných PHA podlá tohto vynálezu môže byť uskutočnená fermentáciou vhodnými mikroorganizmami ( prírodnými alebo získanými génovým inžinierstvom). Biologická syntéza môže byť tiež uskutočňovaná pomocou rastlinných organizmov schopných syntetizovať požadované kopolyméry (viď svetová patentová prihláška č. 93-02187, pôvodcov Somerville, Poirier a Denis, zverejnená 4.2.1993 a patentová prihláška USA č. 08/108 193 Somerville, Poirier a Denis, zverejnená 17.8.1993 a R. Poole, Science, 245, 1187-1189 (1989).

Kryštalinita

Kryštalinita ( φ_ο) čiastočne kryštalického polyméru, vyjadrovaná v objemových percentách kryštalickej fázy v polymére, často určuje, aké bude mať príslušný polymér vlastnosti a použitie. Tak napríklad vysoko kryštalický polyetylén ( s vyšším obsahom kryštalickej fázy ako 50 % ) je pevný a tuhý a je vhodný na prípravu takých výrobkov, ako sú plastové nádoby na mlieko. Polyetylén s nízkym obsahom kryštalickej fázy je naopak pružný a húževnatý a je vhodný napríklad ako obalový materiál na potraviny alebo ako materiál sáčkov na odpadky. Kryštalinita môže byť určená viacerými spôsobmi vrátane difrakcie rontgenovými lúčmi, pomocou diferenciálnej skanovacej kalorimetrie (DSC). Volba vhodnej metódy záleží na látke, s ktorou sa uskutočňuje meranie .

Rontgenoskopická metóda je najvhodnejšia v prípadoch, keď nie je vela známe o tepelných vlastnostiach materiálov a môžu nastávať štruktúrne zmeny kryštálov. Táto metóda je založená na skutočnosti, že amorfné podiely polyméru rozptylujú rontgenové lúče pod najrôznejšími uhlami, zatial čo na kryštáloch nastáva ohyb týchto lúčov o určité, presne definované uhly. Celkové množstvo vstupujúceho a vystupujúceho žiarenia je však pochopitelne rovnaké. Na základe odlíšenia rozptýleného žiarenia a žiarenia, u ktorého nastal ohyb, je teda možné vypočítať množstvo kryštalickej fázy v skúmanej vzorke. Velmi presná metóda vyvinutá Rulandom umožňuje stanoviť rozdiely v kryštalinite, ktoré sú menšie ako 2 % ( viď C.Vonk, F.C.Balta-Calleja, X-Ray Scattering from Synthetic Polymers, Elsevier, Amsterdam, 1989 a L. Alexander, X-Ray Diffraction Methods in Polymér Science, Róbert Kreiber Pub.Co., New York, 1979 ).

Topenie kryštálov vyžaduje určité množstvo tepla, potrebné na premenu kryštalickej fázy na taveninu. Toto teplo topenia môže byť merané rôznymi metódami, z ktorých najznámejšia je DSC. Ak je známe teplo topenia čistej kryštalickej fázy a ak nenastáva významnejšou mierou orientácia reťazcov polyméru s tepelným zafarbením alebo tavne-rekryštalizačnými procesmi, je pomocou DSC možné pomerne presne stanoviť podiel kryštalickej fázy v polyméri ( viď Thermal Characterization of Polymers, editor E.Turi, Academic Press, New York 1980 a B.Wunderlich, Macromolecular Physics, Academic Press, New York 1980 ).

Ak sú známe hustoty čistej kryštalickej fázy a amorfnej fázy je možné stupeň kryštalinity stanoviť na základe merania hustoty. Toto je možné za predpokladu aditivity špecifických objemov, a v prípade polymérov ( alebo kopolymérov ) s homogénnou štruktúrou je táto podmienka splnená. Táto metóda vyžaduje starostlivú prípravu vzorky, vylučujúcu prítomnosť bublín alebo dutín vo vzorke.

Ak sa vyskytujú v infračervených spektrách polymérov pásy odpovedajúce buď celkom kryštalickej alebo celkom amorfnej fázy, je možné stanoviť kryštalinitu pomocou infračervenej spektroskopie ( viď H.Tadokoro, Structure of Crystaline Polymers, John Wiley & Sons, New York, 1979 ).

Je potrebné poznamenať, že použitie rôznych techník na stanovenie kryštalinity, založených na rôznych fyzikálnych princípoch, môže viesť k rozdielnym hodnotám φ_ Je známe, že w · merania hustoty dávajú často vyššie hodnoty ako róntgenoskopické merania. Je to spôsobené plynulou zmenou hustoty polyméru ( alebo kopolyméru ) na fázovom rozhraní medzi kryštalickou a amorfnou fázou. Ziatiaľ čo rontgenoskopická metóda nezaznamenáva túto oblasť ako kryštalickú, meranie hustoty je jej existenciou ovplyvnené.

Všeobecne je rontgenograficky zistený stupeň kryštalinity PHA pripravených podía tohto vynálezu 0,1 až 99 %, výhodne 2 až 80 %, výhodnejšie 20 až 70 %.

Ak sú PHA pripravené podía tohto vynálezu spracované na fóliu, je vhodná rontgenograficky stanovená kryštalinita 2 až 65 %, výhodnejší je rozsah kryštalinity v rozmedzí 5 až 50 % a najvýhodnejší v rozmedzí medzi 20 až 40 %.

Ak sú PHA pripravené podía tohto vynálezu spracované na listy, je vhodná rontgenograficky stanovená kryštalinita 0,1 až 50 %, výhodnejšia je v rozmedzí kryštalinity 5 až 50 % a najvýhodnejšia je v rozmedzí kryštalinity 20 až 40 %. Ak sú PHA pripravené podía tohto vynálezu spracované na vlákna alebo netkané textílie, je vhodná rontgenograficky stanovená kryštalinita 60 až 99 %, výhodnejšia je v rozmedzí kryštalinity 70 až 99 % a najvýhodnejšia je v rozmedzí kryštalinity 80 až 99%.

Ak sú PHA pripravené podía tohto vynálezu spracované na mäkké elastické vlákna, je vhodná rontgenograficky stanovená kryštalita 30 až 80 %, výhodnejšia je v rozmedzí kryštality 40 až 80 % a najvýhodnejšia je v rozmedzí kryštalinity 50 až 80 %.

Ak sú PHA pripravené podía tohto vynálezu spracované na lisované výrobky, je vhodná rontgenograficky stanovená kryštalinita 10 až 80 %, výhodnejšia je v rozmedzí kryštalinity 20 až 70 % a najvýhodnejšia je v rozmedzí kryštalinity 30 až 60%.

Ak sú PHA pripravené podía tohto vynálezu spracované na elastoméry alebo adhezíva, je vhodná rontgenograficky stanovená kryštalinita nižšia ako 50 %, výhodnejšia je kryštalinita nižšia ako 30 % a najvýhodnejšia je kryštalinita nižšia ako 20 %.

Teplota topenia

Biodegradovatelné PHA podía tohto vynálezu majú teplotu topenia ( T_m ) 30 až 160 °C, výhodnejšie 60 až 160 °C, najvýhodnejšie 90 až 120 °C.

Výrobky z plastov obsahujúce PHA

PHA môžu byť podlá tohto vynálezu spracované na rôzne plastové výrobky, okrem iného na fólie, listy, vlákna, peny, lisované výrobky, netkané textílie, elastoméry a lepidlá.

A. Fólie

V jednom z uskutočnení tohto vynálezu je výrobkom z plastu fólia. Fóliou sa podlá tohto vynalézu rozumie extrémne tenký celistvý kus materiálu s vysokým pomerom dĺžky a šírky k hrúbke. Hoci horná hranica hrúbky nie je presne stanovená, s výhodou je hodnota tejto hornej hranice 0,254 mm, výhodnejšie 0,01 mm, najvýhodnejšie 0,005 mm. Ochranná funkcia akejkolvek fólie závisí na jej celistvosti, t.j. na neprítomnosti dier a trhlín, pretože je nutné, aby bola účinnou batériou pre molekuly, akou je vodná para a kyslík. Fólia môže byť použitá podlá tohto vynálezu na výrobky na jedno použitie, okrem iného na plienky na jedno použitie, zmrštitelné fólie (napr. na balenie potravín, spotrebnýchn výrobkov, paletizačné fólie a krycie fólie pre drevené obaly a podobne) alebo ako materiál na sáčky, roztiahnutelné sáčky typu Ziploc^R, sáčky na odpadky a pod.). Vo výhodnom uskutočnení podlá tohto vynálezu je táto fólia nepriepustná pre kvapaliny a vhodná na použitie pri výrobe absorbčných hygienických výrobkov na jedno použitie, ako sú plienky, hygienické výrobky pre ženy a podobne. Fólie podlá tohto vynálezu majú popri zvýšenej biodegradovatelnosti alebo kompostovatelnosti nasledujúce vlastnosti :

a) modul pevnosti v ťahu v smere stroja 69 až 690 MPa,

b) štruktúrna pevnosť v smere stroja aspoň 70 g pri hrúbke 25,4 gm,

c) štruktúrnu pevnosť naprieč smeru stroja aspoň 70 g pri hrúbke 25,4 gm,

d) rázovú húževnatosť aspoň 12 cm, merané metódou padajúcej gule,

e) priepustnosť pre vodnú paru menšiu ako 0,0012 g na cm² za 16 hodín,

f) modul pevnosti v ťahu aspoň 5,5 MPa,

g) hrúbku 12 až 75 gm.

Spôsoby skúšania, ktorými sú zisťované tieto parametre sú podrobnejšie uvedené dfale j .

Skôr, ako bol urobený výskum, na ktorom je založený tento vynález, stretávalo sa použitie polyhydroxykyselín ako technických plastov so značnými prekážkami. Ako už bolo uvedené, spracovanie polyhydroxykyselín ako PHB a kopolyméru PHBV je spojené so značnými problémami vzhladom na ich nestálosť pri zvýšených teplotách. Polyhydroxykyseliny sú naviac ťažko spracovatelné na fólie vzhladom na malú rýchlosť kryštalizácie. Autori tohto vynálezu zistili, že PHA- kopolyméry podlá tohto vynálezu obsahujúce spomenutý typ druhej monomérnej jednotky s alkylovým reťazcom s aspoň tromi uhlíkovými atómami, je v porovnaní s PHV a PHBV možné velmi jednoducho spracovať na fólie. Autori vynálezu zistili, že tieto lineárne štatistické kopolyméry s obmedzeným množstvom vetiev strednej dĺžky (napr. ^c3^-cig) majú okrem biodegradovatelnosti nasledujúce vlastnosti, ktorými sa odlišujú od PHB a PHBV : a) nižšiu teplotu topenia, b) nižší stupeň kryštalinity, c) zlepšené reologické vlastnosti taveniny.

Bez toho, aby považovali za nutné hladať teoretické zdôvodnenie, autori sa domnievajú, že uvedené vlastnosti a) a b) sú dôsledkom vylúčenia druhej monomérnej jednotky z kryštalickej mriežky, čo má za následok zníženie teploty, nutnej pre tepelné spracovanie a zvýšenú pevnosť a schopnosť materiálu byť preťahovaný bez pretrhnutia. Zároveň bez toho, aby považovali za nutné hladať teoretické zdôvodnenie, autori sa domnievajú, že vlastnosť c) je spôsobená zvýšeným vzájomným prepletením reťazcov kopolymérov, spôsobeným bočnými reťazcami druhej monomérnej jednotky. Toto zvýšené prepletenie môže byť spôsobené zvýšeným hydrodynamickým objemom kopolyméru (t.j. napríklad tým, že druhý monomér vytvára slučky v skrutkovitej štruktúre ), zachycovaním postranných reťazcov rôznych makromolekúl v tavenine kopolyméru alebo znížením štiepenia reťazcov v dôsledku nižšieho T_m (t.j. rozšírením okna pre tepelné procesy).

Kritériá hodnotenia fólií a metódy ich skúšania

Aby fólia mala dobré funkčné vlastnosti na použitie ako spodná fólia plienky na jedno použitie, musí byť vyrobená z polymérov, ktoré sú biodegradovatelné a musí vykazovať vysokú pevnosť, musí byť dostatočnou bariérou proti prenikaniu kvapalín, musí mať odpovedajúci modul, tvarovú prispôsobivosť a dostatočne vysoký bod topenia.

Spodná fólia plienky na jedno použitie musí mať dostatočnú pevnosť na spracovanie na vysokorýchlostnom stroji pre výrobu plienok na jedno použitie, a pri použití plienky musí vytvárať pre kvapalinu nepriepustnú bariéru. Nepriepustnosť pre vodu musí byť dostačujúca preto, aby odev dieťaťa alebo prikrývky a postelné prádlo neboli zvlhčené alebo znečistené. Modul príslušného materiálu, určujúci jeho tvarovú prispôsobivosť, musí byť súčasne dostatočne nízky, aby tento materiál ako vrchný materiál plienky bol mäkký a príjemný pri kontakte s pokožkou, na druhej strane však musí byť dostačujúci na to, aby umožňoval spracovanie na vysokorýchlostných strojoch na výrobu plienok na jedno použitie bez toho, aby dochádzalo k vzniku záhybov alebo k pokrčeniu. Musí byť tiež dostatočne tepelne odolný, takže nedochádza k jeho deformácii, taveniu alebo k trvalej strate pevnosti pri skladovaní pri vyšších teplotách alebo k jeho roztrhnutiu pri spracovaní na vysokorýchlostných strojoch na výrobu plienok na jedno použitie, kde sú obyčajne používané na spájanie častí plienok na jedno použitie tavné adhezíva.

Fólie, ktoré sú dostatočne pevné na to, aby z nich boli vyrábané biodegradovatelné alebo kompostovatelné spodné fólie plienok na jedno použitie obyčajne vykazujú dve vlastnosti :

a) odolnosť proti pretrhnutiu padajúcim závažím

b) odolnosť proti roztrhnutiu v smere stroja, tak aj v smere kolmom na smer stroja.

Výhodné spodné fólie podlá tohto vynálezu odolávajú nárazu ocelovej gule s priemerom asi 19 mm a hmotnosťou 27,6 až 28,6 mm z výšky 12 cm do tej miery, že aspoň pri 50 % týchto skúšok nevznikne žiadna trhlina ( deformácia je povolená ). Výhodnými materiálmi sú tie materiály, ktoré vykazujú menej ako 50 % prípadov pretrhnutia pri páde gule z výšky 20 cm. Materiály podlá tohto vynálezu, vhodné ako spodné fólie, vykazujú ďalej pri hrúbke 25,4 mikrónov priemernú štruktúrnu pevnosť v smere stroja aj v smere kolmom na smer stroja rovnú 70 gramom. Skúška sa robí tak, že v štandartnom Elmendorfovom skúšobnom prístroji s kyvadlom, akým je Elmendorfov prístroj typu 60 - 100, pôsobí na šestnásť na sebe položených fólií, ktoré boli narezané alebo opatrené zárezom spôsobom TAPPI T414-88. Zvlášť vhodné sú tie fólie, ktoré sa pri hrúbke 25,4 mikrometrov vyznačujú odolnosťou proti šíreniu trhliny v smere kolmom na smer stroja rovnými 200 gramami alebo viac. Tieto fólie sú zvlášť odolné proti zlyhaniu pri použití spôsobenom pretrhnutím.

Zároveň bolo zistené, že filmy s dostatočnou schopnosťou zabraňovať prieniku kvapaliny, majú pri hrúbke 25,4 μιη prepúšťať za 16 hodín do absorbčného papierového obrúska jedným štvorcovým centimetrom menej ako 0,0012 gramu moču, ak je skúšaný film umiestnený medzi absorbčný obrúsok a jadro plienky obsahujúce bežný gélový superabsorbent zaťažený tlakom, ktorý stimuluje tlak vyvíjaný váhou dieťaťa. Pri tejto skúške je plocha jadra väčšia ako plocha testovanej fólie, jadro plienky je nasýtené močom na jeho teoretickú kapacitu a je zaťažené tlakom asi 3,5 kPa.

Ďalej bolo zistené, že tieto materiály majú mať tepelnú odolnosť odpovedajúcu bodu mäknutia stanoveného Vicatovou metódou aspoň 45 °C. Bod mäknutia stanovený Vicatovou metódou sa meria pomocou prístroja na meranie tepelnej deformácie model CS-107 (Heat Distortion Apparatus Model No. CS-107) alebo iným prístrojom tohto druhu modifikovanou metódou podlá normy ASTM D—1525. Modifikácia metódy spočíva v príprave vzorky. Vzorka s plochou 19 mm² a hrúbkou 4,5 až 6,5 mm sa pripraví tak, že sa tento materiál lisuje po dobu dvoch minút pri teplote 120 °C a tlaku 70 MPa, potom čo bol aspoň 2 minúty zahrievaný. Bod mäknutia stanovený Vicatovou metódou je teplota, pri ktorej sa ihla s plochým koncom s plochou 1 mm zaťažená závažím s hmotnosťou 1 000 gramov vnikne do hĺbky 1 mm tejto vzorky, pričom teplota vzorky je rovnomerne zvyšovaná rýchlosťou 50 °C za stupňov za hodinu.

Bolo zistené, že tieto materiály majú mať v smere stroja takú pevnosť, ktorá odpovedá 1 % priečnemu modulu 69 až 690 MPa. Skúška sa uskutočňuje na elektronicky riadenom trhacom stroji ako je Instron 4201. Použije sa vzorka s dĺžkou asi 30 cm, šírkou 2,54 cm, ktorej pozdĺžný rozmer je rovnobežný so smerom stroja. Testovaný pásik materiálu sa upne do čeíustí stroja tak, že dĺžka vzorky medzi čeíusťami je 25,4 cm. Čeluste sa oddialujú rýchlosťou 2,54 cm za minútu až 25,4 cm za minútu a zaznamenáva sa závislosť napätia na deformácii. Jednopercentný priečny modul sa určí ako napätie vzorky pri jeho jednopercentnom predĺžení. Jednopercentnému priečnému modulu napríklad odpovedá napätie v okamžiku, kedy vzdialenosť medzi čelusťami vzrástla o 0,254 cm. Pokial sa čeluste oddialujú rýchlosťou 2,54 cm/min. a zapisovacie zariadenie sa pohybuje rýchlosťou 25,4 cm/min., odpovedá predĺženiu 1 % bod na krivke predĺženie-napätie, vzdialený 2,54 cm od začiatku. Pokial hrúbka vzorky nie je presne 0,00254 cm, vydelí sa napätie hrúbkou vzorky. Zvlášť mäkké a teda preferované materiály vykazujú jednopercentný priečny modul v rozsahu 69 až 207 MPa.

Pretože tieto materiály môžu byť nákladnými teplotám súčasti že modul jeho pokles nesmie byť k deformácii fólie predajom.

preprave vystavené a ostatné očakávať, poklesne, počas skladovania alebo pri alebo nákladnými dôležité, aby spodné teplotám. Hoci je rozsahu teplôt 20 až automobilnmi až 60 °C, je odolávali týmto v velmi velký, aby originálnom balení pred týchto fólií tovaru v jeho vagónmi fólie možné 60 °C nedochádzalo jeho

Tak napríklad polyetylénová fólia, ktorej modul je pri teplote miestnosti asi 400 MPa, má pri 60°C modul asi 120 MPa, čo je prijatelné. Mäkkšia polyetylénová fólia, ktorej modul pri teplote v miestnosti je asi 80 MPa má pri 60°C modul asi 35 MPa, čo je ešte stále prijatelné. Všeobecne je možné za spodnú fóliu prijatelnú z hladiska použitia podlá tohto vynálezu považovať fóliu, ktorej modul pri teplote miestnosti je aspoň 5,5 MPa.

Závislosť modulu od teploty, nazývaná tiež teplotným spektrom modulu, je možné zisťovať pomocou dynamického analyzátora mechanických vlastností (dynamic mechanical analyzer (DMA), akým je napríklad termomechanický analyzátor Unix TMA 7 vyrábaný firmou Perkin Elmer, so softwarovým vybavením na meranie teplota/čas DMA 7, ktoré je v tomto dokumente dalej uvádzané ako DMA 7, a je vyrábané firmou Perkin - Elmer Corporation, Norwalk Connectitut. Existuje veľa iných typov prístrojov na dynamické merania mechanických vlastností a použitie dynamickej analýzy mechanických vlastností je známou metódou používanou pri charakterizácii polymérov ( alebo kopolymérov). Príslušné informácie sú zhrnuté v dvoch knihách, z ktorých prvou je T.Murayama: Dynamic Mechanical Analysis of Polymeric Materials, Materials Science Monographs sv. 1 (Elsevier Publishing Co. 1978 ) a druhá je L. E. Nielsen: Mechanical Properties of Polymers and Composites, sv. 1 ( Marcel Dekker 1974).

Postup pri meraní uskutočnený za použitia DMA 7 je popísaný v Manuáloch firmy Perkin-Elmer č. 0993-8679 z mája 1991. Pre pracovníkov, ktorí sú oboznámení so spôsobom práce z DMA 7, postačí nasledujúci popis na reprodukovanie merania modulu pri 60°C.

Na meranie teplotného spektra modulu príslušnej vzorky materiálu sa DMA nastaví tak, aby meranie prebiehalo v skanovacom module, a vybaví sa meracím systémom na meranie predĺženia (extension measuring systém - EMS). Vzorka filmu široká približne 3 mm a hrubá 0,0254 mm a dostatočne dlhá, aby vzdialenosť čeľustí prístroja bola 6 až 8 mm, sa pripevní do EMS. Aparatúra sa potom pripevní na kondiciovaciu komoru trvalé premývanú héliom. Na film sa potom pôsobí takým napätím v pozdĺžnom smere, aby sa dosiahla deformácia rovnajúca sa 0,1 % pôvodnej dĺžky. Vzorka sa podrobí pôsobeniu dynamického namáhania sínusového priebehu s frekvenciou 5 cyklov za sekundu. V teplotnom skanovacom módu sa teplota zvyšuje z pôvodnej teploty 25 °C rýchlosťou 3,0 C/min. až do okamžiku, kedy vzorka začne mäkknúť alebo sa pretrhne, pričom sa frekvencia dynamického namáhania a veľkosť napätia udržujú konštantné. Závislosť vlastností vzorky od teploty sa zaznamenáva na základe zmeny dynamického namáhania a fázového posunu medzi napätím a dynamickým namáhaním. Z týchto hodnôt sa vypočítajú moduly materiálu pri skladovaní v Pa spolu s ďalšími údajmi a sú zobrazované na obrazovke ako funkcia teploty. Tieto údaje sa zvyčajne udržiavajú v pamäti počítača a vytlačí sa závislosť modulu na teplote skladovania (teplotné spektrum modulu).

Spôsoby výroby fólií

Fólie podľa tohto vynálezu, ktoré sú používané ako spodné fólie absorbčných výrobkov a ktoré sú biodegradovateľné alebo kompostovateľné, sa môžu spracovávať za použitia bežných postupov prípravy jednovrstvových alebo viacvrstvových filmov a bežného zariadenia pre spracovanie polymérov. Pelety PHA podľa tohto vynálezu sa najprv pri teplote miestnosti miesia a potom sa tavia miešaním vo filmovom extrudéri. Keď nedochádza k dostatočnému zmiešaniu vo filmovom extrudéri, môžu byť pelety najprv pri teplote miestnosti miešané a pri miešaní tavené v predmiešacom extrudéri a potom repeletizované.

Fólie môžu byť z PHA podľa tohto vynálezu pripravované spracovaním z taveniny pri použití liatej alebo vyfukovacej extruzie, ktoré sú popísané v Plastic Extrusion Technology, 2. vydanie, Editor Allan A. Griff (van Nostrand Reinhold, 1976). Liata fólia sa extruduje lineárnou štrbinou. Zvyčajne sa plochý pás fólie ochladzuje na otáčajúcom sa veľkom leštenom kovovom bubne. Fólia sa rýchlo ochladzuje a z tohto bubna prechádza cez jeden alebo viac pomocných chladiacich valcov, potom cez gumou potiahnutý napínací valec a konečne je navinutá na navíjací valec. Spôsob výroby odlievanej spodnej fólie absorbčných výrobkov podľa tohto vynálezu je popísaný v ďalej uvedenom príklade.

Pri extrudovaní vyfukovaných fólií je tavenina extrudovaná smerom nahor tenkou kruhovitou štrbinou. Tento proces je nazývaný extruziou fóliovej hadice. Stredom trysky je privádzaný vzduch, ktorý hadicu nafukuje a spôsobuje jej roztiahnutie. Vytvára sa tak pohybujúca sa bublina , ktorej priemer je udržiavaný konštantnou reguláciou tlaku v jej vnútri. Fólia je chladená vzduchom privádzaným jednou alebo viacerými chladiacimi krúžkami, ktorými vyfúknutá fólia vo forme hadice prechádza. Vzduch z hadice je potom vyfukovaný a takto vzniknutá dvojitá fólia prechádza cez dvojicu napínacích valcov a cez vyrovnávací rám do navíjača. Pred použitím spodnej fólie absorbčných výrobkov je takto získaná dvojitá fólia rozdeľovaná na jednotlivé fólie, a tie sú po úprave na vhodnú šírku opäť navíjané.

Jednovrstvové alebo viacvrstvové štruktúry môžu byť pripravované ako odlievaním, tak aj vyfukovaním fólií. Pre výrobu jednovrstvových fólií z jedného termoplastického materiálu podľa tohto vynálezu sú používané jednoduché extrudéry s jednoduchým prívodom.

Na výrobu viacvrstvových fólií podľa tohto vynálezu sú s výhodou používané koextruzné procesy. Na uskutočňovanie týchto procesov, ktorými sa získava viacvrstvová štruktúra, je treba viac ako jeden extrudér a to buď koextrúzne zariadenie alebo systém trysiek s viacerými prívodmi.

V patentoch USA č. 4 152 387 a 4 197 069 sú popísané princípy koextruzného zariadenia. Viac extrudérov je spojených do koextruzného zariadenia, ktorého súčasťou sú pohyblivé meniče smeru toku, ktorými je možné meniť tvar jednotlivých kanálov a tým aj množstvo polymérov prechádzajúcich týmito kanálmi. Tokové kanály sú usporiadané tak, že v mieste ich styku je rýchlosť toku obidvoch polymérov rovnaká a rozdiel tlakov eliminuje medzifázové napätie a nestabilitu toku. Polymérne materiály potom postupujú spoločne ako kompozitná štruktúra plniacim potrubím do trysiek. Na použitie tohto zariadenia je dôležité, aby sa viskozity tavenín a teploty topenia spracovaných materiálov veľmi nelíšili, inak môže nastávať nestabilný tok a v dôsledku toho zlá regulácia hrúbky vrstiev viacvrstvového filmu.

Inou možnosťou je použitie trysky s viacerými prívodmi alebo podľa iného označenia trysky s prepážkami. Táto tryská je popísaná v hore uvedených patentoch USA č. 4 152 387 a 4 197 069 a v patente USA č. 4 533 308. Zatial čo v koextruéznom zariadení sa prúdy polymérnych materiálov spolu stretávajú pred vstupom do trysky, u trysky s viac prívodmi alebo trysky s prepážkami prichádza každý z materiálov do trysky svojím vlastným prívodom.

Prúdy roztavených polymérov sa stýkajú pri ich výstupe z trysky v celej šírke trysky. Pohyblivé prepážky trysiek umožňujú nastavenie šírky výstupu nmožstva materiálu, ktorý čím je dosiahnuté spojenie každého z prúdov v závislosti od prechádza príslušnou časťou štrbiny, prúdov tavenín pri rovnakej rýchlosti prúdu, tlaku a v požadovanej hrúbke.

Pretože sa tokové vlastnosti tavenín a teploty topenia materiálov môžu značne líšiť, má použitie trysky s pohyblivými prepážkami celý rad výhod. Trysku je možné prispôsobiť rôznym tepelno-izolačným vlastnostiam a je možné pomocou nej spracovávať materiály, ktoré sa značne odlišujú teplotou topenia , napr. až o 80 °C.

Každý prívod trysky s prepážkami môže byť prispôsobený použitiu určitého typu polyméru ( alebo kopolyméru ) . Tak je prúd každého z materiálov ovplyvňovaný iba pomermi, ktoré existujú iba v ňom samotnom, a nie sú ovplyvňované prúdom druhého materiálu. Tým je umožnená koextruzia materiálov s podstatne rôznymi viskozitami tavenín do jednej viacvrstvovej fólie. Tryská s prepážkami zároveň umožňuje nastavenie šírky jednotlivých vrstiev, takže môže napríklad vrstva z vodorozpustného biodegradovatelného materiálu Vinex 2034 byť celkom obklopená materiálom, ktorý nie je vodorozpustný bez toho, aby na hrane tejto viacvrstvovej fólie bol umožnený prístup vody k uvedenému vodorozpustnému materiálu . V uvedených patentoch je popísané tiež kombinované použitie zariadenia na koextruziu a trysky s prepážkami na vytváranie zložitých viacvrstvových štruktúr.

Viacvrstvové fólie podlá tohto vynálezu sa môžu skladať z troch alebo viacerých vrstiev. Obyčajne sú pripravované tzv. symetrické, t.j. 3 alebo 5 - vrstvové štruktúry. Trojvrstvové fólie obsahujú strednú vrstvu, ktorá susedí s dvoma rovnakými vonkajšími vrstvami. Symetrické 5-vrstvové fólie obsahujú zároveň stredovú vrstvu, s ňou susediace dve rovnaké spojovacie vrstvy a ďalej dve rovnaké vonkajšie vrstvy. Tieto symetrické fólie, ktoré nemusia byť jedinými viacvrstvovými fóliami používanými podľa tohto vynálezu, sú menej náchylné zmršťovať sa a vytvárať záhyby ako nesymetrické viacvrstvové fólie.

V 3-vrstvovej fólii môže stredová vrstva tvoriť 30 až 80% celkovej hrúbky viacvrstvovéj fólie a vonkajšie vrstvy môžu tvoriť 10 až 35 % celkovej hrúbky fólie.

B. Listy

V inom uskutočnení tohto vynálezu je výrobkom z plastu list. Termín list, ako je používaný v tomto dokumente, sa vzťahuje na veľmi tenký súvislý materiál s vysokým pomerom dĺžky a šírky k hrúbke, pričom hrúbka tohto materiálu je väčšia ako 0.254 mm. Vlastnosti listu a jeho výroba sú podobné ako vlastnosti fólií, jedinou výnimkou je to, že list je pevnejší a nevyžaduje podložku, teda je samonosný. Tieto rozdiely v hrúbke, tuhosti a v nevyhnutnej prítomnosti podložky majú za následok niektoré odlišnosti v spôsobe výroby.

Spôsob výroby listov

Vzhľadom k svojej hrúbke a z nej vyplývajúcej pevnosti nemôžu byť listy vyrábané podobne ako fólie vyfukovaním. Veľa iných metód používaných na výrobu fólií môže byť modifikovaných na výrobu listov. Jedným z príkladov je použitie liatej extruzie. Popri vytlačovaní je možné pripravovať listy aj valcovaním a kalandrovaním.

Valcovanie

Valcovaním je pripravený list s prevažnou orientáciou v smere stroja, ktorá je spôsobená preťahovaním listu zo stiskovej línie valcov, ktorými je zároveň zmenšovaná hrúbka listu. (Encyclopedia of Polymér Science and Engeneering, zv. 8, str. 88-106, John Wiley and Sons, New York 1986, v ďalšom texte EPSE-1 ). V stiskovej línii pôsobia značné sily, celková orientácia v smere stroja však môže byť zvyšovaná aj inými spôsobmi.

Kalandrovanie

Na prípravu velkého množstva neorientovanej liatej fólie alebo listov je používané kalandrovanie (G.W. Eghmy, Jr. v Modern Plastics Encyclopedia, editor J. Agrandoff, zv.59, str. 220-222, 1982; R.A.Elden, A.D. Swan, Calendering of Plastics, Elsevier, New York 1971). Kalandrovanie je spôsob spracovania, pri ktorom sú používané skupiny špeciálne vytvrdených otáčajúcich sa valcov, ktorých vzájomnú plochu je možné v priebehu pracovného postupu meniť a tým meniť aj hrúbku spracovávaného materiálu. Kalandre majú spravidla štyri valce, ktoré vytvárajú tri štrbiny. Prvou štrbinou je vstupná štrbina, nasledujúcou redukčná štrbina a výstupná štrbina. V redukčnej štrbine je znižovaná hrúbka listu na približnú konečnú hodnotu a vo výstupnej štrbine je zmenou polohy tretieho alebo stredného valca nastavovaná hrúbka listu na konečnú hodnotu ( viď EPSE-2).

C. Vlákna

V inom z uskutočnení tohto vynálezu je výrobkom z plastu vlákno. Na účely tohto dokumentu sa termínom vlákno rozumie pružný, makroskopický homogénny predmet s vysokým pomerom dĺžky k šírke a malým prierezom. Všeobecný prehlad týkajúci sa vlákien je uvedený v Encyclopedia of Polymér Science and Engeneering, zv.6, str. 647-755, a str. 802 - 839, John Viley and Sons, New York (1986) (v ďalšom texte EPSE-2). Vlákna podlá tohto vynálezu môžu byť použité ako začiatočný produkt na výrobu priadze, z ktorej sú ďalej vyrábané textilné výrobky. Vlákna podlá tohto vynálezu sú zároveň vhodné na výrobu lahčených vláknitých materiálov na použitie v polnohospodárstve a na ochranu a riadenie rastu polnohospodárskych plodín. Sú zároveň použitelné ako tepelnoizolačné vrstvy do skleníkov, kryty na zeleninu pestovanú na volnom priestranstve, pre rašelinové kryty, na bariéry proti burine a pre hydropóniu. Najdôležitejšou vlastnosťou je priepustnosť pre svetlo, vodu a vzduch. Dôležitým aspektom je aj cena vo vzťahu k hmotnosti, pevnosti a stálosti rozmerov.

Spôsob výroby vlákien

Vlákna podlá tohto vynálezu môžu byť vyrábané za použitia rôznych techník, vrátane zvlákňovania z taveniny, zvlákňovania za sucha a zvlákňovania za mokra. Používané sú často aj kombinácie týchto troch techník.

Pri zvlákňovaní z taveniny sa PHA podlá tohto vynálezu zahreje nad bod topenia a potom sa pretláča spriadacou tryskou. Spriadacia tryská je tryská s mnohými malými otvormi, líšiacimi sa počtom, tvarom a priemerom ( viď EPSE-2). Vytlačené vlákna PHA prechádzajú chladiacou zónou, kde tieto vlákna tuhnú. Potom sú predlžované a navíjané.

Pri zvlákňovaní za sucha sa PHA podlá tohto vynálezu rozpustí a roztok PHA sa pretláča spriadacou tryskou. Pramienky roztoku PHA prechádzajú odparovacou zónou, kde sa pri zvýšenej teplote odparuje rozpúšťadlo a vytvárajú sa vlákna.

Pri zvlákňovaní za mokra sa PHA podlá tohto vynálezu rovnako rozpúšťajú a vzniknutý roztok sa vytláča tryskou, ktorá je ponorená do koagulačného kúpela (EPSE-2). Roztok PHA, vychádzajúci z trysky je alebo vyzrážaný, alebo chemicky regenerovaný. Aby sa dosiahlo dobrých vlastností, nutných napríklad na použitie vlákien v textilných výrobkoch, vyžadujú sa obyčajne všetky tieto postupy predlžovania. Predlžovanie znamená preťahovanie a stenšovanie vlákien, čím sa dosiahne ich trvalého predĺženia, molekulárnej orientácie ich molekúl a vznik jemnej vláknitej štruktúry. Táto štruktúra je charakterizovaná vysokým stupňom kryštalinity a orientáciou ako kryštalických, tak aj amorfných častí molekúl PHA.

D. Peny

Podlá iného uskutočnenia tohto vynálezu je výrobkom z plastu pružná pena. Pojem pena”, ako je používaný v tomto dokumente, sa týka PHA podlá tohto vynálezu, ktorých hustota je podstatne znížená prítomnosťou velkého množstva dutých priestorov ( viď ASTM D 883-62T, Američan Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 1962). Tieto dvojfázové systémy plyn/pevná látka, v ktorých je kontinuálna fáza zložená so syntetických polymérov alebo gumy, sa nazývajú penové polyméry (alebo kopolyméry) a expandované alebo vypenené plasty (Encyclopedia of Chemical Technology, zv.ll, John Viley & Sons, New York 1980, ďalej uvádzané ako ECT).

Plynná fáza je rozdelená do záhybov alebo dutých priestorov, ktoré sú nazývané komôrky a sú rozdelené do dvoch typov. Materiály s otvorenými komôrkami sú peny, kde sú komôrky vzájomne spojené, takže plyny môžu týmito materiálmi plynulé prechádzať. U peny s uzavretými komôrkami sú jednotlivé komôrky vzájomne oddelené.

Peny sa ďalej delia na pružné a tuhé. Toto rozdelenie je založené na základe špeciálneho testu ASTM ( viď ASTM D zv.37, str.1566-1578, Američan Society of Testing and Materials, Philadelphia, PA, 1978). Pružná pena je taká pena, ktorej vzorka s rozmermi 20 x 2,5 x 2,5 cm nepraskne, ak je pri teplote 15 až 20 °c navíjaná na tŕň s priemerom 2,5 cm rovnomernou rýchlosťou 1 závit za 5 sekúnd. Ak nastane prasknutie vzorky, ide o tuhú penu.

Peny majú rôzne použitie ako obaly, výplňový materiál a štruktúrne komponenty. U niektorých obalov by vyplnený materiál so zvýšenou biodegradovateínosťou a kompostovatelnosťou umožnil získanie zásadných výhod proti doteraz používanému materiálu ako je polystyrén, papier a škrobové peny. V obaloch na teplé potraviny poskytuje polystyrén podstatne lepšiu tepelnú izoláciu oproti v súčasnej dobe jedinej degradovatelnej alternatíve, ktorou sú papierové obaly. Vypenené výrobky z PHA podlá tohto vynálezu majú rovnaké tepelnoizolačné vlastnosti ako polystyrén, sú však biodegradovatelné alebo kompostovatelné. Tieto materiály sú ideálne ako obalový materiál potravín s tepelnoizolačnými vlastnosťami.

Ako výplňový materiál spotrebného a priemyslového tovaru sú používané lístky z penového polystyrénu. Velká časť týchto lístkov končí na skládkach. Lístky z penového materiálu, ktorých materiálom sú PHA podlá tohto vynálezu, majú rovnaké užitočné vlastnosti ako lístky z penového materiál vyznačuje zvýšenou kompostovatelnosťou. Na rozdiel polystyrénu a naviac sa ich biodegradovatelnosťou alebo od iných kompostovatelných obalových materiálov, ako je napríklad škrob, sú PHA odolné proti radu bežných rozpúšťadiel, akým je rad rozpúšťadiel a kvapalín vrátane vody.

Spôsob výroby peny

Peny podlá tohto vynálezu môžu byť vyrábané metódami, ktoré sú odborníkom v danej oblasti dobre známe. Najobyčajnejšou metódou výroby peny je expandovanie kvapalnej polymérnej (alebo kopolymérnej) fázy na napenenú fázu s nízkou hustotou a potom fixovanie materiálu v tomto stave (viď ECT). Iné spôsoby spočívajú vo vymytí rozpustného materiálu dispergovaného v polyméri (alebo kopolyméri), sintrovanie malých častíc a dispergovanie dutých častíc v polyméri (alebo kopolyméri). Expanzný proces má tri štádiá, ktorými sú iniciácia vzniku komôrok, ich rast a ich stabilizácia. Na stabilizáciu komôrok je používaný celý rad postupov.

Expanzia spočíva vo zvyšovaní tlaku plynu v iniciovaných komôrkach. Komôrky sú stabilizované alebo chemicky (napr. nasýtením alebo polymerizáciou), alebo fyzikálne (kryštalizáciou, prechodom z taveniny do sklovitého stavu). Jedným z príkladov polymérov, ktoré sú vypeňované týmto spôsobom, je polystyrén. Polymér (alebo kopolymér) sa zmiešava s niektorými vypeňovacími činidlami, ktorými môžu byť izomerné pentány, hexány alebo halogenované uhlovodíky (vidf. H.R. Lasman, Modern Plastics, zv. 42 (1A), str. 314 (1964)), buď za tepla alebo penetráciou tejto látky do polyméru (patent USA č. 2 681 321, udelený 15. júna 1954 firme BASF, autori F. Stastny a R. Gaeth), alebo polymeráciou styrénu v prítomnosti speňovacieho činidla (patent USA č. 2 983 692, vydaný 9. mája 1961 Koppers Co., autor G.F. D'Alelio). Výroba jednotlivých výrobkov je obvykle uskutočňovaná v niekoľkých stupňoch, pričom v prvom je polymér expandovaný za použitia pary, horúcej vody alebo vzduchu na malé guličky s nízkou hustotou. Velkosť komôrok v týchto guličkách je upravovaná tzv. vyzrievaním, ktoré sa prípadne niekoľkokrát opakuje. Tieto guličky sú potom plnené do foriem a navzájom vystavované a ďalej expandované pôsobením tepla (viď S.J. Skinner, S. Baxter, P.J. Grey, Trans. J. Plast. Inst., zv. 32, str. 180 (1964)). Ochladením výrobku pod teplotu sklovitého prechodu polyméru sa dosiahne stabilizácie peny.

Počas spracovania dochádza k rastu komôrok dekompresnými expanznými procesmi, spôsobenými znížením vonkajšieho tlaku. Týmto spôsobom sa obyčajne vyrábajú penový polyetylén a penový polypropylén. Dekompresné vypeňovacie činidlo sa zvyčajne mieša s polymérom (alebo kopolymérom) a prechádza extrudérom pri zvýšenej teplote a tlaku, takže dochádza k jeho čiastočnému rozkladu. Po výstupe z extrudéra sa materiál dostáva do priestoru s nižším tlakom. Dochádza k súčasnej expanzii a ochladeniu, čím sa v dôsledku rýchlej kryštalizácie utvorí stabilná penová štruktúra (R. H. Hansen, SPE J. , zv. 18, str. 77 (1962), W.T. Higgins, Mod. Plast., zv. 31(7), str. 99 (1954)).

Výroba pien dispergačnými procesmi spočíva v dispergácii pevnej látky alebo plynu do polyméru (alebo kopolyméru), po ktorej v prípade potreby nasleduje stabilizácia zmesi (ECT). Pri jednom z týchto procesov, ktorý sa nazýva frothing, sa plyn mechanicky disperguje v polymérnej alebo monomérnej fáze za vzniku peny, ktorá je po určitú dobu stála. Táto pena sa potom chemicky stabilizuje zosietením tohto polyméru. Týmto spôsobom sa pripravuje latexová penová guma (viď ECT).

E. Lisované výrobky

V inom uskutočnení tohto vynálezu sú vyrábanými plastickými výrobkami lisované výrobky. Pre potreby tohto dokumentu sa pod slovným spojením lisovaný výrobok rozumie výrobok zhotovený z polymérneho materiálu (napr. z PHA), ktorý je injektovaný alebo mechanicky či pomocou plynu vtlačovaný do dutiny danej tvarom vnútrajška formy. Tieto výrobky môžu byť plné alebo duté ako flaše a nádoby.

Injekčné vstrekovanie termoplastov je niekolkostupňový proces, pri ktorom je PHA podlá tohto vynálezu zahriatím roztavený, potom vtlačený do uzavretej formy, v ktorej je tvarovaný a nakoniec ponechaný stabilizácii ochladením. Na injekčné vstrekovanie sa používa celý rad strojov. Troma obvyklými typmi je piestové zariadenie pre injekčné vstrekovanie, vstrekovanie s predplastikáciou vo výtlačnom lise a vratné zariadenia (viď Encyclopedia of Polymér Science and Engeneering, zv. 8, str. 102 - 138, v ďalšom texte EPSE-3). vstrekovanie pozostáva z vtláča v závitovkovom

John Wiley and Sons, New York 1986, Piestové zariadenie pre injekčné rozdelovača a piestu. Piest predplastif ikáciou plastifikátora, a z piestu. Po tavenina piestom Hlavnými súčasťami vratného závitového závitovka. Jej rotáciou sa najskôr mieša materiál, potom sa závitovka otáča druhým smerom taveninu do formy.

valca, taveninu do formy. Vstrekovanie výtlačnom lise smerovacieho ventilu, je v formy.

nádoba a plastifikácii vtlačovaná zariadenia roztavený a vtlačuje do sú valca bez časti so s

pozostáva z rozdeľovača závitovkou

Lisovanie termoplastov sa uskutočňuje tak, že sa isté množstvo PHA podlá tohto vynálezu naplní do spodnej polovice otvorenej formy. Na spodnú časť formy sa priloží horná časť, pôsobí sa tlakom a tým roztavený PHA nadobudne tvar formy. Potom sa forma ochladí a polymér v nej stuhne (viď EPSE-3).

Na výrobu fliaš a iných dutých výrobkov sa používa vyfukovacie lisovanie (viď EPSE-3). Pri tomto technologickom procese sa hadica z taveniny PHA, nazývaná predlisok, vytlačuje z extrudéra do uzavretej dutej formy. Predlisok sa potom nafúkne plynom, ktorý je inertný voči PHA a pritlačí sa tak na steny formy. Následným ochladením sa plast stane tuhým. Forma sa potom otvorí a vylisovaný výrobok vypadne.

má oproti injekčnému veľa výhod, ako pri injekčnom lisovaní sú používané pri V prípade, že pre injekčné lisovanie. často lepšie lisovanie podstatne nižšie, používané pri vyfukovacom kPa.

až

PHA možné sú tlaky EPSE-3).

vysoká

Oproti tomu

140 MPa (viď je príliš použiť vyfukovacie (alebo kopolyméry) majú nízkomolekulárne. Vysokomolekulárne

Vyfukovacie Používané tlaky sú vstrekovaní. Tlaky približne 180 až 700 injekčnom vstrekovaní molekulová hmotnosť vstrekovanie, je

Vysokomolekulárne polyméry vlastnosti ako polyméry materiály majú napríklad vyššiu odolnosť proti lomu spôsobenému fotooxidáciou (viď EPSE-3). Vyfukovacím lisovaním sa dajú získať výrobky s extrémne tenkou stenou. To znamená, že je možné používať menej PHA a času, v ktorej dôjde k stuhnutiu výrobku, sú nižšie a náklady sa znižujú v dôsledku nižšej spotreby materiálu a zvýšeniu rýchlosti výroby. Ďalším významným prínosom nafukovacieho lisovania je skutočnosť, že v dôsledku použitia len samičej formy je možné meniť hrúbku steny (viď EPSE-3). To znamená výhodu v tých prípadoch, keď vopred nemôže byť presne stanovená hrúbka steny. Na základe testovania výrobku s rôznymi hrúbkami steny môžu byť vybraté také, ktoré pri minimálnej hrúbke steny vyhovujú danému účelu.

F. Netkané textílie

Iným textília.

uskutočnením výrobku podlá tohto vynálezu je netkáná Na účely tohto dokumentu sú pod slovným spojením netkaná textília označované obvykle ploché materiály pripomínajúce riedke tkané textílie, ktoré sú prevažne alebo úplne tvorené vláknami spojenými do siete iným spôsobom ako tkaním alebo pletením. Základný prehľad, týkajúci sa netkaných textílií možno nájsť v Encyclopedia of Polymér Science and Engeneering, druhé vydanie, zv. 10 str. 204-226 (v ďalšom texte EPSE-4). Inými názvami pre netkané textílie sú lepené textílie, lisované textílie alebo technické textílie. Hrúbka netkaných textílií sa môže pohybovať od 25 mm do niekolkých centimetrov a plošná hmotnosť od 10 g/m² do 1 kg/m². Fyzikálne vlastnosti netkaných textílií závisia od materiálu, z ktorého sú vyrobené a od spôsobu výroby. Netkané textílie môžu byť samonosné a tuhé ako papier, alebo môžu byť splývavé ako bežné tkané textílie používané na zhotovovanie odevu.

Na rozdiel od tkaných textílií je základná štruktúra netkaných v podstate náhodná (viď Nonwovens Ind., zv. 17, str. 36 (marec 1986), Nonwovens World, zv. 1, str. 36 (máj-jún 1986)). Základným elementom netkaných textílií je jednoduché vlákno. Pevnosť v ťahu, štruktúrnu pevnosť a pocit, ktoré tieto textílie vyvolávajú pri dotyku, závisia od príťažlivých a iných chemických a fyzikálnych síl, vzájomnom trení vlákien spôsobeným ich prepletením a na vystužení inými materiálmi ako penami s fóliami (viď EPSE-4).

Výroba netkaných textílií

Netkané textílie podľa tohto vynálezu môžu byť vyrábané známymi bežnými technikami. Jednotlivými krokmi výroby netkanej textílie sú 1) výroba vlákien rôznych dĺžok a priemerov, 2) vytváranie siete z týchto vlákien, 3) spojenie vlákien vytvárajúcich sieť adhezívom alebo trecími silami vznikajúcimi pri styku vlákien alebo pri ich prepletaní. Popri týchto spôsoboch sa niekedy používa vystužovanie siete inými materiálmi za vzniku kompozitu (používajú sa fólie, pletivá a tkaniny). Kombinovanie týchto postupov umožňuje získavať mimoriadne veľké množstvá typov netkaných textílií. Termín staplové vlákno sa pôvodne používal pre prírodné vlákna, ktoré boli dostatočne dlhé, aby mohli byť spracované textilnými technológiami, nevzťahoval sa však na veľmi dlhé nekonečné vlákna, ako napríklad hodváb. V súvislosti s týmto dokumentom sa pojmom staplové vlákna označujú vlákna s pomerne jednotnou dĺžkou 1,3 až 10,2 cm s pravidelným kučeravením, napríklad trojrozmerného tvaru. Regenerované a iné extrudované vlákna sú po svojom vzniku nekonečné. Počas výroby sa režú na určité dĺžky podľa požiadaviek súvisiacich s ich ďalším spracovaním alebo s požiadavkami trhu. Extrudované vlákna sú tiež vyrábané ako nekonečné vlákna bez skaderenia. Spôsoby výroby textílií zo staplových vlákien a z neprerušovaných fibríl sú rozdielne a vlastnosti výrobkov z týchto dvoch typov vlákien sa môžu zásadným spôsobom líšiť (viď EPSE-4).

Mechanické vlastnosti vlákien, ktoré sú dané ich chemickým zložením, určujú konečné vlastnosti textílie. Vlastnosti vlákien sú maximálnym spôsobom využité vhodnou štruktúrou tkaniny a vzájomnými väzbami vlákien (viď EPSE-4). Inými materiálmi, ktoré sa dajú využiť na výrobu netkaných textílií podľa tohto vynálezu zároveň s PHA, sú drevená buničina, regenerované vlákna vrátane viskózového hodvábu a vlákien z acetátu celulózy a syntetické vlákna, ako polyetyléntereftalátové (PET) vlákna, vlákna z nylonu-6, vlákna z nylonu 6,6, vlákna z polypropylénu (PP) a z polyvinylalkoholu. Vrchné strany plienok alebo dámskych vložiek na jedno použitie zhotovené z netkaných textílií z PHA podľa tohto vynálezu vyvolávajú pocit suchosti i v prípade, že absórbčná vrstva je nasýtená. Dôležitými charakteristickými vlastnosťami vlákien, ktoré ovplyvňujú vlastnosti výrobkov vyrobených z týchto vlákien, sú dĺžka, priemer, hustota, skaderenie, tvar prierezu, tzv. spin-finish (mazadlo, ktorým sa poťahuje povrch vlákien, aby sa uľahčilo ich spracovanie), matovanie (prídavok malého množstva oxidu titaničitého do zvlákňovacej zmesi, aby sa získali belšie alebo menej lesklé vlákna) a stupeň pretiahnutia.

Výroba pásu netkanej textílie

Charakteristické vlastnosti netkanej textílie ovplyvňujú fyzikálne vlastnosti konečného produktu. Tieto charakteristické vlastnosti do značnej miery závisia od stavby vlákna, ktorá je daná spôsobom výroby vlákna. Stavbou vlákna sa rozumie hlavný smer vlákna, skutočnosť, či je vlákno orientované alebo nie, tvar vlákna (priamy, so závitmi alebo záhybami ), stupeň vzájomného zachytenia alebo prepletenia vlákien, kučeravenie vlákien a kompaktnosť vlákna (riadenie hustoty vlákna). Vlastnosti netkanej textílie sú dalej ovplyvnené priemerom vlákien, ich dĺžkou, plošnou hmotnosťou netkanej textílie a chemickými a mechanickými vlastnosťami polyméru (viď EPSE-4).

Volba metód výroby netkanej textílie je daná dĺžkou vlákien. Spôsoby výroby netkaných textílií z vlákien so staplovou dĺžkou (t.j. z vlákien, ktoré sú dostatočne dlhé na to, aby boli spracované obvyklými spriadacími strojmi, s dĺžkou od asi 1,2 do 20 cm, nie však vlákna nekonečne dlhé ) je založený na mykaní, zatiaí čo spôsob výroby netkaných textílií z krátkych vlákien je založený na postupoch používaných v papierenskom priemysle. Okrem týchto technológií sa používajú iné, neskôr vyvinuté spôsoby. Tak napríklad sú netkané textílie vyrábané z dlhých, prakticky nekonečných monofibríl zhotovovaných priamo zo zvlákňovacieho polyméru; vlákna a netkaná textília sú v tomto prípade vyrábané prakticky súčasne (viď EPSE-4). Bol vyvinutý celý rad spôsobov výroby netkaných textílií, vrátane mykania, tvarovaním zo vzdušnej suspenzie, tvorbou listu za mokra, spriadacím viazaním a fúkaním taveniny.

Mykanie je odvodené od dávnych ručných spôsobov uskutočňovania tejto operácie, pri ktorých sa prírodné staplové vlákna spracovávali kefami s ihlami. Pri mykaní sa staplové vlákna vytvárajúce chumáče, mechanicky separujú a dochádza tak k oddeleniu jednotlivých vlákien a k vytvoreniu koherentnej netkanej textílie mechanickým pôsobením kief s velkou hustotou ihiel.

Pri tvarovaní zo vzdušnej suspenzie sa orientácia vlákien získaná mykaním účinne zlepšuje zachytávaním vlákien unášaných prúdom vzduchu na site ( viď patent USA č. 3 338 992, autor G.A. Kinney, udelený spoločnosti E.I. du Pont de Nemours & Co., Inc., vydaný 29. augusta 1967). Vlákna sú oddeľované pôsobením zubov a ihiel a uvádzané do prúdu vzduchu. Úplná náhodnosť by pri zachytávaní na site vylúčila akúkoľvek výhodnú orientáciu.

Pri tvorbe listu za mokra sa používajú veľmi krátke vlákna. Netkaná textília z krátkych vlákien je tvorená modifikovanou papierenskou technológiou. Vlákna sa kontinuálne dispergujú vo veľkom objeme vody a zachytávajú sa na pohybujúce sa nekonečné sito. Netkaná textília vytvorená na site sa prenáša na pásy alebo plstence a suší sa na zahrievaných bubnoch (viď EPSE-4).

Spriadacie viazanie je postup, pri ktorom sa vlákna i netkaná textília súčasne vyrábajú priamo z polyméru. Polymér sa roztaví, extruduje a zvláčňuje (často pomocou triboelektrických síl) na monofibrilu, ktorá sa skľukatí zmenou svojho smeru zo smeru zvlákňovania na rôzne náhodné smery, a toto vlákno sa uloží na pohyblivú podložku, kde vytvárajú nekonečný pás netkanej textílie. Monofibrila je v tomto prípade naozaj neprerušovaná, t.j. nekonečná. Netkané textílie zhotovované spriadacím viazaním sú vytvárané z mierne skaderených monofibríl s priemerom

1,5 denier alebo trochu vyšším. Tvar prierezu vlákien a rozmerová stálosť tohto tvaru sú podobné ako pri štandardných textilných vláknach a monofibríl (viď EPSE-4). Každá výrobná linka je určená pre určitý polymér a systém spriadacieho viazania (viď patent USA č. 4 163 305, autori V. Semjonov a J. Foedrowitz, udelený 7. augusta 1979 spoločnosti Hoechst AG).

Netkané textílie sú tiež vyrábané priamo z polyméru fúkaním taveniny (viď patent USA č. 3 322 607, autor S.L. Jung, udelený 30. mája 1967 spoločnosti E.I. du Pont de Nemours & Co., Inc. ). Tavenina PHA je pretlačovaná otvormi špeciálnej trysky s veľmi malým priemerom do prúdu vzduchu veľkou rýchlosťou, čím sa z PHA vytvárajú veľmi jemné ale nepravidelné vlákna stredných dĺžok. Z týchto vlákien sa vytvára netkaná textília, v ktorej sú vlákna spolu spájané roztavovaním, a nasledujúcim novým tuhnutím a pravdepodobne i elektrostatickými silami (viď. EPSE-4). Netkaná textília je tvorená prevažne vláknami s veľmi malým priemerom.

Spájanie vlákien v netkanej textílii

Spájanie jednotlivých vlákien netkanej textílie prepožičiava tejto textílii pevnosť a ovplyvňuje i jej ďalšie vlastnosti. Spájanie sa deje pomocou adhezív i mechanickými prostriedkami. Mechanickým spôsobom sú vlákna spájané tak, že sa na ne pôsobí frikčnými silami. Spojenie sa dá tiež dosiahnuť chemickou reakciou, t.j. vytváraním kovalentných väzieb medzi spojivom a vláknami (viď EPSE-4).

G. Elastoméry

V inom uskutočnení tohto vynálezu je plastom, ktorý sa používa na zhotovovanie výrobkov, elastomér. V tomto dokumente znamená termín elastomér taký materiál, ktorý vykazuje vysoký stupeň deformácie pri pôsobení napätia, a deformácia ktorého po prerušení napätia celkom zmizne. Všeobecné informácie o elastoméroch sú obsiahnuté v príručke Encyclopedia of Polymér Science and Engeneering, 2. vydanie, zv. 5, str. 106 až 127 (v ďalšom texte EPSE-5). Elastomér podľa tohto vynálezu môže byť pri teplote miestnosti s výhodou opakovane pretiahnutý aspoň na dvojnásobok svojej pôvodnej dĺžky a po uvoľnení deformujúcej sily sa okamžite zmrští približne na svoju pôvodnú dĺžku. Elastoméry podľa tohto vynálezu pri teplote nad ich teplotou skelného prechodu ^Tg ^{a v} nezdeformovanom stave sú amorfné, čo zaručuje vysoký stupeň pohyblivosti segmentov ich reťazcov. Reťazce týchto polymérov sú pružné a intermolekulárne ( medzireťazové ) sily sú nízke. Elastoméry podľa tohto vynálezu obsahujú dostatočné množstvo chemických alebo fyzikálnych priečnych väzieb, vytvárajúcich súvislú sieť a tým zamedzujúcich vzájomný posun reťazcov.

Termoplastické elastoméry podľa tohto vynálezu sú viacfázové systémy, v ktorých aspoň jedna z fáz je mäkká a kaučukovítá a druhá je pevná. U termoplastických polymérov je prechod zo spracovateľnej taveniny na tuhý kaučukovitý objekt, spôsobený ochladením, náhly. S výhodou sú PHA podlá tohto vynálezu, ktoré sú spracovávané na elastomerné výrobky, dostatočne vetvené, čím je spôsobené, že sa chovajú ako termoplastické elastoméry, v ktorých kryštalické oblasti pôsobia ako tvrdé segmenty a amorfné oblasti ako mäkké segmenty. Termoplastické elastoméry podlá tohto vynálezu sa dajú spracovávať obvyklým zariadením ako napríklad lismi pre injekčné vstrekovanie.

Dôležitými štruktúrnymi parametrami termoplastických elastomérov sú molekulová hmotnosť, povaha tvrdých a mäkkých segmentov a pomer tvrdých segmentov k mäkkým segmentom. Pomer tvrdých segmentov k mäkkým segmentom ovplyvňuje celkový modul elastoméru, ktorý vzrastá so vzrastajúcim obsahom tvrdých segmentov.

Elastomerné PHA podlá tohto vynálezu môžu byť tiež použité na prípravu polymérnych zmesí miešaním s inými polymérmi (alebo kopolymérmi) a prípadne s neelastomernými PHA, aby sa zvýšila rázová pevnosť a húževnatosť týchto tuhších materiálov.

E. Adhezíva

Podlá iného uskutočnenia tohto vynálezu je výrobkom z plastu adhezívum. Termínom adhézívum sa rozumie materiál, ktorý má schopnosť spájať dva iné materiály. Všeobecná informácia o adhezívach je obsiahnutá v príručke Encyclopedia of Polymér Science and Engeneering, zv. 1, str. 547-577 ( v ďalšom texte

EPSE-6). V jednom z uskutočnení tohto vynálezu je adhezívum používané v kvapalnej forme, s výhodou ako kvapalina s nízkou viskozitou. V kvapalnej forme adhezívum zmáča povrch lepeného materiálu a vyplňuje medzeru medzi lepenými povrchmi. Adhezívum potom prechádza do tuhého stavu buď ochladením, odparením rozpúšťadla alebo chemickou reakciou a tým vytvára spoj, ktorý má dostatočnú pevnosť, aby odolával namáhaniu lepených materiálov. Výnimkou sú prítlačné adhezíva, v ktorých nenastáva zmena fáz.

Z PHA podlá tohto vynálezu sa dajú vyrábať rôzne adhezíva, vrátane tavných adhezív, roztokových adhezív, disperzných adhezív a prítlačných adhezív.

1. Tavné adhezíva

Slovným spojením tavné adhezívum sa označuje termoplastický polymér alebo kopolymér ( napr. PHA podlá tohto vynálezu ), ktorý zahriatím prechádza na kvapalinu s nie príliš vysokou viskozitou a po použití ochladne a tým prejde do tuhého stavu. Všeobecne je molekulová hmotnosť adhezíva volená tak, aby tavenina bola dostatočne tekutá, a aby zároveň príslušný polymérny materiál bol v tuhej forme dostatočne pevný, aby mohol odolávať namáhaniu, ktorému je vystavovaný príslušný výrobok. V dôsledku termoplastických vlastností sú PHA podlá tohto vynálezu zvlášť vhodné ako tavné adhezíva. Základná vlastnosť tavného adhezíva je schopnosť termoplastického materiálu tiecť pri zahriatí nad určitou teplotou, ktorá je dostatočne vyššia než je teplota používania príslušného výrobku. Pri ochladení tento materiál tuhne v dôsledku zníženia teploty pod teplotu skelného prechodu alebo kryštalizácie jedného z komponentov. Toto stuhnutie spôsobuje, že lepený spoj má dostatočnú pevnosť. V prípade PHA nastáva tuhnutie kryštalizáciou.

2. Roztokové a disperzné adhezíva

Adhezíva podlá tohto vynálezu môžu byť používané bučí vo forme roztokov vo vode alebo v organických rozpúšťadlách alebo môže ísť o vodné disperzie. Vo všetkých týchto prípadoch sa musí rozpúšťadlo odstrániť, aby dosiahlo pevnú formu. Roztok alebo disperzia sa obvykle nanášajú na jeden z povrchov, ktoré majú byť lepené a prilepenie druhého povrchu sa dosiahne odparením rozpúšťadla. Na tento účel sa často používa zahriatie. Ak sú lepenými materiálmi papier alebo drevo, konečné vysušenie môže byť urobené po vytvorení lepeného spoja. Sušina roztokov je obvykle 5 až 95 % , najobvyklejšie sú hodnoty v rozmedzí 20 až 50 %.

V tomto dokumente sa termín disperzia používa v tých prípadoch, kečí sú adhezíva pripravované pravou emulznou polymeráciou alebo ak sú dispergované vo forme väčších čiastočiek v nejakej nosnej tekutine. Okrem ekonomických výhod je výhodou i to, že disperzie s obsahom sušiny 40 až 50 % majú často nižšiu viskozitu ako roztoky aj v prípadoch, keď sú pevnými látkami polyméry s vysokou molekulovou hmotnosťou ( EPSE-6 ). Vodné disperzné adhezíva podlá tohto vynálezu môžu byť pripravované intenzívnou dispergáciou v prítomnosti povrchovo aktívnych látok, čo je technologický proces, dobre známy odborníkom v príslušnej oblasti.

3. Prítlačné adhezíva

Iným typom adhezív podlá tohto vynálezu sú prítlačné adhezíva. Na rozdiel od ostatných adhezív tieto nepodliehajú od ich použitia, až do konečného rozpojenia lepeného spoja, zmene fyzikálneho stavu. Zostávajú stále v deformovatelnom stave a ich schopnosť spájať lepené povrchy sa mení i s pomerne malou zmenou tlaku. Tieto adhezíva sú pri teplote miestnosti stále lepivé a silno adherujú k povrchom už pri najmenšom styku s nimi. Najčastejšie sú prítlačné adhezíva používané vo forme, keď sú nanesené na podložku, pričom touto podložkou je väčšinou páska. Obvyklá lepiaca páska sa používa tak, že sa jej určitá dĺžka odvinie z kotúča a páska sa ručne pritlačí k lepenému povrchu. Existuje rad obväzov, ktoré sú na pokožku nalepené prítlačnými adhezívami.

Hygienické potreby na jedno použitie

Tento vynález sa ďalej týka hygienických potrieb na jedno použitie, obsahujúcich PHA podlá tohto vynálezu. Takými výrobkami sú napríklad kompostovatelné absorbčné výrobky, obsahujúce vrchnú fóliu priepustnú pre kvapaliny, zhotovenú z PHA podlá tohto vynálezu, a absorbčné jadro, ktoré sa nachádza medzi vrchnou a spodnou fóliou. Takými absorbčnými výrobkami sú detské plienky, nohavičky pre dospelých, používané pri inkontinencii a dámske vložky.

Ďalšími hygienickými potrebami, ktoré obsahujú PHA podlá tohto vynálezu, sú čistiace tampóny, zdravotnícke potreby na jedno použitie ako obväzy, kryty na rany, tampóny na čistenie rán, chirurgické plášte, chirurgické tampóny a iné výrobky na jedno použitie, používané na hygienické a lekárske účely ako plášte, tampóny, prestieradlá a postelné prádlo a penové vankúše do matracov.

A. Absorbčné výrobky

Fólie podlá tohto vynálezu, používané ako spodné, pre kvapaliny nepriepustné fólie absorbčných výrobkov, ako sú detské plienky na jedno použitie, majú obvykle hrúbku od 0,01 do 0,2 mm, s výhodou od 0,012 do 0,051 mm.

Obvykle je spodná fólia nepriepustná pre kvapaliny kombinovaná s vrchnou fóliou priepustnou pre kvapaliny a s absorbčným jadrom, nachádzajúcim sa medzi spodnou a vrchnou fóliou. Môžu byť tiež použité elastické upevňovacie prostriedky. Zatial čo vrchná fólia, spodná fólia a absorbčné jadro môžu byť usporiadané mnohými známymi spôsobmi, je výhodná konštrukcia detskej plienky na jedno použitie popísaná v patente USA č. 3 860 003, Zmrštivé postranné časti detskej plienky na jedno použitie , autor Kenneth B. Buell, vydanom 14. januára 1975.

Vrchná fólia je s výhodou zhotovená z mäkkého materiálu, ktorý nedráždi pokožku používateľa. Ďalej je táto vrchná fólia priepustná pre kvapaliny, ktoré sú schopné cez ňu rýchlo prenikať. Vhodné vrchné fólie môžu byť vyrobené z radu materiálov, ako sú porézne peny, dierované fólie z plastov, prírodné vlákna (napr. bavlna alebo vlna), syntetické vlákna (napr. polyesterové alebo polypropylénové vlákna) alebo z kombinácií prírodných a syntetických vlákien. S výhodou je vrchná fólia vyrobená z hydrofóbneho materiálu, ktorý izoluje pokožku používateľa od kvapalín v absorbčnom jadre.

Zvlášť výhodnou vrchnou fóliou je fólia zhotovená zo staplových vlákien s hrúbkou asi 1,5 denier. Pre účely tohto dokumentu sú staplovými vláknami nazývané vlákna s dĺžkou aspoň 16 mm.

Existuje množstvo výrobných techník, vhodných na výrobu vrchnej fólie. Vrchná fólia môže byť z tkanej alebo netkanej textílie, môže byť vyrobená spriadacím viazaním, mykaním a pod. Preferované vrchné fólie sú vyrobené mykaním a sú pripevnené zváraním za použitia prostriedkov dobre známym odborníkom v príslušnej oblasti. Vrchná fólia má s výhodou plošnú hmotnosť 18 až 25 g/m², minimálna pevnosť v smere stroja za sucha 4 N/cm a pevnosť za mokra aspoň 0,5 N/cm v smere priečnom na smer stroja.

Vo výhodnom uskutočnení tohto vynálezu je vrchná fólia zhotovená z PHA podía tohto vynálezu.

Vrchné a spodné fólie môžu byť vzájomne pripevnené akýmkolvek vhodným spôsobom. Termínom spojené sa rozumie taký stav, keď vrchná a spodná fólia sú buď k sebe pripojené priamo alebo keď je vrchná fólia pripojená k spodnej fólii nepriamo pripojením vrchnej fólie k spojovacím súčastiam, ktoré sú pripojené k spodnej fólii. Vo výhodnom uskutočnení sú vrchná a spodná fólia spojené priamo na obvode plienky na jedno použitie pomocou spojovacích prostriedkov, akými môže byť adhezívum alebo akýkolvek v technickej praxi známy prostriedok. Tak môže byť na tento účel použitá rovnomerná súvislá vrstva adhezíva alebo adhezívum nanášané vo forme línií alebo bodov.

Vo výhodnom uskutočnení tohto vynálezu je adhezívom PHA podía tohto vynálezu.

Na zadnej časti plienky, priliehajúcej k pásu používateía sú obvykle umiestnené pásky slúžiace na pripojenie chlopní plienky k telu používateía. Páskami slúžiacimi k upnutiu chlopní plienky môžu byť akékolvek také prostriedky známe v príslušnom obore, ako napríklad upevňovacie pásky popísané v patente USA č. 3 848 594, autor Kenneth B. Buell, vydanom 19. novembra 1974. Tieto upevňovacie pásky sú obvykle pripevnené v blízkosti rohov plienky.

Uprednostňované detské plienky majú v blízkosti obvodu plienky s výhodou pozdĺž oboch pozdĺžnych okrajov plienky elastické elementy, ktoré priťahujú plienku k nohám používateía. Elastické elementy sú pripevňované k natiahnutej plienke, takže v nenapätom stave je plienka týmito elastickými elementárni komprimovaná a zbalovaná. Elastické elementy môžu byť udržiavané v napätom stave po dobu až dvoch rokov. Elastické elementy môžu byť natiahnuté a v tejto polohe zaistené tak, že plienka nie je komprimovaná. V inom uskutočnení môže byť elementom kontrahujúcim plienku plisovanie, t.j. elastický element, ktorý je pripojený k plienke a nachádza sa v nenapätom stave.

Elastické elementy môžu byť usporiadané najrôznejšími spôsobmi. Tak napríklad môže byť šírka týchto elementov od 0,25 do 25 mm alebo aj viac, elastické elementy môžu byť upevnené vo forme jednoduchých pruhov alebo tieto elementy môžu byť umiestnené pravouhlo alebo vo forme kriviek. Tieto elementy môžu byť k plienke pripevnené akýmkoľvek známym spôsobom, napríklad pôsobením ultrazvuku, tepelným alebo tlakovým zvarovaním pri najrôznejšom rozložení miest zvárania alebo môžu byť k plienke jednoducho prilepené.

Vo výhodnom uskutočnení tohto vynálezu sú elastické elementy tvorené PHA podlá tohto vynálezu.

Medzi vrchnou fóliou a spodnou fóliou sa nachádza absorbčné jadro absorbčného výrobku. Toto absorbčné jadro môže byť vyrobené v najrôznejších veľkostiach a tvaroch (napríklad v pravouhlom tvare, v tvare hodinového skla, môže mať asymetrický tvar atá.) a môže byť zhotovené z velkého množstva rôznych materiálov. Celková absorbčná kapacita absorbčného jadra má však zodpovedať predpokladanému zaťaženiu pri predpokladanom spôsobe použitia absorbčného jadra alebo plienky. Ďalej musí byť velkosť absorbčného jadra a jeho kapacity prispôsobená požiadavkom zodpovedajúcim užívatelom týchto výrobkov, ktorými sú osoby od malých detí až po dospelé osoby.

Detské plienky vo výhodnom uskutočnení majú absorbčné jadro v tvare hodinového skla. Absorbčné jadro je s výhodou tvorené absorbčným elementom, ktorým je chumáč buničitej vaty alebo práškový polymérny absorbčný materiál, umiestnený vo vnútri absorbčného výrobku.

Vo výhodnom uskutočnení tohto vynálezu je tento absorbčný polymérny materiál tvorený PHA podlá tohto vynálezu.

Inými príkladmi absorbčných výrobkov podlá tohto vynálezu sú hygienické vložky, slúžiace na pohlcovanie vaginálnych výlučkov, ako sú menštruačné výlučky. Menštruačné hygienické vložky sú pridržiavané v kontakte s telom spodným prádlom alebo špeciálnymi fixačnými prostriedkami. Príklady hygienických vložiek, pre ktoré je možné lahko použiť postupy podlá tohto vynálezu, sú popísané v patentoch USA č. 4 687 478 Tvarovaná hygienická vložka s chlopňami, autor Kees J. van Tilburg, vydanom 18. augusta 1987 a č. 4 586 876, Hygienická vložka, autor Kees J. van Tilburg, vydanom 20. mája 1986. Je zrejmé, že tu popísané fólie z PHA podlá tohto vynálezu sa dajú použiť ako nepriepustná spodná fólia takých hygienických vložiek. Je však tiež zrejmé, že aplikácia tohto vynálezu nie je obmedzená na žiadne určité usporiadanie alebo štruktúru hygienickej vložky.

Všeobecne sú súčasťami hygienických vložiek pre kvapaliny nepriepustná spodná fólia, pre kvapaliny priepustná vrchná fólia a absorbčné jadro, umiestnené medzi týmito dvomi fóliami. Spodná fólia je zhotovená z PHA podlá tohto vynálezu. Materiálom vrchnej fólie môže byť akýkolvek zo skôr popísaných materiálov, vhodných na tento účel, vrátane PHA podlá tohto vynálezu.

Dôležitou skutočnosťou je, že absorbčné výrobky podlá tohto vynálezu sú biodegradovatelné alebo kompostovatelné viac ako obvyklé absorbčné materiály, zhotovené z takých materiálov ako sú polyolefíny, (napr. polyetylén, z ktorého je zhotovovaná spodná fólia).

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyoktanoát)

Poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyoktanoát) sa pripraví hore popísaným všeobecným spôsobom, založeným na postupe polymerácie β-butyrolaktónu, popísanom v publikácii Y. Hori, M. Suzuki, T.

Takahashi, A. Yomagushi a T. Nishita, Macromolecules, zv. 26, str. 5533 až 5534 (1993). Prečistený [S]-3-metylpropiolaktón ([S]-p-butyrolaktón) (9,50 g, 110 mmol) a [S]-3-pentylpropiolaktón (0,83 g, 5,8 mmol) sa striekačkou nadávkujú do suchej sklenenej ampule uzavretej šeptom a prepláchnutej argónom. Iniciátor 1,3-dichlór-l,1,3,3-tetrabutyldistannoxan, pripravený metódou popísanou v publikácii R. Okawara a M. Wada, J. Organometal. Chem.,1, 81-88 (1963) a sušený cez noc za vákua, bol rozpustený v suchom toluéne a na roztok s koncentráciou 0,18 mol/1. 0,65 ml tohto roztoku (0,12 mmol distannoxanu) bolo pomocou injekčnej striekačky pridaných do skúmavky. Krúživým pohybom ampule sa jej obsah premiešal a potom bola zahrievaná ponorením jej spodnej časti počas 4 h do olejového kúpela zahriateho na 100 °C. V dôsledku reakcie prebiehajúcej v ampule sa jej obsah stával viskóznym. Potom a ponechaná vychladnúť na teplotu látka bola rozpustená v chloroforme éteru, odfiltrovaná kopolymére bol zistilo sa, reakčnej zmesi zmesi hexánu a komonoméru v bola ampula vybratá z kúpela miestnosti. Vzniknutá pevná a prečistená prezrážaním do a vysušená stanovený že je rovnaký ako (95:5). Molekulová spektroskopie a v iniciačnej vo vákuu. Obsah pomocou l-H-NMR obsah komonoméru hmotnosť bola stanovená pomocou gélovej chromatografie za použitia chloroformu ako mobilnej fázy. Na kalibráciu boli použité polystyrénové štandardy s úzkou distribúciou molekulových hmotností.

Príklad 2

Poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxynonanoát)

Poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxynonanoát) bol pripravený rovnakým postupom ako v príklade 1, s tým rozdielom, že ako monoméry vo výstupnej polymeračnej zmesi sa použili [S]-3metylpropiolaktón (9,50 g, 110 mmol) a [S]-3-hexylpropiolaktón (0,91 g, 5,8 mmol).

Príklad 3

Poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyheptanoát)

Poly( 3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyheptanoát) bol pripravený rovnakým postupom ako v príklade 1, s tým rozdielom, že ako monoméry vo výstupnej polymeračnej zmesi sa použili [S]—3— metylpropiolaktón (9,50 g, 110 mmol) a [S]-3-butylpropiolaktón (0,91 g, 5,8 mmol).

Príklad 4

Poly(3-hydroxyvalerát-co-3-hydroxyoktanoát)

Poly( 3-hydroxyvalerát-co-3-hydroxyoktanoát) bol pripravený rovnakým postupom ako v príklade 1, s tým rozdielom, že ako monoméry vo výstupnej polymeračnej zmesi sa použili [S]-3-etylpropiolaktón (9,50 g, 94,9 mmol) a [S]-3-butylpropiolaktón (0,71 g, 5,0 mmol).

Príklad 5

Poly(3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxydekanoát)

Poly( 3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxydekanoát) bol pripravený rovnakým postupom ako v príklade 1, s tým rozdielom, že ako monoméry vo výstupnej polymeračnej zmesi sa použili [S]-3-metylpropiolaktón (9,50 g, 110 mmol) a [S]-3-heptylpropiolaktón (0,99 g, 5,8 mmol).

Príklad 6

Poly( 3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxydokosanoát)

Poly (3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxydokosanoát) bol pripravený rovnakým postupom ako v príklade 1, s tým rozdielom, že ako monoméry vo výstupnej polymeračnej zmesi sa použili [S]-3-metylpropiolaktón (9,50 g, 110 mmol) a [S]-3-hexadecylpropiolaktón (1,96 g, 5,8 mmol).

Príklad 7

Poly( 3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxydekanoát)

Poly (3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxydekanoát) bol pripravený rovnakým postupom ako v príklade 1, s tým rozdielom, že ako monoméry vo výstupnej polymeračnej zmesi sa použili [S]-3-metylpropiolaktón (9,50 g, 110 mmol) a [S]-3-tridecylpropiolaktón (1,48 g, 5,8 mmol).

Príklad 8

Poly (3 -hydroxybutyr á t-co- 3 -hydroxyvalerát-co- 3 -hydroxyoktanoát)

Poly( 3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyvalerát-co-3-hydroxyoktanoát) bol pripravený rovnakým postupom ako v príklade 1, s tým rozdielom, že ako monoméry vo výstupnej polymeračnej zmesi sa použili [S]-3-metylpropiolaktón (7,20 g, 83,6 mmol), [S]-3-etylpropiolaktón (1,14 g, 11,4 mmol) a [S]-3-pentylpropiolaktón (0,71 g, 5,0 mmol).

Príklad 9

Poly( 3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyoktanoát-co-3-hydroxydekanoát)

Poly( 3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyoktanoát-co-3-hydroxydekanoát) bol pripravený rovnakým postupom ako v príklade 1, s tým rozdielom, že ako monoméry vo výstupnej polymeračnej zmesi sa použili [S]-3-metylpropiolaktón (9,50 g, 110 mmol), [S]-3-pentylpropiolaktón (0,41 g, 2,9 mmol) a [S]-3-heptylpropiolaktón (0,50 g, 2,9 mmol).

Príklad 10

Poly (3 -hydroxybutyrát- co- 3 -hydroxyva lerá t-co- 3 -hydroxydekanoá t)

Poly (3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyvalerát-co-3-hydroxydekanoát) bol pripravený rovnakým postupom ako v príklade 1, s tým rozdielom, že ako monoméry vo výstupnej polymeračnej zmesi sa použili [S]-3-metylpropiolaktón (7,20 g, 83,6 mmol), [S]-3-pentylpropiolaktón (0,36 g, 2,5 mmol) a [S]-3-heptylpropiolaktón (0,43 g, 2,5 mmol).

Príklad 11

Kompostovateíná jednovrstvová fólia

Poly( 3-hydroxybutyrát-co-3-hydroxyoktanoát) (PHB-O) so zložením 5 mol % oktanoátu, 95 mol % butyrátu sa uvedie do jednozávitového extrudéra (Rheomix, typ 202) s priemerom závitu 1,9 cm. Použije sa kužeíovitý závit s pomerom dĺžky k priemeru 20:1 a kompresným pomerom 3:1. Teploty oboch vyhrievacích oblastí zásobníka extrudéra sú o 25 °C vyššie ako je teplota topenia použitého PHB-O. Extrudér je vybavený hubicou so šírkou 15,2 cm s medzerou 1 mm. Hubica je udržiavaná pri teplote 20 °C nad teplotou topenia PHB-O. Kopolymér je v extrudéri roztavený a vtlačovaný do hubice pri rýchlosti otáčania závitu 30 ot./min. Kopolymér vytlačený z hubice je navíjaný navíjacím systémom (Postex) takou rýchlosťou, ktorá umožňuje kryštalizáciu polyméru pred navinutím fólie z nej vyrobenej. Šírka tejto fólie je asi 10 cm a jej hrúbka asi 0,05 mm.

Príklad 12

Kompostovateíná jednovrstvová fólia

Fólie z PHB-O (95:5) sú pripravované tavením tohto materiálu medzi teflónovými fóliami v lise (Carver Press, Fred S. Carver Inc. , Menomonee Falls, WI) pri teplote o 20 °C vyššej ako je teplota topenia tohto materiálu. Tlak v lise je nastavený tak, aby vznikla fólia s hrúbkou asi 0,25 mm. Fólie sa potom chladia na teplotu miestnosti umiestnením formy medzi velké (5 kg) alumíniové dosky a nechajú sa ochladiť na teplotu miestnosti.

Príklad 13

Kompostovatelná viacvrstvová fólia

Fólie z PHB-0 (95:5 ) a z PHB-0 (50:50 ) sú pripravené spôsobom popísaným v príklade 11. Medzi dve také fólie sa vloží fólia polyméru, ktorý sa vyznačuje dobrou priepustnosťou pre kyslík, ale zlou rozpustnosťou pre vodnú paru alebo fólia z vodorozpustného polyméru, akým je polyvinylalkohol (PVA). Fólie sa umiestnia do lisu v nasledujúcom poradí: PHB-0 (95:5), PHB-0 (50:50), PVA, PHB-0 (50:50), PHB-0 (95:5). Materiál sa potom lisuje pri teplote, ktorá je o 5 °C vyššia ako je teplota topenia PHB-0 (50:50), ktorá je však nižšia ako teplota topenia PHB-0 (95:5). Po stlačení silou 10 kN počas 30 min., je tlak uvolnený a vyrobená fólia sa nechá ochladiť na teplotu miestnosti.

Príklad 14

Kompostovatelná detská plienka na jedno použitie

Kompostovatelná detská plienka na jedno použitie sa vyrába nasledujúcim, ďalej popísaným spôsobom. Uvedené rozmery sa týkajú plienky pre dieťa s hmotnosťou 6 až 10 kg. Tieto rozmery môžu byť modifikované tak, aby plienky mohli používať aj deti s inými hmotnosťami alebo dospelí trpiaci inkontinenciou.

1. Použije sa spodná fólia s hrúbkou 0,020 až 0,038 mm vyrobená z kopolyméru 3-hydroxybutyrátu s 3-hydroxyoktanoátom, obsahujúceho tieto monoméry v pomere 92:8 (pripraveného postupom popísaným v príklade 1), s dĺžkou 50,2 cm a so šírkou na oboch koncoch 33 cm. Fólia sa smerom k stredu zužuje tak, že jej šírka je v strede fólie 28,5 cm.

2. Použije sa vrchná fólia, vyrobená z netkanej textílie z mykaných a tepelne spájaných polypropylénových vlákien (polypropylén typ Herkules 151) s dĺžkou 50,2 cm a so šírkou na oboch koncoch 33 cm. Fólia sa smerom k stredu zužuje tak, že jej šírka je v strede fólie 28,5 cm.

3. Kalandrované absorpčné jadro obsahuje 28,6 g celulózovej drevnej buničiny a 4,9 g gólového absorbčného materiálu vo forme prášku (komerčný polyakrylát, vyrábaný firmou Nippon Shokubai), a jeho šírka je 8,4 mm. DÍžka je 44,5 cm, šírka na oboch koncoch je 28,6 cm. Jadro sa zužuje smerom k stredu tak, že šírka v strede je 10,2 cm.

4. Súčasťou plienky sú štyri pružné pásy (dva na každej strane), slúžiace na jej pripevnenie k nohám, ktoré majú v relaxovanom stave šírku 4,77 mm, dĺžku 370 mm a hrúbku 0,178 mm.

Plienka je vyrobená štandardným spôsobom, t.j. umiestnením materiálu absorbčného jadra prikrytého vrchnou fóliou na spodnú fóliu a zlepením.

Spomenuté pružné pásy (označované podlá ich polohy vzhladom na absorbčné jadro ako vnútorné a vonkajšie) sa natiahnu na dĺžku 50,2 cm a umiestnia sa medzi vrchnou a spodnou fóliou v okrajovej časti každej z pozdĺžnych strán jadra (na každej strane dva pásy). Vnútorné pásy sú umiestnené asi 55 mm od hrany jadra v jeho najužšom mieste (merané od vnútorného okraja pružného pásu). Tým je pozdĺž každej strany plienky vytvorená oblasť oddelujúca vnútorný elastický pás od zakrivenej hrany jadra, tvorená elastickým materiálom vrchnej a spodnej fólie. Vnútorné pásy sú prilepené po celej svojej dĺžke v napätom stave. Vonkajšie pásy sú vzdialené 13 cm od vnútorných pásov a sú tiež prilepené po celej svojej dĺžke v napätom stave. Ohybné vrchné a spodné fólie sú sťahované pripevnenými pásmi a tým robia strany plienky pružnými.

Príklad 15

Kompostovateľné ľahké nohavičky používané pri inkontinencii

Kompostovateľné ľahké nohavičky používané pri inkontinencii sú vhodné na použitie v období medzi menštruáciami a obsahujú vankúšik s plochou 117 cm², tvorený 3.0 g buničiny a 1.0 g absorbčného gelového práškovitého materiálu (komerčne dostupný polyakrylát od firmy Nippon Shokubai) a umiestnený medzi poréznu vrchnú fóliu podľa patentu USA č. 4 463 045 a spodnú fóliu s hrúbkou 0.03 zhotovenú z kopolyméru 3-hydroxybutyrátu a 3-hydroxyoktanoátu, v pomere 92 : 8, pripraveného podľa postupu v príklade 1.

Príklad 16

Kompostovateľná hygienická vložka

Hygienická menštruačná vložka s dvoma chlopňami vyčnievajúcimi z jej absorbčného jadra je zhotovená za použitia vankúšika uvedeného v príklade 15 (plocha 117 cm², 8.5 g buničiny) a jej tvar je popísaný v patente USA č. 4 687 478, autor Van Tillburg, vydanom 18.6 1996. Na zhotovenie spodnej a vrchnej fólie sú použité materiály popísané v príklade 15.

Príklad 17

Kompostovateľná plienka na jedno použitie

Plienka popísaná v príklade 14 je modifikovaná nahradením spodnej fólie s hrúbkou 0.020 až 0.038 mm, zhotovenú z kopolyméru 3-hydroxybutyrátu a 3-hydroxydekanoátu v pomere 92 : 8, pripraveného podľa postupu popísaného v príklade 5.

Príklad 18

Kompostovateľný list

Spôsob výroby fólie, popísaný v príklade 11, sa modifikuje tak, že sa hubica extrudéra nahradí hubicou so štrbinou asi 0.25cm so šírkou 15 cm. Odoberanie listu po extruzii sa robí tak, že list vystupujúci z extrudéru je zavedený medzi dva valce s opačným smerom otáčania. Takto získaný pás je rezaný na kusy dlhé 32 cm. Získavané sú tak listy so šírkou asi 13 cm a hrúbkou 0.18 cm.

Príklad 19

Kompostovateľné vlákno

Kompostovateľná PHB-0 kompozícia zložená z 5 mol % oktanoátu a 95 mol % butyrátu sa uvádza do extrudéra s jedným šnekom (Rheomix typ 202) s priemerom šneku 1,9 cm. Pomer dĺžky k priemeru kužeľovitého šneku je 20 : la použitý kompresný pomer je 3 : 1 . Teplota zahrievacích oblastí zásobníka extrudéra je o 25 °C vyššia, ako je teplota topenia PHB-O. Extrudér je vybavený hubicou s 5 otvormi s priemerom 500 mm. Hubica extrudéra je udržovaná pri teplote o 20 °C vyššej, ako je teplota topenia PHB-O. Polymér je v extrudéri roztavený a je vytlačovaný do hubice extrudéra. Šnek extrudéra sa otáča rýchlosťou 30 ot./min. Polymér je vytlačovaný hubicou a vlákna z roztaveného polyméru sú vedené oblasťou, kde prechádzajú rýchlo prúdiacim vzduchom, takže dochádza k ich pretiahnutiu a zmenšeniu ich priemeru približne o jednu pätinu priemeru otvorov v hubici ( cca 100 mm) . Vlákna sú uložené na podložku z papierovej lepenky. Získané vlákna majú rôznu dľžku a ich dľžky sa vzájomne líšia až o niekoľko cm. Väčšina vlákien (viac ako 50 %) má dľžku v rozsahu 1.3 až 15 cm.

Príklad 20

Kompostovateľná tuhá pena g PHB-O obsahujúceho 5 mol % oktanoátu a 95 mol % butyrátu a 4 g obvyklého speňovacieho činidla p,p-oxy-bisbenzensulfon-hydrazidu sa vloží do miešacej komory miešača tavenín Rheomix typ 600, opatreného valcovitými miešacími elementárni. Teplota miešacej komory sa nastaví na hodnotu, ktorá je vyššia ako je teplota topenia PHB-O, ale nižšia ako rozkladná teplota speňovacieho činidla (158 °C). Po miešaní (10 min) rýchlosťou 60 ot/min, sa zmes prenesie na zahrievanú hliníkovú panvicu a rozprestrie sa tak, že vytvára vrstvu s hrúbkou asi 0.5 cm. Panvica s kopolymérom sa potom vloží do pece (National Appliance Company, typ 5830) a zahreje sa znovu na teplotu topenia PHB-0 a udržuje sa pri tejto teplote tak dlho, až kým kopolymér celkom prejde do roztaveného stavu (5 min). Teplota pece sa potom zvýši na teplotu 160 °C, čo je teplota , pri ktorej dochádza k rozkladu speňovacieho činidla a prebehne napenenie kopolyméru. Získaná pena sa vyberie z pece, temperovanej na teplotu, pri ktorej prebieha maximálnou rýchlosťou kryštalizácia PHB-0 ( asi 80 min ) . Pri tejto teplote sa kopolymér ponechá po dobu 6 hodín.

Príklad 21

Kompostovateľná pružná pena

Použije sa postup z príkladu 20 s tým rozdielom, že je použitých 40 g rovnakého kopolyméru, v ktorom je však mólový pomer butyrátu a oktanátu 40 : 60 (PHB-0 40 : 60).

Príklad 22

Kompostovateľný lisovaný výrobok

Pomocou prístroja Mini Max Molder, typ CS-183 sa pripravia výrobky zhotovované injekčným vstrekovaním. Teplota rotora a statorovej komory je udržovaná na konštantnej hodnote, ktorá je o 20 °C vyššia ako je teplota topenia použitého polyhydroxyalkanoátu. Do statorovej komory sa plní asi 0,5 g PHB-0 (95 : 5), ktorý sa počas 3 minút roztaví. Roztavený kopolymér je radiálne zmiešaný päťkrát opakovaným zdvihnutím a spustením hrotu rotora. Na formu v tvare čísla osem je nanesený povlak silikónového separačného činidla. Forma je umiestnená na dopravníkový kotúč prístroja Mini Max Molder a hrotom rotoru je do nej vstreknutý roztavený polymér. Získa sa tak výlisok v tvare čísla osem s hrúbkou 0,76 mm, dĺžkou 25,4 mm a šírkou 3,2 mm v strede výlisku a 6,4 mm na jeho koncoch, ktorý je vhodný na meranie mechanických vlastností.

Príklad 23

Kompostovatelná netkaná textília

Kompostovatelná PHB-0 kompozícia pozostávajúca z 2 mol % oktanoátu a 98 mol % butyrátu sa uvedie do extrudéra s jedným šnekom (Rhoenix typ 202, výrobca firma Paramus, NJ) s priemerom šneka 1,9 cm. Pomer dĺžky k priemeru kuželovitého šneku je 20 :1 a použitý kompresný pomer je 3 : 1. Teplota zahrievacích oblastí zásobníka extrudéra je o 25 °C vyššia ako je teplota topenia PHB-O. Extrudér je vybavený hubicou s 5 otvormi s priemerom 500 mm. Hubica extrudéra je udržovaná pri teplote o 20 °C vyššej, ako je teplota topenia PHB-O. Polymér je v extrudéri roztavený a vytlačovaný do hubice extrudéra. Šnek extrudéra sa otáča rýchlosťou 30 ot/min. Polymér je vytlačovaný hubicou a vlákna z roztaveného polyméru sú vedené oblasťou, v ktorej prechádzajú rýchlo prúdiacim vzduchom a tak dochádza k ich predĺženiu a k zmenšeniu ich priemeru približne o jednu pätinu priemeru otvorov v hubici (cca 100 mm). Vlákna sú ukladané na podložku z papierovej lepenky, až sa vytvorí vrstva s hrúbkou asi 0,5 cm. Dĺžka väčšiny vlákien (viac ako 50%) je v rozsahu 1.3 až 15 cm. Takto získaná vrstva sa vloží do lisu Carver Press ( Fred S. Carver Inc., Menomonee Falls, WI) a lisuje sa pôsobením sily

5.kN po dobu 10 minút a pri teplote o 5 °C nižšej ako je teplota topenia PHB-O. Z lisu sa vyberie list netkanej textílie.

Príklad 24

Kompostovateľný elastomér

Fólia z PHB-0 (70 : 30) sa zhotoví roztavením tohto materiálu medzi teflónovými fóliami a jeho zohriatím na teplotu o 20 °C vyššiu ako je teplota topenia tohto materiálu. Použije sa taký tlak, aby vznikla fólia s hrúbkou asi 0,5 mm. Fólia sa potom ochladí na teplotu miestnosti uložením formy medzi veľké (5 kg) hliníkové dosky. Po dvoch dňoch stánia pri normálnej teplote sa fólie narežú na pásky dlhé 10 cm a široké 1 cm. Tieto pásky sa potom upnú do univerzálneho skúšacieho stroja Instron ( typ 1122, Canton, MA) a dĺžia sa rýchlosťou 2,54 cm/min. tak dlho, až sa dosiahne predĺženie rovnajúce sa 300 % pôvodnej dĺžky. Fólie sú udržované v pretiahnutom stave po dobu dvoch dní, počas ktorých nastane kryštalizácia. Potom ako sú vzorky vybraté z prístroja Instron, majú schopnosť sa po ďalšom predĺžení vracať na svoju pôvodnú dĺžku ( na dĺžku získanú predĺžením v prístroji Instron).

Príklad 25

Kompostovatelné adhezívum

Kopolymér PHB-0 (50 : 50) môže byť ďalej popísaným spôsobom používaný ako tavené adhezívum. Asi 1 g PHB-O (50 : 50) sa vloží medzi dve polymérne fólie, ako sú fólie z poly(vinylalkoholu) (PVA) alebo z poly(3-hydroxybutyrátu) (PHB), alebo iného PHA> ktorý má teplotu topenia aspoň o 10 °C vyššiu ako je teplota topenia PHB-0 (50 : 50). Tento systém polymérnych filmov a adhezíva sa vložia do lisu Carver Press ( Fred S. Carver Inc.,

Menomenee Falls, o 5 °C vyššej, lisovaní silou

WI) a potom sa uskutoční lisovanie pri teplote ako je teplota topenia PHB-0 (50 : 50). Po 10 kN sa uvolní tlak a systém zlepených polymérnych fólií sa ponechá vychladnúť na teplotu miestnosti.

Všetky hore použité publikácie sú v tomto dokumente uvedené ako odkazy.

Príklady a uskutočnenia vynálezu, ktoré sú uvedené v tomto dokumente, slúžia iba na ilustráciu. Rôzne modifikácie alebo obmeny, ktoré môže odborník v príslušnej oblasti odvodiť, spadajú do oblastí a predmetu tohto vynálezu, definovaného nasledujúcimi patentovými nárokmi.

Claims (13)

1. Výrobok z plastu, vyznačujúci sa tým, že obsahuje biodegradovateľný kopolymér, tvorený aspoň dvoma náhodne sa opakujúcimi monomérnymi jednotkami, z ktorých prvá má všeobecný vzorec:

—E-O-CHR¹- ( ch₂ ) _n-C0-]-, kde R³- je H, metyl alebo etyl a n je 1 alebo 2, druhá má všeobecný vzorec :

-E-o-chr²-ch₂-co-3- , kde R² je alkyl alebo alkenyl ^c4~^cigr pričom tento kopolymér obsahuje aspoň 50 % spomenutých prvých monomérnych jednotiek.

2. Výrobok z plastu podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že týmto výrobkom z plastu je fólia, list, vlákno, výlisok, netkaná textília, elastomér alebo adhezívum a že výhodne je týmto výrobkom fólia.

3. Výrobok z plastu podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že R¹ je matyl alebo etyl a n je 1.

4. Výrobok z plastu podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že R¹ je vodík a n je 2. ⁵

5. Výrobok z plastu podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že spomenutý kopolymér obsahuje ďaľšiu náhodne sa opakujúcu monomérnu jednotku alebo viac náhodne sa opakujúcich jednotiek všeobecného vzorca :

-E-O-CHR³-(CH₂, kde R³ je H alebo alkyl alebo alkenyl ^ci^-ci9 a m je 1 alebo 2, a že tieto áaľšie náhodne sa opakujúce monomérne jednotky sú odlišné od spomenutej prvej monomérnej jednotky a od spomenutej druhej monomérnej jednotky.

6. Absorbčný výrobok, vyznačujúci sa tým, že sa skladá z :

a) vrchnej fólie priepustnej pre kvapaliny

b) spodnej fólie nepriepustnej pre kvapaliny, obsahujúcej biodegradovatelný kopolymér, ktorý je tvorený aspoň dvomi náhodne sa opakujúcimi monomérnymi jednotkami, pričom prvá z týchto monomérnych jednotiek má všeobecný vzorec :

-f-O-CHR¹-(CH₂)_n-CO-i-, kde R¹ je H, metyl alebo etyl a n je 1 alebo dva, a druhá z týchto monomérnych jednotiek má všeobecný vzorec :

-E-o-chr²-ch₂-co—F-, kde R² je alkyl alebo alkenyl C₄-C₁₉, a obsah prvých monomérnych jednotiek v tomto kopolyméri je aspoň 50 % a z

c) absorbčného jadra nachádzajúceho sa medzi spomenutou vrchnou a spodnou fóliou.

7. Absorbčný výrobok podlá nároku 6, vyznačujúci sa tým, že spomenutý biodegradovatelný kopolymér obsahuje ďalšiu jednu náhodne sa opakujúcu monomérnu jednotku alebo viac náhodne sa opakujúcich monomérnych jednotiek všeobecného vzorca :

-t-O-CHR³- (CH₂) _m-CO-4-, kde R³je H alebo alkyl alebo alkenyl ^ci^-ci₉ a m je 1 alebo 2, kde tieto ďalšie náhodne sa opakujúce monomérne jednotky sú iné ako spomenutá prvá alebo druhá monomérna jednotka, a týmto absorbčným výrobkom je s výhodou detská plienka na jedno použitie, hygienická vložka alebo nohavičky používané pri inkontinencii.

8. Absorbčný výrobok podlá nároku 7, vyznačujúci sa tým, že spomenutá pre kvapalinu priepustná vrchná fólia obsahuje biodegradovatelný kopolymér, ktorý je tvorený aspoň dvoma náhodne sa opakujúcimi monomérnymi jednotkami pričom prvá z týchto náhodne sa opakujúcich monomérnych jednotiek má všeobecný vzorec —f—O-CHR¹-(CH₂)_n-CO-i-, kde R¹ je H, metyl alebo etyl a n je 1 alebo 2, a druhá z týchto monomérnych jednotiek má všeobecný vzorec :

-f-O-CHR²-CH₂-CO-}-, kde R² je alkyl alebo alkenyl ^c4^_ci9, pričom tento kopolymér obsahuje aspoň 50 % spomenutých prvých monomérnych jednotiek.

9. Absorbčný výrobok podlá nároku 6, ktorého súčasťou je ďalej jeden pružný element alebo viac pružných elementov nachádzajúcich sa v blízkosti okraja spomenutej detskej plienky, vyznačujúci sa tým, že tieto pružné elementy obsahujú biodegradovatelný kopolymér, ktorý je tvorený aspoň dvoma náhodne sa opakujúcimi monomérnymi jednotkami, pričom prvá z týchto náhodne sa opakujúcich jednotiek má všeobecný vzorec :

-f-O-CHR¹-(CH₂) _n-C0-}-, kde R¹ je H, metyl alebo etyl a n je 1 alebo 2, a druhá z týchto monomérnych jednotiek má všeobecný vzorec :

—f—O-CHR²-CH₂-CO—f—, kde R² je alkyl alebo alkenyl ^C4~C₁₉, pričom tento kopolymér obsahuje aspoň 50 % spomenutých prvých monomérnych jednotiek.

10. Biodegradovatelný kopolymér, ktorý je tvorený aspoň dvoma náhodne sa opakujúcimi monomérnymi jednotkami, vyznačujúci sa tý m, že prvá z týchto náhodne sa opakujúcich monomérnych jednotiek má všeobecný vzorec :

-f-O-CHR¹- (CH₂ )_n-C0H-, kde R¹ je H, metyl alebo etyl a n je 1 alebo 2, a druhá z týchto monomérnych jednotiek má všeobecný vzorec :

—f—O-CHR²-CH₂~CO—, v ktorom v prípade, že R¹ je metyl alebo etyl a njel, je R² alkyl alebo alkenyl ^ci2”^ci9' ^v prípade, že R¹ je metyl alebo etyl a n je 2, je R² alkyl alebo alkenyl ^c4^-ci9, ^{a v} prípade že R¹ je Ha n je 1, R² je alkyl alebo alkenyl ^c4^-ci9/ pričom obsah spomenutých prvých monomérnych jednotiek v tomto kopolyméri je aspoň 50 %.

11. Biodegradovatelný kopolymér obsahujúci aspoň tri náhodne sa opakujúce monomérne jednotky, vyznačujúci sa tým, že prvá z týchto náhodne sa opakujúcich monomérnych jednotiek má všeobecný vzorec :

-f—O-CHR¹- (CH₂ ) _n-CO-3-, kde R¹ je H, metyl a n je 1 alebo 2, druhá z týchto náhodne sa opakujúcich monomérnych jednotiek má všeobecný vzorec :

H—O-CHR²-CH₂-CO—H, kde R² je alkyl alebo alkenyl C₄-C_ig, tretia z týchto náhodne sa opakujúcich monomérnych jednotiek má všeobecný vzorec :

-E-O-chr³- (CH₂) _m-C0—J—, kde R³ je H alebo alkyl alebo alkenyl ^ci^-ci9 a m je 1 alebo 2, pričom aspoň 50 % týchto náhodne sa opakujúcich monomérnych jednotiek sú spomenuté prvé monomérne jednotky, a spomenuté tretie monomérne jednotky sú odlišné od spomenutých prvých monomérnych jednotiek a od spomenutých druhých monomérnych jednotiek.

12. Vrece, vyznačujúce sa tým, že je zhotovené z fólie podlá ktoréhokolvek z nárokov 2 až 4.

13. Zmrštiteľný obal, vyznačujúci sa tý m, že je zhotovený z fólie podlá ktoréhokoľvek z nárokov 2 až 4.