DE19805672A1 - Completely biologically degradable multilayer wall covering assembly - Google Patents
Completely biologically degradable multilayer wall covering assemblyInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen vollständig kompostierbaren mehrlagigen Wandbekleidungsverbund aufweisend von der wandnahen Seite zur Sichtseite hin a) wenigstens eine Tapetenlage aus Papier, b) daran anschließend eine Beschichtungslage aus thermoplastisch verarbeitbaren Polymeren und gegebenenfalls auf b) c) eine oder mehrere Bedruckungslagen.The invention relates to a fully compostable multilayer Wall covering composite showing from the side near the wall to the visible side Hin a) at least one layer of wallpaper made of paper, b) then one Coating layer made of thermoplastically processable polymers and optionally on b) c) one or more printing layers.
Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Verbundwandbekleidungen.Furthermore, the present invention relates to a method for manufacturing such composite wallcoverings.
Im allgemeinen müssen Wandbekleidungsverbunde eine ausreichende Permeabilität für Wasserdampf sowie eine ausreichende Dimensionsstabilität beim Befestigen aufweisen.In general, wallcovering composites must have an adequate Permeability to water vapor and sufficient dimensional stability have when fastening.
Im Stand der Technik zu Wandbekleidungszwecken eingesetzte Tapeten weisen hierzu in aller Regel PVC haltige Imprägnierungen auf und sind somit nicht ohne weiteres biologisch abbaubar. Lediglich sogenannte Rauhfasertapeten sind unter Verzicht auf kunststoffhaltige Imprägnierungen erhältlich, sobald jedoch eine Struktur der Tapete oder eine Bedruckung erwünscht ist, wird aus Gründen der Dimensionsstabilität eine Stabilisierung mit PVC haltigen Materialien unverzichtbar.Show wallpapers used in the prior art for wallcovering purposes usually contain PVC impregnations and are therefore not readily biodegradable. Only so-called woodchip wallpapers are available without plastic impregnation, but as soon as a texture of wallpaper or printing is desired for reasons dimensional stability, stabilization with PVC-containing materials indispensable.
Es ist somit sehr wünschenswert, bedruckbare Wandbekleidungsverbunde unter Verzicht auf nicht biologisch abbaubare Materialien zur Verfügung zu stellen, bei denen aber dennoch die papierne Tapetenlage ausreichend gestützt ist ohne dabei die Durchlässigkeit des Gesamtverbundes auf ein nichtvertretbares Maß herabsinken zu lassen. Weiterhin soll der zu schaffende Wandbekleidungsverbund alle Anforderungen an Tapeten erfüllen und zugleich hervorragend biologisch abbaubar (kompostierbar) sein. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung von vollständig kompostierbaren mehrlagigen Verbundwandbekleidungen angegeben werden.It is therefore very desirable to include printable wallcovering assemblies Not to provide non-biodegradable materials, where, however, the paper wallpaper layer is sufficiently supported without the permeability of the overall network to an unacceptable level to let it sink down. Furthermore, the wallcovering composite to be created meet all the requirements for wallpapers and at the same time are excellent organic be degradable (compostable). A process for the production of fully compostable multi-layer composite wallcoverings specified will.
Gelöst werden diese Aufgaben durch einen Wandbekleidungsverbund der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den von Anspruch 1 abhängigen Unteransprüchen unter Schutz gestellt, während in verfahrenstechnischer Hinsicht der Gegenstand des Anspruchs 7 eine Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Probleme präsentiert.These tasks are solved by a wall covering association of initially mentioned type with the characteristics of the characterizing part of Claim 1. Preferred embodiments are in the of claim 1 dependent subordinate claims under protection, while in procedurally, the subject of claim 7 a solution of presented problems underlying the invention.
Überraschenderweise gelingt es bei einem mehrlagigen Wandbekleidungsverbund, bei dem die Beschichtungslage b) welche mit mindestens einer Tapetenlage aus Papier a) verbunden ist und welche gegebenenfalls ein oder mehrere Bedruckungslagen c) aufweist, dadurch, daß die Beschichtungslage b) aus einem thermoplastisch verarbeitbaren Polymer besteht, welches im Abbautest gemäß OECD 301 B nach 28 Tagen einen Abbau von <25% erzeugt, eine Tapete zur Verfügung zu stellen, welche eine hervorragende biologische Abbaubarkeit (Kompostierbarkeit) aufweist. Hierbei überrascht insbesondere, daß die Kompostierbarkeit des mehrlagigen Wandbekleidungsverbundes besser ist, als die Kompostierbarkeit der am Aufbau des Wandbekleidungsverbundes beteiligten Materialien jeweils für sich allein gesehen. D.h. innerhalb des Mehrschichtenverbundes der Wandbekleidung verrottet die am schlechtesten kompostierbare Komponente (beispielsweise die Schicht aus Kunststoff) schneller als die vergleichbare Einzelschicht unter entsprechenden Kompostierungsbedingungen. Dieser quasi synergistische Effekt war nicht vorhersehbar und ist somit als völlig überraschend einzustufen.Surprisingly, it works with a multi-layer Wall covering composite, in which the coating layer b) which with at least one layer of wallpaper made of paper a) is connected and which optionally has one or more printing layers c), characterized in that the coating layer b) made of a thermoplastically processable polymer which is degraded after 28 days in the degradation test according to OECD 301 B produced by <25% to provide a wallpaper which is a exhibits excellent biodegradability (compostability). Here Particularly surprising that the compostability of the multilayer Wallcovering composite is better than the compostability of the structure of the wallcovering association involved materials individually seen. I.e. within the multi-layer composite of wallcovering rots the worst compostable component (e.g. the Layer of plastic) faster than the comparable single layer below corresponding composting conditions. This quasi synergistic effect was not predictable and can therefore be classified as completely surprising.
Im Rahmen der Erfindung wird dabei unter "Kompostierbarkeit" eine Eigenschaft der einzelnen eingesetzten Materialien sowie des gesamten Verbundes - also des mehrlagigen Wandbekleidungsverbundes - verstanden, wobei die Kompostierbarkeit in bestimmten Zusammenhang zur biologischen Abbaubarkeit steht. Insbesondere bedeutet Kompostierbarkeit biologische Abbaubarkeit im Boden unter Kompostierbedingungen. Dabei sind biologisch abbaubare Polymere und Kunststoffe Materialien, die durch Mikroorganismen quantitativ in entweder CO2 und H2O oder CH4 und H2O umgewandelt werden, unter aeroben bzw. anaeroben Bedingungen.In the context of the invention, "compostability" is understood to mean a property of the individual materials used and of the entire composite - that is to say the multi-layer wall covering composite - the compostability being in a specific connection to the biodegradability. In particular, compostability means biodegradability in the soil under composting conditions. Biodegradable polymers and plastics are materials that are quantitatively converted into either CO 2 and H 2 O or CH 4 and H 2 O by microorganisms under aerobic or anaerobic conditions.
Zur Untersuchung der Kompostierbarkeit existieren eine Reihe von Tests, wie beispielsweise Tests mit isolierten Enzymen, Kunststoff- oder Folienkompostiertests, bei denen Kunststoffbeschichtungen oder Kunststoffolien bei 58°C in ausgereiften Kompost eingegraben und der biologische Abbau visuell bonitiert wird oder Abbautests in Kompostierversuchen oder Erdeingrabversuche.A number of tests exist to investigate compostability, such as for example tests with isolated enzymes, plastic or Film composting tests in which plastic coatings or plastic films buried in mature compost at 58 ° C and biodegradation is visually rated or degradation tests in composting tests or Earth burial attempts.
Im erfindungsgemäßen Sinne heißt vollständig oder gut kompostierbar, daß ein Material im biologischen Abbautest gemäß OECD 301 B nach 28 Tagen einen Abbau von <25% erzeugt. Dies wird vorzugsweise sowohl von den einzelnen Schichten oder Lagen des erfindungsgemäßen mehrlagigen Wandbekleidungsverbundes erfüllt, als auch vom Verbund insgesamt oder sogar noch übertroffen. Die Meßmethode wird im Beispielteil eingehender erläutert.In the sense of the invention, completely or easily compostable means that a Material in the biodegradation test according to OECD 301 B after 28 days Degradation of <25% generated. This is preferred by both the individual Layers or layers of the multilayer according to the invention Wallcovering composite fulfilled, as well as from the composite as a whole or even still surpassed. The measurement method is explained in more detail in the example section.
Außerdem ist es bei der Erfindung besonders bemerkenswert, daß sofern ein oder mehrere Bedruckungslagen vorhanden sind, diese Bedruckungslagen ebenfalls aus biologisch abbaubaren Materialen bestehen. Die zum Einsatz kommenden Farbpigmente werden unter dem Aspekt der Kompostierbarkeit ausgewählt und fügen sich mit ihrer an sich guten biologischen Abbaubarkeit (Kompostierbarkeit) hervorragend in das Gesamtkonzept einer vollständig kompostierbaren Tapete ein. Damit stellt die Erfindung eine universell als Wandbekleidungsersatz für vielfältige Zwecke verwendbare Verbundwandbekleidung zur Verfügung.It is also particularly noteworthy in the invention that provided that or more printing layers are present, these printing layers also consist of biodegradable materials. The used upcoming color pigments will be compostable selected and blend with their inherently good biodegradability (Compostability) excellent in the overall concept of a complete compostable wallpaper. The invention thus represents a universal Wallcovering replacement usable for a variety of purposes Composite wallcovering available.
Der Grundaufbau des erfindungsgemäßen Wandbekleidungsverbundes sieht als Basis a) wenigstens eine Tapetenlage aus Papier vor. Diese wird als wandnah bezeichnet, womit klargestellt wird, daß die wenigstens eine Tapetenlage aus Papier bei bestimmungsgemäßer Verwendung in Kontakt mit dem zu bekleidenden Wandteil ist. Der Aufbau der Basisschicht a) aus Papier ist variabel und mithin vielfältig abwandelbar, insbesondere kann eine Mehrzahl von Papierschichten vorgesehen sein, die gegebenenfalls auch mit Zwischenschichten aus Haftvermittlern oder anderen Materialien miteinander verbunden sein können. Es ist jedoch im einfachsten Falle bevorzugt, daß es sich bei der Basisschicht a) um eine einzige Tapetenlage aus Papier handelt. Dabei ist grundsätzlich jedes dem Fachmann geläufige Papiermaterial für die Basisschicht a) des erfindungsgemäßen mehrlagigen Wandbekleidungsverbundes einsetzbar. In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung handelt es sich bei der Tapetenlage a) um holzhaltiges Rohpapier, womit eine besonders gute Permeabilität der Basisschicht a) erreicht wird. Es kann sich hierbei allerdings auch um holzfreies Papier handeln. Des weiteren kann das Papier zur Verminderung der Papiervergilbung behandelt werden. Verfahren hierzu sind in den Patentschriften DE 36 30 772 und EP 0 261 316 beschrieben. Von derlei natürlichen Materialien ist dem Fachmann bekannt, daß sie biologisch abbaubar sind und über eine brauchbare Kompostierbarkeit verfügen.The basic structure of the wallcovering assembly according to the invention looks like Base a) at least one layer of wallpaper made of paper. This is considered close to the wall referred to, which clarifies that the at least one layer of wallpaper When used as intended, paper in contact with the clad wall part. The structure of the base layer a) is made of paper variable and therefore versatile, especially a plurality of paper layers, which may also be provided with Intermediate layers of adhesion promoters or other materials with one another can be connected. However, in the simplest case it is preferred that it the base layer a) is a single layer of wallpaper made of paper. In principle, any paper material familiar to a person skilled in the art is for the Base layer a) of the multilayer wall covering composite according to the invention applicable. In a particularly expedient embodiment, the Wallpaper layer a) around wood-containing base paper, making a particularly good one Permeability of the base layer a) is achieved. However, it can also trade wood-free paper. Furthermore, the paper can be used Reduction in paper yellowing are treated. Procedures for this are in the patents DE 36 30 772 and EP 0 261 316. Of such Natural materials are known to the person skilled in the art that they are biodegradable are and have a useful compostability.
Im Falle der Erfindung bildet die Basisschicht a) mit einer Beschichtungslage b) aus thermoplastisch verarbeitbaren Polymeren einen Verbund. Dabei dient die Beschichtungslage aus thermoplastisch verarbeitbaren Polymeren b) insbesondere zur Strukturerhaltung des mehrlagigen Wandbekleidungsverbundes. In the case of the invention, the base layer a) forms with a coating layer b) a composite of thermoplastically processable polymers. The serves Coating layer made of thermoplastically processable polymers b) especially to maintain the structure of the multilayer Wallcovering association.
Erfindungsgemäß werden nun ausschließlich solche Strukturerhaltungsschichten b) eingesetzt, die über eine an sich gute biologische Abbaubarkeit im OECD 301 B-Test und zugleich über eine ausreichend hohe Permeabilität bei einer bestimmten Schichtdicke verfügen. Unter den in Frage kommenden Materialien haben sich in bevorzugter Ausführungsform insbesondere Schichten aus biologisch abbaubarem Polycaprolacton, Polyestern, Polyesteramiden, Polylactiden und/oder aus Stärke bewährt.According to the invention, only such structure maintenance layers are used b) used, which has a good biodegradability in the OECD 301 B test and at the same time with a sufficiently high permeability a certain layer thickness. Among those in question In a preferred embodiment, materials have in particular layers made of biodegradable polycaprolactone, polyesters, polyester amides, Proven polylactides and / or starch.
Poly(ε-caprolactone) sind ein bevorzugtes Kunststoffmaterial für die Beschichtungslage aus thermoplastisch verarbeitbaren Polymeren b) des erfindungsgemäßen Wandverkleidungsverbundes. Poly(ε-caprolactone) sind durch Polymerisation von ε-Caprolacton in Gegenwart von Aluminiumisopropoxyd erhältlich. Das erhaltene Polymer gleicht in vielen Eigenschaften einem LLDPE (linear low density poly ethylene), fühlt sich wachsartig an und ist vollständig bioabbaubar. Poly(ε-caprolacton) ist bereits seit mehr als 20 Jahren kommerziell erhältlich, wurde jedoch bislang nicht als Stabilisierungsschicht für Tapeten eingesetzt, weder als Beschichtungslage in Form von aufgesprühten Massen noch als Folienschicht.Poly (ε-caprolactones) are a preferred plastic material for the Coating layer made of thermoplastically processable polymers b) des wall covering composite according to the invention. Are poly (ε-caprolactones) by polymerization of ε-caprolactone in the presence of Aluminum isopropoxide available. The polymer obtained is similar in many Features an LLDPE (linear low density poly ethylene) that feels wax-like and is completely biodegradable. Poly (ε-caprolactone) is already commercially available for more than 20 years, but has not been Stabilizing layer used for wallpaper, neither as a coating layer in Form of sprayed-on masses still as a film layer.
Ein besonders geeignetes PCL ist unter der Produktbezeichnung TONE® Po lymers erhältlich. TONE® Polymere besitzen eine scharfen Schmelzpunkt bei 60°C. Sie zeigen ein hervorragendes Haftvermögen und gute mechanische Eigenschaften. Sie sind gut verträglich mit vielen anderen Polymeren und Füllstoffen und lassen sich im wesentlichen nach konventionellen Methoden ver- und bearbeiten.A particularly suitable PCL is under the product name TONE® Po lymers available. TONE® polymers have a sharp melting point 60 ° C. They show excellent adhesion and good mechanical Properties. They are well compatible with many other polymers and Fillers and can essentially be mixed and matched using conventional methods to edit.
TONE® Polymere sind in geeigneten Umgebungen wie Kompost, Erde und Klärschlamm biologisch abbaubar, wobei sowohl beim Pilz-Wachstum gemäß ASTM G-21-70, bei Labor-Erdeingrabung, bei Erdeingrabung im Freilandversuch, bei der Testmethode "Kompostierversuch" und im aeroben Biometertest nach ASTM D 5209-92 signifikant gute Bioabbauergebnisse erhalten werden.TONE® polymers are in suitable environments such as compost, soil and Sewage sludge biodegradable, whereby both according to the mushroom growth ASTM G-21-70, for laboratory burial, for burial in Field test, with the test method "composting test" and in aerobic Biometer test according to ASTM D 5209-92 obtained significantly good biodegradation results will.
Polyesteramidmaterialien, die für Beschichtungen in Frage kommen, welche im Verbund mit Papierlagen im Rahmen der Erfindung geeignet sind, weisen im allgemeinen relativ hohe Molekulargewichte mit Estergehalten zwischen 30 und 70 Gew.-% auf, sind leicht und reproduzierbar herstellbar und verfügen über gute mechanische Eigenschaften auch zur Herstellung von transparenten Folien sowie über eine gute biologische Abbaubarkeit bzw. Kompostierbarkeit. Solche Materialien sind beispielsweise aus der EP 0 641 817 A2 bekannt. Die aliphatischen Polyesteramide weisen aliphatische Ester- und aliphatische Amidstrukturen auf und besitzen Schmelzpunkte von mindestens 75°C. Der Gewichtsanteil der Esterstrukturen liegt zwischen 30 und 70%, der Anteil der Amidstrukturen zwischen 70 und 30%. Die zur Herstellung der Folien geeigneten Copolymere haben ein mittleres Molekulargewicht (MW ermittelt nach Gel Chromotographie in m-Kresol gegen Standard Polystyrol) von 10.000 bis 300.000, vorzugsweise 20.00 bis 150.000.Polyester amide materials which are suitable for coatings which are used in Composite with paper layers are suitable in the context of the invention, have in generally relatively high molecular weights with ester contents between 30 and 70% by weight, are easy and reproducible to produce and have good mechanical properties also for the production of transparent films as well as good biodegradability or compostability. Such Materials are, for example, from the EP 0 641 817 A2 known. The aliphatic polyester amides have aliphatic ones Ester and aliphatic amide structures and have melting points of at least 75 ° C. The weight fraction of the ester structures is between 30 and 70%, the proportion of amide structures between 70 and 30%. The one for manufacturing The copolymers suitable for the films have an average molecular weight (MW determined by gel chromotography in m-cresol against standard polystyrene) from 10,000 to 300,000, preferably 20 to 150,000.
Die Synthese solcher Polyesteramide erfolgt bevorzugt durch Mischen der Amide bzw. esterbildenden Ausgangskomponenten und Polymerisation bei erhöhter Temperatur unter Eigendruck und anschließendes Abdestillieren des Reaktionswassers sowie überschüssiger Monomere im Vakuum und bei erhöhter Temperatur. Die Anordnung der Ester- bzw. Amidsegmente erfolgt durch die Synthesebedingungen rein statistisch, d. h. diese Verbindungen sind nicht als thermoplastische Elastomere sondern als Thermoplaste zu bezeichnen. Die Struktur von thermoplastischen Elastomeren wird in der Fachliteratur mit "gleichzeitigem Vorliegen weicher und elastischer Segmente mit hoher Dehnbarkeit und niedriger Glastemperatur (auf Tg-Wert) sowie harter und kristallisierbarer Segmente mit geringer Dehnbarkeit, hohem Tg-Wert und der Neigung zur Asoziatbildung" beschrieben. Diese Segmentanordnung ist nicht gegeben. Allerdings sind auch Blockcopolymere mit Ester- und Amidstrukturen, die die erfindungsgemäße Zusammensetzung haben, kompostierbar. Ihre Synthese ist jedoch im allgemeinen bedeutend aufwendiger.Such polyester amides are preferably synthesized by mixing the Amides or ester-forming starting components and polymerization elevated temperature under autogenous pressure and then distilling off the Water of reaction and excess monomers in vacuo and at elevated Temperature. The arrangement of the ester or amide segments is carried out by the Purely statistical synthesis conditions, d. H. these connections are not as thermoplastic elastomers rather than thermoplastics. The Structure of thermoplastic elastomers is used in the specialist literature "the simultaneous presence of soft and elastic segments with high Ductility and low glass transition temperature (to Tg value) as well as hard and Crystallizable segments with low ductility, high Tg and Tendency to form an association. "This segment arrangement is not given. However, block copolymers with ester and Amide structures which have the composition according to the invention, compostable. However, their synthesis is generally significantly more complex.
Die zur Herstellung der Copolymere b2) verwendeten Monomere können aus
folgenden Gruppen stammen:
Dialkohole wie Ethylenglycol, 1,4-Butandiol, 1,3-Propandiol, 1,6-Hexandiol,
Diethylenglycol und andere, und/oder Dicarbonsäuren wie Oxalsäure,
Bernsteinsäure, Adipinsäure und andere auch in Form ihrer jeweiligen Ester
(Methyl, Ethyl- usw.) und/oder Hydroxycarbonsäuren und Lactone wie
Caprolacton und andere und/oder Aminoalkohole wie Ethanolamin,
Propanolamin usw. und/oder zyklische Lactame wie Epsilon-Caprolactam oder
Laurinlactam usw. und/oder omega-Aminocarbonsäure wie Aminocapronsäure
usw. und/oder Mischungen (1 : 1 Salze) aus Dicarbonsäure wie Adipinsäure,
Bernsteinsäure usw. und Diaminen wie Hexamethylendiamin, Diaminobutan
usw.The monomers used to prepare the copolymers b2) can come from the following groups:
Dialcohols such as ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3-propanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol and others, and / or dicarboxylic acids such as oxalic acid, succinic acid, adipic acid and others also in the form of their respective esters (methyl, ethyl, etc .) and / or hydroxycarboxylic acids and lactones such as caprolactone and others and / or amino alcohols such as ethanolamine, propanolamine etc. and / or cyclic lactams such as epsilon-caprolactam or laurolactam etc. and / or omega-aminocarboxylic acid such as aminocaproic acid etc. and / or mixtures ( 1: 1 salts) from dicarboxylic acid such as adipic acid, succinic acid etc. and diamines such as hexamethylene diamine, diaminobutane etc.
Ebenso können sowohl Hydroxyl- oder Säure-terminierte Polyester mit Molekulargewichten zwischen 200 und 10.000 als esterbildende Komponente eingesetzt werden. Die Synthese kann sowohl nach der Polyamidmethode durch stöchiometrisches Mischen der Ausgangskomponenten gegebenenfalls unter Zusatz von Wasser und anschließendes Entfernen von Wasser aus dem Reaktionsgemisch als auch nach der Polyestermethode durch Zugabe eines Überschusses an Diol mit Veresterung der Säuregruppen und nachfolgender Umesterung bzw. Umamidierung dieser Ester erfolgen. In diesem zweiten Fall wird neben Wasser auch der Überschuß an Glycol wieder abdestilliert. Likewise, both hydroxyl- or acid-terminated polyesters can also be used Molecular weights between 200 and 10,000 as an ester-forming component be used. The synthesis can be carried out using either the polyamide method stoichiometric mixing of the starting components, if necessary Add water and then remove water from the Reaction mixture as well as by the polyester method by adding a Excess diol with esterification of the acid groups and subsequent ones Transesterification or transamidation of these esters take place. In this second case In addition to water, the excess glycol is distilled off again.
Bevorzugt werden von den genannten Monomeren im Sinne der Erfindung zur Herstellung von Polyesteramiden für biologisch abbaubare Wandbekleidungen Caprolactam, Diol und Dicarbonsäure in der gewünschten Stöchiometrie gemischt.Of the monomers mentioned are preferred for the purposes of the invention Manufacture of polyester amides for biodegradable wall coverings Caprolactam, diol and dicarboxylic acid in the desired stoichiometry mixed.
Die einsetzbaren Polyesteramide b2) können weiterhin 0,1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-% an Verzweigern enthalten. Diese Verzweiger können z. B. trifunktionelle Alkohole wie Trimethylolpropan oder Glycerin, tetrafunktionelle Alkohole wie Pentaerythrit, trifunktionelle Carbonsäuren wie Zitronensäure sein. Die Verzweiger erhöhen die Schmelzviskosität der erfindungsgemäßen Polyesteramide soweit, daß unter anderem Extrusionsblasformen dieser Polymere möglich wird. Der biologische Abbau dieser Materialien wird dadurch nicht behindert.The polyester amides b2) which can be used can also contain 0.1 to 5% by weight, preferably contain 0.1 to 2% by weight of branching agents. These branchers can e.g. B. trifunctional alcohols such as trimethylolpropane or glycerol, tetrafunctional alcohols such as pentaerythritol, trifunctional carboxylic acids such as Citric acid. The branching agents increase the melt viscosity of the Polyester amides according to the invention to the extent that, among other things Extrusion blow molding of these polymers becomes possible. Biodegradation these materials are not hindered.
Im Rahmen der Erfindung einsetzbare aliphatische Polyesteramide b2) haben Esteranteile zwischen 35 und 80 Gew.-%, enthalten aliphatische Dialkohole mit einer Kettenlänge von C2 bis C12, bevorzugt C2 bis C5, aliphatische Dicarbonsäuren oder deren Estern mit einer Kettenlänge von C2 bis C12, bevorzugt C2 bis C6, omega-Aminocarbonsäuren mit einer Kettenlänge von C1 bis C12, bevorzugt C4 bis C6, bzw. zyklische Lactame mit einer Ringgröße von C5 bis C12, bevorzugt C5 bis C11, bzw. ein 1 : 1 Salz aus aliphatischer Dicarbonsäure und aliphatischem Diamin mit einer Kettenlänge von C4 bis C12, bevorzugt C4 bis C6, mit gegebenenfalls 0,01 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 3 Gew.-% an Verzweiger. Sie haben einen Schmelzpunkt von mehr als 75°C und ein Molekulargewicht MW <30.000.Aliphatic polyesteramides b2) which can be used in the context of the invention have ester fractions between 35 and 80% by weight, contain aliphatic dialcohols with a chain length of C 2 to C 12 , preferably C 2 to C 5 , aliphatic dicarboxylic acids or their esters with a chain length of C. 2 to C 12 , preferably C 2 to C 6 , omega-aminocarboxylic acids with a chain length of C 1 to C 12 , preferably C 4 to C 6 , or cyclic lactams with a ring size of C 5 to C 12 , preferably C 5 to C 11 , or a 1: 1 salt of aliphatic dicarboxylic acid and aliphatic diamine with a chain length of C 4 to C 12 , preferably C 4 to C 6 , with optionally 0.01 to 5% by weight, preferably 0.01 to 3% by weight of branching. They have a melting point of more than 75 ° C and a molecular weight MW <30,000.
Die für die Folienherstellung oder als Lage b2) geeigneten aliphatischen Polyesteramide können als Zusatzstoffe von 0 bis 50 Gew.-% anorganischer oder organischer Füller bzw. Verstärkungsstoffe, mineralische Füllstoffe, UV-Stabilisatoren, Antioxidantien, Pigmente, Farbstoffe, Nukleirungsmittel, Kristallisationsbeschleuniger bzw. Verzögerer, Fließhilfsmittel, Gleitmittel, Entformungsmittel, Flammschutzmittel sowie modifizierte bzw. nichtmodifi zierte Kautschuke enthalten. Bevorzugt ist bei den genannten Zusatz- und Hilfsstoffen darauf zu achten, daß die Kompostierbarkeit der Polyesteramide im wesentlichen nicht nachteilig beeinträchtigt wird.The aliphatic suitable for film production or as layer b2) Polyester amides can be used as additives from 0 to 50 wt .-% inorganic or organic filler or reinforcing materials, mineral fillers, UV stabilizers, antioxidants, pigments, dyes, nucleating agents, Crystallization accelerators or retarders, flow aids, lubricants, Mold release agents, flame retardants and modified or non-modified decorated rubbers included. In the case of the additional and Auxiliaries to ensure that the compostability of the polyester amides in is not significantly adversely affected.
Neben diesen Polyesteramiden sind als biologisch abbaubare Ware (Folie oder Beschichtung) insbesondere Polyester, vor allem biologisch abbaubare Copolyester sowie deren Blends mit Stärke geeignet. Das Grundgerüst der biologisch abbaubaren Polyester bilden Copolyester aus an sich bekannten aliphatischen Diolen, aliphatischen und aromatischen Dicarbonsäuren. Alle verwendeten Monomere sind biologisch abbaubar und ökotoxikologisch unbedenklich. Von besonderem Interesse ist der statistische Einbau der aromatischen Dicarbonsäureeinheiten, da bei Vorhandensein von längeren aromatischen Blöcken nur schwierig eine vollständige Abbaubarkeit erreicht wird.In addition to these polyester amides, biodegradable goods (film or Coating) especially polyester, especially biodegradable Copolyester and their blends with starch are suitable. The basic structure of Biodegradable polyesters form copolyesters from known per se aliphatic diols, aliphatic and aromatic dicarboxylic acids. All Monomers used are biodegradable and ecotoxicological harmless. The statistical integration of the aromatic dicarboxylic acid units, since in the presence of longer aromatic blocks are difficult to achieve complete degradability becomes.
Das Grundgerüst der erfindungsgemäß wertvollen Copolyestersysteme basiert auf Vorprodukten zu denen auf der α,ω-Diol-Seite u. a. 1,2-Ethandiol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol und 1,6-Hexandiol sowie auf Seite der Dicarbonsäuren bei den aliphatischen Verbindungen Adipinsäure, Sebacinsäure usw. und bei den aromatischen Verbindungen u. a. Terephthalsäure gehören.The basic structure of the copolyester systems valuable according to the invention is based on precursors to those on the α, ω-diol side u. a. 1,2-ethanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol and on the part of Dicarboxylic acids in the aliphatic compounds adipic acid, sebacic acid etc. and in the aromatic compounds u. a. Belong to terephthalic acid.
Von wichtiger Bedeutung für die praktische Anwendung sind zusätzliche Modifikationen an diesem Grundgerüst. Dadurch werden verbesserte Copolyester erhalten. Es können zum Beispiel durch Einbau von hydrophilen Komponenten, verzweigend wirkenden Monomeren und/oder von Verbindungen, die zu einer Kettenverlängerung und damit Erhöhung des Molekulargewichts führen, gezielt biologisch abbaubare Copolyester für Folienanwendungen erhalten werden, die elastisch sind und eine hohe Reißfestigkeit und -dehnung aufweisen.Additional ones are important for practical application Modifications to this basic structure. This will improve Obtained copolyester. It can, for example, by incorporating hydrophilic Components, branching monomers and / or of Connections that lead to a chain extension and thus increase the Molecular weight, target biodegradable copolyesters for Film applications are obtained that are elastic and high Have tensile strength and elongation.
Für die statistischen Copolymersysteme existiert hinsichtlich der Zusammensetzung der Monomeranteile ein optimaler Bereich zwischen Abbaubarkeit einerseits und Materialeigenschaften andererseits, der bei aromatischen Säureanteilen (bezogen auf den Gesamtsäureanteil) von ca. 35-55 mol-% liegt. Insbesondere Copolymere aus 1,4-Butan-diol, Adipinsäure und Terephthalsäure zeigen sehr gute Anwendungseigenschaften (z. B. Schmelzpunkte bis 150°C, Reißfestigkeit und Reißdehnung vergleichbar mit Polyethylen). Die Copolyester können mittels konventioneller Polykondensationstechniken hergestellt werden. Sie lassen sich in der Regel mit konventionellen Techniken ver- und bearbeiten. Neben einer an sich guten biologischen Abbaubarkeit, gleich ob im Erdeingrabversuch nach DIN 53 739 oder im Kompostsimulationstest, ist es weiter hervorzuheben, daß die Copolyester die günstige Möglichkeit eröffnen, die Abbaubarkeit in gewissen Grenzen zu steuern.For the statistical copolymer systems, there exists with regard to Composition of the monomer shares an optimal range between Degradability on the one hand and material properties on the other hand, which at aromatic acid components (based on the total acid component) of approx. 35-55 mol% is. In particular, copolymers of 1,4-butanediol, adipic acid and terephthalic acid show very good application properties (e.g. Melting points up to 150 ° C, tensile strength and elongation at break comparable to Polyethylene). The copolyesters can be made using conventional Polycondensation techniques are made. You can usually be with edit and edit conventional techniques. In addition to a good one Biodegradability, whether in an earth digging test according to DIN 53 739 or in the compost simulation test, it should be further emphasized that the Copolyesters open up the favorable possibility of degradability in certain Control borders.
Je nach Zusammensetzung der Copolyester ergeben sich jedoch in gewissen Grenzen unterschiedliche Abbaugeschwindigkeiten in natürlichen Medien wie Erde oder Kompost.Depending on the composition of the copolyesters, however, certain Limit different degradation speeds in natural media such as Soil or compost.
Auch Blends aus Copolyester und Stärke sind geeignet. Aus nativer Weizen-, Mais oder Kartoffelstärke und einem Weichmacher wie Glycerin wird in einem Extruder zunächst thermoplastische Stärke hergestellt und dann "on line" mit dem Copolyester zu einem Blend verarbeitet. Wichtige Parameter sind ein vollständiger Aufschluß der nativen Stärke im Extruder (das heißt Zerstörung der kristallinen Überstrukturen im Stärkekorn, aber kein Molekulargewichtsabbau) und die Einstellung der gewünschten Blendmorphologie. Der Copolyester liegt dabei als kontinuierliche Phase vor, in welche die thermoplastische Stärke fein dispers eingelagert ist. Durch diese gezielte Hydrophobierung der Stärke wird die für viele Anwendungsbereiche notwendige Wasserresistenz des Stärkeblends erreicht. Daraus hergestellte Beschichtungen oder Folien zeigen gute machanische Eigenschaften wie hohe Reißfestigkeit und -dehnung, sind antistatisch, durchlässig für Sauerstoff und Wasserdampf, bedruckbar, siegelfähig und zeichnen sich durch einen ausgesprochen angenehmen Griff aus.Copolyester and starch blends are also suitable. From native wheat, Corn or potato starch and a plasticizer like glycerin are all in one Extruder first made thermoplastic starch and then "on line" with processed the copolyester into a blend. Important parameters are a complete digestion of the native starch in the extruder (i.e. destruction of the crystalline superstructures in the starch grain, but none Molecular weight reduction) and the setting of the desired Blend morphology. The copolyester is present as a continuous phase, in which the thermoplastic starch is finely dispersed. Through this Targeted hydrophobization of the starch is used for many areas of application necessary water resistance of the starch blend achieved. Made from it Coatings or foils show good mechanical properties such as high ones Tear strength and elongation are antistatic, permeable to oxygen and Water vapor, printable, sealable and are characterized by a extremely pleasant grip.
Im Rahmen der Erfindung sind auch Polylactide als Beschichtungslage b) des erfindungsgemäßen Verbundes geeignet und bevorzugt. Polylactide (PLA's) sind durch Polymerisation von Milchsäure erhältlich, welche beispielsweise durch Fermentation von Carbohydraten mit Lactobazillus zugänglich ist. Die Polymerisation zum Polylactid vollzieht sich über die Zwischenstufe eines zyklischen Dimeren. Polylactide haben beispielsweise als ECO-PLA Eingang in den Stand der Technik gefunden. Polylactide sind wiedererneuerbare Biokunststoffe, welche bioabbaubar und kompostierbar sind. Aus Polylactiden können Fasern, Folien und Formkörper hergestellt werden, wobei die mechanischen Eigenschaften häufig durch Copolymerisation mit Glycoliden oder ε-Caprolacton verbessert werden können.Within the scope of the invention, polylactides are also suitable as coating layer b) Composite according to the invention suitable and preferred. Are polylactides (PLA's) by polymerization of lactic acid, which can be obtained, for example, by Fermentation of carbohydrates with lactobacillus is accessible. The Polymerization to polylactide takes place via an intermediate cyclic dimers. For example, polylactides have an ECO-PLA input in found the state of the art. Polylactides are renewable Bioplastics, which are biodegradable and compostable. Made of polylactide fibers, foils and moldings can be produced, the mechanical properties often by copolymerization with glycolides or ε-caprolactone can be improved.
Im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugt ist das unter der Bezeichnung ®Lacea von der Fa. Mitsui Toatsu erhältliche Polylactid. ®LACEA-Polymere basieren auf nachwachsenden Rohstoffen, sind vielfältig verarbeitbar und hervorragend biologisch abbaubar. Von besonderem Interesse sind dabei u. a. nach einem neuartigen Verfahren durch direkte Polykondensation erhältliche höhermolekulare PLA's. Im Gegensatz zu PLA's, welche auf herkömmliche Weise durch Ringöffnungspolymerisation erhalten werden, haben die durch Direktkondensation polymerisierten Produkte hervorragende mechanische Eigenschaften, insbesondere zur Verarbeitung als Folien oder Formmassen. In the context of the invention, this is particularly preferred under the name ®Lacea polylactide available from Mitsui Toatsu. ®LACEA polymers are based on renewable raw materials, are versatile and processable extremely biodegradable. Of particular interest are a. obtainable by a new method by direct polycondensation higher molecular weight PLAs. In contrast to PLA's, which are based on conventional ones Obtained by ring opening polymerization, have by Direct condensation products polymerized excellent mechanical Properties, especially for processing as films or molding compounds.
Produkte mit mittleren Molekulargewichten Mw zwischen 1×106 und 1×107 geben besonders günstige Eigenschaften. Bevorzugt sind vor allem Mw-Be reiche zwischen 2 und 5×106. Zusätzlich hat sich gezeigt, daß Copolymere aus D-Milchsäure und L-Milchsäure besonders zweckmäßige Eigenschaften aufweisen. Nachdem ein durch direkte Kondensation von L-Milchsäure und D-Milchsäure erhältliches Copolymer die L- und D-Milchsäure-Einheiten in statistischer Zufallsverteilung enthält - im Gegensatz zur Ringöffnungspolymerisation - ist auch die Bioabbaubarkeit von Copoly mer-PLA's ganz ausgezeichnet.Products with average molecular weights M w between 1 × 10 6 and 1 × 10 7 give particularly favorable properties. Above all, M w ranges between 2 and 5 × 10 6 are preferred. In addition, it has been shown that copolymers of D-lactic acid and L-lactic acid have particularly useful properties. After a copolymer obtainable by direct condensation of L-lactic acid and D-lactic acid contains the L- and D-lactic acid units in random distribution - in contrast to ring opening polymerization - the biodegradability of copolymer PLAs is also very excellent.
Erfindungsgemäß sind auch Stärken ein bevorzugtes Kunststoffmaterial für die Beschichtungslage b) des Wandverkleidungsverbundes. Stärke besteht aus zwei Makromolekülen, Amylose (lineare Stärkekette) und Amylopektin (verzweigte Stärkekette), die in ihrer natürlichen Zusammensetzung zur Herstellung des biologisch abbaubaren Kunststoffmaterials geeignet sind.According to the invention, starches are also a preferred plastic material for the Coating layer b) of the wall cladding composite. Strength consists of two Macromolecules, amylose (linear starch chain) and amylopectin (branched Starch chain), which in its natural composition for the production of biodegradable plastic material are suitable.
Besonders geeignete Stärken auf Basis nachwachsender Rohstoff sind thermoplastische Stärken. Das Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Stärken beruht auf der Technologie der Compoundierextrusion und der Reaktionscompoundierextrusion. Hierbei wird das getrocknete Agrarprodukt Stärke durch Compoundierung im Extruder unter Verwendung eines Quell- oder Plastifizierungsmittels (z. B. Glycerin, Sorbitol) ohne Zugabe von Wasser in thermoplastische Stärke umgewandelt. Durch das Schmelzen bei einer Temperatur von 100-300°C, vorzugsweise 120-220°C wird eine permanente Umlagerung der molekularen Struktur der Stärke erreicht. Thermoplastische Stärken rekristallisieren im Gegensatz zur destrukturierter Stärke nicht. Destrukturierte Stärke entsteht, falls Stärke mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mehr als 5% unter Druck und Temperatur plastifiziert wird. Daher wird die handelsübliche native Stärke, die 14% Wasser, Kartoffelstärke sogar 18% Wasser enthält, zunächst durch Entgasung getrocknet.Starches based on renewable raw materials are particularly suitable thermoplastic starches. The process of making thermoplastic Strengths are based on compounding extrusion technology and Reaction compounding extrusion. This is the dried agricultural product Starch by compounding in the extruder using a swelling or Plasticizer (e.g. glycerin, sorbitol) without adding water in thermoplastic starch converted. By melting one Temperature of 100-300 ° C, preferably 120-220 ° C becomes permanent Rearrangement of the molecular structure of starch achieved. Thermoplastic In contrast to destructured starch, starches do not recrystallize. Destructured starch occurs if starch has a moisture content of more than 5% is plasticized under pressure and temperature. Hence the commercially available native starch containing 14% water, potato starch even 18% Contains water, first dried by degassing.
Der kristalline Anteil thermoplastischer Stärke beträgt im allgemeinen weniger als 5% und nimmt durch Lagerung nicht zu. Der kristalline Anteil destrukturierter Stärke ist nach dem Schmelzvorgang ebenfalls gering, vergrößert sich aber mit der Zeit. Dieses Merkmal spiegelt sich im Glasumwandlungspunkt wider, der bei thermoplastischer Stärke bei -40°C verbleibt, während er bei destrukturierter Stärke vergleichsweise wieder auf über 0°C ansteigt. Aus diesen Gründen werden destrukturierte Stärke und Werkstoffe auf deren Basis bei Lagerung allmählich spröde. Daher bestehen gravierende Unterschiede in der Kunststoffverarbeitungstechnologie zwischen den beiden Stärkearten.The crystalline fraction of thermoplastic starch is generally less than 5% and does not increase due to storage. The crystalline part destructurized starch is also low after melting, but increases with time. This characteristic is reflected in the Glass transition point reflected that at thermoplastic starch at -40 ° C remains while comparatively strengthened again with destructured strength rises above 0 ° C. For these reasons, destructive strength and Materials based on which gradually become brittle during storage. Therefore exist serious differences in plastics processing technology between the two types of strength.
Es können auch Polymermischungen mit weiteren abbaubaren Polymerkomponenten auf Basis der thermoplastischen Stärken zur Herstellung der Beschichtungslage b) verwendet werden. Bekannte abbaubare Polymerkomponenten sind beispielsweise aliphatische Polyester, zu diesen gehören beispielsweise Polymilchsäure, Polycaprolacton sowie maßgeschneiderte Copolyester aus aliphatischen Diolen und aliphatischen und/oder aromatischen Dicarbonsäuren, abbaubare Polyesteramide, Polyesterurethane, Polyvinylalkohole, Celluloseester oder -ether, Polyethylenoxidpolymere sowie Mischungen davon. Diese Komponenten bilden mit thermoplastischer Stärke in wasserfreier Schmelze durch Esterreaktion und/oder als Polymerkombinationen neue abbaubare Werkstoffe, die nach DIN 54900 kompostierbar sind. Weitere Additive sind beispielsweise natürliche Zuschlagstoffe und Plastifizierungsmittel wie Glycerin und deren Derivate sowie sechswertige Zuckeralkohole, wie Sorbit und deren Derivate.Polymer mixtures with other degradable ones can also be used Polymer components based on the thermoplastic starches for manufacturing the coating layer b) are used. Known degradable Polymer components are, for example, aliphatic polyesters include, for example, polylactic acid, polycaprolactone and tailor-made copolyesters from aliphatic diols and aliphatic and / or aromatic dicarboxylic acids, degradable polyester amides, Polyester urethanes, polyvinyl alcohols, cellulose esters or ethers, Polyethylene oxide polymers and mixtures thereof. Form these components with thermoplastic starch in anhydrous melt by ester reaction and / or as polymer combinations, new degradable materials that comply with DIN 54900 are compostable. Other additives are, for example, natural ones Aggregates and plasticizers such as glycerin and their derivatives as well hexavalent sugar alcohols, such as sorbitol and their derivatives.
Bei der Herstellung der Polymermischungen werden Phasenvermittler für die Homogenisierung der hydrophilen bzw. polaren Stärkephase und der hydrophoben bzw. unpolaren Polymerphase verwendet. Diese Phasenvermittler können entweder zugefügt werden oder bei einer bevorzugten Ausführungsform in situ entstehen. Als Phasenvermittler werden Blockcopolymere verwendet, die u. a. in der WO 91/16375, EP 0 539 544, US 5 280 055 und EP 0 596 437 ausführlich beschrieben sind.In the production of the polymer mixtures, phase mediators for the Homogenization of the hydrophilic or polar starch phase and the hydrophobic or non-polar polymer phase used. These phase brokers can either be added or in a preferred embodiment arise in situ. Block copolymers are used as phase mediators u. a. in WO 91/16375, EP 0 539 544, US 5 280 055 and EP 0 596 437 are described in detail.
Die intermolekulare Compoundierung dieser unterschiedlichen Polymere erfolgt unter definierten Temperatur- und Scherbedingungen durch Ankopplung der Phasengrenzflächen, so daß die Verteilungsstruktur der dispersen Phase bei der Verarbeitung erreicht wird.The intermolecular compounding of these different polymers takes place under defined temperature and shear conditions by coupling the Phase interfaces, so that the distribution structure of the disperse phase at Processing is achieved.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Umlagerung der Molekularstruktur der nativen Stärke in einem optimalen Verarbeitungsfenster (Temperatur- und Scherbedingungen) durch Polymere, die unten beschrieben sind, erzeugt werden. Es entfällt somit die Notwendigkeit, daß bei der Herstellung von Polymermischungen, die auf thermoplastischen Stärken basieren, nicht zunächst die native Stärke mit einem Plastifiziermittels umgewandelt werden muß, bevor das weitere Polymer hinzu dosiert wird. In quasi einem Arbeitsgang wird das Polymerblend in Schmelze unter trockenen Bedingungen durch Mischung von nativer Stärke bzw. Derivaten hiervon und abbaubaren hydrophoben Polymer hergestellt, wobei die native Stärke zu thermoplastischer Stärke umgewandelt wird.In a preferred embodiment, the rearrangement of the Molecular structure of native starch in an optimal processing window (Temperature and shear conditions) by polymers described below are generated. There is therefore no need for the Manufacture of polymer blends based on thermoplastic starches based, not first the native starch with a plasticizer must be converted before the further polymer is added. In the polymer blend is melted in a dry and dry process Conditions by mixing native starch or derivatives thereof and Degradable hydrophobic polymer made with native starch too thermoplastic starch is converted.
Zu geeigneten hydrophoben, abbaubaren Polymeren gehören, ohne daß hierdurch eine Einschränkung erfolgen soll, aliphatische Polyester, Polyestercopolymere, Polyesteramide, Polyesterurethane und/oder Mischungen davon. Besonders geeignet sind Polyestercopolymere und Polyesteramide sowie Mischungen davon. Durch die intermolekulare Ankopplung dieser Polymere an die Stärkephase und die homogene Verteilung der Polymerteilchen werden die physikalischen Eigenschaften beeinflußt. Insbesondere die hydrophoben Eigenschaften der Stärkekunststoffe werden erheblich gesteigert, die Feuchtigkeitsresistenz wird verbessert und die Versprödungstendenzen der thermoplastischen Stärke wird deutlich gesenkt.Suitable hydrophobic, degradable polymers include without this should result in a restriction, aliphatic polyesters, Polyester copolymers, polyester amides, polyester urethanes and / or mixtures from that. Polyester copolymers and polyester amides are particularly suitable Mixtures of these. Through the intermolecular coupling of these polymers the starch phase and the homogeneous distribution of the polymer particles become the influenced physical properties. Especially the hydrophobic Properties of the starch plastics are significantly increased, the Moisture resistance is improved and the embrittlement tendencies of the thermoplastic starch is significantly reduced.
Besonders geeignete Polymermischungen zum Einsatz im Tapetenbereich auf Basis des nachwachsenden Rohstoffs Stärke sowie Verfahren zur Herstellung und Verarbeitung von Folien, die Stärke enthalten, sind u. a. in den Patenten und Patentanmeldungen DE 43 17 696.8, DE 432 28 016.8, EP 0 479 964, EP-A-0 537 675, DE 43 17 692, EP 0 656 830, DE 196 16 500.8, EP 539 544, EP 542 155, PCT/EP 93/117 666, WO 95/04104, WO 96/19599, WO 96/31561, DE 196 24 641 offenbart.Particularly suitable polymer mixtures for use in the wallpaper area Basis of the renewable raw material starch as well as manufacturing process and processing of films containing starch may include a. in the patents and Patent applications DE 43 17 696.8, DE 432 28 016.8, EP 0 479 964, EP-A-0 537 675, DE 43 17 692, EP 0 656 830, DE 196 16 500.8, EP 539 544, EP 542 155, PCT / EP 93/117 666, WO 95/04104, WO 96/19599, WO 96/31561, DE 196 24 641 discloses.
Besonders geeignete thermoplastische Stärken sind unter der Produktbezeichnung BIOFLEX® (Folien auf Basis von thermoplastischer Stärke) und BIOPLAST® (Granulat auf Basis von thermoplastischer Stärke) von der Firma BIOTEC® erhältlich. Diese Polymere werden aus Pflanzenstärke und anderen vollständig biologisch abbaubaren Additiven hergestellt. Sie können auf konventionelle Weise verarbeitet werden und sind dank ihrer Zusammensetzung hervorragend biologisch abbaubar.Particularly suitable thermoplastic starches are among the Product designation BIOFLEX® (foils based on thermoplastic starch) and BIOPLAST® (granules based on thermoplastic starch) from BIOTEC® available. These polymers are made from plant starch and other fully biodegradable additives. You can on are processed conventionally and are thanks to their composition extremely biodegradable.
Für die Herstellung von Tapeten mit einer Beschichtung auf Basis der zuvor beschriebenen Biokunststoffe aus modifizierter thermoplastischer Stärke kann das Granulat, das durch das oben beschriebene Verfahren erhalten werden kann, verwendet werden. In einem zweiten Schritt wird dieses Granulat nach einem in der kunststoffverarbeitenden Industrie bekannten Verfahren zu einer Blas- oder Flachfolie verarbeitet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Folie direkt in einem kontinuierlichen, einstufigen Prozeß aus den Rohstoffen hergestellt (siehe DE 42 28 016.8). Die Stärkefolie wird in einem Siegelprozeß mit dem Tapetenpapier verbunden, indem jeweils das verwendete Papier in einem Gewichtsanteil von 80-130g/m2 und die Stärkefolie ebenfalls in einem Gewichtsanteil von 80-130g/m2 von der Rolle durch eine Kaschieranlage mit beheizten Walzen bei einer Temperatur von 40-150°C, vorzugsweise bei ca. 70°C, gefahren und anschließend nach den bekannten Verfahren zu einer Relief tapete konfektioniert wird.The granulate, which can be obtained by the process described above, can be used for the production of wallpapers with a coating based on the previously described bioplastics from modified thermoplastic starch. In a second step, this granulate is processed into a blown or flat film using a process known in the plastics processing industry. In a preferred embodiment, the film is produced directly from the raw materials in a continuous, one-step process (see DE 42 28 016.8). The starch film is connected to the wallpaper paper in a sealing process, in each case by using the paper used in a weight fraction of 80-130 g / m 2 and the starch film also in a weight fraction of 80-130 g / m 2 from the roll through a laminating system with heated rollers a temperature of 40-150 ° C, preferably at about 70 ° C, and then made according to the known methods to a relief wallpaper.
Eine erfindungsgemäße Verbundwandbekleidung kann optionell eine oder mehrere Bedruckungslagen c) aufweisen. Hierbei wird zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Gesamtkonzeptes bevorzugt die Wahl der für die Bedruckung eingesetzten Farben so getroffen, daß es sich um biologisch abbaubare Farbpigmente handelt, die nicht in den Körper eingebaut werden, also auch ungiftig sind. In bevorzugter Abwandlung der erfindungsgemäßen Wandbekleidung handelt es sich bei der Lage c) um eine Bedruckung, die überwiegend anionische Tiefdruck-Farbpigmente aufweist.A composite wall covering according to the invention can optionally one or have several printing layers c). This is to achieve the overall concept according to the invention prefers the choice of the Printing colors used so that it is biological degradable color pigments that are not built into the body, so are also non-toxic. In a preferred modification of the invention Wall covering is layer c) a print that predominantly has anionic gravure color pigments.
Falls aus Gründen der Ästhetik oder Optik Farben oder Pigmente eingesetzt werden sollen, die der Anforderung biologisch abbaubar nicht in vollem Umfang genügen, so ist dies im übrigen nicht besonders schädlich, da der Anteil an Farbpigmenten bezogen auf die Gesamtmasse eines Wandbekleidungsverbundes verschwindend gering ist. Insbesondere ist in einem solchen Fall davon auszugehen, daß der Gewichtsanteil der Farbpigmente am Gesamtgewicht der Verbundwandbekleidung <1 Gew.-% ist.If colors or pigments are used for aesthetic or optical reasons should be that the requirement is not fully biodegradable suffice, this is not particularly harmful since the share of Color pigments based on the total mass of a wall covering composite is negligible. In particular, is in such a case assume that the proportion by weight of the color pigments in the total weight of the Composite wallcovering is <1% by weight.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist zwischen den Lagen a) und b) des erfindungsgemäßen Verbundes eine Schicht d) angeordnet, wobei es sich bei der Schicht d) um einen biologisch abbaubaren Kleber auf Basis von Polyurethanprepolymer d1) oder einen Haftvermittler auf Basis von Polyetherepoxiden d2) handelt. Der Kleber oder Haftvermittler dient dabei insbesondere zur Verbesserung des Verbundes zwischen der Schicht a) und b), sofern die Haftung zwischen den beiden Schichten a) und b) bedingt durch den Herstellungsprozeß von vornherein nicht an sich ausreichend ist.In a further expedient embodiment, between layers a) and b) of the composite according to the invention a layer d) is arranged, wherein it is layer d) around a biodegradable adhesive based on Polyurethane prepolymer d1) or an adhesion promoter based on Polyether epoxides d2). The glue or adhesion promoter is used in particular to improve the bond between layers a) and b), if the adhesion between the two layers a) and b) due to the Manufacturing process is not sufficient in itself from the outset.
Als Kleber ist im Rahmen der Erfindung ein Polyurethanprepolymeres mit Isocyanat End-Gruppen auf Basis von Diisocyanaten unterschiedlicher Reaktivität einsetzbar. Solche Verbindungen mit Isocyanatgruppen sind seit langem bekannt und können mit geeigneten Härtern - meist mehrfunktionellen Alkoholen - in einfacher Weise zu Hochpolymeren umgesetzt werden. So ist deren Verwendung als Dichtungsmasse, als Lack oder Klebstoff bekannt. Als Kleber insbesondere geeignet sind im Rahmen der Erfindung Polyurethanprepolymere mit endständigen Isocyanatgruppen unterschiedlicher Reaktivität und mehrfunktionellen Alkoholen, die dadurch erhältlich sind, daß man in einem ersten Reaktionsschritt 2,4-Toluylendiisocyanat mit mehrfunktionellen Alkoholen im Verhältnis OH : NCO zwischen 4 und 0,55 umsetzt und nach Abreaktion praktisch aller schnellen NCO-Gruppen mit einem Teil der vorhandenen OH-Gruppen in einem zweiten Reaktionsschritt ein im Vergleich zu den weniger reaktiven NCO-Gruppen des 2,4-Toluylen-diisocyanat aus Reaktionsschritt eins reaktiveres Diisocyanat equimolar oder im Überschuß, bezogen auf noch freie OH-Gruppen, zusetzt, wobei gewünschtenfalls übliche Katalysatoren und/oder erhöhte Temperaturen angewendet werden.In the context of the invention, a polyurethane prepolymer is used as the adhesive Isocyanate end groups based on different diisocyanates Reactivity can be used. Such compounds with isocyanate groups have been Known for a long time and can with suitable hardeners - mostly multi-functional Alcohols - easily converted to high polymers. So is their use as a sealant, as a varnish or adhesive known. As Adhesives are particularly suitable in the context of the invention Polyurethane prepolymers with different terminal isocyanate groups Reactivity and polyfunctional alcohols, which are obtainable in that in a first reaction step with 2,4-tolylene diisocyanate polyfunctional alcohols in the ratio OH: NCO between 4 and 0.55 implemented and after reaction of virtually all fast NCO groups with one Part of the OH groups present in a second reaction step Comparison to the less reactive NCO groups of 2,4-tolylene diisocyanate from reaction step one more reactive diisocyanate equimolar or in excess, based on OH groups still free, is added, if desired customary Catalysts and / or elevated temperatures are used.
In der ersten Stufe dieses Verfahrens nach dem der im Rahmen der Erfindung einsetzbare Kleber erhältlich ist, kann eine Vielzahl von mehrfunktionellen Alkoholen eingesetzt werden. Geeignet sind in dieser Stufe aliphatische Alkohole mit 2 bis 4 Hydroxylgruppen pro Moleküle. Wenngleich primäre wie auch sekundäre Alkohole eingesetzt werden können, sind die sekundären bevorzugt. So können insbesondere die Umsetzungsprodukte niedermolekularer mehrfunktioneller Alkohole mit Alkylenoxiden mit bis zu 4 C-Atomen eingesetzt werden. Geeignet sind beispielsweise die Umsetzungsprodukte von Ethylen glycol, Propylenglycol, von den isomeren Butandionen oder Hexandionen mit Ethylenoxid, Propylenoxid und/oder Butenoxid. Ferner können die Umsetzungsprodukte trifunktioneller Alkohole wie Glycerin, Trimethylolethan und/oder Trimethylpropan oder höher funkionelle Alkohole wie beispielsweise Pentaerythrit oder Zuckeralkohole mit den genannten Alkenoxiden eingesetzt werden. Besonders geeignet sind Polyetherpolyole mit einem Molekulargewicht von 100 bis 10.000 vorzugsweise 1.000 bis 5.000 und insbesondere Polypropylenglycol.In the first stage of this process according to that of the invention Applicable glue is available, can be a variety of multifunctional Alcohols are used. Aliphatic are suitable at this stage Alcohols with 2 to 4 hydroxyl groups per molecule. Although primary like secondary alcohols can also be used are the secondary ones prefers. In particular, the reaction products can be of low molecular weight polyfunctional alcohols with alkylene oxides with up to 4 carbon atoms will. For example, the reaction products of ethylene are suitable glycol, propylene glycol, from the isomeric butane or hexane with Ethylene oxide, propylene oxide and / or butene oxide. Furthermore, the Reaction products of trifunctional alcohols such as glycerin, trimethylolethane and / or trimethylpropane or higher functional alcohols such as, for example Pentaerythritol or sugar alcohols used with the alkene oxides mentioned will. Polyether polyols with a molecular weight are particularly suitable from 100 to 10,000, preferably 1,000 to 5,000 and in particular Polypropylene glycol.
Somit können je nach gewünschtem Molekulargewicht Anlagerungsprodukte von wenigen mol Ethylenoxid und/oder Propylenoxid pro mol oder aber von mehr als 100 mol Ethylenoxid und/oder Propylenoxid pro mol an niedermolekulare mehrfunktionelle Alkohole eingesetzt werden. Weitere Polyetherpolyole sind durch Kondensation von zum Beispiel Glycerin oder Pentaerythrit unter Wasserabspaltung herstellbar. In der Polyurethan-Chemie gebräuchliche Polyole entstehen weiterhin durch Polymerisation von Tetrahydrofuran. Unter den genannten Polyetherpolyolen sind die Umsetzungsprodukte von mehrfunktionel len niedermolekularen Alkoholen wie Propylenoxid unter Bedingungen, bei denen zumindest teilweise sekundäre Hydroxylgruppen entstehen, besonders geeignet. Weitere geeignete Polyetherpolyole sind z. B. in der DE 25 59 759 beschrieben.Depending on the desired molecular weight, addition products of a few moles of ethylene oxide and / or propylene oxide per mole or more than 100 moles of ethylene oxide and / or propylene oxide per mole of low molecular weight polyfunctional alcohols are used. Other polyether polyols are by condensation of, for example, glycerol or pentaerythritol under Dehydration can be produced. Polyols commonly used in polyurethane chemistry continue to arise through the polymerization of tetrahydrofuran. Among the The polyether polyols mentioned are the reaction products of polyfunctional len low molecular weight alcohols such as propylene oxide under conditions which are at least partially secondary hydroxyl groups, especially suitable. Other suitable polyether polyols are e.g. B. in DE 25 59 759 described.
Weiterhin sind im Rahmen der Erfindung verwendbar zur Herstellung des einsetzbaren Klebers Polyesterpolyole mit einem Molekulargewicht von 200 bis 10.000. Nach einer ersten Ausführungsform können Polyesterpolyole verwendet werden, die durch Umsetzung von niedermolekularen Alkoholen, insbesondere von Ethylenglycol, Propylenglycol, Glycerin oder Trimethylolpropan mit 1 bis 50 Mol Caprolacton entstehen. Weitere geeignete Polyesterpolyole sind durch Polykondensation herstellbar. So können difunktionelle und/oder trifunktionelle Alkohole mit einem Unterschuß an Dicarbonsäuren und/oder Tricarbonsäuren oder deren reaktive Derivate zu Polyesterpolyolen kondensiert werden.Furthermore, can be used in the context of the invention for the production of usable adhesive polyester polyols with a molecular weight of 200 to 10,000. According to a first embodiment, polyester polyols can be used be by the implementation of low molecular weight alcohols, in particular of ethylene glycol, propylene glycol, glycerin or trimethylolpropane with 1 to 50 moles of caprolactone are formed. Other suitable polyester polyols are Polycondensation can be produced. So difunctional and / or trifunctional Alcohols with a deficit of dicarboxylic acids and / or tricarboxylic acids or their reactive derivatives are condensed to polyester polyols.
Geeignete Dicarbonsäuren sind hier Bernsteinsäure und ihre höheren Homologen mit bis zu 12 C-Atomen, ferner ungesättige Dicarbonsäuren wie Maleinsäure oder Fumarsäure sowie aromatische Dicarbonsäuren, insbesondere die isomeren Phthalsäuren. Als Tricarbonsäuren sind Zitronensäure oder Trimellitsäure geeignet. Im Sinne der Erfindung besonders geeignet sind Polyesterpolyole aus den genannten Dicarbonsäuren und Glycerin, welche einen Restgehalt an sekundären OH-Gruppen aufweisen.Suitable dicarboxylic acids here are succinic acid and its higher homologues with up to 12 carbon atoms, also unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid or fumaric acid and aromatic dicarboxylic acids, especially the isomers Phthalic acids. As tricarboxylic acids are citric acid or trimellitic acid suitable. Polyester polyols made of are particularly suitable for the purposes of the invention the dicarboxylic acids mentioned and Glycerin, which have a residual content of secondary OH groups.
Um Umsetzungsprodukte von 2,4-Toluylendiisocyanat mit mehrfunktionellen Alkoholen zu erhalten, welche erfindungsgemäß in der zweiten Reaktionsstufe als Lösungsmittel oder Reaktivverdünner eingesetzt werden können, ist es wichtig ein bestimmtes Verhältnis zwischen Hydroxylgruppen und Isocyanatgruppen einzuhalten. So entstehen geeignete Produkte, die nach Abreaktion der reaktiveren NCO-Gruppen noch OH-Gruppen enthalten, wenn die Anzahl der OH-Gruppen geteilt durch die Anzahl von Isocyanatgruppen zwischen 4 und 0,55 eingestellt wird, vorzugsweise zwischen 1 und 0,6.To reaction products of 2,4-tolylene diisocyanate with multifunctional Obtaining alcohols, which according to the invention in the second reaction stage can be used as a solvent or reactive diluent, it is important a certain ratio between hydroxyl groups and Comply with isocyanate groups. This is how suitable products are created that follow Abreaction of the more reactive NCO groups still contain OH groups, if the number of OH groups divided by the number of isocyanate groups is set between 4 and 0.55, preferably between 1 and 0.6.
In der zweiten Stufe werden zur Herstellung des Klebers in den OH- und NCO-funktionellen Reaktionsprodukten der ersten Reaktionsstufe als Reaktivverdünner symmetrische, dicyclische Diisocyanate mit den restlichen OH-Gruppen zur Reaktion gebracht. Die Menge der dicyclischen Diisocyanate, bezogen auf die Gesamtmenge der Diisocyanate in Stufe 1 und 2, beträgt 5 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 60 Gew.-% und insbesondere 10 bis 40 Gew.-%. Für die Reaktion der zweiten Stufe beträgt das Molverhältnis OH-Gruppen : NCO-Gruppen, ausgedrückt als Quotient der OH-Gruppen geteilt durch Isocyanatgruppen, bevorzugt 0,5 bis 1,0, insbesondere 0,6 bis 0,8, bezogen auf restliche OH-Gruppen. In the second stage for the production of the adhesive in the OH and NCO-functional reaction products of the first reaction stage as Reactive diluents symmetrical, dicyclic diisocyanates with the rest OH groups reacted. The amount of dicyclic diisocyanates, based on the total amount of diisocyanates in stages 1 and 2, is 5 to 80% by weight, preferably 5 to 60% by weight and in particular 10 to 40% by weight. For the second stage reaction, the molar ratio is OH groups: NCO groups, expressed as the quotient of the OH groups divided by isocyanate groups, preferably 0.5 to 1.0, in particular 0.6 to 0.8, based on remaining OH groups.
Bei der Auswahl der dicyclischen Diisocyanate ist es wichtig, daß die Reaktivität ihrer Isocyanatgruppen gegenüber Hydroxylgruppen höher liegt als die der endständigen Isocyanatgruppen des Reaktivverdünners. Somit sind in erster Linie die Diaryldiisocyanate geeignet. Bevorzugt sind 4,4'-Di phenylmethandiisocyanat und/oder substituierte 4,4'-Diphenylmethandiisocyanate.When choosing dicyclic diisocyanates, it is important that the reactivity their isocyanate groups compared to hydroxyl groups is higher than that of terminal isocyanate groups of the reactive diluent. Thus, in the first place Line the diaryl diisocyanates suitable. 4,4'-Di are preferred phenylmethane diisocyanate and / or substituted 4,4'-diphenylmethane diisocyanate.
Die bevorzugt bei Temperaturen zwischen 40 und 100°C erhältlichen Produkte weisen einen substantiell verminderten Anteil an freiem, monomeren Toluylendiisocyanat aber auch an freien, monomeren dicyclischen Diisocyanaten auf. So tritt bei großflächiger Anwendung der Prepolymeren bei erhöhten Temperaturen also etwa 80 bis 100°C keine Belästigung durch flüchtiges Toluylendiisocyanat auf. Ein weiterer Vorteil der Verfahrensprodukte ist ihre relativ geringe Viskosität, die sie z. B. für lösungsmittelfreie Klebstoffan wendungen geeignet macht.The preferred products available at temperatures between 40 and 100 ° C have a substantially reduced proportion of free, monomeric Toluene diisocyanate but also on free, monomeric dicyclic diisocyanates on. Thus, when the prepolymers are used over a large area, the Temperatures about 80 to 100 ° C so no annoyance from volatile Toluene diisocyanate. Another advantage of the process products is theirs relatively low viscosity that they z. B. for solvent-free adhesive makes turns suitable.
Von solchen Prepolymeren war bekannt, daß sie sich in Substanz oder als Lösung in organischen Lösungsmitteln zum Verkleben von Kunststoffen, insbesondere zum Kaschieren von Kunststoffolien eignen, wobei übliche Härter, etwa mehrfunktionelle höhermolekulare Alkohole zugesetzt werden können (2 Komponentensysteme) oder daß Oberflächen mit definiertem Feuchtigkeitsgehalt mit solcherlei erhältlichen Produkten direkt verklebt werden können, wobei Folienverbunde mit hoher Verarbeitungssicherheit beim Heißsiegeln erhalten werden können. Es muß angesichts der ansonsten nicht befriedigenden biologischen Abbaubarkeit von Polyurethanprepolymer-Klebern um so mehr überraschen, daß die Polyurethanprepolymerkleber eines erfindungsgemäßen mehrlagigen Folienverbundes eine ebenso gute und hervorragende biologische Abbaubarkeit und Kompostierbarkeit aufweisen, wie dies bei der biologisch abbaubaren Ware bestehend aus Polyesteramiden und/oder Polyestern sowie der Barriereschicht aus Polyvinylalkolhol der Fall ist. Such prepolymers were known to be in bulk or as Solution in organic solvents for bonding plastics, are particularly suitable for laminating plastic films, customary Harder, such as polyfunctional higher molecular alcohols are added can (2 component systems) or that surfaces with defined Moisture content can be glued directly with such available products can, where film composites with high processing reliability Heat sealing can be obtained. Given the otherwise, it doesn't have to satisfactory biodegradability of polyurethane prepolymer adhesives all the more surprising that the polyurethane prepolymer adhesive one multilayer film composite according to the invention is just as good and have excellent biodegradability and compostability, such as this for the biodegradable goods consisting of polyester amides and / or polyesters and the barrier layer made of polyvinyl alcohol is the case.
In einer besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform kennzeichnet sich der mehrlagige biologisch abbaubare Wandbekleidungsverbund dadurch, daß die papierne Tapetenlage und eine Folie aus einem der biologisch abbaubaren Kunststoffmaterialien, bevorzugt aus Polyester und/oder Polyesteramid unter Zuhilfenahme eines Haftvermittlers auf Basis Polyetherepoxiden coextrudiert sind. Obwohl die Haftung zwischen den Schichten a) und b) für viele Anwendungszwecke ausreichend sein kann, kann diese durch einen entsprechenden Haftvermittler deutlich gesteigert werden. Zu den einsetzbaren Haftvermittlern gehören unter anderem solche auf Basis von Polyetherepoxiden. Dabei kommen alle dem Fachmann geläufigen Materialen auf Basis von Polyetherepoxiden in Frage, sofern sie das Kriterium der biologischen Abbaubarkeit erfüllen.In a special embodiment according to the invention, the multilayer biodegradable wallcovering composite in that the paper wallpaper and a film from one of the biodegradable Plastic materials, preferably made of polyester and / or polyester amide With the help of an adhesion promoter based on polyether epoxides coextruded are. Although the adhesion between layers a) and b) for many Applications may be sufficient, this can be done by a corresponding adhesion promoter can be increased significantly. To the usable Adhesion promoters include those based on polyether epoxides. All materials familiar to the expert come on the basis of Polyether epoxides in question, provided they meet the criterion of biological Meet degradability.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung von vollständig kompostierbaren mehrlagigen Wandbekleidungsverbunden der eingangs genannten Art.The invention also relates to a method for producing fully compostable multi-layer wallcovering composite of Art.
Beim Verfahren zur Herstellung von vollständig kompostierbaren mehrlagigen Verbundwandbekleidungen wird gemäß der Erfindung wenigstens eine Tapetenlage auf Papier bereit gestellt, auf welche eine oder mehrere Beschichtungslagen aus biologisch abbaubaren, thermoplastisch verarbeitbaren Polymeren aufgebracht werden, wobei die Kunststofflagen gegebenenfalls wiederum bedruckt werden.In the process of producing fully compostable multilayer Composite wallcoverings is at least one according to the invention Wallpaper layer provided on paper, on which one or more Coating layers made from biodegradable, thermoplastically processable Polymers are applied, the plastic layers optionally printed again.
Die Lage aus biologisch abbaubaren, thermoplastisch verarbeitbaren Polymeren kann dabei auf verschiedene Art und Weise auf die papierne Tapetenlage a) aufgebracht werden. So ist es beispielsweise möglich den Kunststoff auf geeignete Weise auf die Tapetenlage aus Papier aufzusprühen. The layer made of biodegradable, thermoplastically processable polymers can in different ways on the paper wallpaper layer a) be applied. So it is possible, for example, on the plastic suitable way to spray onto the paper wallpaper layer.
In zweckmäßiger Abwandlung ist es jedoch bei weitem bevorzugt, die Beschichtungslage b) in Form einer Folie auf die papierene Tapetenlage a) zu bringen.In an expedient modification, however, it is far preferred that Coating layer b) in the form of a film on the paper wallpaper layer a) bring.
In besonders vorteilhafter Modifikation dieses Verfahrens wird die Beschichtungslage b) als Folie mit einem Kleber auf Basis eines Polyurethanprepolymeren auf die papierne Tapetenlage a) aufkaschiert. Hierdurch gelingt die Kombination einer sehr einfachen Herstellung mit einem Produkt, welches alle an eine handelsübliche Verbundwandbekleidung gestellten Anforderung ebenso befriedigen kann wie es darüber hinaus eine vollständige biologische Abbaubarkeit, insbesondere Verrottbarkeit und Kompostierbarkeit aufweist.In a particularly advantageous modification of this method, the Coating layer b) as a film with an adhesive based on a Laminated polyurethane prepolymers on the paper wallpaper layer a). Hereby succeeds in combining a very simple production with a product, which all put on a standard composite wall covering It can satisfy a requirement just as much as it can a complete one biodegradability, especially rot and compostability having.
In einer Abwandlung des erfindungsgemäßen Herstellungsprozesses kann es auch bevorzugt sein, daß die Folie ohne Kleber lediglich durch Heißsiegeln auf die Papierbasis aufgebracht wird. Diese sehr einfache Aufbringungsweise eignet sich für alle Tapetenverbunde, an welche keine besonderen Anforderungen hinsichtlich der Haftung zwischen den einzelnen Lagen gestellt werden.In a modification of the manufacturing process according to the invention, it can also be preferred that the film without adhesive only by heat sealing the paper base is applied. This very simple method of application is suitable for all wallpaper combinations, to which no special requirements regarding liability between the individual layers.
Schließlich kann die Beschichtungslage b) mit der Tapetenlage a) auch durch Coextrusion verbunden werden. Hierbei ist die Coextrusion von Papier und Kunststofflagen dem Fachmann an sich geläufig und ohne weitere Probleme möglich. Sollte jedoch auf Grund der zur Anwendung kommenden Materialien die Coextrusion an sich zu einer nur geringen Haftung zwischen den einzelnen beteiligten Lagen führen, so ist es in abgewandelter besonders zweckmäßiger Modifikation des Verfahrens der Erfindung möglich, Folien aus biologisch abbaubarem Kunststoff, insbesondere aus Polyester und/oder Polyesteramid mit der papiernen Basislage unter Zuhilfenahme eines Haftvermittlers auf Basis von Polyetherepoxiden zu coextrudieren. Hierbei wird der Haftvermittler nur in sehr geringen Mengen eingesetzt und darüber hinaus sind auch Polyetherepoxidverbindungen biologisch abbaubar, verrott- und kompostierbar, so daß entweder ein geringer Anteil Polyetherepoxid ökologisch unbedenklich oder problemlos kompostierbar und verrottbar ist.Finally, the coating layer b) can also pass through with the wallpaper layer a) Coextrusion can be connected. Here is the coextrusion of paper and Plastic layers familiar to the expert per se and without further problems possible. However, due to the materials used the coextrusion per se leads to only a slight adhesion between the individual involved locations, so it is particularly useful in modified Modification of the method of the invention possible, films made of biological degradable plastic, especially polyester and / or polyester amide with the paper base layer with the help of an adhesion promoter based to coextrude polyether epoxides. Here the adhesion promoter is only in very small amounts are used and beyond Polyether epoxy compounds biodegradable, rot and compostable, so that either a small proportion of polyether epoxy is ecologically harmless or is easily compostable and rotten.
Nachfolgende Beispiele dienen zur eingehenden Erläuterung des Gegenstands der Erfindung. Zunächst werden verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer kompostierbarer Tapetenverbunde unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben.The following examples serve to explain the subject in detail the invention. First, various embodiments Compostable wallpaper composites according to the invention with reference to the attached figures described in more detail.
In den Figuren zeigen:The figures show:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen kompostierbaren Verbundwandbekleidung, wobei zur Verbesserung der Übersichtlichkeit die an sich eng aneinanderliegenden einzelnen Lagen mit einem gewissen Abstand dargestellt sind; Fig. 1 shows a schematic cross section through a first embodiment of a compostable composite wall covering according to the invention, wherein the closely spaced se individual layers are shown at a certain distance to improve clarity;
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen kompostierbaren Verbundwandbekleidung, wobei auch hier zur Vereinfachung der Darstellung zur Verbesserung der Übersichtlichkeit die in der fertigen Tapete fest miteinander verbundenen einzelnen Lagen und Schichten mit Abstand zueinander dargestellt sind; und Fig. 2 is a schematic cross section through a second embodiment of the compostable composite wall covering according to the invention, being shown here for simplicity of illustration to improve the clarity the fixedly-connected with each other in the finished wallpaper individual layers and layers spaced from one another; and
Fig. 3 eine Graphik in der die Abbauraten von Papier, Stärke und einem ≈1 : 1 Verbund aus Papier und Stärke gegen die Zeit in Tagen aufgetragen ist. . 1 is plotted composite of paper and strength against time in days: shows a graph in which the rates of degradation of paper strength and a ≈1. 3
In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen vollständig kompostierbaren mehrlagigen Wandbekleidungsverbund gemäß der Erfindung. Dieser weist als Basisschicht eine Rohpapierlage 2 aus bevorzugt holzhaltigem Papier auf. Im gezeigten Beispiel ist unter wandnaher Seite die nicht dem Verbund zugewandte Seite der Rohpapierlage 2 zu verstehen. Auf der Sichtseite ist in direktem Kontakt mit der Rohpapierlage 2 eine Kunststofflage 3 aus biologisch abbaubarer Ware dargestellt. Die biologisch abbaubare Ware (Schicht 3) ist mit der Rohpapierlage 2 im gezeigten Beispiel durch Heißversiegelung verbunden. Bei der Lage aus biologisch abbaubarer Ware handelt es sich beispielsweise um das Poyesteramid BAK 1095 der Firma Bayer, das Polylactid ®Lacea der Firma Mitsui Toatsu oder um ein Stärkematerial ®Bioflex der Firma Biotec. Desweiteren ist in der Fig. 1 eine Farbschicht 4 zu erkennen, welche als Bedruckungslage auf der Sichtseite des Verbundes 1 in direktem Kontakt mit der Beschichtungslage 3 ist. Zusammen bilden Rohpapierlage 2, Kunststofflage 3 und Bedruckungslage 4 eine Ausführungsform des biologisch abbaubaren Tapetenverbundes 1 gemäß der Erfindung.In Fig. 1, reference numeral 1 according to the invention refers to a fully compostable multilayer composite wall covering. This has a base paper layer 2 of preferably wood-containing paper as the base layer. In the example shown, the side near the wall is understood to mean the side of the base paper layer 2 that is not facing the composite. On the visible side, a plastic layer 3 made of biodegradable goods is shown in direct contact with the base paper layer 2 . The biodegradable goods (layer 3 ) are connected to the base paper layer 2 in the example shown by heat sealing. The layer made of biodegradable goods is, for example, the polyester amide BAK 1095 from Bayer, the polylactide ®Lacea from Mitsui Toatsu or a starch material ®Bioflex from Biotec. Furthermore, a color layer 4 can be seen in FIG. 1, which as a printing layer on the visible side of the composite 1 is in direct contact with the coating layer 3 . Together, base paper layer 2 , plastic layer 3 and printing layer 4 form an embodiment of the biodegradable wallpaper composite 1 according to the invention.
Eine Abwandlung von dieser ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird in Fig. 2 dargestellt. Auch hierin bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen biologisch abbaubaren Tapetenverbund, der jedoch neben der Rohpapierlage 2, der Kunststoffbeschichtung 3 und der Bedruckung 4 noch eine Schicht 5 aufweist. Bei der Schicht 5 handelt es sich um ein Klebematerial auf Polyurethanprepolymer-Basis, welches zum Kaschieren der Kunststoffolienlage 3 auf die Papierbasislage 2 dient.A modification of this first embodiment according to the invention is shown in FIG. 2. Here, too, the reference number 1 designates a biodegradable wallpaper composite, which, however, has a layer 5 in addition to the base paper layer 2 , the plastic coating 3 and the printing 4 . Layer 5 is an adhesive material based on polyurethane prepolymer, which serves to laminate the plastic film layer 3 onto the paper base layer 2 .
Die erfindungsgemäße Eigenschaft der biologischen Abbaubarkeit wird wie folgt
definiert:
In einem modifizierten Sturmtest (OEDC-Richtlinie 301 B) werden die zu
testenden Polymere, Folien, Lagen und Verbunde auf ihre Abbaubarkeit
untersucht. Die Versuchsdauer beträgt 28 Tage. Der Abbau wird nach
vorgegebenen Zeitabschnitten anhand der Menge an gebildetem CO2 gemessen.
The biodegradability property of the invention is defined as follows:
In a modified storm test (OEDC guideline 301 B), the polymers, foils, layers and composites to be tested are examined for their degradability. The test duration is 28 days. The breakdown is measured according to predetermined time periods on the basis of the amount of CO 2 formed.
Es wurde die Abbaubarkeit folgender Substanzen untersucht:
A1: Papier (Kyro PVC C90 g/m2 der Firma METSÄ-SERLA),
A2: Stärke (Bioplast GF 102/14 der Firma BIOTEC),
A3: ≈1 : 1 Verbund aus Papier und Stärke.The degradability of the following substances was examined:
A1: paper (Kyro PVC C90 g / m 2 from METSÄ-SERLA),
A2: starch (Bioplast GF 102/14 from BIOTEC),
A3: ≈1: 1 composite of paper and starch.
Der Verbund wurde durch Coextrusion des Papiers mit der Stärke hergestellt. Hierzu wird eine Raiffenhäuser Chill-Roll-Anlage verwendet, die einen 50 mm Extruder mit einer 3-Zonen-Schnecke aufweist. Die Drehzahl beträgt 56 UPM, die Bahngeschwindigkeit 11 m/min und die Walzentemperatur 40°C, so daß die Stärkeschicht etwa 100 µ mißt.The composite was made by coextruding the paper with the starch. For this purpose, a Raiffenhäuser chill-roll system is used, which has a 50 mm Has extruder with a 3-zone screw. The speed is 56 rpm, the web speed 11 m / min and the roller temperature 40 ° C, so that the Starch layer measures about 100 microns.
Die Konzentration der Substanzen wurde ihrem Kohlenstoffgehalt entsprechend
gewählt. Dieser wurde durch Elementaranalyse bestimmt. Der Kohlenstoffanteil
der Prüfsubstanzen beträgt:
Papier (A1): 39%, entsprechend werden 30 mg/l, insgesamt 90 mg als
Prüfsubstanz A1 eingesetzt (= 11,7 mg Kohlenstoff/l);
Stärke (A2): 54,4%, entsprechend werden 20 mg/l insgesamt 60 mg als
Prüfsubstanz A2 eingesetzt (= 10,88 mg Kohlenstoff/l);
Papier-Stärke-Verbund: 49%, entsprechend werden 25 mg/l insgesamt
75 mg als Prüfsubstanz A3 eingesetzt (= 12,25 mg
Kohlenstoff/l).
The concentration of the substances was chosen according to their carbon content. This was determined by elemental analysis. The carbon content of the test substances is:
Paper (A1): 39%, correspondingly 30 mg / l, a total of 90 mg are used as test substance A1 (= 11.7 mg carbon / l);
Starch (A2): 54.4%, correspondingly 20 mg / l, a total of 60 mg is used as test substance A2 (= 10.88 mg carbon / l);
Paper-starch composite: 49%, correspondingly 25 mg / l, a total of 75 mg is used as test substance A3 (= 12.25 mg carbon / l).
Die Prüfsubstanzen werden zur Vorbereitung für die Untersuchung pulverisiert und homogenisiert. Die Zerkleinerung erfolgt in einer Tieftemperatur-Schlag rotormühle unter Verwendung von flüssigem Stickstoff.The test substances are pulverized in preparation for the test and homogenized. The crushing takes place in a low temperature blow rotor mill using liquid nitrogen.
Zusätzlich wird zur Überprüfung des Testsystems ein Referenzversuch sowie ein Kontrollversuch durchgeführt. Bei dem Referenzversuch werden 35 mg/l (entspricht 10,2 mg Kohlenstoff/l) Natriumacetat (Natriumacetat puriss., Fluka, Charge 346574/1 1095) als Prüfsubstanz verwendet, bei dem Kontrollversuch wird zur mineralischen Nährlösung gemäß OECD 301 B und dem Inokulum nur Wasser zugegeben.In addition, a reference test is carried out to check the test system as well carried out a control test. In the reference experiment, 35 mg / l (corresponds to 10.2 mg carbon / l) sodium acetate (sodium acetate puriss., Fluka, Batch 346574/1 1095) used as test substance in the control test only becomes a mineral nutrient solution according to OECD 301 B and the inoculum Water added.
In eine 5 000 ml Braunglasflasche werden zu 2970 ml einer mineralischen Nährlösung gemäß OECD 301 B 30 ml einer wäßrigen Mischung aus Mikroorganismen (Inokulum: 4,2×104 keimbildende Kolonien pro ml), die aus einem nicht adaptierten Belebtschlamm gewonnen wurde (Kläranlage Hildesheim), gegeben. Die Konzentration an kolonienbildenden Mikroorganismen beträgt 4,2×102 pro ml in der entstandenen Lösung.In a 5,000 ml brown glass bottle, 2970 ml of a mineral nutrient solution according to OECD 301 B are 30 ml of an aqueous mixture of microorganisms (inoculum: 4.2 × 10 4 nucleating colonies per ml), which was obtained from a non-adapted activated sludge (sewage treatment plant Hildesheim ). The concentration of colony-forming microorganisms is 4.2 × 10 2 per ml in the resulting solution.
Das Gefäß wird anschließend für 24 h mit CO2-freier Luft gespült. Danach werden 3 Gaswaschflaschen an die Luftauslässe der Inkubationsgefäße angeschlossen und die jeweilige Prüfsubstanz (A1, A2, A3 oder Natriumacetat) in die Inkubationsgefäße gegeben. Im folgenden wird bei 22±2°C inkubiert, wobei das System an CO2-freie Luft angeschlossen ist. Die gebildete CO2-Menge wird an den in Tabelle 1, 2, 3 bzw. 4 angegebenen Tagen bestimmt. Nach 28 Tagen wird der Ansatz mit 1 ml konzentrierter HCl versetzt. Anschließend wird für weitere 24 h belüftet, um abschließend die Menge an freigesetztem CO2 zu bestimmen.The vessel is then flushed with CO 2 -free air for 24 h. Then 3 gas wash bottles are connected to the air outlets of the incubation vessels and the respective test substance (A1, A2, A3 or sodium acetate) is added to the incubation vessels. The following is incubated at 22 ± 2 ° C, the system being connected to CO 2 -free air. The amount of CO 2 formed is determined on the days given in Table 1, 2, 3 and 4 respectively. After 28 days, 1 ml of concentrated HCl is added to the mixture. It is then ventilated for a further 24 h in order to finally determine the amount of CO 2 released.
Der pH-Wert der Lösung wird zu Beginn und am Ende eines jeden Versuchs bestimmt. Er beträgt in den Kontrollversuchen 7,59 bzw. 7,56, in dem Referenzversuch (Natriumacetat) 7,90 und in den Prüfversuchen (A1, A2 oder A3) 7,53±0,05 (pH-Meter: Corning pH 240).The pH of the solution is measured at the beginning and end of each experiment certainly. In the control experiments it was 7.59 and 7.56 in which Reference test (sodium acetate) 7.90 and in the test tests (A1, A2 or A3) 7.53 ± 0.05 (pH meter: Corning pH 240).
Die Bestimmung der CO2-Menge erfolgt durch Titration nach vollständiger Absorption des freigesetzten CO2 in basischer Ba(OH)2-Lösung. Die Rücktitration des verbliebenen Ba(OH)2 mit 0,05 N Salzsäure erfolgt in den ersten 10 Tagen dreimal, anschließend zweimal wöchentlich. Aus der Differenz zwischen Anfangswert und Wert zum Bestimmungszeitpunkt ergibt sich die Menge an gebildetem Kohlendioxid. Für die Berechnung der Brutto-CO2-Pro duktion entspricht die verminderte Titration von 1 ml einer 0,05 N HCl-Lö sung 1,1 mg CO2. Es wird jeweils bis zum Neutralpunkt titriert (pH-Meter: Corning pH 240). Bei der Berechnung der Netto-CO2-Produktion wird die CO2-Produktion von Kontrollansätzen berücksichtigt.The determination of the amount of CO 2 by titration after complete absorption of the released CO 2 in basic Ba (OH) 2 solution. The back-titration of the remaining Ba (OH) 2 with 0.05 N hydrochloric acid is carried out three times in the first 10 days, then twice a week. The difference between the initial value and the value at the time of determination gives the amount of carbon dioxide formed. For the calculation of the gross CO 2 production, the reduced titration of 1 ml of a 0.05 N HCl solution corresponds to 1.1 mg CO 2 . It is titrated to the neutral point in each case (pH meter: Corning pH 240). When calculating the net CO 2 production, the CO 2 production of control approaches is taken into account.
Die Versuche mit den Prüfsubstanzen A1, A2 und A3 sowie der Kontrollversuch wurden jeweils doppelt durchgeführt.The tests with the test substances A1, A2 and A3 as well as the control test were carried out twice.
Die theoretische CO2-Produktion (ThCO2) der Prüfsubstanz (Natriumacetat)
errechnet sich aus der Gleichung (1):
The theoretical CO 2 production (ThCO 2 ) of the test substance (sodium acetate) is calculated from equation (1):
In den Fällen in denen das Molekulargewicht nicht bestimmt werden kann, wird
die theoretische CO2-Produktion (ThCO2) durch Messung des Kohlenstoffanteils
der Prüfsubstanz (Substanzen A1, A2 oder A3) bestimmt:
In cases where the molecular weight cannot be determined, the theoretical CO 2 production (ThCO 2 ) is determined by measuring the carbon content of the test substance (substances A1, A2 or A3):
Der biologische Abbau berechnet sich aus dem Verhältnis von theoretischer
CO2-Produktion zur Netto-CO2-Produktion nach der Gleichung (2):
Biodegradation is calculated from the ratio of theoretical CO 2 production to net CO 2 production according to equation (2):
In Tabelle 1, 2, 3 und 4 sind die Meßergebnisse einzeln aufgeführt, während in Fig. 3 die Abbauraten von Papier, Stärke und einem ≈1 : 1 Verbund aus Papier und Stärke gegen die Zeit in Tagen aufgetragen sind. The measurement results are shown individually in Tables 1, 2, 3 and 4, while in FIG. 3 the degradation rates of paper, starch and a ≈1: 1 composite of paper and starch are plotted against the time in days.
Die biologische Abbaubarkeit der Prüfsubstanzen wird in Figur (3) graphisch dargestellt. Es zeigt sich hierbei, daß der Verbund aus ≈1 : 1 Stärke und Papier etwas besser biologisch abbaubar ist als reine Stärke. Dieser Verbund kompostiert daher überraschenderweise wesentlich besser als reines Papier.The biodegradability of the test substances is graphically shown in Figure (3) shown. It turns out that the combination of ≈1: 1 starch and paper is somewhat more biodegradable than pure starch. This association therefore surprisingly composts much better than pure paper.
Claims (13)
- a) wenigstens eine Tapetenlage aus Papier,
- b) daran anschließend eine Beschichtungslage aus thermoplastisch verarbeitbaren Polymeren und gegebenenfalls auf b),
- c) eine oder mehrere Bedrucklungslagen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschichtungslage aus einem biologisch abbaubaren Material besteht, welches im Abbautest gemäß OECD 301 B nach 28 Tagen einen Abbau von <25% erzeugt.
- a) at least one layer of wallpaper made of paper,
- b) then a coating layer of thermoplastically processable polymers and optionally on b),
- c) one or more printing layers,
characterized by
that the coating layer consists of a biodegradable material which, in the degradation test according to OECD 301 B, produces a degradation of <25% after 28 days.
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