WO1998004627A2 - Biaxial gereckte, biologisch abbaubare und kompostierbare folie - Google Patents

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WO1998004627A2
WO1998004627A2 PCT/EP1997/003748 EP9703748W WO9804627A2 WO 1998004627 A2 WO1998004627 A2 WO 1998004627A2 EP 9703748 W EP9703748 W EP 9703748W WO 9804627 A2 WO9804627 A2 WO 9804627A2
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film
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biodegradable
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Dirk Schultze
Hermann Benkhoff
Rainer Brandt
Helmut Wagner
Gunter Weber
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Wolff Walsrode Ag
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Definitions

  • the invention relates to a biaxially stretched, biodegradable and compostable film
  • polymeric materials can be subject to biodegradation.
  • the main materials to be mentioned here are those which are obtained from naturally occurring polymers directly or after modification, for example polyhydroxyalkanoates such as polyhydroxybutyrate, plastic
  • biodegradable polymers have been known recently (see DE 44 32 161). These have the property that they can be processed easily thermoplastically and, on the other hand, are biodegradable, ie their entire polymer chain is broken down by microorganisms (bacteria and fungi) by means of enzymes and be completely broken down into carbon dioxide, water and biomass. prevails in a compost, is given, among other things, in DIN 54 900.
  • biodegradable materials can be processed into semi-finished products such as cast or blown films due to their thermoplastic behavior. However, the use of these semi-finished products is very limited. On the one hand, these films are characterized by poor mechanical properties. Shafts made of and on the other hand, the barrier properties with regard to water vapor and gases are very poor in comparison to films made of typical, but not biodegradable plastics such as polyethylene, polypropylene or polyamide.
  • the object of the present invention is to produce a biodegradable and compostable film with improved mechanical and optical properties as well as improved sliding properties. This goal is achieved in that a biodegradable and compostable polymer or a mixture of several respectively biodegradable and compostable polymers is equipped with appropriate additives and a biaxial one
  • biodegradable and compostable polymers or films are understood to mean goods which are tested for “biodegradability” in accordance with the test according to DIN 54 900 from the 1996 draft.
  • polymers can also be oriented biaxially and that the addition of certain additives improves the film sliding properties.
  • the invention relates to a film which has a biaxial orientation and consists of one or more all biodegradable and compostable polymers and additionally with a maximum of 5% by weight of nucleating agents and a maximum of 5% by weight of the usual stabilizers and neutralizing agents and a maximum of 5% by weight. contains the usual lubricants and release agents and a maximum of 5% by weight of the usual antiblocking agents.
  • the film can also be coated with a corona and / or
  • Flame and / or plasma pretreatment and / or an oxidizing substance and / or a depositable / depositable substance and / or a mixture of oxidizing and / or depositable substances e.g. B. gases with radical components such as ozone or a plasma-excited gas mixture of, for example, hexamethyidisiloxane with nitrogen (N 2 ) and / or oxygen (O 2 ), on the
  • the surface pretreatments mentioned are preferably carried out according to the biaxial orientation.
  • the biaxial orientation takes place with amorphous thermoplastics in temperature ranges above the glass transition temperature as well as with partially crystalline thermoplastics below the crystallite melting temperature.
  • the invention also relates to the use of certain biodegradable and compostable polymers or a mixture of these polymers for the production of the film.
  • Suitable polymers are:
  • linear bifunctional alcohols for example ethylene glycol, hexanediol or preferably butanediol, and / or optionally cycloaliphatic bifunctional alcohols, for example cyclohexanedimethanol, and additionally optionally small amounts of higher-functional alcohols, for example 1,2,3-propanetriol or neopentyl glycol, and also from linear bifunctional alcohols Acids, for example succinic acid or adipic acid, and / or optionally cycloaliphatic bifunctional acids, for example cyclohexanedicarboxylic acid, and / or optionally aromatic bifunctional acids, for example terephthalic acid or isophthalic acid or naphthalenedicarboxylic acid, and additionally optionally small amounts of higher-functional acids, for example trimellitic acid, or
  • the acids can also be used in the form of derivatives, for example acid chlorides or esters.
  • linear bifunctional alcohols for example ethylene glycol, butanediol, hexanediol, preferably butanediol, and / or optionally cycloaliphatic bifunctional alcohols, for example cyclohexanedimethanol, and additionally optionally small amounts of higher-functional alcohols, for example 1,2,3-propanetriol or neopentyl glycol , and from linear bifunctional acids, for example succinic acid or adipic acid, and / or optionally cycloaliphatic and / or aromatic bifunctional acids, for example cyclohexanedicarboxylic acid and terephthalic acid, and additionally optionally small amounts of higher-functionality acids, for example trimellitic acid, or
  • ester content C) and / or D) is at least 75% by weight based on the sum of C), D) and E).
  • linear bifunctional alcohols for example ethylene glycol, butanediol, hexanediol, preferably butanediol, and / or cycloaliphatic bifunctional alcohols, for example cyclohexanedimethanol, and additionally, if appropriate, small amounts of higher-frequency tional alcohols, for example 1,2,3-propanetriol or neopentyl glycol, and from linear bifunctional acids, for example succinic acid or adipic acid, and / or optionally cycloaliphatic bifunctional acids, for example cyclohexanedicarboxylic acid, and additionally, if appropriate, small amounts of higher-functional acids, for example
  • a carbonate component which is produced from aromatic bifunctional phenols, preferably bisphenol A and carbonate donors, for example phosgene,
  • ester fraction F) and / or G) is at least 70% by weight based on the sum of F), G) and H).
  • Alcohols for example ethylene glycol, hexanediol or butanediol, preferably butanediol or cyclohexanedimethanol, and additionally small amounts of higher-functional alcohols, for example 1,2,3-
  • Propanetriol or neopentylgycol and from linear and / or cycloaliphatic bifunctional acids, for example succinic acid, adipic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, preferably adipic acid and, if appropriate, small amounts of higher-functional acids, for example trimellitic acid, or
  • an amide component from linear and / or cycloaliphatic bifunctional and additionally optionally small amounts of higher functional amines, for example tetramethylene diamine, hexamethylene diamine, isophorondiamine, and from linear and / or cycloaliphatic bifunctional acids and, if appropriate, small amounts of higher-functional acids, for example succinic acid or adipic acid, or
  • ester content I) and / or K) at least 30 wt .-% based on the
  • the biodegradable and compostable raw materials according to the invention can contain a maximum of 5% by weight of nucleating agents typically used for polyester (for example 1,5-naphthalene disodium sulfonate or layered silicates, for example talc, or nucleating agents of nanoparticle size, ie average particle diameter ⁇ 1 ⁇ m, of for example titanium nitride) Aluminum hydroxyl hydrate, barium sulfate or zirconium compounds) and with a maximum of 5% by weight of the usual stabilizers and neutralizing agents and with a maximum of 5% by weight of the usual lubricants and release agents and a maximum of 5% by weight of the usual anti-blocking agents, and possibly with one Corona or flame or
  • Plasma pretreatment or an oxidizing substance or mixture of substances for example gases with radical components such as ozone or a plasma-excited gas mixture of, for example, hexamethyidisiloxane with nitrogen (N 2 ) and / or oxygen (O 2 ), have been treated on the surface.
  • gases with radical components such as ozone or a plasma-excited gas mixture of, for example, hexamethyidisiloxane with nitrogen (N 2 ) and / or oxygen (O 2 )
  • the usual stabilizing compounds for polyester compounds can be used as stabilizers and neutralizing agents.
  • the amount added is a maximum of 5% by weight.
  • Particularly suitable stabilizers are phenolic stabilizers, alkali
  • Phenolic stabilizers are preferred in an amount of 0 to 3% by weight, in particular 0.15 to 0.3% by weight and with a molar mass of more than 500 g / mol. Pentaerythrityl- Tetrakis-3 (3,5-di-tertiary-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate or 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris (3,5-di-tertiary-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene particularly advantageous.
  • Neutralizing agents are preferably dihydrotalcite, calcium stearate, calcium carbonate and / or calcium montanate with an average particle size of at most 0.7 ⁇ m, an absolute particle size of less than 10 ⁇ m and a specific one
  • the film has a nucleating agent fraction of 0.0001 to 2% by weight and a stabilizer and neutralizing agent fraction of 0.0001 to 2% by weight.
  • Lubricants and release agents are higher aliphatic amides, tertiary amines, aliphatic acid amides, higher aliphatic acid esters, low molecular polar modified waxes, montan waxes, cyclic waxes, phthalates, metal soaps and silicone oils.
  • the addition of higher aliphatic acid amides and silicone oils is particularly suitable.
  • the aliphatic amides include, in particular, the supply forms of
  • Aliphatic acid amides are amides of a water-insoluble monocarboxylic acid (so-called fatty acids) with 8 to 24 carbon atoms, preferably 10 to 18 carbon atoms. Erucic acid amide, stearic acid amide and oleic acid amide are preferred among them.
  • release agents or lubricants are compounds that both
  • ester and amide groups such as stearamide ethyl stearate or 2 stear amido ethyl stearate.
  • Suitable cyclic waxes are components such as cyclic adipic acid tetramethylene esters or 1,6-dioxa-2,7-dioxocyclododecane, or the homologous hexamethylene derivative. Such substances are known as commercial products with the name Glycolube VL.
  • Suitable silicone oils are polydialkylsiloxanes, preferably polydimethylsiloxane, polymethylphenylsiloxane, olefin-modified silicone, silicone modified with polyethers such as, for. B. polyethylene glycol and polypropylene glycol and epoxyamino- and alcohol-modified silicone.
  • the viscosity of the suitable silicone oils is in the range from 5,000 to 1,000,000 mm 2 / s. Polydimenthylsiloxane with a viscosity of 10,000 to 100,000 mm 2 / s is preferred.
  • the amount of lubricant added is a maximum of 5% by weight. In a particularly preferred embodiment of the film, it has a lubricant content of 0.005 to 4% by weight. In a very particularly preferred embodiment of the film, it has a lubricant content of 0.05 to 1% by weight.
  • Suitable antiblocking agents are both inorganic and organic additives which, after the biaxial stretching, protrude as an elevation from the film surface and thus produce a spacer effect.
  • the following substances are used as inorganic antiblocking agents:
  • Aluminum silicates for example kaolin or kaolin clay
  • Aluminum oxi de, for example ⁇ -aluminum oxide
  • Micro glass balls and the following substances are used as organic antiblocking agents: organic polymers incompatible with the biodegradable polymer such as
  • Polycarbonate cross-linked and uncross-linked polymethyl methacrylate cross-linked polysiloxane e.g. Tospearl
  • polar-modified polyethylene e.g. maleic anhydride-grafted polyethylene
  • polar-modified polypropylene e.g. maleic anhydride-grafted polypropylene
  • Benzoguanamine formaldehyde polymers aliphatic and partially aromatic polyesters with different melting points than that
  • the effective amount of antiblocking agent is up to a maximum of 5% by weight.
  • the film contains 0.005 to 4% by weight of antiblocking agent.
  • the film contains
  • the average particle size is between 1 and 6 ⁇ m, in particular 2 and 5 ⁇ m, particles with a spherical shape, as in EP-A-0 236 945 and DE-A-38 01 535, are particularly suitable. Combinations of different spacer systems are also particularly suitable
  • the polymers for the film provided with additives are provided with the desired amounts by weight of organic or inorganic fillers in the production of raw materials. This takes place during granulation of the raw material, for example in twin-screw extruders, where the additives are added to the raw material Additization is also possible in that part or all of the necessary additives are added to a raw material that has not or only partially been finished in the form of a masterbatch.
  • masterbatch means a masterbatch, in particular a granular, dust-free concentrate of a plastic raw material with high
  • Amounts of additives that are used in the mass preparation as an intermediate product (as a material additive to granules that are not or only partially or incompletely equipped with additives) in order to produce films that contain a certain amount of additives.
  • the masterbatch is added to the polymer granulate before filling the extruder in such amounts to the raw materials which are not or only partially or incompletely mixed with additives, so that the desired weight percentages of fillers are achieved in the films
  • the preferred materials from which the masterbatches are made in addition to the additives are substances that are compatible with the biodegradable raw materials mentioned in this invention.
  • the materials from which the masterbatches are produced in addition to the additives are also biodegradable materials
  • the procedure is expediently such that the film is passed between two conductor elements serving as electrodes, with such a high voltage, usually alternating voltage (approximately 5 to 20 kV and 5 to 30 kHz), that spray is applied between the electrodes - Or corona discharges can take place.
  • a high voltage usually alternating voltage (approximately 5 to 20 kV and 5 to 30 kHz)
  • alternating voltage approximately 5 to 20 kV and 5 to 30 kHz
  • corona discharges can take place.
  • the air above the film surface is ionized by the spray or corona discharge and reacts with the molecules of the film surface, so that additional polar inclusions in the
  • an electrical DC voltage is applied between a burner (negative pole) and a cooling roller.
  • the level of the applied voltage is between 400 and 3,000 V, preferably in the range of 500 to 2,000 V.
  • the applied voltage gives the ionized atoms increased acceleration and impacts the polymer surface with greater kinetic energy.
  • the chemical bonds within the polymer molecule are broken up more easily and the radical formation takes place faster.
  • the thermal load of the Polymers are far less than in the standard flame treatment, and films can be obtained in which the sealing properties of the treated side are even better than those of the untreated side.
  • gases e.g. B. oxygen or nitrogen or carbon dioxide or methane or halogenated hydrocarbons or silane compounds or higher molecular weight compounds or mixtures thereof
  • a high-energy field for. B. microwave radiation exposed.
  • High-energy electrons are created, which hit the molecules and transfer their energies.
  • Monomer radicals and ions are formed. The resulting monomer radicals form - partly in plasma - short-chain oligomers, which then condense and polymerize on the surface to be coated. A homogeneous film is deposited on the coating material.
  • the invention furthermore relates to the use of a certain class of materials of the biodegradable and compostable polymers for the production of the film, this class of materials being polyester amide.
  • the film of the invention can be made of a polyester amide or a
  • the invention also relates to a method for producing the film according to the invention.
  • This method is characterized in that the or the biodegradable and compostable materials are first broken down by the action of heat and shear, this melt is removed in a tool, cooled until solidification, then in the case of partially crystalline materials to temperatures below the crystallite melt temperature and in the case of amorphous materials above the glass transition temperature and then tempered or be stretched biaxially several times.
  • the film can optionally be fixed in each case.
  • the film thus produced can possibly be surface-pretreated in-line.
  • the pretreatment can be carried out with a corona, a flame, a plasma or an oxidative substance or mixture of substances, e.g.
  • gases with free radical components such as ozone or a plasma-excited gas mixture of example hexamethyidisiloxane with nitrogen (N 2 ) and / or oxygen (O 2 ), so that there is an increase in the surface tension on the film.
  • the invention also relates to a method for stretching the film.
  • the biaxial stretching can be carried out in the simultaneous stretching process or in the two-stage sequential process, where both first longitudinal and then transverse stretching as well as first transverse and then longitudinal stretching, or in the three-stage sequential process, whereby both first longitudinal, then transverse and finally longitudinal stretching as can also first be stretched transversely, then lengthwise and finally crosswise, or in the four-stage sequential process, whereby both first stretched longitudinally, then crosswise, then lengthwise and finally crosswise as well as first crosswise, then lengthwise, then crosswise and finally can be stretched longitudinally.
  • the film may be attached to each individual stretching.
  • the individual stretching in the longitudinal and transverse directions can take place in one or more stages.
  • the biaxial stretching is characterized in that it is a sequential process which begins with the longitudinal stretching.
  • the biaxial stretching is characterized in that the total stretch ratio in the longitudinal direction is 1: 1.5 to 1:10 and the total stretch ratio in the transverse direction is 1: 2 to 1:20. In an even more preferred form of the film according to the invention, the biaxial stretching is characterized in that the total stretch ratio in the longitudinal direction is 1: 2.8 to 1 8 and the total stretch ratio in the transverse direction is 1 3.8 to 1 15
  • the film according to the invention has a thickness which is less than 500 ⁇ m
  • the film according to the invention has a thickness which is less than 80 ⁇ m
  • the invention furthermore relates to the use of the film according to the invention.
  • This film is used as a solo film in pretreated or untreated and in printed or unprinted form for packaging in the food and non-food sectors or as a solo film in pretreated or untreated form
  • Organic waste or as a solo film in pretreated or untreated form for protective and separating functions in connection with cosmetics and hygiene articles, for example for baby diapers or sanitary napkins, or as a solo film in pretreated or untreated form for surface protection or surface finishing in the area of cardboard, paper and letter window lamination or as a refined film, which can be used in pretreated or untreated as well as printed or unprinted form and provided with adhesive as a label or adhesive strip, in order to improve the print adhesion or bondability, the film surface can be used during production and / or subsequently during the Further processing with a
  • the invention furthermore relates to the use of the film according to the invention as a coated film or in a film composite.
  • the other films of the composite may be non-degradable film or else are also biodegradable and compostable films.
  • the coating or adhesive used can belong to the normal non-degradable systems as well as to the biodegradable and compostable raw materials.
  • the coated film or a film composite For the production of the coated film or a film composite, only substances are used that are biodegradable and compostable, so that the overall composite is also biodegradable and compostable.
  • the invention also relates to the use of the film according to the invention as a starting material for the production of a bag which, according to the
  • the bag can be produced by gluing and sealing the film and can both be closed and have an opening with a corresponding closure or connection.
  • the invention also relates to the use of the film or composites according to the invention as a starting material for the production of a packaging or separating or surface protection film with very high water vapor permeability by piercing this film with a cold or tempered needle roller.
  • the purpose of this film is to pack moisture-releasing goods, such as bread or various types of vegetables, or as a release and protective film in the hygiene area
  • a biodegradable polyester amide with a melt viscosity of 250 Pas at 190 ° C (measured according to DIN 54 81 1 - B) and a melting point of 125 ° C measured according to ISO 3146 / C2, which has a lubricant content of 1% by weight and an antiblock content of 0.1% by weight was among the following
  • Tempering rollers at temperatures of 65 ° C were heated to the stretching temperature.
  • the actual stretching rollers were operated at a temperature of 70 ° C.
  • the flat film was first stretched in two stages in the longitudinal direction, once by the ratio 1 1.5 and then by the ratio of 1 2.5. This resulted in a total stretch ratio of in the longitudinal direction
  • Example 2 The same biodegradable polyesteramide from Example 1 was processed to a biaxially oriented film under the process conditions described in Example 1. In this case, a film with a thickness of 24 ⁇ m was produced by lowering the extrusion speed
  • Contained lubricant was, under the process conditions described by Example 1 processed into a biaxially oriented film. A film with a thickness of 50 ⁇ m could be produced.
  • the mechanical parameters tear strength and elongation at break were determined on the samples both in the longitudinal and in the transverse direction in accordance with DIN 53 455.
  • the modulus of elasticity in the longitudinal and transverse directions was determined in accordance with DIN 53 457.
  • the thickness of the individual samples was determined in accordance with DIN 53 370.
  • the samples were analyzed after the biaxial puncture test in accordance with DIN 53 373.
  • the slide properties of the films were measured in accordance with DIN 53 370 at room temperature and film against film.
  • the optical gloss of the films was determined according to DIN 67 530 at a test angle of 20 ° and the haze according to ASTM D 1003. The gloss measurement was carried out on both sides of the film. Averaging was then carried out from the values determined in this case and reported as a result.
  • the compostability was carried out according to the test specification of the DIN standard draft DIN 54 900 part 3 from 1996. Based on the test results, the film samples are classified into the appropriate class in accordance with the DIN specifications.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Folie, die eine biaxiale Orientierung aufweist und die im wesentlichen aus einem oder mehreren allesamt biologisch abbaubaren und kompostierbaren Polymeren besteht sowie zusätzlich mit maximal 5 Gew.-% Nukleierungsmitteln und maximal 5 Gew.-% der üblichen Stabilisatoren und Neutralisationsmittel und maximal 5 Gew.-% der üblichen Gleit- und Trennmittel und maximal 5 Gew.-% der üblichen Antiblockmittel enthält.

Description

BIAXIAL GERECKTE, BIOLOGISCH ABBAUBARE UND KOMPOSTIERBARE FOLIE
Die Erfindung betrifft eine biaxial gereckte, biologisch abbaubare und kompostierbare Folie
Es ist bekannt, daß bestimmte polymere Werkstoffe einem biologischen Abbau unterliegen können Hauptsachlich sind hier Materialien zu nennen, die aus naturlich vorkommenden Polymeren direkt oder nach Modifzierung erhalten werden, beispielsweise Polyhydroxyalkanoate wie Polyhydroxybutyrat, plastische
Cellulosen, Celluloseester, plastische Starken, Chitosan und Pullulan Eine gezielte Variation der Polymerzusammensetzung oder der Stukten, wie sie von selten der Polymeranwendung wünschenswert ist, ist aufgrund des natürlichen Synthesevorgangs nur schwer und oftmals nur sehr eingeschränkt möglich
Viele der synthetischen Polymere hingegen werden durch Mikroorganismen nicht oder nur äußerst langsam angegriffen Hauptsachlich synthetische Polymere, die Heteroatome in der Hauptkette enthalten, werden als potentiell biologisch abbaubar angesehen Eine wichtige Klasse innerhalb dieser Materialien stellen die Polyester dar Synthetische Rohstoffe, die nur aliphatische Monomere enthalten, weisen zwar eine relativ gute biologische Abbaubarkeit auf, sind aufgrund ihrer Mateπal- eigenschaften nur äußerst eingeschränkt anwendbar, vergl Witt et al in Macrom Chem Phys , 195 (1994) S 793 - 802 Aromatische Polyester zeigen dagegen bei guten Materialeigenschaften deutlich verschlechterte, biologische Abbaubarkeit
Seit neuerer Zeit sind verschiedene biologisch abbaubare Polymere bekannt (siehe DE 44 32 161) Diese besitzen die Eigenschaft, daß sie gut thermoplastisch verarbeitbar und auf der anderen Seite biologisch abbaubar sind, d h deren gesamte Polymerkette von Mikroorganismen (Bakterien und Pilzen) mittels Enzyme gespalten und vollständig zu Kohlendioxid, Wasser und Biomasse abgebaut werden Ein entsprechender Test in naturlicher Umgebung unter Einwirkung von Mikroorganismen, wie es u a. in einem Kompost vorherrscht, wird u a in der DIN 54 900 gegeben Diese biologisch abbaubaren Materialien können aufgrund des thermoplastischen Verhaltens zu Halbzeugen wie Gieß- oder Blasfilmen verarbeitet werden Dennoch ist der Einsatz dieser Halbzeuge stark begrenzt Zum einen zeichnen sich diese Filme durch schlechte mechanische Eigen- Schäften aus und zum anderen sind die Sperreigenschaften hinsichtlich Wasserdampf und Gasen im Vergleich zu Filmen aus typischen, jedoch nicht biologisch abbaubaren Kunststoffen wie Polyethylen, Polypropylen oder Polyamid sehr schlecht.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine biologisch abbaubare und kompostierbare Folie mit verbesserten mechanischen und optischen Eigenschaften sowie verbesserten Gleiteigenschaften herzustellen. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß ein biologisch abbaubares und kompostierbares Polymer oder eine Mischung aus mehreren jeweils biologisch abbaubaren und kompostierbaren Polymeren mit entsprechenden Additiven ausgestattet und einer biaxialen
Orientierung unterzogen werden. Unter den Begriffen "biologisch abbaubare und kompostierbare Polymere bzw. Folien" werden im Sinne dieser Erfindung Güter verstanden, die entsprechend der Prüfung nach DIN 54 900 aus dem Entwurf von 1996 die "Bioabbaubarkeit" testiert bekommen.
Für den Erfinder war es überraschend, daß sich diese biologisch abbaubaren
Polymere neben der thermoplastischen Verarbeitung auch biaxial orientieren lassen und daß sich durch die Zugabe bestimmter Additive ein Verbesserung hinsichtlich der Foliengleiteigenschaften einstellt.
Gegenstand der Erfindung ist eine Folie, die eine biaxiale Orientierung aufweist und aus einem oder mehreren allesamt biologisch abbaubaren und kompostierbaren Polymeren besteht sowie zusätzlich mit maximal 5 Gew.% Nukleierungsmitteln und maximal 5 Gew.% der üblichen Stabilisatoren und Neutralisationsmittel und maximal 5 Gew.% der üblichen Gleit- und Trennmittel und maximal 5 Gew.% der üblichen Antiblockmittel enthält.
In einer besonderen Form kann die Folie zusätzlich mit einer Corona- und/oder
Flamm- und/oder Plasmavorbehandlung und/oder einem oxidativ wirkenden Stoff und/oder einem an-/ablagerbaren Stoff und/oder einem Stoffgemisch aus oxidativ wirkenden und/oder anlagerbaren Stoffen, z. B. Gase mit radikalischen Komponenten wie Ozon oder einem plasmaangeregten Gasgemisch aus beispielsweise Hexamethyidisiloxan mit Stickstoff (N2) und/oder Sauerstoff (O2), auf der
Oberfläche behandelt werden. Dabei erfolgen die genannten Oberflächenvorbehandlungen vorzugsweise nach der biaxialen Orientierung. Die biaxiale Orientierung erfolgt bei amorphen Thermoplasten in Temperaturbereichen oberhalb der Glasübergangstemperatur sowie bei teilkristallinen Thermoplasten unterhalb der Kristallitschmelztemperatur.
Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus die Verwendung bestimmter biolo- gisch abbaubarer und kompostierbarer Polymere oder eine Mischung dieser Polymere zur Herstellung der Folie.
Als Polymere sind geeignet:
Aliphatische und teilaromatische Polyester aus
A) linearen bifunktionellen Alkoholen, beispielsweise Ethylenglykol, Hexan- diol oder bevorzugt Butandiol, und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen, beispielsweise Cyclohexandimethanol, und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktioneller Alkohole, beispielsweise 1,2,3-Propantriol oder Neopentylglykol, sowie aus linearen bifunktionellen Säuren, beispielsweise Bernsteinsäure oder Adipinsäure, und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Säuren, beispielsweise Cyclohexandicarbonsäure, und/oder gegebenenfalls aromatischen bifunktionellen Säuren, beispielsweise Terephthal säure oder Iso- phthalsäure oder Naphthalindicarbonsäure, und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktioneller Säuren, beispielsweise Trimellitsäure, oder
B) aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure oder Hydroxyvaleriansäure, oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolacton,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus A und B
wobei die aromatischen Säuren nicht mehr als 50 Gew.-% Anteil bezogen auf alle
Säuren ausmachen.
Die Säuren können auch in Form von Derivaten, beispielsweise Säurechloride oder Ester, eingesetzt werden. Aliphatische Polyesterurethane aus
C) einem Esteranteil aus linearen bifunktionellen Alkoholen, beispielsweise Ethylenglykol, Butandiol, Hexandiol, bevorzugt Butandiol, und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen, beispielsweise Cyclohexandimethanol, und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktioneller Alkohole, beispielsweise 1,2,3-Propantriol oder Neo- pentylglykol, sowie aus linearen bifunktionellen Säuren, beispielsweise Bernsteinsäure oder Adipinsäure, und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen und/oder aromatischen bifunktionellen Säuren, beispielsweise Cyclohexandicarbonsäure und Terephthal säure, und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktioneller Säuren, beispielsweise Trimellitsäure, oder
D) aus einem Esteranteil aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure und Hydroxyvaleri ansäure, oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolacton,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus C) und D) und
E) aus dem Reaktionsprodukt von C) und/oder D) mit aliphatischen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Isocyanaten und zusätzlich gegebenenfalls höherfunktionellen Isocyanaten, beispielsweise Tetramethyl endi- isocyanat, Hexamethylendiisocyanant, Isophorondiisocyanat, und gegebenenfalls zusätzlich mit linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und/oder höherfunktionellen Alkoholen, beispielsweise Ethylenglykol, Butandiol, Hexandiol, Neopentylglukol, Cyclohexandimethanol,
wobei der Esteranteil C) und/oder D) mindestens 75 Gew.-% bezogen auf die Summe aus C), D) und E) beträgt.
Aliphatisch-aromatische Polyestercarbonate aus
F) einem Esteranteil aus linearen bifunktionellen Alkoholen, beispielsweise Ethylenglykol, Butandiol, Hexandiol, bevorzugt Butandiol, und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen, beispielsweise Cyclohexandi- methanol, und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunk- tioneller Alkohole, beispielsweise 1,2,3-Propantriol oder Neopentylglykol, sowie aus linearen bifunktionellen Säuren, beispielsweise Bernsteinsäure oder Adipinsäure, und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Säuren, beispielsweise Cyclohexandicarbonsäure, und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktioneller Säuren, beispielsweise
Trimellitsäure, oder
G) aus einem Esteranteil aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure oder Hydroxyvaleriansäure, oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolacton,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus F) und G) und
H) einem Carbonatanteil, der aus aromatischen bifunktionellen Phenolen, bevorzugt Bisphenol-A und Carbonatspendern, beispielsweise Phosgen, hergestellt wird,
wobei der Esteranteil F) und/oder G) mindestens 70 Gew.-% bezogen auf die Summe aus F), G) und H) beträgt.
Aliphatische Polyesteramide aus
I) einem Esteranteil aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen
Alkoholen, beispielsweise Ethylenglykol, Hexandiol oder Butandiol, bevorzugt Butandiol oder Cyclohexandimethanol, und zusätzlich gegebenen- falls geringen Mengen höherfunktioneller Alkohole, beispielsweise 1,2,3-
Propantriol oder Neopentylgykol, sowie aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Säuren, beispielsweise Bernsteinsäure, Adipinsäure, Cyclohexandicarbonsäure, bevorzugt Adipinsäure und zusätzliche gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktioneller Säuren, beispielsweise Tri- mellitsäure, oder
K) aus einem Esteranteil aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, beispielsweise Hydroxybuttersäure oder Hydroxyvaleriansäure, oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolacton,
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus I) und K) und L) einem Amidanteil aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen A inen, beispielsweise Tetramethylendiamin, Hexamethylendiamin, Iso- phorondiamin, sowie aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunk- tionellen Säuren und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktioneller Säuren, beispielsweise Bernsteinsäure oder Adipinsäure, oder
M) aus einem Amidanteil aus säure- und aminfunktionalisierten Bausteinen, bevorzugt ω-Laurinlactam und besonders bevorzugt ε-Caprolactam,
oder einer Mischung aus L) und M) als Amidanteil,
wobei der Esteranteil I) und/oder K) mindestens 30 Gew.-% bezogen auf die
Summe aus I), K), L) und M) beträgt.
Die erfingungsgemäßen biologisch abbaubaren und kompostierbaren Rohstoffe können mit maximal 5 Gew.% für Polyester typisch eingesetzte Nukleierungsmitteln (beispielsweise 1,5-Naphthalindinatriumsulfonat oder Schichtsilikate, bei- spielsweise Talkum, oder Keimbildner der Nanoteilchengröße, d. h. mittlerer Teilchendurchmesser < 1 μm, aus beispielsweise Titannitrid, Aluminiumhydroxyl- hydrat, Bariumsulfat oder Zirkonverbindungen) und mit maximal 5 Gew.% der üblichen Stabilisatoren und Neutralisationsmittel und mit maximal 5 Gew.% der üblichen Gleit- und Trennmittel und maximal 5 Gew.% der üblichen Anti- blockmittel, ausgestattet und möglicherweise mit einer Corona- oder Flamm- oder
Plasmavorbehandlung oder einem oxidativ wirkenden Stoff oder Stoffgemisch, z.B. Gase mit radikalischen Komponenten wie Ozon oder einem plasmaangeregten Gasgemisch aus beispielsweise Hexamethyidisiloxan mit Stickstoff (N2) und/oder Sauerstoff (O2), auf der Oberfläche behandelt sein.
Als Stabilisatoren und Neutralisationsmittel können die üblichen stabilisierend wirkenden Verbindungen für Polyesterverbindungen eingesetzt werden. Deren Zusatzmenge liegt maximal bei 5 Gew.-%.
Besonders geeignet als Stabilisatoren sind phenolische Stabilisatoren, Alkali-
/Erdalkalistearate und/oder Alkali-/Erdalkalicarbonate. Phenolische Stabilisatoren werden in einer Menge von 0 bis 3 Gew.-%, insbesondere 0,15 bis 0,3 Gew.-% und mit einer Molmasse von mehr als 500 g/mol bevorzugt. Pentaerythrityl- Tetrakis-3(3,5-di-Tertiärbutyl-4-Hydroxyphenyl)-Propionat oder 1,3,5-Trimethyl- 2,4,6-tris(3,5-di-Tertiärbutyl-4-Hydroxybenzyl)-benzol sind besonders vorteilhaft.
Neutralisationsmittel sind vorzugsweise Dihydrotalcit, Calciumstearat, Calcium- carbonat und/oder Calciummontanat einer mittleren Teilchengröße von höchstens 0,7 μm, einer absoluten Teilchengröße von kleiner 10 μm und einer spezifischen
Oberfläche von mindestens 40 m2/g.
In einer besonders bevorzugten Auführungsform der Folie besitzt diese einen Nukleierungsmittelanteil von 0,0001 bis 2 Gew.% und einen Stabilisatoren- und Neutralisationsmittelanteil von 0,0001 bis 2 Gew.%.
Gleit- und Trennmittel sind höhere aliphatische Amide, tertiäre Amine, aliphatische Säureamide, höhere aliphatische Säureester, niedrigmolekulare polarmodifizierte Wachse, Montanwachse, cyclische Wachse, Phthalate, Metallseifen sowie Silikonöle. Besonders geeignet ist der Zusatz von höheren aliphatischen Säure- amiden und Silikonölen.
Unter den aliphatischen Amiden sind insbesondere die Angebotsformen von
Ethylenamid bis Stearylamid geeeignet. Aliphatische Säureamide sind Amide einer wasserunlöslichen Monocarbonsäure (sogenannte Fettsäuren) mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 10 bis 18 Kohlenstoffatomen. Erucasäureamid, Stearinsäureamid und Ölsäureamid sind hierunter bevorzugt.
Geeignet als Trenn- oder Gleitmittel sind außerdem Verbindungen, die sowohl
Ester- als auch Amidgruppen enthalten, wie beispielsweise Stearamid-Ethylstearat bzw. 2 Stear-Amido-Ethyl-Stearat.
Unter der Bezeichnung Montanwachse fällt ein Reihe von verschiedenen Verbindungen. Siehe hierzu Neumüller et al. in Römpps Chemie-Lexikon, Franckh'sche Verlagshandlung, Stuttgart, 1974.
Als cyclische Wachse sind beispielsweise Komponenten wie cyclische Adipin- säuretetramethylenester bzw. 1.6-Dioxa-2.7-dioxocyclododecan, oder das homologe Hexamethylenderivat geeignet. Solche Stoffe sind als Handelsprodukte mit dem Namen Glycolube VL bekannt. Geeignete Silikonöle sind Polydialkylsiloxane, vorzugsweise Polydimethylsiloxan, Polymethylphenylsiloxan, olefinmodifiziertes Silikon, mit Polyethern modifiziertes Silikon wie z. B. Polyethylenglykol und Polypropylenglykol sowie epoxyamino- und alkoholmodifiziertes Silikon. Die Viskosität der geeigneten Silikonöle liegt im Bereich von 5 000 bis 1 000 000 mm2/s. Polydimenthylsiloxan mit einer Viskosität von 10.000 bis 100.000 mm2/s ist bevorzugt.
Die Menge des zugesetzten Gleitmittels beträgt maximal 5 Gew.%. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Folie besitzt diese einen Gleitmittelanteil von 0,005 bis 4 Gew.%. In einer ganz besonders bevorzugten Aus- führungsform der Folie besitzt diese einen Gleitmittelanteil von 0,05 bis 1 Gew.%.
Geeignete Antiblockmittel sind sowohl anorganische als auch organische Zusatzstoffe, die nach der biaxialen Verstreckung als Erhebung aus der Folienoberfläche herausragen und somit einen Abstandshaltereffekt hervorrufen.
In einer bevorzugten Form werden als anorganische Antiblockmittel die folgenden Stoffe eingesetzt:
Aluminiumhydroxid
Aluminiumsilikate, beispielsweise Kaolin oder Kaolinton,
Aluminium oxi de, beispielsweise Θ-Aluminiumoxid
Aluminiumsulfat Keramiken aus Silica-Aluminiumoxiden
Bariumsulfat natürliche und synthetische Kieselsäuren
Schichtsilikate, beispielsweise Asbest,
Siliciumdioxid Calciumcarbonat vom Calcit-Typ
Calciumphosphat
Magnesiumsilikate
Magnesiumcarbonat
Magnesiumoxid Titandioxid
Zinkoxid
Microglaskugeln und als organische Antiblockmittel die folgenden Stoffe eingesetzt: mit dem biologisch abbaubaren Polymer unvertragliche organische Polymerisate wie
Stärke
Polystyrole Polyamide
Polycarbonate vernetztes und unvernetztes Polymethylmethacrylat vernetztes Polysiloxan (z B Tospearl) polarmodifizierts Polyethylen (z.B. Maleinsaureanhydrid-gepfropftes Polyethylen) polarmodifizierts Polypropylen (z.B Maleinsaureanhydrid-gepfropftes Polypropylen) statistische Copolymer auf Ethylen- oder Propylenbasis mit Vinylalcohol oder
Vinylacetat oder Acrylsaure oder Acrylsäureester oder Methacryl saure oder Meth- acrylsaureester oder Metallsalzen der Methacryl saure oder Metallsalze der Meth- acrylsäureester
Benzoguanamin Formaldehyd Polymere aliphatische und teilaromatische Polyester mit anderen Schmelzpunkten als der
Folienrohstoff aliphatische Polyesteramide mit anderen Schmelzpunkten als der Folienrohstoff aliphatische Polyesterurethane mit anderen Schmelzpunkten als der Folienrohstoff aliphatisch-aromatische Polyestercarbonate mit anderen Schmelzpunkten als der
Folienrohstoff
Die wirksame Menge an Antiblockmittel liegt im Bereich bis maximal 5 Gew -% In einer besonders bevorzugten Ausführung enthält die Folie 0,005 bis 4 Gew -% Antiblockmittel. In einer ganz besonders bevorzugten Ausfuhrung enthalt die Folie
0,05 bis 1 Gew -% Antiblockmittel Die mittlere Teilchengröße liegt zwischen 1 und 6 μm, insbesondere 2 und 5 μm, wobei Teilchen mit einer kugelförmigen Gestalt, wie in der EP-A-0 236 945 und der DE-A-38 01 535 beschrieben, besonders geeignet sind. Besonders geeignet sind auch Kombinationen ver- schiedener Abstandshaltersysteme
Nach den bisher angewandten Verfahren werden die Polymere für die mit Additiven versehene Folie bei der Rohstoffherstellung mit den gewünschten Gewichtsmengen an organischen oder anorganischen Füllstoffen ausgerüstet Dies geschieht beim Granulieren des Rohstoffs beispielsweise in Zweischnecken- extrudern, wo dem Rohstoff die Additive zugegeben werden Neben dieser Art der Additivierung besteht auch die Möglichkeit, daß ein Teil oder alle notwendigen Additive einem nicht oder teilweise ausgerüsteten Rohstoff in Form eines Masterbatches zugegeben werden Unter dem Begriff Masterbatch ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Stammischung zu verstehen, insbesondere ein granulatformiges staubfreies Konzentrat eines Kunststoffrohstoffes mit hohen
Mengen an Additiven, das in der Masseaufbereitung als Zwischenprodukt verwendet wird (als Materialzusatz zu einem nicht oder nur teilweise oder unvollständig mit Additiven ausgerüstetem Granulat), um daraus Folien herzustellen, die eine bestimmte Menge an Additiven enthalten Das Masterbatch wird vor dem Einfüllen des Polymergranulates in den Extruder in derartigen Mengen zu den nicht oder nur teilweise oder unvollständig mit Additiven ausgerüsteten Rohstoffen zugemischt, so daß die gewünschten Gewichtsprozentanteile an Füllstoffen in den Folien realisiert werden
Die bevorzugten Materialien, aus denen neben den Additiven die Masterbatche hergestellt werden, sind Stoffe, die mit den in dieser Erfindung genannten biologisch abbaubaren Rohstoffen vertraglich sind. In einer besonders bevorzugten Form sind die Materialien, aus denen neben den Additiven die Masterbatche hergestellt werden, ebenfalls biologisch abbaubare Materialien
Bei der Coronabehandlung wird zwecksmaßigerweise so vorgegangen, daß die Folie zwischen zwei als Elektroden dienenden Leiterelementen hindurchgeführt wird, wobei zwischen den Elektroden eine so hohe Spannung, meist Wechsel Spannung (etwa 5 bis 20 kV und 5 bis 30 kHz), angelegt ist, daß Spruh- oder Coronaentladungen stattfinden können. Durch die Sprüh- oder Coronaent- ladung wird die Luft oberhalb der Folienoberfläche ionisiert und reagiert mit den Molekülen der Folienoberfläche, so daß zusatzlich polare Einlagerungen in der
Polymermatrix entstehen
Für eine Flammbehandlung mit polarisierter Flamme (vgl US-A-4,622,237) wird eine elektrische Gleichspannung zwischen einem Brenner (negativer Pol) und einer Kühl walze angelegt. Die Hohe der angelegten Spannung beträgt zwischen 400 und 3 000 V, vorzugsweise liegt sie im Bereich von 500 bis 2 000 V Durch die angelegte Spannung erhalten die ionisierten Atome eine erhöhte Beschleunigung und treffen mit größerer kinetischer Energie auf die Polymeroberflache Die chemischen Bindungen innerhalb des Polymermolekuls werden leichter aufgebrochen und die Radikalbildung geht schneller vonstatten. Die thermische Belastung des Polymeren ist hierbei weitaus geringer als bei der Standardflammbehandlung, und es können Folien erhalten werden, bei denen die Siegeleigenschaften der behandelten Seite sogar besser sind als diejenigen der nicht behandelten Seite.
Bei einer Plasmavorbehandlung werde in einer Niederdruckkammer Gase, z. B. Sauerstoff oder Stickstoff oder Kohlendioxid oder Methan oder Halogenkohlenwasserstoffe oder Silanverbindungen oder höhermolekulare Verbindungen oder auch Mischungen hiervon, einem hochenergiereichen Feld, z. B. Microwellenstrahlung, ausgesetzt. Es entstehen hochenergiereiche Elektronen, die auf die Moleküle treffen und ihre Energien übertragen. Hierdurch entstehen lokal radika- lische Strukturen, deren Anregungszustände Temperaturen von einigen zehntausend Grad Celsius entsprechen, obwohl das Plasma selbst sich nahezu auf Raumtemperatur befindet. Dadurch besteht die Möglichkeit, chemische Bindungen aufzubrechen und Reaktionen in Gang zu setzen, die normalerweise erst bei hohen Temperaturen ablaufen können. Es bilden sich Monom erradikale und Ionen. Aus den entstandenen Monomerradikalen bilden sich - teilweise schon im Plasma - kurzkettige Oligomere, die dann auf der zu beschichtenden Oberfläche kondensieren und polymerisieren. Auf dem Beschichtungsgut scheidet sich dadurch ein homogener Film ab.
Bevor sich jedoch die Monomerradikale bzw. Ionen auf dem Substrat abscheiden, besteht außerdem zusätzlich die Möglichkeit, in der sogenannten After-Glow-Zone einen weiteren Stoffstrom den angeregten Molekülen hinzuzufügen. Hierdurch ist es möglich, einen Stoff oder ein Stoffgemisch zu erzeugen, das bei dem Auftreffen auf der Polymerfilmoberfläche einen oxidativen Angriff bei den Substratpolymeren erzeugt. Es bildet sich eine glasartige und meist hochvernetzte Schicht, die mit der Folienoberfläche fest verbunden ist. Bei geeigneter Stoffzusammensetzung ergibt sich hierdurch einen Anstieg der Oberflächenspannung auf der Folie.
Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus die Verwendung einer bestimmten Materialklasse der biologisch abbaubaren und kompostierbaren Polymere zur Herstellung der Folie, wobei es sich bei dieser Materialklasse um Polyesteramid han- delt. Die erfindungsgemäße Folie kann dabei aus einem Polyesteramid oder einem
Gemisch von verschiedenen Polyesteramiden hergestellt werden.
Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Folie. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der oder die biologisch abbaubaren und kompostierbaren Werkstoffe zunächst durch Wärme- und Schereinwirkung aufgeschlossen, diese Schmelze in einem Werkzeug ausgetragen, bis zur Verfestigung abgekühlt, anschließend bei teilkristallinen Werkstoffen auf Temperaturen unterhalb der Kristallit- Schmelzetemperatur und bei amorphen Werkstoffen oberhalb der Glasübergangstemperatur temperiert und anschließend ein oder mehrfach biaxial verstreckt werden. Nach der oder den Verstreckstufen kann jeweils optional eine Fixierung des Films erfolgen. Nach den Verstreckvorgängen und den möglicherweise vorherrschenden Fixierstufen kann der somit gefertigte Film eventuell in-line oberflächenvorbehandelt werden. Die Vorbehandlung kann mit einer Corona, einer Flamme, einem Plasma oder einem oxidativen Stoff oder Stoffgemisch , z. B. Gase mit radikalischen Komponenten wie Ozon oder einem plasmaangeregten Gasgemisch aus beispielswei se Hexamethyidisiloxan mit Stickstoff (N2) und/oder Sauerstoff (O2), derart durchgeführt werden, so daß sich ein Anstieg der Oberflächenspannung auf der Folie er- gibt.
Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus ein Verfahren zur Verstreckung der Folie. Die biaxiale Verstreckung kann im Simultanreckverfahren oder im zweistufigen sequentiellen Verfahren, wobei sowohl zuerst längs- und dann quergereckt als auch zuerst quer- und dann längsgereckt werden kann, oder im dreistufigen sequentiellen Verfahren, wobei sowohl zuerst längs-, dann quer- und abschließend längsgereckt als auch zuerst quer-, dann längs- und abschließend quergereckt werden kann, oder im vierstufigen sequentiellen Verfahren, wobei sowohl zuerst längs-, dann quer-, dann längs- und abschließend quergereckt als auch zuerst quer, dann längs-, dann quer- und abschließend längsgereckt werden kann, erfolgen. An jede einzelne Verstreckung kann sich eventuell eine Fixierung des Films anschließen. Die einzelne Verstreckung jeweils in Längs- und Querrichtung kann dabei ein- oder mehrstufig erfolgen.
In einer bevorzugten Form der erfindungsgemäßen Folie ist die biaxiale Verstreckung dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein sequentielles Verfahren handelt, das mit der Längsreckung beginnt.
In einer noch mehr bevorzugten Form der erfindungsgemäßen Folie ist die biaxiale Verstreckung dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtreckverhältnis in Längsrichtung 1 : 1,5 bis 1 : 10 und das Gesamtreckverhältnis in Querrichtung 1 : 2 bis 1 : 20 beträgt. In einer noch mehr bevorzugten Form der erfindungsgemäßen Folie ist die biaxiale Verstreckung dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtreckverhaltnis in Längsrichtung 1 : 2,8 bis 1 8 und das Gesamtreckverhältnis in Querrichtung 1 3,8 bis 1 15 betragt
In einer noch mehr bevorzugten Form der erfindungsgemaßen Folie besitzt diese eine Dicke, die kleiner als 500 μm ist
In einer noch mehr bevorzugten Form der erfindungsgemaßen Folie besitzt diese eine Dicke, die kleiner als 80 μm ist
Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus die Anwendung der erfmdungs- gemäßen Folie Als Anwendung kommt der Einsatz dieser Folie als Solofolie in vorbehandelter oder unvorbehandelter sowie in bedruckter oder unbedruckter Form für die Verpackung in den Bereichen Lebensmitteln und Nichtlebensmitteln oder als Solofolie in vorbehandelter oder unvorbehandelter Form für Treibhausabdeckungen oder Mulchfolien in den Bereichen Gartenbau bzw Landwirtschaft oder zu Sacken veredelt zur Lagerung und Transport von Gutern, beispielsweise
Biomüll, oder als Solofolie in vorbehandelter oder unvorbehandelter Form für Schutz- und Trennfunktionen im Zusammenhang mit Kosmetik und Hygieneartikeln, beispielsweise für Babywindeln oder Damenbinden, oder als Solofolie in vorbehandelter oder unvorbehandelter Form für den Oberflachenschutz oder die Oberflächenveredelung im Bereich der Pappe-, Papier- und Brieffensterkaschierung oder als veredelte Folie, die in vorbehandelter oder unvorbehandelter sowie bedruckter oder unbedruckter Form sowie mit Kleber versehen als Etikett oder Klebestreifen eingesetzt werden kann, in Betracht Zur Verbesserung der Druckhaftung oder Verkleb barkeit kann die Folienoberflache während der Herstellung und/oder nachträglich wahrend der Weiterverarbeitung mit einer
Corona, einer Flamme, einem Plasma oder einem anderen oxidativen Stoff oder Stoffgemisch , z B Gase mit radikalischen Komponenten wie Ozon oder einem plasmaangeregten Gasgemisch aus beispielsweise Hexamethyidisiloxan mit Stickstoff (N2) und/oder Sauerstoff (O2), derart vorbehandelt werden, so daß sich ein Anstieg der Oberflachenspannung ergibt
Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus die Anwendung der erfindungsgemaßen Folie als beschichtete Folie oder in einem Folienverbund Dabei kann es sich bei den anderen Folien des Verbundes um nichtabbaubare Folie oder auch um ebenfalls biologisch abbaubare und kompostierbare Folien handeln. Außerdem können die eingesetzten Beschichtungs- oder Klebstoffe sowohl zu den normalen nichtabbaubaren Systemen als auch zu den biologisch abbaubaren und kompostierbaren Rohstoffen gehören.
In einer besonders bevorzugten Form der Anwendung dieser erfindungsgemäßen
Folie werden zur Herstellung der beschichteten Folie oder eines Folienverbundes nur Stoffe eingesetzt, die biologisch abbaubar und kompostierbar sind, so daß der Gesamtverbund ebenfalls biologisch abbaubar und kompostierbar ist.
Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus die Anwendung der erfindungsge- mäßen Folie als Ausgangsmaterial für die Herstellung eines Beutels, der nach dem
Zerfall durch den biologischen Abbauprozeß seinen Inhalt freisetzt. Der Beutel kann durch Verklebung sowie durch Versiegelung der Folie hergestellt werden und sowohl geschlossen sein als auch eine Öffnung mit einem entsprechenden Verschluß oder Anschluß besitzen.
Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus die Anwendung der erfindungsgemäßen Folie oder Verbünde als Ausgangsmaterial für die Herstellung einer Ver- packungs- oder Trenn- oder Oberflächenschutzfolie mit sehr hoher Wasserdampfdurchlässigkeit, indem diese Folie mit einer kalten oder temperierten Nadelwalze durchstochen wird. Der Einsatzzweck dieser Folie ist die Verpackung von Feuch- tigkeit abgebenden Gütern, beispielsweise Brot oder verschiedene Gemüsesorten, oder als Trenn- und Schutzfolie im Hygienebereich
Beispiel 1
Ein biologisch abbaubares Polyesteramid mit einer Schmelzviskosität von 250 Pas bei 190°C (gemessen nach DIN 54 81 1 - B) sowie einem Schmelzpunkt von 125°C gemessen nach ISO 3146 / C2, das einen Gleitmittelanteil von 1 Gew.% und einen Antiblockanteil von 0,1 Gew % besitzt, wurde unter den folgenden
Prozeßparametern biaxial verstreckt Die maximale Extrusionstemperatur betrug 205°C Entsprechend wurden die Extrudertemperierzonen auf maximal 182°C sowie das Werkzeug maximal auf 205°C temperiert Die Schmelze wurde als Flachfilm auf einen Kühlwalzenstuhl bei Walzentemperaturen von 20°C abgekühlt Es entstand ein fester Dickfilm, der im nächsten Verfahrensschritt durch
Temperierwalzen mit Temperaturen von 65°C auf Verstrecktemperatur aufgeheizt wurde Die eigentlichen Reckwalzen wurden bei einer Temperatur von 70°C betrieben. Dabei wurde zunächst der Flachfilm in zwei Stufen einmal um das Verhältnis 1 1,5 und dann um das Verhältnis von 1 2,5 in Längsrichtung verstreckt Es ergab sich somit in Längsrichtung ein Gesamtreckverhaltnis von
1 3,75 Die Nachheizwalzen, über die der Film danach lief, besaßen eine Temperatur von 85°C. Die Vorheizzonen des Querreckofens wurden auf 100°C temperiert Die Temperatur im eigentlichen Querreckteil betrug 95°C Hier wurde der Film um das Verhältnis 1 5 in Querrichtung verstreckt Es ergab sich somit ein rechnerisches Flachenreckverhaltnis von 1 18,75 Nach der Querreckung wurde der Film bei einer Temperatur von 105°C fixiert Die Produktionsgeschwindigkeit am Auslauf des Querrecks betrug 32,0 m/min Es konnte ein Film mit einer Dicke von 46 μm produziert werden
Beispiel 2
Das gleiche biologisch abbaubare Polyesteramid aus Beispiel 1 wurde unter den beschriebenen Prozeßbedingungen von Beispiel 1 zu einem biaxial orientierten Film verarbeitet Durch Absenkung der Extrusionsdrehzahl wurde in diesem Fall eine Folie mit einer Dicke von 24 μm hergestellt
Vergleichsbeispiel 1
Das gleiche biologisch abbaubare Polyesteramid aus Beispiel 1, das jedoch keinen
Gleitmittelanteil enthielt, wurde unter den beschriebenen Prozeßbedingungen von Beispiel 1 zu einem biaxial orientierten Film verarbeitet. Es konnte ein Film mit einer Dicke von 50 μm hergestellt werden.
An den gefertigten Mustern wurden die folgenden physikalischen Eigenschaften und Kompostierbarkeit wie folgt gemessen.
Mechanische Eigenschaften:
An den Proben wurden die mechanischen Größen Reißfestigkeit und Reißdehnung sowohl in Längs- als auch in Querrichtung gemäß DIN 53 455 bestimmt. Der E- Modul in Längs- und Querrichtung wurde entsprechend der DIN 53 457 bestimmt. Die Dicke der einzelnen Muster wurde nach DIN 53 370 bestimmt. Zur Ermittlung der Durchstichkraft und des Durchstichwegs wurden die Proben nach dem biaxialen Durchstichversuch gemäß DIN 53 373 analysiert.
Gleitfähigkeit:
Die Gleitfähigkeit der Folien wurde entsprechend der DIN 53 370 bei Raumtemperatur sowie Folie gegen Folie gemessen.
Optik:
Als optische Eigenschaften wurde an den Folien der Oberflächenglanz gemäß DIN 67 530 bei einem Prüfwinkel von 20° und die Trübung gemäß ASTM D 1003 bestimmt. Die Glanzmessung erfolgte an beiden Folienseiten. Aus den hierbei ermittelten Werten wurde anschließend eine Mittelwertbildung durchgeführt und als Ergebnis ausgewiesen.
Kompostierbarkeit:
Die Kompostierbarkeit wurde entsprechend der Prüfvorschrift des DIN- Normenentwurfs DIN 54 900 Teil 3 von 1996 durchgeführt. Aufgrund der Untersuchungsergebnisse erfolgt entsprechend den DIN-Vorgaben die Einstufung der Folienmuster in die entsprechende Klasse.
Die Ergebnisse der Untersuchungen an den Proben aus Beispiel 1 und 2 sowie dem Vergleichsbeispiel 1 sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1
Beispiel 1 Beispiel 2 Vergleichsbeispiel 1
Mechanische Eigenschaften
Dicke [μm] 46 24 50
E-Modul längs [MPa] 226 252 230
E-Modul quer [MPa] 292 306 295
Reißfestigkeit längs [MPa] 90 91 89
Reißfestigkeit quer [MPa] 109 1 1 1 108
Reißdehnung längs [%] 224 186 231
Reißdehnung quer [%] 1 1 1 75 109
Durchstichkraft [N] 227 151 238
Durchstichweg [mm] 18 16 19
Gleiteigenschaft
Gleitreibung 0,38 0,38 0,78 [-]
Optik
Glanz [GE] 110 120 125
Trübung [%] 14 3,3 12
Kompostierbarkeit
Bioabbaubarkeit ja ja ja

Claims

Patentansprüche
1. Folie, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine biaxiale Orientierung aufweist und daß sie im wesentlichen aus einem oder mehreren allesamt biologisch abbaubaren und kompostierbaren Polymeren besteht sowie zusätzlich mit maximal 5 Gew.% Nukleierungsmitteln und maximal 5 Gew.% der üblichen Stabilisatoren und Neutralisationsmittel und maximal 5 Gew.% der üblichen Gleit- und Trennmittel und maximal 5 Gew.% der üblichen Antiblockmittel enthält.
2. Folie, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Corona- und/oder Flamm- und/oder Plasmavorbehandlung und/oder einem oxidativ wirkenden Stoff und/oder einem an-/ablagerbaren Stoff und/oder einem Stoffgemisch aus oxidativ wirkenden und/oder anlagerbaren Stoffen auf der Oberfläche behandelt wird.
3. Folie, gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem oder den biologisch abbaubaren Polymeren um aliphatische und teilaromatische Polyester aus
aliphatischen und teilaromatischen Polyester aus
A) linearen bifunktionellen Alkoholen und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen und zusätzlich gegebenen- falls geringen Mengen höherfunktioneller Alkohole sowie aus linearen bifunktionellen Säuren und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Säuren und/oder gegebenenfalls aromatische bifunktionellen Säuren und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktioneller Säuren oder
B) aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen oder deren
Derivaten
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus A) und B),
wobei die aromatischen Säuren nicht mehr als 50 Gew.-% Anteil bezogen auf alle Säuren ausmachen, oder aus aliphatischen Polyesterurethanen aus
C) einem Esteranteil aus linearen bifunktionellen Alkoholen und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen und zusatzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktioneller Alkohole sowie aus linearen bifunktionellen Sauren und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen und/oder aromatischen bifunktionellen Sauren und zusatzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktioneller Sauren oder
D) aus einem Esteranteil aus saure- und alkoholfunktionalisierten Bau- steinen oder deren Derivaten
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus C) und D) und
E) aus dem Reaktionsprodukt von C) und/oder D) mit aliphatischen und/oder cycloaliphaüschen bifunktionellen Isocyanaten und zusatzlich gegebenenfalls höherfunktionellen Isocyanaten und gegebenen- falls zusatzlich mit linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und/oder höherfunktionellen Alkoholen,
wobei der Esteranteil C) und/oder D) mindestens 75 Gew -% bezogen auf die Summe aus C), D) und E) betragt, oder aus
aliphatisch-aromatischen Polyestercarbonaten aus
F) einem Esteranteil aus linearen bifunktionellen Alkoholen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktioneller Alkohole sowie aus linearen bifunktionellen Sauren und/oder gegebenenfalls cycloaliphatischen bifunktionellen Sauren und zusatzlich gegebenenfalls geπngen Mengen höherfunktioneller Sauren oder
G) aus einem Esteranteil aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen oder deren Derivaten
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus F) und G) und H) einem Carbonatanteil, der aus aromatischen bifunktionellen Phenolen und Carbonatspendern hergestellt wird,
wobei der Esteranteil F) und/oder G) mindestens 70 Gew.-% bezogen auf die Summe aus F), G) und H) beträgt, oder aus
aliphatischen Polyesteramiden aus
I) einem Esteranteil aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktioneller Alkohole sowie aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Säuren und zusätzliche gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktioneller Säuren oder
K) aus einem Esteranteil aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen oder deren Derivaten
oder einer Mischung oder einem Copolymer aus I) und K) und
L) einem Amidanteil aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunk- tionellen und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktioneller Amine sowie aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktioneller Säuren oder
M) aus einem Amidanteil aus säure- und aminfunktionalisierten Bau- steinen
oder einer Mischung aus L) und M) als Amidanteil,
wobei der Esteranteil I) und/oder K) mindestens 30 Gew.-% bezogen auf die Summe aus I), K), L) und M) beträgt, handelt.
4. Folie, gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem oder den biologisch abbaubaren und kompostieraren Polymeren um
Polyesteramide handelt.
5. Folie nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Gleitmitteln im Bereich von 0,005 bis 4 Gew.% und der Anteil an Antiblockteilchen im Bereich von 0,005 bis 4 Gew.% liegt.
6. Folie nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Gleitmitteln im Bereich von 0,05 bis 1 Gew.% und der Anteil an Antiblockteilchen im Bereich von 0,05 bis 1 Gew.% liegt.
7 Folie nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die biologisch abbaubaren und kompostierbaren Werkstoffe zunächst durch Wärme- und Schereinwirkung aufgeschlossen, diese Schmelze in einem Werkzeug ausgetragen, bis zur Verfestigung abgekühlt, anschließend bei teilkristallinen Werkstoffen auf Temperaturen unterhalb der Kristallit- schmelzetemperatur und bei amorphen Werkstoffen oberhalb der Glanzübergangstemperaturen temperiert und anschließend ein oder mehrfach biaxial verstreckt und nach der oder den einzelnen Verstreckungen eventuell fixiert und nach diesen Verstreck- und Fixiervorgangen eventuell oberflächenbehandelt werden.
8. Folie nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die biaxiale Verstreckung im Simultanreckverfahren oder im zweistufigen sequentiellen Verfahren, wobei sowohl zuerst längs- und dann quergereckt als auch zuerst quer- und dann längsgereckt werden kann, oder im dreistufigen sequentiellen Verfahren, wobei sowohl zuerst längs-, dann quer- und abschließend längsgereckt als auch zuerst quer-, dann längs- und abschließend quergereckt werden kann, oder im vierstufigen sequentiellen Verfahren, wobei sowohl zuerst längs-, dann quer, dann längs- und abschließend quergereckt als auch zuerst quer-, dann längs-, dann quer- und abschließend längsgereckt werden kann, erfolgt und sich eventuell an jede einzelne Verstreckung eine Fixierung des Films anschließen kann.
9. Folie nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die biaxiale Verstreckung im sequentiellen Verfahren beginnend mit der Längsreckung durchgeführt wird. Folie nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamt- reckverhaltnis in Längsrichtung 1 1,5 bis 1 10 und das Gesamtreckver- haltnis in Querrichtung 1 2 bis 1 20 beträgt
Folie nach Ansprüchen, 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamt- reckverhaltnis in Längsrichtung 1 2,8 bis 1 8 und das Gesamtreck- verhaltnis in Querrichtung 1 3,8 bis 1 15 betragt
Folie nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Foliendicke kleiner als 500 μm betragt
Folie nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fohen- dicke kleiner als 80 μm betragt
Verwendung der Folie nach Ansprüchen 1 bis 13 als Solofolie in vorbehandelter oder unvorbehandelter sowie in bedruckter oder unbedruckter Form für die Verpackung in den Bereichen Lebensmittel oder Nichtlebens- mittel oder als Solofolie in vorbehandelter oder unvorbehandelter Form für Treibhausabdeckungen oder Mulchfohen in den Bereichen Gartenbau bzw
Landwirtschaft oder zu Sacke veredelt zur Lagerung und Transport von Gutern oder als Solofolie in vorbehandelter oder unvorbehandelter sowie in bedruckter oder unbedruckter Form für Schutz- und Trennfunktionen im Zusammenhang mit Kosmetik und Hygieneartikeln oder als Solofolie in vorbehandelter oder unvorbehandelter Form für den Oberflachenschutz oder die Oberflachenveredelung im Bereich der Pappe-, Papier- und Brieffenster- kaschierung oder als veredelte Folie in vorbehandelter oder unvorbehandelter sowie in bedruckter oder unbedruckter Form und mit Kleber versehen als Etikett oder Klebestreifen
Verwendung der Folie nach Ansprüchen 1 bis 13 zur Herstellung von beschichteten Folien oder Verbunden oder Laminaten aus den gleichen oder anderen biologisch abbaubaren und kompostierbaren Folien oder mit anderen nicht biologisch abbaubaren Folientypen eingesetzt wird, wobei die verwendeten Beschichtungs- oder Klebstoffe nicht unbedingt biologisch ab- baubar und kompostierbar sein müssen Verwendung der Folie nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß alle im Verbund oder Laminat oder in der beschichteten Folie eingesetzten Folien und Beschichtungs- und Klebstoffe biologisch abbaubar und kompostierbar sind und somit der Verbund bzw das Laminat selber auch biologisch abbaubar und kompostierbar ist
Verwendung der Folie nach Ansprüchen 1 bis 13 sowie 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß aus dieser Folie oder dem Verbund oder dem Laminat ein Beutel geformt wird, der nach dem Zerfall durch den biologischen Abbauprozeß seinen Inhalt freisetzt
Verwendung der Folie nach Ansprüchen 1 bis 13 sowie 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erfindungsgemaßen Folie oder Verbünde als Aus- gangsmateπal für die Herstellung einer Verpackungs- oder Trenn- oder Schutzfohe mit sehr hoher Wasserdampfdurchlassigkeit dient indem diese Folie mit einer kalten oder temperierten Nadelwalze durchstochen wird
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