WO2022073764A1 - Haftverschlussteil nebst windel mit einem solchen haftverschlussteil - Google Patents
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Abstract
1. Haftverschlussteil nebst Windel mit einem solchen Haftverschlussteil. 2. Ein Haftverschlussteil, bestehend aus mindestens einem Kunststoffmaterial mit einer Vielzahl von einstückig mit einem Träger (10) verbundenen Verhakungsmitteln, in Form jeweils eines mit einem Kopfteil (12) versehenen Stielteils (14), das über den Träger (10) vorsteht, ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des eingesetzten Kunststoffmaterials biologisch abbaubar und/oder biobasiert ist.
Description
Haftverschlussteil nebst Windel mit einem solchen Haftverschlussteil
Die Erfindung betrifft ein Haftverschlussteil, bestehend aus mindestens einem Kunststoffmaterial mit einer Vielzahl von einstückig mit einem Träger verbundenen Verhakungsmitteln, in Form jeweils eines mit einem Kopfteil versehenen Stielteils, das über den Träger vorsteht. Die Erfindung betrifft weiter eine Windel mit mindestens einem solchen Haftverschlussteil.
Windeln, wie Baby- oder Inkontinenzwindeln, wie sie auf dem weltweiten Markt benutzt werden, sind regelmäßig als Einwegwindeln konzipiert, was zu erheblichen Abfallmengen führt, deren umweltfreundliche Entsorgung als problematisch anzusehen ist. Zwar werden heutzutage Einwegwindeln auf dem Markt als sog. Öko-Windeln in umweltfreundlichen Varianten angeboten, die einen höheren Anteil biologisch abbaubarer Bestandteile aufweisen, die zumindest teilweise aus nachhaltigen Ressourcen gewonnen sind; allein werden diese Öko-Windeln, auch wenn deren Herstellmaterial zu etwa 85 % biologisch abbaubar ist, nicht über den Biomüll, sondern über den üblicherweise zur Verbrennung in Heizkraftwerken vorgesehenen Restmüll entsorgt, was nicht gerade als umweltfreundlich bezeichnet werden kann.
Auch ist durch die nachveröffentlichte DE 10 2019 006 683 A1 eine Babyoder Inkontinenzwindel bekannt, bestehend aus einer Außenhülle und mit einem mit dieser Hülle verbundenen Absorptionskörper, wobei mittels eines zwischen Außenhülle und Absorptionskörper wirkenden mechanischen Verschlusssystems regelmäßig in Form von korrespondierend miteinander zusammenwirkenden Haftverschlussteilen der Absorptionskörper von der Hülle separierbar ist, was die Umwelt entlasten hilft, insbesondere wenn der Absorptionskörper aus ökologisch abbaubaren Zellstoffmaterialien aufgebaut ist, der sich von den sonstigen Komponenten, wie der Außenhülle der Windel, mechanisch trennen und im Biomüll entsorgen lässt. Die jeweilige Außenhülle der Windel, insbesondere wenn sie aus verrottbaren Kunststoffmaterialien aufgebaut ist, lässt sich dann unmittelbar in den Verwertungskreislauf rückführen.
Solche Baby- oder Inkontinenzwindeln verfügen regelmäßig über seitlich angeordnete Verschlusslaschen, mit denen sich die jeweilige Windel nach deren Gebrauch bedienerfreundlich verschließen lässt. Hierfür werden regelmäßig sog. Klettenhaftverschlüsse eingesetzt, bestehend aus einem Hakenmaterial auf der einen Seite und mit diesem in wieder lösbarer Weise verhakbaren Schlaufen oder Fasern auf der anderen Seite, die auch durch das Oberflächenmaterial der Windel selbst gebildet sein können. Ein dahingehendes Verschlusssystem nebst einem Verfahren zum Herstellen desselben ist aus DE 196 46 318 A1 der Schutzrechtsinhaberin bekannt. Für die genannten Haftverschlussteile, die regelmäßig auf den Verschlusslaschen einer Babywindel aufgenäht oder aufgeklebt werden, werden hochwertige, temperaturbeständige Kunststoffmaterialien eingesetzt, bevorzugt Polyamid, insbesondere Polyamidgranulat oder Polyamid enthaltende Mischungen aus thermoplastischen Kunststoffen verwendet. Solche Kunststoffe, obwohl sie funktionssicher und bewährt in der Anwendung sind, haben aber den Nachteil, dass sie gerade wegen des eingesetzten genannten Kunststoffmaterials sich nur schwer recyceln lassen. Insbesondere lassen sich diese nicht ohne
Weiteres biologisch abbauen. Ihr Einsatz bei Windeln erschwert demgemäß auch das umweltfreundliche Entsorgen oder Aufbereiten der Windel als Ganzes, auch wenn deren sonstiges Herstell- oder Einsatzmaterial vollständig biologisch abbaubar sein sollte.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Haftverschlussteile dahingehend weiter zu verbessern, dass diese sich bedarfsweise umweltfreundlich entsorgen lassen, was auch Anwendungsgebiete für ein solches Haftverschlussteil mit einbezieht, wie beispielsweise die Anwendung im Bereich von Windeln jedweder Art.
Eine solche Aufgabe löst ein Haftverschlussteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit sowie eine Windel mit mindestens einem solchen Haftverschlussteil gemäß der Merkmalsausgestaltung des Patentanspruchs 7.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ist eine wesentliche Besonderheit des erfindungsgemäßen Haftverschlussteils, dass zumindest ein Teil des für ihn eingesetzten Kunststoffmaterials biologisch abbaubar und/oder biobasiert ist. Bevorzugt werden solche Haftverschlussteile bei einer Windel eingesetzt, deren Herstell- oder Einsatzmaterial zu zumindest etwa 85% biologisch abbaubar und/oder aus biobasierten Materialien aufgebaut ist.
Vorzugsweise ist dabei das biologisch abbaubare Kunststoffmaterial Polyca- prolacton, Polybutyrat oder Polybutylensuccinat. Auch wenn der Werkstoff Polycaprolacton auf Erdölprodukten basiert, lässt sich dieser Kunststoff biologisch gut abbauen durch die Einwirkung von Mikroorganismen, wie Pilze oder Bakterien. Ferner kann der Abbau durch den Einsatz von Enzymen beschleunigt werden, wobei der biologische Abbau im Wesentlichen durch
Oxydations- und Hydrolyseprozesse zu den Spaltprodukten Wasser, Kohlendyoxid oder Methan sowie Biomasse erfolgt. Ein weiteres biologisch abbaubares Kunststoff-Material ist Polybutyrat; genauer Polybutyrat-Adipat- Terephthalat. Dieser Kunststoff kann zu mehr als 30 % mit einem biobasierten Kohlenstoffanteil versehen sein und verfügt über ähnlich technische Eigenschaften, wie LDPE (Low Density Polyethylen). Ein weiterer geeigneter Vertreter für das Haftverschlussteil ist Polybutylensuccinat, der auf fossilen Rohstoffen beruhend zu den chemischen Verbindungen aus der Gruppe der linearen aliphatischen Polyester gehört; aber auch aus nachwachsenden Rohstoffen aufgebaut sein kann. Auch seine technischen Eigenschaften sind wiederum vergleichbar zu denen von LDPE oder Polypropylen.
Als biobasiertes Kunststoffmaterial für das Haftverschlussteil kann Celluloseacetat zum Einsatz kommen, welches zu den thermoplastischen Kunststoffen zählt und aus halbsynthetischen Fasern aufgebaut sein kann. Weiter kann biobasiertes Polyethylen zum Einsatz kommen, das sowohl petrochemisch als auch aus einem Alkohol, wie Bioethanol, hergestellt werden kann. Sofern Polyethylenfuranoat zum Einsatz kommt, handelt es sich hierbei um ein 100 % recycelbares Kunststoffmaterial. Alle vorstehend genannten biobasierten Kunststoffe lassen sich zumindest teilweise auf Basis nachwachsender Rohstoffe erzeugen, was deren Einsatz besonders umweltfreundlich werden lässt.
Besonders vorteilhaft ist, das Haftverschlussteil aus einem biologisch abbau- ren Kunststoffmaterial herzustellen, das biobasiert ist. Hierfür können als Kunststoffmaterialien insbesondere Polyactide verwendet werden, die auch unter dem Begriff Polymilchsäuren bekannt sind. Weitere Vertreter sind Po- lyhydroxyalkanoat und thermoplastische Elastomere unter Einbezug von thermoplastischen Styrol-Blockcopolymeren (TPE-S). Alle eingesetzten Kunststoffmaterialien erlauben es, den Träger des Haftverschlussteils in der Art einer Kunststofffolie auszubilden, die einen niedrigen Schmelzpunkt
aufweist, der eine klebstofffreie Verbindung mit Drittkomponenten durch thermisches Fügen ermöglicht, wie Bestandteilen einer Windel, insbesondere in Form ihrer Verschlusslaschen.
Für den Einsatz des Haftverschlussteils bei einer Windel ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Foliendicke des Trägers zwischen 0,30 und 0,36 mm beträgt bei einer Schmelztemperatur des Materials von 70°C. Ein solches Haftverschlussteil kann dann mit einer Schälhaftung gegenüber einem Schlaufen- oder Schlingenmaterial als einem weiteren Haftverschlussteil eines wieder lösbaren Haftverschlusses durchschnittlich Werte von 2,34 N/cm2 aufweisen.
Eine solche mit dahingehenden Haftverschlussteilen ausgestattete Windel, insbesondere im Bereich ihrer Verschlusslaschen, erlaubt weitestgehend die vollständige biologische Abbaubarkeit der gesamten, gebrauchten Windel.
Es versteht sich, dass die einzelnen genannten Kunststoffmaterialien auch miteinander zu einem Compound vermischt werden können, der zu seiner Stabilisierung mit entsprechenden Füllstoffen versehen werden kann.
Im Folgenden werden das erfindungsgemäße Haftverschlussteil sowie die Windel mit mindestens einem solchen Haftverschlussteil anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf einen Ausschnitt eines Haftverschlussteils und die
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine in der Zeichenebene flachgedrückte Windel.
Das in Fig. 1 teilweise dargestellte Haftverschlussteil weist eine Vielzahl von einstückig mit einem folienartigen Träger 10 verbundenen und symmetrisch aufgebauten Verhakungsmitteln auf in Form jeweils eines mit einem Kopfteil 12 verbundenen Stielteils 14. Zum Herstellen dieses Haftverschlussteils dient ein Verfahren, bei dem ein formbares Kunststoffmaterial in eine Formgebungszone zwischen einem walzenartigen Druckwerkzeug und einem walzenartigen Formwerkzeug zugeführt wird. Die genannten, walzenartigen Werkzeuge werden derart angetrieben, dass der Träger in der Formgebungszone gebildet und in eine vorgebbare Transportrichtung gefördert wird. Als Formgebungszone ist auf dem Formwerkzeug ein Sieb festgelegt mit einzelnen Formhohlräumen, wobei, zumindest in einem Längsschnitt des jeweiligen Formhohlraums gesehen, die einander gegenüberliegenden Begrenzungswände durchgehend mit einem konvexen Bahnverlauf für die Stielteilformung des jeweiligen Stielteils 14 versehen sind. Die nach außen vortretenden Kopfteile 12 können zur Bildung einer gemeinsamen Kopfebene nach Verlassen des Formwerkzeugs nachkalandriert werden. Ferner ist für einen widerstandsfähigen Stielteil 14 dieser rotationssymmetrisch ausgebildet, ebenso wie das Kopfteil 12. Ein solches Formgebungs- Herstellverfahren wird fachsprachlich auch als „Chill-Roll-Verfahren" bezeichnet.
Als besonders vorteilhaft hat sich neben den bereits vorstehend beschriebenen Kunststoffmaterialien ein polyolefin-basiertes Kunststoffmaterial bewährt unter Einsatz von Additiven, wie sie beispielhaft in der WO 2018/095905 A1 beschrieben sind. Ferner sind geeignet thermoplastisch verarbeitbare, biologisch abbaubare Formmassen, enthaltend vollständig biologisch abbaubare Polyesteramide und thermoplastisch verarbeitete Cellulosederivate, wie in EP 0780439 A2 beschrieben.
Die dahingehende Aufzählung an geeigneten Kunststoffmaterialien, die biologisch abbaubar, respektiv biobasiert sind, ist nicht abschließend.
Die Fig. 2 zeigt in ebener Abwicklung die Außenhülle 16 einer Einwegwindel in Form einer Baby- oder Inkontinenzwindel für Erwachsene. Die Außenhülle 16 ist entlang ihrer beiden einander gegenüberliegenden Längs- ränder 18 tailliert ausgebildet, so dass insoweit Beinöffnungen für einen Benutzer gebildet sind. Die eine Art Bündchen ausbildenden beiden Längsbe- reiche 20 sind aus einem bei Windeln üblichen elastischen Material gebildet, was den Tragekomfort für den Nutzer erhöht. An ihrem in Blickrichtung auf die Fig. 1 gesehen oberen Ende der Außenhülle 16 sind in üblicher Weise zwei laschenartige Verschlüsse respektive Verschlusslaschen 22 angebracht, mit denen die Windel an einem Nutzer festgelegt und nach Gebrauch aufgerollt verschlossen werden kann. Hierfür weisen die beiden Verschlusslaschen 22, in Richtung ihrer beiden freien Enden hin, Haftverschlussteile 24 auf mit einem Verschlussmaterial, wie es beispielhaft in der Fig. 1 ausschnittsweise dargestellt ist. Die entlang der beiden Längsränder 18 auf der Kopfseite der Windel angebrachten Haftverschlussteile 24, die auf der Vorderseite der Windel in einem sog. Targetbereich festgelegt das dauerhafte Anlegen der Windel an deren Benutzer ermöglichen, sind streifenartig am Ende der Verschlusslaschen 22 angeordnet.
Entlang der beiden Längsränder 12 verlaufen, in Blickrichtung auf die Fig. 2 gesehen, rechts und links von der Mitte der Hülle 16 und von oben nach unten durchgehend zwei Abdeckstreifen 26, die zwischen sich unter Freilassen von zwei Endbereichen 28 einen Absorptionskörper 30 aufnehmen. Hierzu sind die Abdeckstreifen 26 in Richtung zu den beiden Längsrändern 18 fest mit der Hülle 10 verbunden und lassen sich taschenartig in Richtung ihrer beiden benachbarten Randbereiche abheben, um dergestalt den Absorptionskörper 22 randseitig übergreifend und insoweit abdeckend in der Windel aufnehmen zu können.
Ein geeignetes Absorbermaterial für den Absorptionskörper 22 stellt eine fluiddurchlässige Gazehülle dar, die Zellstoffflocken im Inneren des Absorptionskörpers 30 umfasst, die der Aufnahme von Fluid dienen, regelmäßig gebildet aus den Ausscheidungen des Windelnutzers. Nähere Einzelheiten zum Aufbau einer solchen Windel finden sich in der nachveröffentlichten DE 10 2019 006 683 A1 .
Der Träger 10, der in der Art einer Folie aus dem jeweiligen Kunststoffmaterial gebildet ist, weist einen niedrigen Schmelzpunkt auf, der eine klebstofffreie Verbindung mit Drittkomponenten durch thermisches Fügen ermöglicht, wie Bestandteilen einer Windel in Form der beiden Verschlusslaschen 22. Vorzugsweise ist dabei die Schmelztemperatur der Drittkomponente in Form der jeweiligen Verschlusslasche 22 an der Windel größer als die Schmelztemperatur des Trägers 10 des Haftverschlussteils aus dem Folienmaterial.
Wie des Weiteren die Fig. 1 andeutet, ist die Foliendicke des Trägers 10 zwischen 0,30 mm und 0,36 mm gewählt mit einer Schmelztemperatur von etwa 70°C. Es ergibt sich eine Schälhaftung gegenüber einem Schlaufenoder Schlingenmaterial als einem weiteren Haftverschlussteil (nicht dargestellt) eines wieder lösbaren Haftverschlusses oder einer Windeloberseite von durchschnittlich 2,34 N/cm2. Anstelle des weiteren Haftverschlussteils kann das Verschlusssystem auch durch die Schlaufen- oder Schlingenware des Oberflächenmaterials der Windel gebildet sein. Insgesamt lässt sich bei einer derart aufgebauten Windel diese nach Gebrauch weitgehend biologisch abbauen und/oder aus biobasierten Materialien aufbauen.
Eine Überprüfung der Reißdehnung respektive der Reißkraft hat die nachfolgenden Eigenschaften ergeben. Dabei wurden die Messungen entlang der gesamten Breite des folienartigen Haftverschlussteils (Klettfolie) mittels einer
sogenannten Zwicki der Firma Zwick / Roell durchgeführt. Die dahingehend vermessenen Streifen hatten eine Breite von 20 mm bei einer Länge von 200 mm. Sofern für das Haftverschlussteil als Ganzes Polyactid (PLA)- Material Verwendung findet, das man unter der Markenbezeichnung Inzea auf dem Markt frei erhalten kann, ergeben sich Reißdehnungen von
> 100% und einer Reißkraft von > 40 N; bei Verwendung eines Produktes ArcBio, als PLA-Werkstoff, ergibt sich eine Reißdehnung von > 15% bei einer Reißkraft > 90 N.
Bei Messung der freien Oberflächenenergie unter Einsatz von zwei Flüssigkeiten (Wasser und Diiodomethane) auf der Rückseite des Haftverschlussteils (rechts, Mitte und links) mittels eines Drop shape analysers der Firma Krüss ergibt sich für Inzea ein Polarer Anteil von > 0,01 mj/m2 mit einem Dispersen Anteil > 39 mj/m2. Bei dem ArcBio-Material beträgt der Polare Anteil > 6 mj/m2 mit einem Dispersen Anteil > 39 mj/ m2.
Bei der Messung der Verschlussdicke wurde mittels eines DM 2000 Dickenmessgerätes der Firma Wolf-Messtechnik gemessen, was für das Inzea-Haft- verschlussteil beispielhaft eine Dicke von ca. 0,360 mm ergeben hat und bei ArcBio ergab sich eine Dicke von ca. 0,343 mm.
Eine Messung der Wärmeformbeständigkeit nach DIN EN ISO 75 [HDT 0,45 MPA (B)] ergab für Inzea einen HDT-Wert von ca. 50° C und für ArcBio einen HDT-Wert von ca. 96°C.
Claims
Patentansprüche Haftverschlussteil, bestehend aus mindestens einem Kunststoff material mit einer Vielzahl von einstückig mit einem Träger (10) verbundenen Verhakungsmitteln, in Form jeweils eines mit einem Kopfteil (12) versehenen Stielteils (14), das über den Träger (10) vorsteht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des eingesetzten Kunststoffmaterials biologisch abbaubar und/oder biobasiert ist. Haftverschlussteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das biologisch abbaubare Kunststoff-Material -Polycaprolacton (PCL),
-Polybutyrat (PBAT), oder -Polybutylensuccinat (PBS) ist. Haftverschlussteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das biobasierte Kunststoffmaterial
-Celluloseacetat (CA), -biobasiertes Polyethylen (Bio-PE), oder -Polyethylenfuranoat (PEF), oder
- biobasiertes Polyamid (Bio-PA), oder
- biobasiertes Polyethylenterephthalat (Bio-PET) ist. Haftverschlussteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das biologisch abbaubare Kunststoffmaterial biobasiert ist, bestehend aus
-Polyactid (PLA), -Polyhydroxyalkanoat (PHA), oder -Thermoplastische Elastomere (TPS), oder -Stärke
Haftverschlussteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (10) in der Art einer Folie aus Kunststoffmaterial gebildet ist, das einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist, der eine klebstofffreie Verbindung mit Drittkomponenten durch thermisches Fügen ermöglicht, wie Bestandteilen einer Windel. Haftverschlussteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelztemperatur der Drittkomponente, wie einer Verschlusslasche (22) an der Windel, größer ist als die Schmelztemperatur des Trägers (10) aus dem Folienmaterial. Windel, bestehend aus einem Herstellmaterial, das zumindest zu etwa 85% biologisch abbaubar ist und/oder aus biobasierten Materialien aufgebaut ist und mindestens ein Haftverschlussteil nach einem der vorstehenden Ansprüche aufweist. Windel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Verschlusslaschen versehen ist, die zumindest ein Haftverschlussteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist. Windel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haftverschlussteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durch klebstofffreies, thermisches Fügen mit den Verschlusslaschen (22) fest verbunden ist.
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