DE19935965A1

DE19935965A1 - Biologisch abbaubare Verbundfolien

Info

Publication number: DE19935965A1
Application number: DE1999135965
Authority: DE
Inventors: Michael Kleemis; Heiko Tamke; Ulrich Grefe
Original assignee: Wolff Walsrode AG
Current assignee: Dow Produktions und Vertriebs GmbH and Co OHG
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2001-02-01
Also published as: AU6694900A; WO2001008881A2; WO2001008881A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft biologisch abbaubare und kompostierbare, siegelbare Verbundfolien, die aus einer nicht thermoplastischen, biologisch abbaubaren Trägerfolie mit niedriger Elastizität und einer biologisch abbaubaren, elastischen und extrudierbaren Siegelschicht, wobei die Siegelschicht eine niedrigere Schmelztemperatur als die Trägerfolie hat, deren Herstellung durch Extrusionsbeschichtung oder durch Kaschierung und deren Anwendung.

Description

Die Erfindung betrifft biologisch abbaubare Verbundfolien aus einer biologisch ab baubaren, nicht thermoplastischen Trägerfolie und einer biologisch abbaubaren, extrudierbaren Siegelschicht.

Es ist bekannt, daß bestimmte Polymere wie auch andere Werkstoffe einem biolo gischen Abbau unterliegen können. Hauptsächlich sind hier Materialien zu nennen, die aus natürlich vorkommenden Polymeren direkt oder nach Modifizierung erhalten werden, beispielsweise Polyhydroxyalkanolate wie Polyhydroxybutyrat, plastische Cellulosen, Celluloseetherester, Celluloseester, plastische Stärken, Chitosan und Pullulan. Eine gezielte Variation der Polymerzusammensetzung oder der Strukturen, wie sie von seiten der Polymeranwendung wünschenswert ist, ist bei derartigen Poly meren aufgrund des natürlichen Synthesevorgangs nur schwer und oftmals nur sehr eingeschränkt möglich. Unter den Begriffen "biologisch abbaubare und kompostier bare Polymere bzw. Formkörper" werden im Sinne dieser Erfindung Güter ver standen, die die Anforderungen der Bioabbaubarkeit im Sinne einschlägiger Normen, z. B. DIN V 54 900 oder ASTM D 5338 erfüllen.

Viele der synthetischen Polymere hingegen werden durch Mikroorganismen nicht oder nur äußerst langsam angegriffen. Hauptsächlich synthetische Polymere, die He teroatome in der Hauptkette enthalten, werden als potentiell biologisch abbaubar an gesehen. Eine wichtige Masse innerhalb dieser Materialien stellen die Polyester dar. Synthetische Polyester, die nur aliphatische Monomere enthalten, weisen zwar eine relativ gute biologische Abbaubarkeit auf, sind aufgrund ihrer Materialeigenschaften nur äußerst eingeschränkt anwendbar; vergl. Witt et al. in Macrom. Chem. Phys., 195 (1994) S. 793-802. Aromatische Polyester zeigen dagegen bei guten Materialeigen schaften deutlich verschlechterte biologische Abbaubarkeit.

Aus der DE-A-44 32 161 und der EP-A-641 817 sind in neuerer Zeit verschiedene biologisch abbaubare, synthetische Polymere auf Polyester- bzw. Polyesteramid- Basis bekannt geworden. Diese besitzen die Eigenschaft, daß sie gut thermoplastisch verarbeitbar und auf der anderen Seite biologisch abbaubar sind, d. h. deren gesamte Polymerkette von Mikroorganismen (Bakterien und Pilzen) mittels Enzymen gespal ten und vollständig zu Kohlendioxid, Wasser und Biomasse abgebaut wird, so daß sie in einem entsprechenden Test in natürlicher Umgebung unter Einwirkung von Mikroorganismen die Bedingungen für Bioabbaubarkeit gemäß DIN V 54 900 er füllen. Diese biologisch abbaubaren Materialien können aufgrund des thermo plastischen Verhaltens zu Halbzeugen wie Gieß- oder Blasfilmen verarbeitet werden. Dennoch ist der Einsatz dieser Halbzeuge stark begrenzt. Beispielsweise sind die Barriereeigenschaften gegenüber Wasserdampf und Gasen und die mechanischen Eigenschaften einschließlich der Siegelfähigkeit für viele Anwendungen nicht aus reichend.

Zwar lassen sich die Barriereeigenschaften einer an sich gut siegelfähigen Schicht aus einem der oben angegebenen biologisch abbaubaren Polymeren auf Polyester- oder Polyesteramidbasis durch Coextrusion mit weiteren Polymeren auf gleicher oder ähnlicher chemischer Basis, aber mit anderer Monomerzusammensetzung und anderem Schmelzpunkt zu einer Mehrschichtfolie weiter verbessern, aber auch die dadurch erzielbaren Verbesserungen sind häufig nicht ausreichend. Insbesondere sind auch die mechanischen Eigenschaften bei höheren Temperaturen, wie sie beispiels weise auf schnellaufenden Verpackungsmaschinen auftreten, nicht ausreichend.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, eine biologisch abbaubare Verbundfolie mit verbesserten mechanischen und Barriereeigenschaften bereit zustellen.

Diese Aufgabe wurde gelöst durch eine biologisch abbaubare und kompostierbare, siegelbare Verbundfolie aus einer nicht thermoplastischen, biologisch abbaubaren Trägerfolie mit niedriger Elastizität und einer biologisch abbaubaren, elastischen und extrudierbaren Siegelschicht, deren Schmelzpunkt mindestens 50°C niedriger als der Trägerfolie ist. Vorzugsweise beträgt die Differenz zwischen dem Schmelz- bzw. Zersetzungspunkt der Siegelschicht und dem Schmelz- bzw. Zersetzungspunkt der Trägerfolie mindestens 70°C.

Die biologisch abbaubare, nicht thermoplastische Trägerfolie bewirkt eine hohe Steifigkeit und mechanische Festigkeit der Verbundfolie.

Als biologisch abbaubare, nicht thermoplastische Folien mit geringer Elastizität sind vorzugsweise geeignet Zellglas und Zellglasmodifikationen nicht, ein- oder beidseitig oberflächenbehandelt, z. B. mit Nitrocellulose ("NC"), Polyvinylidenchlorid ("PVDC") oder Vinylcopolymeren lackiertes (oder mit Polyethern ("PE") extrasionsbeschichtetes Zellglas).

In dieser bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Verbundfolie eine sehr gute Transparenz und sehr geringe Trübung auf.

Besonders bevorzugt ist einseitig mit einem Nitrocellulose-Lack lackiertes Zellglas. Die Lackierung mit dem Nitrocellulose-Lack verbessert die Wasserdampfbarriere- Eigenschaften und ermöglicht, wenn auf der Außenseite der Trägerfolie aufgebracht, eine Siegelbarkeit der Folie gegen sich selbst.

Aus Zellglas oder Zellglasmodifikationen gebildete Trägerfolien können zusätzlich Materialien gemäß der Zellglas-Bedarfsgegenstück-Verordnung vom 20. Mai 1987 in den dort angegebenen Mengen enthalten.

Alternativ kann die biologisch abbaubare Trägerfolie vorteilhaft mit einer Corona- oder Flamm- oder Plasmavorbehandlung oder einem oxidativ wirkenden Stoff oder Stoffgemisch, z. B. Gase mit radikalischen Komponenten wie Ozon oder einem plas maangeregten Gasgemisch aus beispielsweise Hexamethyldisiloxan mit Stickstoff (N₂) und/oder Sauerstoff (O₂) oder einem polymeren Haftvermittler, auf der Ober fläche behandelt sein.

Als Material für die elastische und extrudierbare, biologisch abbaubare Siegelschicht sind geeignet:

biologisch abbaubare aliphatische oder teilaromatische Polyester, bei denen die aro matischen Säuren einen Anteil von nicht mehr als 60 Gew.-%, bezogen auf alle Säu ren, ausmachen, vorzugsweise gebildet aus

a) aliphatischen bifunktionellen Alkoholen, bevorzugt linearen C₂ bis C₁₀-Dial koholen wie insbesondere Ethandiol, Hexandiol oder ganz besonders bevor zugt Butandiol und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen, be vorzugt mit 5 oder 6 C-Atomen im cycloaliphatischen Ring, wie insbesondere Cyclohexandimethanol, und/oder teilweise oder vollständig statt der Diole monomere oder oligomere Polyole auf Basis Ethylenglykol, Propylenglykol, Tetrahydrofuran oder Copolymere daraus mit Molekulargewichten bis 4000, bevorzugt bis 1000, und gegebenenfalls geringen Mengen von verzweigten bi funktionellen Alkoholen, bevorzugt C₃-C₁₂-Alkyldiolen, insbesondere Neopentyglykol, und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen von höher funktionellen Alkoholen wie vorzugsweise 1,2,3-Propantriol oder Trime thylolpropan als alkoholfunktionalisiertem Baustein sowie aus aliphatischen bifunktionellen Säuren, vorzugsweise C₂-C₁₂-Alkyldicarbonsäuren, besonders bevorzugt Bernsteinsäure oder Adipinsäure und gegebenenfalls aromatischen bifunktionellen Säuren wie vorzugsweise Terephthalsäure, Isophthalsäure, Naphthalindicarbonsäure und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren, vorzugsweise Trimellitsäure als säurefunktionali siertem Baustein oder
b) aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, vorzugsweise mit 2 bis 12 C-Atomen in der Alkylkette vorzugsweise Hydroxybuttersäure, Hydroxy valeriansäure, Milchsäure, oder deren Derivaten, beispielsweise ε-Caprolac ton oder Dilactid,

oder einer Mischung aus mehreren der genannten Polyester und/oder einem oder mehreren Copolymeren aus den Bausteinen a) und b).

Weiterhin sind als Materialien für die Siegelschicht geeignet von den vorstehenden biologisch abbaubaren aliphatischen oder teilaromatischen Polyestern abgeleitete biologisch abbaubare, aliphatische oder teilaromatische Polyesterurethane, die zusätzlich zu den vorzugsweise aus den Bausteinen a) und/oder b) gebildeten Estergruppen Urethangruppen enthalten, die vorzugsweise gebildet wurden aus

a) aliphatischen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und zusätzlich ge gebenenfalls höherfunktionellen Isocyanaten, mit vorzugsweise 1 bis 12 C- Atomen bzw. 5 bis 8 C-Atomen im Falle von cycloaliphatischen Isocyanaten, vorzugsweise Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Iso phorondiisocyanat, gegebenenfalls zusätzlich mit linearen und/oder ver zweigten und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und/oder höherfunktio nellen Alkoholen, vorzugsweise C₃-C₁₂-Alkyldi- oder -polyole oder cycloali phatischen Alkoholen mit 5 bis 8 C-Atomen, vorzugsweise Ethandiol, Hexandiol, Butandiol, Cyclohexandimethanol, und/oder gegebenenfalls zu sätzlich mit linearen und/oder verzweigten und/oder cycloaliphatischen bi funktionellen und/oder höherfunktionellen Aminen und/oder Aminoalkoholen mit vorzugsweise 2 bis 12 C-Atomen in der Alkylkette, vorzugsweise Ethy lendiamin oder Aminoethanol, und/oder gegebenenfalls weitere modifizierte Amine oder Alkohole insbesondere Ethylendiaminoethansulfonsäure als freie Säure oder als Salz,

wobei der vorzugsweise aus a) und/oder b) gebildete Esteranteil mindestens 75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, beträgt.

Weiterhin sind als Materialien für die Siegelschicht geeignet von den vorstehenden aliphatischen oder teilaromatischen Polyestern abgeleitete aliphatische oder teil aromatische Polyestercarbonate, die zusätzlich zu den Bausteinen a) und/oder b) Carbonatgruppen enthalten, die vorzugsweise gebildet werden aus:

a) einem Carbonatanteil, der aus aromatischen bifunktionellen Phenolen, bevor zugt Bisphenol-A, und Carbonatspendern, insbesondere Phosgen, hergestellt wird, oder einem Carbonatanteil, der aus aliphatischen Kohlensäureestern oder deren Derivaten wie vorzugsweise Chlorkohlensäureestern oder aliphatischen Carbonsäuren oder deren Derivaten wie beispielsweise Salzen und Carbonatspendern, insbesondere Phosgen, hergestellt wird, wobei

der vorzugsweise aus a) und/oder b) gebildete Esteranteil mindestens 70 Gew.-%, be zogen auf das Gesamtgewicht beträgt.

Besonders geeignet als Materialien für die Siegelschicht sind von den vorstehenden aliphatischen oder teilaromatischen Polyestern abgeleitete aliphatische oder teil aromatische Polyesteramide, die zusätzlich zu den Bausteinen a) und/oder b) Amid gruppen enthalten, die vorzugsweise gebildet wurden aus

a) aliphatischen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Aminen, bevorzugt linearen aliphatischen C₂ bis C₁₀-Diaminen, insbesondere Isophorondiamin und ganz besonders bevorzugt Hexamethylendiamin, wobei diese Amine ge gebenenfalls geringe Mengen an verzweigten bifunktionellen Aminen und/oder höherfunktionellen Aminen enthalten können sowie aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Säuren, vorzugsweise mit 2 bis 12 C-Atomen in der Alkylkette bzw. C₅- oder C₆ Ring im Falle von cycloali phatischen Säuren, bevorzugt Adipinsäure, und gegebenenfalls geringen Mengen an verzweigten bifunktionellen und/oder gegebenenfalls aroma tischen bifunktionellen Säuren wie beispielsweise Terephthalsäure, Isophthal säure, Naphthalindicarbonsäure und zusätzlich gegebenenfalls geringen Men gen höherfunktionellen Säuren, vorzugsweise mit 2 bis 10 C-Atomen, oder
b) säure- und aminfunktionalisierten Bausteinen, vorzugsweise mit 4 bis 20 C- Atomen in der cycloaliphatischen Kette, bevorzugt ω-Laurinlactam, beson ders bevorzugt ε-Caprolactam,

oder einer Mischung aus e) und f), wobei der vorzugsweise aus a) und/oder b) ge bildete Esteranteil mindestens 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht beträgt, vorzugsweise der Esteranteil 20 bis 80 Gew.-%, und der Anteil der Amidstrukturen 80 bis 20 Gew.-% beträgt.

Bei der in erfindungsgemäßen Verbundfolien verwendeten Siegelschicht kann es sich sowohl um reine Polymere als auch um Mischungen aus verschiedenen der ge nannten Polymere handeln, wobei im Falle von Mischungen vorzugsweise Polymere aus nur einer der vorgenannten Verbindungsklassen (Polyester, Polyesterurethane, Polyestercarbonate, Polyesteramide) verwendet werden. Besonders bevorzugt werden Polyesteramide oder Mischungen aus verschiedenen Polyesteramiden verwendet. Die erfindungsgemäßen Polyesteramide haben ein mittleres Molekulargewicht wie in der WO 99/28384 angegeben (incorporated by reference).

Die erfindungsgemäße Siegelschicht kann zusätzlich übliche Additive und Hilfs mittel enthalten. Bevorzugt kommen dabei folgende Additive und Hilfsmittel zum Einsatz:

Maximal 5 Gew.-% für Polyester typisch eingesetzte Nukleierungsmittel (beispiels weise 1,5-Naphthalindinatriumsulfonat oder Schichtsilikate, beispielsweise Talkum, oder Keimbildner der Nanoteilchengröße, d. h. mittlerer Teilchendurchmesser <1 µm, aus beispielsweise Titannitrid, Aluminiumhydroxylhydrat, Bariumsulfat oder Zirkon verbindungen) und/oder maximal 5 Gew.-% der üblichen Stabilisatoren und Neutrali sationsmittel und/oder maximal 5 Gew.-% der üblichen Gleit- und Trennmittel und/oder maximal 5 Gew.-% der üblichen Antiblockmittel sowie gegebenenfalls Pigmente zur Einfärbung.

Als Stabilisatoren und Neutralisationsmittel können die üblichen stabilisierend wir kenden Verbindungen für Polyesterverbindungen eingesetzt werden. Deren Zusatz menge liegt maximal bei 5 Gew.-%.

Besonders geeignet als Stabilisatoren sind phenolische Stabilisatoren, Alkali-/Erd alkalistearate und/oder Alkali-/Erdalkalicarbonate. Phenolische Stabilisatoren werden in einer Menge von 0 bis 3 Gew.-%, insbesondere 0,15 bis 0,3 Gew.-% und mit einer Molmasse von mehr als 500 g/mol bevorzugt. Pentaerythrityl-Tetrakis-3(3,5-di-Ter tiärbutyl-4-Hydroxyphenyl)-Propionat oder 1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-Tertiär butyl-4-Hydroxybenzyl)-benzol sind besonders vorteilhaft.

Neutralisationsmittel sind vorzugsweise Dihydrotalcit, Calciumstearat, Calciumcar bonat und/oder Calciummontanat einer mittleren Teilchengröße von höchstens 0,7 µm, einer absoluten Teilchengröße von kleiner 10 µm und einer spezifischen Oberfläche von mindestens 40 m²/g.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Folie besitzt diese einen Nukleierungsmittelanteil von 0,0001 bis 2 Gew.-% und einen Stabilisatoren- und Neutralisationsmittelanteil von 0,0001 bis 2 Gew.-%.

Gleit- und Trennmittel sind höhere aliphatische Amide, tertiäre Amine, aliphatische Säureamide, höhere aliphatische Säureester, niedrigmolekulare polarmodifizierte Wachse, Montanwachse, cyclische Wachse, Phthalate, Metallseifen sowie Silikonöle. Besonders geeignet ist der Zusatz von höheren aliphatischen Säureamiden und Sili konölen.

Unter den aliphatischen Amiden sind insbesondere die homologen Verbindungen von Ethylenamid bis Stearylamid geeignet. Aliphatische Säureamide sind Amide einer wasserunlöslichen Monocarbonsäure (sogenannte Fettsäuren) mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 10 bis 18 Kohlenstoffatomen. Erucasäureamid, Stearinsäureamid und Ölsäureamid sind hierunter bevorzugt.

Geeignet als Trenn- oder Gleitmittel sind außerdem Verbindungen, die sowohl Ester- als auch Amidgruppen enthalten, wie beispielsweise Stearamid-Ethylstearat bzw. 2 Stear-Amido-Ethyl-Stearat.

Unter der Bezeichnung Montanwachse fällt eine Reihe von verschiedenen Verbindun gen. Siehe hierzu Neumüller et al. in Römpps Chemie-Lexikon, Franckh'sche Ver lagshandlung, Stuttgart, 1974.

Als cyclische Wachse sind beispielsweise Komponenten wie cyclische Adipinsäure tetramethylenester bzw. 1.6-Dioxa-2.7-dioxocyclododecan, oder das homologe Hexa methylenderivat geeignet. Solche Stoffe sind als Handelsprodukte mit dem Namen Glycolube VL bekannt.

Geeignete Silikonöle sind Polydialkylsiloxane, vorzugsweise Polydimethylsiloxan, Polymethylphenylsiloxan, olefinmodifiziertes Silikon, mit Polyethern modifiziertes Silikon wie z. B. Polyethylenglykol und Polypropylenglykol sowie epoxyamino- und alkoholmodifiziertes Silikon. Die Viskosität der geeigneten Silikonöle liegt im Be reich von 5000 bis 1 000 000 mm²/s. Polydimenthylsiloxan mit einer Viskosität von 10 000 bis 100 000 mm²/s ist bevorzugt.

Die Menge des zugesetzten Gleitmittels beträgt maximal 5 Gew.-%. In einer beson ders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen ein- oder mehrschich tigen Folie besitzt diese einen Gleitmittelanteil von 0,005 bis 4 Gew.-%. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Folie besitzt diese einen Gleit mittelanteil von 0,05 bis 1 Gew.-%. Bei einer mehrschichtigen Folie können eine, mehrere oder alle Schichten Gleitmittel enthalten.

Geeignete Antiblockmittel sind sowohl anorganische als auch organische Zusatz stoffe, die aufgrund ihrer Teilchengröße und/oder Form als Erhebung aus der Folien oberfläche herausragen und somit einen Abstandshaltereffekt hervorrufen.

In einer bevorzugten Form werden als anorganische Antiblockmittel die folgenden Stoffe eingesetzt:
Aluminiumhydroxid
Aluminiumsilikate, beispielsweise Kaolin oder Kaolinton,
Aluminiumoxide, beispielsweise Θ-Aluminiumoxid
Aluminiumsulfat
Keramiken aus Silica-Aluminiumoxiden
Bariumsulfat
natürliche und synthetische Kieselsäuren
Schichtsilikate, beispielsweise Asbest,
Siliciumdioxid
Calciumcarbonat vom Calcit-Typ
Calciumphosphat
Magnesiumsilikate
Magnesiumcarbonat
Magnesiumoxid
Titandioxid
Zinkoxid
Microglaskugeln
und als organische Antiblockmittel die folgenden Stoffe eingesetzt:
mit dem biologisch abbaubaren Polymer unverträgliche organische Polymerisate wie Stärke
Polystyrole
vernetztes und unvernetztes Polymethylmethacrylat
vernetztes Polysiloxan (z. B. Tospearl)
polarmodifiziertes Polyethylen (z. B. Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Polyethylen)
polarmodifiziertes Polypropylen (z. B. Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Polypropy len)
statistische Copolymer auf Ethylen- oder Propylenbasis mit Vinylalcohol oder Vinyl acetat oder Acrylsäure oder Acrylsäureester oder Methacrylsäure oder Methacrylsäu reester oder Metallsalzen der Methacrylsäure oder Metallsalze der Methacrylsäure ester
Benzoguanamin Formaldehyd Polymere.

Die wirksame Menge an Antiblockmittel liegt im Bereich bis maximal 5 Gew.-%. In einer besonders bevorzugten Ausführung enthält die Folie 0,005 bis 4 Gew.-% Anti blockmittel. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführung enthält die Folie 0,05 bis 1 Gew.-% Antiblockmittel. Die mittlere Teilchengröße liegt zwischen 1 und 6 µm, insbesondere 2 und 5 µm, wobei Teilchen mit einer kugelförmigen Gestalt, wie in der EP-A-0 236 945 und der DE-A-38 01 535 beschrieben, besonders geeignet sind. Besonders geeignet sind auch Kombinationen verschiedener Abstandshalter systeme.

Da die Trägerfolie der erfindungsgemäßen Verbundfolie nicht extrudierbar ist, läßt sich die erfindungsgemäße Folie nicht durch Coextrusion herstellen. Eine in vielen Fällen ausreichende Verbundhaftung läßt sich aber bereits durch Extrusionsbe schichtung erzielen.

Die Verbundfolie wird dabei erhalten, indem die Siegelschicht, die in einem üblichen Extrusionsprozeß aufgeschmolzen wurde, durch ein Werkzeug ausgetragen und auf die Trägerfolie aufgebracht wird und der entstandene Verbund anschließend durch Kühlwalzen bis zur Verfestigung der Siegelschicht abgekühlt wird.

Bei höheren Anforderungen an die Verbundhaftung wird die Verbundfolie vorteilhaft durch einen Kaschierprozeß, bei dem die Siegelschicht als Zulauf durch Naß- oder Thermokaschierung mit der Trägerfolie verbunden wird, hergestellt. Bei der Naß kaschierung wird die Trägerschicht oder die Siegelschicht oder sowohl Träger- als auch Siegelschicht mit einem Kaschierkleber benetzt, gegebenenfalls der Klebstoff getrocknet und beide Folien durch Walzenpresseure miteinander verbunden. Als Kaschierkleber kommen sowohl lösungsmittelfreie als auch lösungsmittelhaltige Kleber in Betracht. In einer besonders bevorzugten Form ist der Kaschierkleber eben falls biologisch abbaubar und kompostierbar. Wird ein nicht biologisch abbaubarer Kaschierkleber verwendet, sollte dessen Anteil an der gesamten Verbundfolie weniger als 1 Gew.-% betragen, um die biologische Abbaubarkeit der Verbundfolie im Sinne einschlägiger Normen, z. B. DIN 54 900 oder ASTM D 5338 nicht zu überschreiben. Bei der Thermokaschierung wird die als zulaufende Folie ausgebildete Siegelschicht durch temperierte Walzenpresseure auf die Trägerfolie gepreßt und damit mit der Trägerfolie verbunden. In einer speziellen Ausführungs form für die Thermokaschierung besteht die zulaufende Siegelschicht aus mindestens zwei Schichten, deren Schmelzpunkte verschieden sind. Durch Temperieren der zulaufenden Siegelschicht auf die Schmelztemperatur der früher schmelzenden Schicht und Anpressen auf die Trägerfolie wird die Verbindung zwischen Trägerfolie und Siegelschicht erreicht, wobei die früher schmelzende Schicht des Zulaufs der Trägerfolie zugewandt ist. Die beiden Schichten der Siegelschicht werden vorzugs weise so ausgewählt, daß die verwendeten Polymere chemisch möglichst ähnlich sind.

Die Siegelschicht, die durch Naß- oder Thermokaschierung mit der Trägerfolie ver bunden wird, kann in üblicher Weise sowohl im Blasfilm- als auch im Chill-roll- Verfahren hergestellt werden. Zudem kann die Siegelschicht-Folie ungereckt als auch monoaxial oder biaxial gereckt sein.

Die erfindungsgemäßen Folien lassen sich in vielfältiger Weise in vorbehandelter oder unvorbehandelter sowie in bedruckter oder unbedruckter Form für die Her stellung von Verpackungen, für Schutz- und Trennfunktionen im Zusammenhang mit Kosmetik- und Hygieneartikeln, bei der Abfallentsorgung oder in der Landwirtschaft verwenden.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie darauf zu beschränken.

Beispiele

1. Zellglas 320 DM (Zersetzungspunkt < 250°C), Dicke 21 µm, wurde mit Polyesteramid aus 54 Gew.-% ε-Caprolactam, 23 Gew.-% Adipinsäure und 23 Gew.-% 1,4-Butandiol (BAK 403-004, Bayer AG, MFI 7 g/10 min bei 190°C; 2,16 kg; gemessen nach DIN 53 735; Schmelzpunkt 125°C, gemessen nach ISO 3146/C2; Gehalt an Gleitmittel 0,1 Gew.-%, Gehalt an Antiblockmittel 0,1 Gew.-%) extrusionsbeschichtet. Die maximale Extru sionstemperatur betrug 165°C. Die Schmelze wurde über eine Flachdüse ausgestoßen und auf eine Gießwalze aufgetragen. Das Zellglas wurde als Zulauf auf den Castfilm angepreßt und der Verbund mit einer Kühlwalze abgekühlt. Die Gieß- und Kühlwalzentemperatur betrug 41°C. Es wurde eine Verbundfolie mit einer Gesamtdicke von ca. 40 µm hergestellt.
2. Zellglas 320 DM (Zersetzungspunkt < 250°C), Dicke 21 µm, wurde mit Polyesteramid aus 32 Gew.-% Adipinsäure, 12,5 Gew.-% Butandiol, 15,5 Gew.-% Diethylenglykol und 40 Gew.-% AH-Salz (BAK 402-001, Bayer AG, MFI 11 g/10 min bei 190°C; 2,16 kg; gemessen nach DIN 53 735; Schmelzpunkt 175°C, gemessen nach ISO 3146/C2; Gehalt an Anti blockmittel 0,1 Gew.-%) und einem biologisch abbaubaren Kleber (Ein komponentenkleber auf Polyesterbasis) klebstoffkaschiert. Die Temperatur der Kaschierwalze betrug 50°C, der Anpreßdruck 6 bar. Es wurde eine Ver bundfolie mit einer Gesamtdicke von 50 µm hergestellt.

An den gefertigten Verbundfolien wurden die folgenden physikalischen Eigen schaften wie folgt gemessen:

Mechanische Eigenschaften

An den Proben wurden die mechanischen Größen Reißfestigkeit und Reißdehnung sowohl in Längs- als auch in Querrichtung gemäß DIN 53 455 bestimmt. Der E-Modul in Längs- und Querrrichtung wurde entsprechend der DIN 53 4S7 be stimmt. Die Dicke der einzelnen Muster wurde nach DIN 53 370 bestimmt.

Permeationseigenschaften

An den Proben wurde die Durchlässigkeit von Sauerstoff bei einer Temperatur von 23°C und einer relativen Feuchte von 75% nach DIN 53 380 gemessen. Weiterhin wurde die Durchlässigkeit von Wasserdampf bei einer Temperatur von 23°C und einer relativen Feuchte von 85% gemäß DIN 53 122 bestimmt.

Verbundhaftung

An den Proben wurde die Verbundhaftung gemäß DIN 53 357, Verfahren B ge messen zwischen der Siegelschicht und der Trägerfolie gemessen.

Siegelnahtfestigkeiten

An den Proben wurde die Festigkeit von Siegelnähten, die an einem Siegelgerät mit beidseitig beheiztem Siegelwerkzeug gefertigt wurden, bestimmt. Unter der Siegel festigkeit wird die Höchstkraft verstanden, die erforderlich ist, um eine unter definierten Bedingungen (Druck, Zeit, Temperatur) hergestellte Siegelnaht zu trennen. Die Siegelnahtfestigkeit wird in N angegeben, die Streifenbreite als Index hinzugefügt (N/15 mm). Der Siegelbereich ist der Temperaturbereich, in dem eine meßbare Siegelfestigkeit vorhanden ist.

Aus der zu prüfenden Folienbahn wurden zwei fehlerfreie, saubere Probenstreifen entnommen. Zur Siegelung wurden sie mit den zu versiegelnden Flächen aufein andergelegt und so zwischen die Siegelbacken gehalten, daß die Probe an jeder Seite mindestens 1 cm überstand. Die Siegelung muß senkrecht zur Folienlaufrichtung erfolgen.

Die Siegelfestigkeitsprüfung erfolgte nach folgender Standardbedingung:
Druck: 50 N/cm²,
Zeit: 0,5 sec,
Temperatur: in 10 K-Schritten ab 150°C.

Aus der hergestellten Siegelnaht wurde aus der Mitte exakt in Folienlaufrichtung mit einem Prüfstreifenschneider ein 15 mm breiter Prüfstreifen geschnitten. Mit einer Zugfestigkeitsmaschine wurde er auf Siegelfestigkeit untersucht, indem er senkrecht zur Siegelnaht getrennt wurde. Angegeben wurde jeweils der Maximalwert der beim Zerreißen auftretenden Kraft.

Die Ergebnisse der Untersuchungen an den Proben aus Beispiel 1 und 2 sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1

Meßergebnisse für die Verbundfolien aus Beispiel 1 und 2

Claims

1. Biologisch abbaubare und kompostierbare, siegelbare Verbundfolie, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus einer nicht thermoplastischen biologisch abbaubaren Trägerfolie mit niedriger Elastizität und einer elastischen und extrudierbaren biologisch abbaubaren Siegelschicht besteht, deren Schmelz punkt mindestens 50°C niedriger als der Schmelz- bzw. Zersetzungspunkt der Trägerfolie ist.

2. Verbundfolie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie im wesentlichen aus Zellglas oder Zellglasmodifikationen besteht.

3. Verbundfolie gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie einseitig, vorzugsweise auf der äußeren, der Siegelschicht abgewandten Seite mit einem Nitrocellulose-Lack lackiert ist.

4. Verbundfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Siegelschicht biologisch abbaubare aliphatische Polyester oder teilaro matische Polyester mit einem Anteil der aromatischen Säuren von nicht mehr als 50 Gew.-%, bezogen auf alle Säuren oder aus diesen Polyestern abgelei tete funktionelle Derivate in Form von Polyesterurethanen mit einem Esteranteil von mindestens 75 Gew.-%, oder Polyestercarbonaten mit einem Esteranteil von mindestens 70 Gew.-% oder Polyesteramiden mit einem Esteranteil von mindestens 20 Gew.-% oder deren Mischungen und gegebenenfalls übliche Additive und Hilfsmittel enthält.

5. Verbundfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Siegelschicht Polyester aus

a) aliphatischen bifunktionellen Alkoholen, bevorzugt linearen C₂ bis C₁₀-Dialkoholen insbesondere Ethandiol, Hexandiol oder ganz beson ders bevorzugt Butandiol und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Alkoholen, bevorzugt mit 5 oder 6 C-Atomen im cycloaliphatischen Ring, wie insbesondere Cyclohexandimethanol, und/oder teilweise oder vollständig statt der Diole monomere oder oligomere Polyole auf Basis Ethylenglykol, Propylenglykol, Tetrahydrofuran oder Copolymere daraus mit Molekulargewichten bis 4000, bevorzugt bis 1000, und ge gebenenfalls geringen Mengen von verzweigten bifunktionellen Alko holen, bevorzugt C₃-C₁₂-Alkyldiolen, insbesondere Neopentyglykol, und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen von höherfunktionel len Alkoholen wie vorzugsweise 1,2,3-Propantriol oder Trimethylol propan als alkoholfunktionalisiertem Baustein sowie aus aliphatischen bifunktionellen Säuren, vorzugsweise C₂-C₁₂-Alkyldicarbonsäuren, be sonders bevorzugt Bernsteinsäure oder Adipinsäure und gegebenen falls aromatischen bifunktionellen Säuren wie vorzugsweise Tere phthalsäure, Isophthalsäure, Naphthalindicarbonsäure und zusätzlich gegebenenfalls geringen Mengen höherfunktionellen Säuren wie bei spielsweise Trimellitsäure als säurefunktionalisiertem Baustein oder
b) aus säure- und alkoholfunktionalisierten Bausteinen, vorzugsweise mit 2 bis 12 C-Atomen in der Alkylkette, vorzugsweise Hydroxybutter säure, Hydroxyvaleriansäure, Milchsäure, oder deren Derivaten, bei spielsweise ε-Caprolacton oder Dilactid,
oder einer Mischung aus mehreren der genannten Polyester und/oder einem oder mehreren Copolymeren aus den Bausteinen a) und b) sowie gegebenenfalls übliche Additive und Hilfsstoffe enthält.

6. Biologisch abbaubare und kompostierbare Verbundfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Siegelschicht alipha tische oder teilaromatische Polyesterurethane mit Urethangruppen gebildet aus

a) aliphatischen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und zusätz lich gegebenenfalls höherfunktionellen Isocyanaten, mit vorzugsweise 1 bis 12 C-Atomen bzw. 5 bis 8 C-Atomen im Falle von cycloaliphati schen Isocyanaten, vorzugsweise Tetramethylendiisocyanat, Hexa methylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, gegebenenfalls zusätzlich mit linearen und/oder verzweigten und/oder cycloaliphatischen bi funktionellen und/oder höherfunktionellen Alkoholen, vorzugsweise C₃-C₁₂-Alkyldi- oder -polyole oder cycloaliphatischen Alkoholen mit 5 bis 8 C-Atomen, vorzugsweise Ethandiol, Hexandiol, Butandiol, Cyclohexandimethanol, und/oder gegebenenfalls zusätzlich mit linea ren und/oder verzweigten und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen und/oder höherfunktionellen Aminen und/oder Aminoalkoholen mit vorzugsweise 2 bis 12 C-Atomen in der Alkylkette, vorzugsweise Ethylendiamin oder Aminoethanol, und/oder gegebenenfalls weitere modifizierte Amine oder Alkohole wie insbesondere Ethylendiamino ethansulfonsäure, als freie Säure oder als Salz sowie gegebenenfalls übliche Additive und Hilfsstoffe enthält.

7. Verbundfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Siegelschicht aliphatische oder aliphatisch-aromatische Polyester carbonate mit

a) einem Carbonatanteil, der aus aromatischen bifunktionellen Phenolen, bevorzugt Bisphenol-A, und Carbonatspendern, insbesondere Phos gen, hergestellt wird oder
einem Carbonatanteil, der aus aliphatischen Kohlensäureestern oder deren Derivaten wie beispielsweise Chlorkohlensäureestern oder ali phatischen Carbonsäuren oder deren Derivaten wie beispielsweise Salzen und Carbonatspendern, beispielsweise Phosgen, hergestellt wird, sowie gegebenenfalls übliche Additive und Hilfsstoffe enthält.

8. Verbundfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Siegelschicht aliphatische oder teilaromatische Polyesteramide mit Amidgruppen gebildet aus

a) aliphatischen und/oder cycloaliphatischen bifunktionellen Aminen, bevorzugt linearen aliphatischen C₂ bis C₁₀-Diaminen, insbesondere Isophorondiamin und ganz besonders bevorzugt Hexamethylendiamin, wobei diese Amine gegebenenfalls geringe Mengen an verzweigten bifunktionellen Aminen und/oder höherfunktionellen Aminen enthal ten können, sowie aus linearen und/oder cycloaliphatischen bifunktio nellen Säuren, vorzugsweise mit 2 bis 12 C-Atomen in der Alkylkette bzw. C₅- oder C₆-Ring im Falle von cycloaliphatischen Säuren, bevor zugt Adipinsäure, und 5 bis 8 C-Atomen gegebenenfalls geringen Mengen an verzweigten bifunktionellen und/oder gegebenenfalls aro matischen bifunktionellen Säuren wie beispielsweise Terephthalsäure, Isophthalsäure, Naphthalindicarbonsäure und zusätzlich gegebenen falls geringen Mengen von höherfunktionellen Säuren, vorzugsweise mit 2 bis 10 C-Atomen, oder
b) säure- und aminfunktionalisierten Bausteinen, vorzugsweise mit 4 bis 20 C-Atomen in der cycloaliphatischen Kette, bevorzugt ω-Laurin lactam, besonders bevorzugt ε-Caprolactam, oder einer Mischung aus e) und f) sowie gegebenenfalls übliche Additive und Hilfsmittel enthält.

9. Verfahren zur Herstellung der biologisch abbaubaren und kompostierbaren Verbundfolie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundfolie durch Extrusionsbeschichtung der biologisch abbaubaren Trägerfolie mit der biologisch abbaubaren Siegelschicht erfolgt.

10. Verfahren zur Herstellung der biologisch abbaubaren und kompostierbaren Verbundfolie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundfolie durch einen Kaschierprozeß, bei dem die Siegelschicht als Zulauf durch Naß- oder Thermokaschierung auf die Trägerfolie aufge bracht wird, hergestellt wird.

11. Verfahren zur Herstellung der biologisch abbaubaren und kompostierbaren Verbundfolie gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Naß kaschierung die Trägerschicht oder die Siegelschicht oder sowohl Träger- als auch Siegelschicht mit einem Kaschierkleber benetzt, gegebenenfalls der Klebstoff getrocknet und beide Folien durch Walzenpresseure miteinander verbunden werden, wobei sowohl lösungsmittelfreie als auch lösungs mittelhaltige Ein- oder Mehrkomponentenkleber verwendet werden können.

12. Verfahren zur Herstellung der biologisch abbaubaren und kompostierbaren Verbundfolie gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Kaschierkleber ebenfalls biologisch abbaubar und kompostier bar sind.

13. Verfahren zur Herstellung der biologisch abbaubaren und kompostierbaren Verbundfolie gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht biologisch abbaubarer Kaschierkleber mit einem Gewichtsanteil an der Verbundfolie von weniger als 1 Gew.-% verwendet wird.

14. Verfahren zur Herstellung der biologisch abbaubaren und kompostierbaren Verbundfolie gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Thermokaschierung eine mindestens zweischichtige biologisch abbaubare Siegelschicht verwendet wird, wobei die Schichten unterschiedliche Schmelz punkte aufweisen und die Schicht mit dem niedrigsten Schmelzpunkt durch die Thermokaschierung mit der Trägerfolie verbunden wird.

15. Verwendung der biologisch abbaubaren und kompostierbaren Verbundfolie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 in vorbehandelter oder unvorbehandelter sowie in bedruckter oder unbedruckter Form für die Herstellung von Ver packungen für Schutz- und Trennfunktionen im Zusammenhang mit Kosmetik und Hygieneartikeln, bei der Abfallentsorgung oder in der Land wirtschaft.