DE60122716T2

DE60122716T2 - Handschuh enthaltend Polyhydroxyalkanoate

Info

Publication number: DE60122716T2
Application number: DE60122716T
Authority: DE
Inventors: Isao Fairfield NODA; Matthew Michael Oxford SATKOWSKI; Churchill Gregory Cincinnati AMES
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2021-06-09
Also published as: CN1444616A; JP2003535935A; US7166343B2; AU2001268300A1; ES2271033T3; EP1292629A2; WO2001094440A3; DE60122716D1; ATE337743T1; EP1292629B1; WO2001094440A2; US20030143261A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft Handschuhe, die aus biologisch abbaubaren Polyhydroxyalkanoat-Copolymeren gebildet sind.
STAND DER TECHNIK
Polymere finden in einer Vielfalt an Kunststoffartikeln Verwendung, einschließlich Folien, Platten, Fasern, Schäumen, Formartikeln, Haftmitteln und vielen anderen Spezialprodukten. Die Mehrzahl dieser Kunststoffmaterialien endet im Feststoffabfallstrom. Obwohl einige Anstrengungen bei der Kreislaufrückführung unternommen wurden, führt die wiederholte Verarbeitung von sogar reinen Polymeren zum Materialabbau und folglich zu schlechten mechanischen Eigenschaften. Verschiedene Klassen von chemisch ähnlichen Kunststoffen, die nach ihrer Sammlung gemischt werden, können Verarbeitungsprobleme hervorrufen, die das regenerierte Material minderwertig oder unbrauchbar machen. Daher besteht eine Notwendigkeit für Kunststoffartikel, die biologisch abbaubar sind.
Ebenso besteht eine Notwendigkeit für Artikel, die latexallergiefrei sind. Latexkautschuk wird aus Latex gebildet, welches der milchige Saft des kommerziellen Kautschukbaums, Hevea Brasiliensis, ist. Latexkautschuk enthält Proteine, einschließlich Enzymen, die in die Biosynthese von Kautschukmolekülen wie Polymeren von (cis-1,4-Polyisopren) eingeschlossen sind, und Chemikalien, die während der Herstellung des Kautschuks hinzugegeben werden, wie Beschleuniger und Antioxidationsmittel. Bedauerlicherweise sind einige Menschen gegen Produkte, die Latexkautschuk umfassen, allergisch. Solche Latexallergien umfassen Syndrome wie Dermatitis durch chemische Reizung, eine indirekt von T-Zellen bewirkte Reaktion, die zu einer lokalisierten Reaktion führt und als verzögerte Überempfindlichkeitsdermatitis oder allergene Kontaktdermatitis vom Typ 4 be zeichnet wird, sofortige Überempfindlichkeit oder Nesselfieber und eine anaphylaktische Reaktion, die auch als Überempfindlichkeit vom Typ 1 bezeichnet wird und indirekt durch IgE-Antikörper bewirkt wird. Menschen, die gefährdet sind, Latexallergien zu entwickeln, sind diejenigen mit anhaltender oder häufiger Exposition gegenüber Latexprodukten, besonders Patienten mit Neuralrohrschäden, wie Spina bifida und angeborene urologische Anomalien, sowie im Gesundheitswesen tätige Personen mit chronischer Exposition gegenüber Latex, insbesondere Latexhandschuhen. Daher besteht eine Notwendigkeit, die Latexexposition zu verringern.
Darüber hinaus können weiche Kunststoffe, wie Vinyle, Weichmacher, wie Phthalate, oder Schwermetalle, wie Blei und Cadmium, umfassen. Die Phthalat-Weichmacher werden verwendet, um einen flexiblen Kunststoff zu erhalten, während die Schwermetalle zur Verringerung des Abbaus verwendet werden. Da die Sorge besteht, dass Weichmacher und Schwermetalle möglicherweise aus Artikeln wie Beißringen für Säuglinge, Saugern, intravenösen Schläuchen und Nahrungsmittelverpackungen aus Vinyl austreten, ist es wünschenswert, Verfahren zur Verringerung der Exposition gegenüber Weichmachern und Schwermetallen bereitzustellen.
Spencer, US-Patent Nr. 5,733,268, offenbart medizinische Schläuche und Behälter, die ein Kunststoffmaterial aus ionomerem, modifiziertem Polyetherester in Kombination mit geringen Mengen eines Polyvinylchlorids umfassen. Spencer lehrt, dass der Polyetherester frei von Weichmachern ist. Ferner lehrt Spencer Artikel wie Vorrichtungen zur Peritonealdialyse, Vorrichtungen zur Harndrainage, Chemotherapie-Vorrichtungen, Vorrichtungen zur parenteralen Ernährung und Vorrichtungen zur Nahrungsmittelverarbeitung, die solche Schläuche umfassen.
Sinclair et al., US-Patent Nr. 5,760,118, offenbart Produkte, die ein hydrolytisch abbaubares Polymer umfassen. Sinclair et al. lehren Produkte wie Klebebänder, medizinische Entsorgungsbeutel, Folienhüllen, Handschuhe, Masken, Einweg-Kleidungs- und -Bettwäscheprodukte für Krankenhäuser, Zahnseide, Zahnbürsten, Thermometer-Mundstücke, Spritzen, Mikropipettenspitzen, Rasierer, Halter für Wattetupfer, Kontaktlinsen, intravenöse Schläuche, Katheterschläuche, Nadeln, Spritzen, Beutel für Flüssigkeiten wie Blut und Plasma und Unterlagen für das Züchten von lebenden Zellen. Sinclair et al. lehren ferner Artikel wie Spielzeuge, Behälter, Mulche, Samenbänder und Absorptionsartikel.
Holmes, US-Patent Nr. 4,620,999, lehrt Einwegbeutel für Körperausscheidungen, umfassend ein 3-Hydroxybutyrat-Polymer und basisches Material, um den pH-Wert des Beutelinhalts auf einen pH-Wert von mindestens etwa 12 zu modifizieren.
Noda, US-Patent Nr. 5,918,747, offenbart ein Verfahren zum Wiedergewinnen von Polyhydroxyalkanoaten aus biologischen Quellen. Noda lehrt ferner, dass die Polyhydroxyalkanoate zur Bildung von Einweg-Gesundheitsfürsorgeprodukten, wie Bandagen, Wundverbänden, Tupfern zur Wundreinigung, Operationskitteln, OP-Abdeckungen und OP-Tupfern, und Bettwäscheartikeln, wie Betttüchern, Kissenbezügen und Schaumstoff-Matratzenkissen, verwendet werden können.
Asrar et al., WO 99/04948, offenbaren Verfahren zur Herstellung von beschichteten Objekten, umfassend das Schmelzen eines Polyhydroxyalkanoats, wie Polyhydroxybutyrat oder Polyhydroxybutyrat-Covalerat, und das Extrusionsbeschichten des Objekts. Asrar et al. lehren, dass die Beschichtung ein Molekulargewicht von mehr als 0,2075 ag (125.000 Dalton) aufweist.
US 5,618,855 A und WO 95/20615 A offenbaren biologisch abbaubare Polyhydroxyalkanoate (PHA), die mindestens zwei statistisch wiederkehrende Monomereinheiten umfassen. Diese PHA werden zur Herstellung von Körperpflegeprodukten wie Windeln, Bandagen, Wundverbänden, Operationskitteln und OP-Abdeckungen und anderen Einwegartikeln für Einrichtungen und Körperpflege verwendet.
Es besteht eine anhaltende Notwendigkeit zur Verringerung der Exposition gegenüber Latex und Weichmachern. Es besteht eine Notwendigkeit für biologisch abbaubare Artikel, die im Wesentlichen frei von Latex sind, insbesondere Arti kel, die mit dem Körper eines Menschen oder einem Teil davon in Kontakt kommen. Wie hier verwendet, bezieht sich „Körperteile" auf Organe oder Teile des Körpers wie Haut, Schleimhäute oder Augen. Solche Artikel sind vorzugsweise ferner frei von Weichmachern und Schwermetallen.
Bedauerlicherweise sind viele biologisch abbaubare Artikel spröde oder nicht in der Lage, unter sowohl aeroben als auch anaeroben Bedingungen abgebaut zu werden. Ferner weisen dem Stand der Technik entsprechende Polymere wie Polyhydroxybutyrat und Polyhydroxybutyrat-Cohydroxyvalerat oftmals unbefriedigende Eigenschaften auf. Polyhydroxybutyrat neigt dazu, thermisch instabil zu sein, während Polyhydroxybutyrat und Polyhydroxybutyrat-Cohydroxyvalerat häufig geringe Kristallisationsgeschwindigkeiten und Fließeigenschaften aufweisen, welche die Verarbeitung schwierig machen. Beispielsweise bleibt Polyhydroxybutyrat-Cohydroxyvalerat für lange Zeiträume klebrig und kann an sich selbst kleben, wenn es zu Folien verarbeitet wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß ist es ein Ziel dieser Erfindung, verschiedene Probleme des Stands der Technik zu beseitigen.
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein latexallergiefreier Handschuh bereitgestellt, der zum Kontakt mit einem menschlichen Körper angepasst ist, aus einem Material, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es ein biologisch abbaubares Polyhydroxyalkanoat-Copolymer umfasst, umfassend zwei statistisch wiederkehrende Monomereinheiten, wobei die erste statistisch wiederkehrende Monomereinheit die folgende Struktur aufweist:
worin R¹ H oder C_1-2-Alkyl ist und n 1 oder 2 ist, und die zweite statistisch wiederkehrende Monomereinheit die folgende Struktur aufweist:
worin R² ein C_3-19-Alkyl oder C_3-19-Alkenyl ist und worin mindestens 50 % der statistisch wiederkehrenden Monomereinheiten die Struktur der ersten statistisch wiederkehrenden Monomereinheit aufweisen und worin ferner der Handschuh frei von Latex, d. h. von dem Saft des kommerziellen Kautschukbaums, Hevea Brasiliensis, und frei von Phthalat-Weichmacher ist.
Gemäß noch einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird die Verwendung eines Handschuhs, wie zuvor definiert, zur Verringerung der Exposition eines Menschen gegenüber Latex und Weichmachern bereitgestellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Anmelder haben festgestellt, dass Handschuhe, die erfindungsgemäße Polyhydroxyalkanoat-Copolymere (PHAs) umfassen, zur Verringerung der Exposition gegenüber Latex und Weichmachern verwendet werden können. Ferner sind solche Handschuhe (nachfolgend als Artikel bezeichnet) vorteilhafterweise biologisch abbaubar. Erfindungsgemäße Polyhydroxyalkanoat-Copolymere werden sowohl unter aeroben als auch unter anaeroben Bedingungen biologisch abgebaut, so dass aus den PHAs gebildete Artikel sogar unter Wasser biologisch abgebaut werden können.
Erfindungsgemäße biologisch abbaubare Handschuhe sind unerwarteterweise beständig gegenüber Flüssigkeiten und Fett. Die Artikel werden aus PHAs gebildet, die Erweichungstemperaturen aufweisen, die höher sind als die Temperaturen für ihren Verwendungszweck, und sind daher geeignet, zur Sterilisation erhitzt zu werden, ohne ihre Formbeständigkeit zu verlieren. Die Artikel werden aus PHAs gebildet, die eine überraschend gute Selbstabdichtbarkeit und Adhäsion an Papiersubstraten aufweisen.
Ferner sind erfindungsgemäße PHAs im Gegensatz zu dem Homopolymer Poly(3-hydroxybutyrat) (PHB) oder dem Copolymer Poly(3-hydroxybutyrat-Cohydroxyvalerat) (PHBV) zäh, ohne spröde zu sein. Daher ist bei Artikeln, welche die PHAs umfassen, die Wahrscheinlichkeit geringer, dass sie zerbrechen oder abbrechen. Die Anmelder haben festgestellt, dass erfindungsgemäße Polyhydroxyalkanoate im Verhältnis zu Polyhydroxybutyrat und Polyhydroxybutyrat-Covalerat niedrigere Schmelztemperaturen, niedrigere Kristallinitätsgrade und bessere Schmelzrheologien aufweisen. Da die PHAs der vorliegenden Erfindung niedrige Schmelztemperaturen aufweisen, lassen sich die PHAs leicht zu Folien und Beschichtungen verarbeiten. Die PHAs der vorliegenden Erfindung besitzen Schmelztemperaturen, die geringer sind als ihre Zersetzungstemperaturen.
Wie hier verwendet, soll sich „Latex" auf den Saft des kommerziellen Kautschukbaums, Hevea Brasiliensis, beziehen, und „Latexartikel" soll sich auf Artikel beziehen, die Latex umfassen.
Wie hier verwendet, soll sich „Weichmacher" auf Zusatzstoffe beziehen, die als Weichmacher bei der Bildung von Vinyl-Kunststoffartikeln verwendet werden. Phthalat-Weichmacher beziehen sich auf als Weichmacher verwendete Verbindungen, die eine Phthalatgruppe umfassen. Solche Weichmacher schließen bis-2-Ethylhexylphthalat, auch als Dioctylphthalat (DOP) und Di-2-ethylhexylphthalat (DEHP) bezeichnet, und Diisononylphthalat (DINP) ein. Andere Phthalat-Weichmacher schließen Butylbenzylphthalat, Butyloctylphthalat, Di-N-butylphthalat, Dicaprylphthalat, Dicyclohexylphthalat, Diethylphthalat, Dihexylphthalat, Diisobutylphthalat, Diisodecylphthalat, Diisohectylphthalat, Diisooctylphthalat, Dimethylphthalat, Ditridecylphthalat, Diundecylphthalat, Undecyldodecylphthalat und Mischungen davon ein.
Wie hier verwendet, bezieht sich „Alkyl" auf eine gesättigte, kohlenstoffhaltige Kette, die gerade oder verzweigt und substituiert (einfach oder mehrfach) oder nichtsubstituiert sein kann, während sich „Alkenyl" auf eine kohlenstoffhaltige Kette bezieht, die einfach ungesättigt (d. h. eine Doppelbindung in der Kette) oder mehrfach ungesättigt (d. h. zwei oder mehr Doppelbindungen in der Kette), gerade oder verzweigt und substituiert (einfach oder mehrfach) oder nichtsubstituiert sein kann.
Wie hier verwendet, bezieht sich „PHA" auf ein Polyhydroxyalkanoat-Copolymer der vorliegenden Erfindung, „RRMU" bezieht sich auf eine statistisch wiederkehrende Monomereinheit, und „RRMUs" bezieht sich auf statistisch wiederkehrende Monomereinheiten.
Wie hier verwendet, bezieht sich „biologisch abbaubar" auf die Fähigkeit einer Verbindung, durch Mikroorganismen und/oder natürliche Umweltfaktoren schließlich vollständig zu CO₂ und Wasser oder Biomasse abgebaut zu werden.
Wie hier verwendet, bezieht sich „kompostierbar" auf ein Material, das die folgenden drei Anforderungen erfüllt: (1) Das Material kann in einer Kompostieranlage für festen Abfall verarbeitet werden; (2) wenn es so verarbeitet wird, endet das Material im Endkompost; und (3) wenn der Kompost im Boden verwendet wird, wird das Material schließlich im Boden biologisch abgebaut.
Zum Beispiel endet ein Polymerfolienmaterial, das in festem Abfall vorhanden ist, der einer Kompostieranlage zur Verarbeitung zugeführt wird, nicht unbedingt im Endkompost. Bestimmte Kompostieranlagen setzen den Festabfallstrom vor weiterer Verarbeitung Windsichtung aus, um Papier und andere Materialien abzutrennen. Eine Polymerfolie würde in einer solchen Windsichtung höchstwahrscheinlich von dem Festabfallstrom getrennt und deshalb nicht in der Kompostieranlage verarbeitet werden. Trotzdem kann es noch ein „kompostierbares" Material gemäß der vorstehenden Definition sein, da es „fähig" ist, in einer Kompostieranlage verarbeitet zu werden.
Die Notwendigkeit, dass das Material im Endkompost endet, bedeutet in der Regel, dass es einer Form der Zersetzung im Kompostierverfahren unterliegt. In der Regel wird der Festabfallstrom in einer frühen Phase des Kompostierverfahrens einem Zerkleinerungsschritt unterzogen. Infolgedessen ist die Polymerfolie als Bruchstücke und nicht als Folie vorhanden. In der Schlussphase des Kompostierverfahrens wird der fertige Kompost einem Siebschritt unterzogen. In der Regel gelangen die Polymerbruchstücke nicht durch die Siebe, wenn sie die Größe, die sie unmittelbar nach dem Zerkleinerungsschritt aufwiesen, beibehalten haben. Die kompostierbaren Materialien der vorliegenden Erfindung verlieren während des Kompostierverfahrens genug von ihrer Integrität, um zu ermöglichen, dass teilweise zersetzte Bruchstücke durch die Siebe gelangen. Es ist jedoch denkbar, dass eine Kompostieranlage den Festabfallstrom einer sehr rigorosen Zerkleinerung und einer eher groben Siebung unterzieht, in welchem Fall nicht abbaubare Polymere wie Polyethylen Anforderung (2) erfüllen würden. Das Erfüllen von Anforderung (2) reicht deshalb nicht dafür aus, dass ein Material innerhalb der vorliegenden Definition kompostierbar ist.
Was das kompostierbare Material, wie hier definiert, von Material wie Polyethylen unterscheidet, ist Anforderung (3), dass das Material schließlich im Boden biologisch abgebaut wird. Diese Anforderung der biologischen Abbaubarkeit ist für das Kompostierverfahren oder den Gebrauch von Kompostierboden nicht wesentlich. Fester Abfall und der daraus resultierende Kompost können alle Arten von nicht biologisch abbaubaren Materialien, zum Beispiel Sand, enthalten. Um jedoch eine Ansammlung von künstlichen Materialien im Boden zu vermeiden, ist es hierin erforderlich, dass solche Materialien vollständig biologisch abbaubar sind. Andererseits ist es überhaupt nicht notwendig, dass dieser biologische Abbau schnell erfolgt. Solange das Material selbst und Zersetzungszwischenprodukte nicht giftig oder anderweitig schädlich für den Boden oder die Ernte sind, ist es gänzlich hinnehmbar, dass ihr biologischer Abbau mehrere Monate oder sogar Jahre dauert, da diese Anforderung nur dazu vorhanden ist, eine Ansammlung von künstlichen Materialien im Bo den zu vermeiden. Die erfindungsgemäßen Copolymere werden vorteilhafterweise einem schnellen anaeroben biologischen Abbau unterzogen.
Alle hierin genannten Copolymer-Zusammensetzungsverhältnisse beziehen sich auf Molverhältnisse, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Alle Anteile und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polyhydroxyalkanoate können synthetisch hergestellt werden oder von einer Vielfalt an biologischen Organismen, wie Bakterien oder Algen, erzeugt werden.
Die Polyhydroxyalkanoate können ataktisch, isotaktisch oder syndiotaktisch sein. Die hierin verwendeten Polyhydroxyalkanoate sind vorzugsweise im Wesentlichen isotaktisch (von etwa 90 Gew.-% bis etwa 100 Gew.-% isotaktisch) oder vollkommen isotaktisch (zu etwa 100 Gew.-% isotaktisch). Die vollkommen isotaktischen Polyhydroxyalkanoate können von biologischen Organismen erhalten werden, vorzugsweise werden die hierin verwendeten Polyhydroxyalkanoate von biologischen Organismen erhalten.
Die Polyhydroxyalkanoate sind Copolymere, die mindestens etwa 2 verschiedene Monomere umfassen. In einer Ausführungsform sind die Polyhydroxyalkanoate Copolymere, die mindestens etwa 3 verschiedene Monomere umfassen.
In einer Ausführungsform umfasst das Polyhydroxyalkanoat mindestens zwei statistisch wiederkehrende Monomereinheiten (RRMUs). Die erste statistisch wiederkehrende Monomereinheit weist die folgende Struktur auf
worin R¹ H oder ein C_1-2-Alkyl ist und n 1 oder 2 ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste statistisch wiederkehrende Monomereinheit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Monomer, worin R¹ ein C₁-Alkyl ist und n 1 ist (der monomeren Wiederholungseinheit 3-Hydroxybutyrat), dem Monomer, worin R¹ ein C₂-Alkyl ist und n 1 ist (der monomeren Wiederholungseinheit 3-Hydroxyvalerat), dem Monomer, worin R¹ H ist und n 2 ist (der monomeren Wiederholungseinheit 4-Hydroxybutyrat), dem Monomer, worin R¹ H ist und n 1 ist (der monomeren Wiederholungseinheit 3-Hydroxypropionat), und Mischungen davon.
Die zweite statistisch wiederkehrende Monomereinheit weist die folgende Struktur auf:
worin R² ein C_3-19-Alkyl oder ein C_3-19-Alkenyl ist. Geeignete zweite RRMUs schließen diejenigen ein, worin R² ein C_3-7-Alkyl oder -Alkenyl, ein C₅-Alkyl oder -Alkenyl, ein C₇-Alkyl oder -Alkenyl, ein C_8-11-Alkyl oder -Alkenyl, ein C₈-Alkyl oder -Alkenyl, ein C₉-Alkyl oder -Alkenyl, ein C_12-19-Alkyl oder -Alkenyl, ein C_3-11-Alkyl oder -Alkenyl oder ein C_4-19-Alkyl oder -Alkenyl ist.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen mindestens etwa 50 %, vorzugsweise mindestens etwa 60 %, mehr bevorzugt mindestens etwa 70 %, noch mehr bevorzugt mindestens etwa 80 %, noch mehr bevorzugt mindestens etwa 85 % der RRMUs die Struktur der ersten RRMU auf.
Wenn die Polyhydroxyalkanoate der vorliegenden Erfindung zu Folien, Platten oder weichen, elastischen Fasern verarbeitet werden, weisen vorzugsweise von etwa 50 % bis etwa 98 %, mehr bevorzugt von etwa 80 % bis etwa 97 %, noch mehr bevorzugt von etwa 85 % bis etwa 96 % der RRMUs der PHAs die Struktur der ersten RRMU auf.
Wenn die Polyhydroxyalkanoate der vorliegenden Erfindung zu normalen Fasern oder Formartikeln verarbeitet (z. B. spritzgegossen oder blasgeformt) werden, weisen vorzugsweise von etwa 80 % bis etwa 99 %, mehr bevorzugt von etwa 90 % bis etwa 98 %, noch mehr bevorzugt von etwa 92 % bis etwa 97 % der RRMUs der PHAs die Struktur der ersten RRMU auf.
Wenn die Polyhydroxyalkanoate der vorliegenden Erfindung zu thermogeformten Artikeln verarbeitet werden, weisen vorzugsweise von etwa 70 % bis etwa 98 %, mehr bevorzugt von etwa 75 % bis etwa 97 %, noch mehr bevorzugt von etwa 80 % bis etwa 96 % der gemischten RRMUs der PHAs die Struktur der ersten RRMU auf.
Wenn die Polyhydroxyalkanoate der vorliegenden Erfindung zu Schaumstoff verarbeitet werden, weisen vorzugsweise von etwa 70 % bis etwa 97 %, mehr bevorzugt von etwa 80 % bis etwa 96 %, noch mehr bevorzugt von etwa 86 % bis etwa 95 % der gemischten RRMUs der PHAs die Struktur der ersten RRMU auf.
Wenn die Polyhydroxyalkanoate der vorliegenden Erfindung zu Elastomeren oder Haftmitteln, wie Bandagenhaftmitteln, verarbeitet werden, weisen vorzugsweise etwa 50 %, mehr bevorzugt mindestens 65 % der RRMUs der PHAs die Struktur der ersten RRMU auf.
Wenn die Polyhydroxyalkanoate der vorliegenden Erfindung zu Vliesstoffen verarbeitet werden, weisen vorzugsweise von etwa 85 % bis etwa 99 %, mehr bevorzugt von etwa 90 % bis etwa 98 %, noch mehr bevorzugt von etwa 95 % bis etwa 97 % der RRMUs der PHAs die Struktur der ersten RRMU auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste statistisch wiederkehrende Monomereinheit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Monomer, worin R¹ ein C₁-Alkyl ist und n 1 ist (der monomeren Wiederholungseinheit 3-Hydr oxybutyrat), dem Monomer, worin R¹ ein C₂-Alkyl ist und n 1 ist (der monomeren Wiederholungseinheit 3-Hydroxyvalerat), dem Monomer, worin R¹ H ist und n 2 ist (der monomeren Wiederholungseinheit 4-Hydroxybutyrat), dem Monomer, worin R¹ H ist und n 1 ist (der monomeren Wiederholungseinheit 3-Hydroxypropionat), und Mischungen davon.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Polyhydroxyalkanoat der vorliegenden Erfindung eine dritte oder mehrere zusätzliche RRMUs mit der Struktur:
worin R³ H, ein C_1-19-Alkyl oder ein C_1-19-Alkenyl ist und m 1 oder 2 ist und wobei die zusätzlichen RRMUs nicht dieselben sind wie die erste RRMU oder die zweite RRMU. In einer Ausführungsform umfasst das Copolymer von mindestens etwa 3, mehr bevorzugt von etwa 3 bis etwa 20 verschiedene RRMUs.
In einer Ausführungsform ist R³ ein C_1-19-Alkyl oder ein C_1-19-Alkenyl und m ist 1, während in einer anderen Ausführungsform R³ H, ein C_1-2-Alkyl oder ein C_1-2-Alkenyl ist und m 1 oder 2 ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die dritte RRMU ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Monomer, worin R³ ein C₁-Alkyl ist und m 1 ist (der monomeren Wiederholungseinheit 3-Hydroxybutyrat), dem Monomer, worin R³ ein C₂-Alkyl ist und m 1 ist (der monomeren Wiederholungseinheit 3-Hydroxyvalerat), dem Monomer, worin R³ H ist und m 2 ist (der monomeren Wiederholungseinheit 4-Hydroxybutyrat), dem Monomer, worin R³ H ist und m 1 ist (der monomeren Wiederholungseinheit 3-Hydroxypropionat), und Mischungen davon.
In einer anderen Ausführungsform umfasst ein erfindungsgemäßes Polyhydroxyalkanoat zwei RRMUs, wobei die erste RRMU die folgende Struktur aufweist:
worin R¹ H oder ein C₂-Alkyl ist und n 1 oder 2 ist, und die zweite RRMU die folgende Struktur aufweist:
Vorzugsweise weisen mindestens etwa 50 % der RRMUs die Struktur der ersten RRMU auf.
Die eine Ausführungsform des biologisch abbaubaren PHA der vorliegenden Erfindung umfasst drei RRMUs, eine erste RRMU mit der Struktur:
worin R¹ H oder ein C_1-2-Alkyl ist und n 1 oder 2 ist; eine zweite RRMU mit der Struktur:
worin R² ein C_3-19-Alkyl oder ein C_3-19-Alkenyl, vorzugsweise ein C_4-19-Alkyl oder ein C_4-19-Alkenyl ist; und eine dritte RRMU mit der Struktur:
worin R³ H, ein C_1-19-Alkyl oder ein C_1-19-Alkenyl ist und m 1 oder 2 ist und wobei die dritte RRMU nicht dieselbe ist wie die erste RRMU oder die zweite RRMU. Vorzugsweise weisen mindestens 50 % der RRMUs die Struktur der ersten RRMU auf. Im Allgemeinen weisen nicht mehr als etwa 20 % der RRMUs die Struktur der dritten RRMU auf.
Vorzugsweise ist das Molekulargewicht der Polyhydroxyalkanoate größer als etwa 50.000. In einer Ausführungsform ist das durchschnittliche Molekulargewicht (Gewichtsmittel) nicht größer als etwa 400.000, während das durchschnittliche Molekulargewicht (Gewichtsmittel) in einer anderen Ausführungsform größer ist als etwa 400.000, vorzugsweise größer als 500.000.
Die Volumenprozent-Kristallinität (Φ_c) eines halbkrist"allinen Polymers (oder Copolymers) bestimmt oft, welche Art von Endgebrauchseigenschaften das Polymer besitzt. Beispielsweise sind hoch (mehr als 50 %) kristalline Polymere fest und steif und für Produkte wie Kunststoffbecher geeignet. Schwach (nicht mehr als 50 %) kristalline Polymere hingegen sind flexibel und zäh und für Produkte wie Tüten geeignet. Die Kristallinität kann auf eine Reihe von Arten bestimmt werden, einschließlich Röntgenstrahlbeugung, Differentialscanningkalorimetrie (DSC), Dichtemessungen und Infrarotabsorption, wie von Noda, US-Patent Nr. 5,618,855, durch Bezugnahme hierin eingeschlossen, erörtert.
Im Allgemeinen weisen PHAs der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Kristallinität von etwa 0,1 % bis etwa 99 % auf, wie mittels Röntgenstrahlbeugung gemessen, mehr bevorzugt von etwa 2 % bis etwa 80 %, noch mehr bevorzugt von etwa 20 % bis etwa 70 %.
Wenn ein PHA der vorliegenden Erfindung zu einer Folie verarbeitet werden soll, beträgt das Maß an Kristallinität in solchem PHA mehr bevorzugt von etwa 5 % bis etwa 95 %, wie mittels Röntgenstrahlbeugung gemessen, mehr bevorzugt von etwa 10 % bis etwa 80 %, noch mehr bevorzugt von etwa 20 % bis etwa 60 %.
Wenn ein PHA der vorliegenden Erfindung zu einer Platte verarbeitet werden soll, beträgt das Maß an Kristallinität in solchem PHA mehr bevorzugt von etwa 5 % bis etwa 60 %, wie mittels Röntgenstrahlbeugung gemessen, mehr bevorzugt von etwa 10 % bis etwa 50 %, noch mehr bevorzugt von etwa 20 % bis etwa 40 %.
Wenn ein PHA der vorliegenden Erfindung zu einer normalen Faser oder einem Vliesstoff verarbeitet werden soll, beträgt das Maß an Kristallinität in solchem PHA mehr bevorzugt von etwa 50 % bis etwa 95 %, wie mittels Röntgenstrahlbeugung gemessen, mehr bevorzugt von etwa 60 % bis etwa 95 %, noch mehr bevorzugt von etwa 70 % bis etwa 95 %.
Wenn ein PHA der vorliegenden Erfindung zu einer weichen elastischen Faser verarbeitet werden soll, beträgt das Maß an Kristallinität in solchem PHA mehr bevorzugt von etwa 20 % bis etwa 90 %, wie mittels Röntgenstrahlbeugung gemessen, mehr bevorzugt von etwa 30 % bis etwa 85 %, noch mehr bevorzugt von etwa 40 % bis etwa 80 %.
Wenn ein PHA der vorliegenden Erfindung zu einem geformten oder thermogeformten Artikel verarbeitet werden soll, beträgt das Maß an Kristallinität in solchem PHA mehr bevorzugt von etwa 10 % bis etwa 80 %, wie mittels Röntgenstrahlbeugung gemessen, mehr bevorzugt von etwa 20 % bis etwa 70 %, noch mehr bevorzugt von etwa 30 % bis etwa 60 %.
Wenn ein PHA der vorliegenden Erfindung zu einem Elastomer oder Haftmittel verarbeitet werden soll, beträgt das Maß an Kristallinität in solchem PHA mehr bevorzugt weniger als etwa 50 %, wie mittels Röntgenstrahlbeugung gemessen, mehr bevorzugt weniger als etwa 30 %, noch mehr bevorzugt weniger als etwa 20 %.
Vorzugsweise besitzen die biologisch abbaubaren PHAs der vorliegenden Erfindung eine Schmelztemperatur (Tm) von etwa 30 °C bis etwa 160 °C, mehr bevorzugt von etwa 60 °C bis etwa 140 °C, noch mehr bevorzugt von etwa 90 °C bis etwa 130 °C.
Geeignete Polyhydroxyalkanoate schließen diejenigen ein, die in Noda, US-Patente Nr. 5,498,692, 5,502,116, 5,536,564, 5,602,227, 5,618,855, 5,685,756 und 5,747,584, durch Bezugnahme hierin eingeschlossen, offenbart sind.
Artikel, die herkömmlicherweise vollständig oder teilweise aus Latex hergestellt werden, können nun unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Polyhydroxyalkanoat-Copolymers anstatt Latex hergestellt werden.
In ähnlicher Weise können Artikel, die herkömmlicherweise vollständig oder teilweise aus einem Vinylkunststoff, umfassend einen Phthalat-Weichmacher, hergestellt werden, nun unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Polyhydroxyalkanoat-Copolymers, welches frei von Phthalat-Weichmachern ist, hergestellt werden. Somit kann eine Person, die solche Artikel verwendet, eine Exposition gegenüber Weichmachern vermeiden.
Darüber hinaus können Artikel, die unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Polyhydroxyalkanoat-Copolymers hergestellt werden, im Wesentlichen frei, vorzugsweise frei von Schwermetallen wie Blei oder Cadmium sein. In einer anderen Ausführungsform sind die Artikel ferner im Wesentlichen frei von Schwermetallen wie Blei und Cadmium. Wie hier verwendet, soll sich „im Wesentlichen frei von Schwermetallen" auf Artikel beziehen, die zu nicht mehr als 1 Gew.-%, vorzugsweise weniger als etwa 0,1 Gew.-%, Schwermetalle enthalten.
Artikel können aus Folien oder Platten des Polyhydroxyalkanoat-Copolymers gebildet werden. Wie hier verwendet, bedeutet „Folie" ein äußerst dünnes, durchgehendes Stück einer Substanz mit einem hohen Verhältnis von Länge zu Dicke und einem hohen Verhältnis von Breite zu Dicke. Obwohl keine Notwendigkeit für einen präzisen oberen Dickengrenzwert besteht, beträgt ein bevorzugter obe rer Grenzwert etwa 0,25 mm, mehr bevorzugt etwa 0,10 mm und noch mehr bevorzugt etwa 0,05 mm. Die Folien können unter Anwendung von herkömmlichen Verfahren zum Herstellen von ein- oder mehrschichtigen Folien auf herkömmlichen Folienherstellungsvorrichtungen verarbeitet werden.
Wie hier verwendet, bedeutet „Platte" ein sehr dünnes, durchgehendes Stück einer Substanz mit einem hohen Verhältnis von Länge zu Dicke und einem hohen Verhältnis von Breite zu Dicke, wobei das Material dicker ist als etwa 0,25 mm. Platten weisen hinsichtlich Eigenschaften und Herstellung viele derselben Charakteristiken auf wie Folien, mit der Ausnahme, dass Platten steifer sind und selbsttragende Eigenschaften aufweisen.
Artikel, die Polyhydroxyalkanoat-Copolymer umfassen, können andere Zusatzstoffe umfassen. Vorzugsweise sind die Zusatzstoffe nichttoxisch und nichtflüchtig. Wie hier verwendet, bezieht sich „nichtflüchtig" auf einen Zusatzstoff, der aus dem Polyhydroxyalkanoat-Copolymer nicht mit einer höheren Geschwindigkeit entweicht, als das Copolymer biologisch abgebaut wird. Geeignete Zusatzstoffe schließen färbende Stoffe, Aromastoffe, Duftstoffe, Deodorants, Desinfektionsmittel, Vitamine, Mineralien, Arzneimittel, antibakterielle Verbindungen und Mischungen davon ein.
Gesundheitsfürsorgeartikel können einen antibakteriellen Inhaltsstoff wie Triclosan umfassen.
Die Artikel können färbende Stoffe umfassen. Vorzugsweise sind solche färbenden Stoffe nichtflüchtig. Die vorliegenden Artikel können aus einer Zusammensetzung gebildet werden, die das biologisch abbaubare Polyalkanoat-Copolymer und einen färbenden Stoff umfasst. Als Alternative können Farben und Dessins nach der Herstellung auf die Artikel gedruckt werden. Bevorzugte färbende Stoffe sind nichttoxisch.
Bevorzugte latexallergiefreie Artikel werden aus einem Polyhydroxyalkanoat, welches zwei statistisch wiederkehrende Monomereinheiten umfasst, gebildet. Die erste statistisch wiederkehrende Monomereinheit weist die folgende Struktur auf
worin R¹ H oder ein C_1-2-Alkyl ist und n 1 oder 2 ist, und die zweite statistisch wiederkehrende Monomereinheit weist die folgende Struktur auf:
worin R² ein C_3-19-Alkyl oder ein C_3-19-Alkenyl, vorzugsweise ein C_4-19-Alkyl oder ein C_4-19-Alkenyl ist. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Polyhydroxyalkanoat eine dritte statistisch wiederkehrende Monomereinheit mit der Struktur:
worin R³ H, ein C_1-19-Alkyl oder ein C_1-19-Alkenyl ist und m 1 oder 2 ist und wobei die dritte RRMU nicht dieselbe ist wie die erste RRMU oder die zweite RRMU. Polyhydroxyalkanoat-Copolymere, die drei RRMUs umfassen, umfassen im Allgemeinen, bezogen auf das Gewicht, zu mindestens etwa 50 % die erste RRMU und im Allgemeinen zu nicht mehr als etwa 20 % die dritte RRMU. Die Zusammensetzung kann zu mindestens etwa 4 Gew.-%, mehr bevorzugt mindes tens etwa 5 Gew.-% und noch mehr bevorzugt mindestens etwa 8 Gew.-% und zu nicht mehr als etwa 15 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als etwa 12 Gew.-%, mehr bevorzugt nicht mehr als etwa 10 Gew.-% die dritte RRMU umfassen. Die bevorzugten Anteile an Monomeren hängen von der gewünschten Eigenschaft des Artikels ab, das heißt, ob der Artikel ein Schaumstoffartikel, ein Formartikel oder ein extrudierter Artikel ist oder ob der Artikel ein Holz- oder Papiersubstrat mit einer Copolymer-Beschichtung umfasst.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist auf Handschuhe ausgerichtet, die aus Folien oder Platten gebildet werden, die ein PHA umfassen. Vorzugsweise umfassen die Folien oder Platten ein PHA, welches eine erste RRMU mit der obigen Formel (i) und eine zweite RRMU mit der obigen Formel (ii) umfasst. Vorzugsweise weisen von etwa 50 % bis etwa 98 %, mehr bevorzugt von etwa 80 % bis etwa 97 %, noch mehr bevorzugt von etwa 85 % bis etwa 96 % der RRMUs des PHA die Struktur der ersten RRMU auf. Das durchschnittliche Molekulargewicht (Gewichtsmittel) des PHA ist größer als etwa 400.000, vorzugsweise größer als etwa 500.000, mehr bevorzugt größer als etwa 600.000. In einer Ausführungsform umfassen die Folien oder Platten zu weniger als etwa 20 Gew.-%, vorzugsweise ab nicht mehr als etwa 15 Gew.-% des gesamten PHA die dritte RRMU mit der obigen Formel (iii).
In einer anderen Ausführungsform umfassen Artikel ein Substrat und eine Beschichtung, welche ein PHA umfassen. Es kann auch wünschenswert sein, latexhaltige Substrate mit einer Beschichtung zu überziehen, die PHA umfasst, um eine Barriere zwischen dem latexhaltigen Substrat und der Haut eines Menschen zu schaffen.
Die als Beschichtungen verwendeten PHAs umfassen vorzugsweise eine erste RRMU mit der obigen Formel (i) und eine zweite RRMU mit der obigen Formel (ii). Vorzugsweise beträgt das durchschnittliche Molekulargewicht (Gewichtsmittel) des Copolymers mehr als 100.000, vorzugsweise mehr als etwa 200.000. In einer Ausführungsform umfassen die als Beschichtungen verwendeten PHAs zu nicht mehr als etwa 20 Gew.-%, vorzugsweise weniger als etwa 15 Gew.-% des gesamten PHA die dritte RRMU mit der obigen Formel (iii). Die Beschichtungen können ferner färbende Stoffe umfassen, um den Artikeln ein attraktiveres Aussehen zu verleihen. Die Beschichtungen können in einer beliebigen zweckmäßigen Weise, wie Sprühen, Tauchen oder Extrusionsbeschichten, auf als Vorprodukte gebildete Artikel aufgetragen werden.
In einer Ausführungsform werden Folien oder Platten, die ein PHA umfassen, zum Laminieren von Substraten verwendet. Vorzugsweise umfassen die Folien oder Platten ein PHA, welches eine erste RRMU mit der obigen Formel (i) und eine zweite RRMU mit der obigen Formel (ii) aufweist. Vorzugsweise weisen von etwa 50 % bis etwa 99 %, mehr bevorzugt von etwa 80 % bis etwa 98 %, noch mehr bevorzugt von etwa 90 % bis etwa 97 % der RRMUs des PHA die Struktur der ersten RRMU auf. Das durchschnittliche Molekulargewicht (Gewichtsmittel) des PHA ist größer als etwa 100.000, vorzugsweise größer als etwa 200.000. In einer Ausführungsform umfassen die Folien oder Platten zu nicht mehr als etwa 20 Gew.-%, vorzugsweise weniger als etwa 15 Gew.-% des gesamten PHA die dritte RRMU mit der obigen Formel (iii).
Artikel, die PHAs umfassen, können durch ein beliebiges auf dem Fachgebiet anerkanntes Verfahren hergestellt werden, wie diejenigen, die in Noda, US-Patente Nr. 5,618,885 und 5,602,227, durch Bezugnahme hierin eingeschlossen, offenbart sind. Folien können unter Anwendung von herkömmlichen Verfahren zum Herstellen von ein- oder mehrschichtigen Folien auf herkömmlichen Folienherstellungsvorrichtungen verarbeitet werden. Pellets der PHAs der vorliegenden Erfindung können zuerst trocken gemischt und dann in einem Folienextruder schmelzgemischt werden. Als Alternative, wenn im Folienextruder ungenügend gemischt wird, können die Pellets zuerst trocken gemischt und dann in einem Vorimprägnierextruder schmelzgemischt werden, gefolgt von einer erneuten Pelletisierung vor dem Extrudieren der Folie.
Die PHAs der vorliegenden Erfindung können unter Anwendung von Gieß- oder Blasfolienextrusionsverfahren zu Folien schmelzverarbeitet werden. Gießfolie wird durch eine lineare Schlitzdüse extrudiert. Im Allgemeinen wird die flache Bahn auf einer großen sich bewegenden, polierten Metallwalze abgekühlt. Sie kühlt schnell ab und schält sich von der ersten Walze, läuft über eine oder mehrere Hilfskühlwalzen, dann durch einen Satz von gummibeschichteten Abzugwalzen und schließlich zu einer Aufwickelvorrichtung.
Bei der Blasfolienextrusion wird die Schmelze nach oben durch eine dünne ringförmige Blaskopföffnung extrudiert. Dieses Verfahren wird auch als „Schlauchfolienextrusion" bezeichnet. Luft wird durch das Zentrum des Blaskopfs eingeführt, um den Schlauch aufzublasen und dadurch zu bewirken, dass er sich ausdehnt. Es wird somit eine bewegliche Blase ausgebildet, die durch die Steuerung des inneren Luftdrucks auf konstanter Größe gehalten wird. Der Folienschlauch wird durch Luft, die durch einen oder mehrere den Schlauch umgebende Kühlringe geblasen wird, abgekühlt. Anschließend wird der Schlauch durch das Ziehen in einen flachen Rahmen durch ein Paar Zugwalzen kollabiert und auf eine Aufwickelvorrichtung aufgewickelt. Die flache Schlauchfolie wird anschließend aufgeschlitzt, auseinandergefaltet und weiter in Breiten, die zum Gebrauch in Produkten geeignet sind, geschnitten.
Sowohl Gießfolien- als auch Blasfolienverfahren können angewendet werden, um entweder einschichtige oder mehrschichtige Folienstrukturen herzustellen. Für die Herstellung von einschichtigen Folien aus einem einzigen thermoplastischen Material oder einer Mischung von thermoplastischen Bestandteilen sind nur ein einziger Extruder und eine einzige Verteilerdüse erforderlich. Zur Herstellung von mehrschichtigen Folien der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise Coextrusionsverfahren eingesetzt. Solche Verfahren erfordern mehr als einen Extruder und entweder einen Coextrusionsverteilerblock oder ein Mehrfachverteilerdüsensystem oder eine Kombination dieser beiden Vorrichtungen, um die mehrschichtige Folienstruktur zu erzielen.
Platten können durch Gießextrusion, Walzen oder Kalandrieren gebildet werden. Durch Walzverfahren wird eine Folie mit vorwiegender Ausrichtung in Maschinenlaufrichtung durch Vorwärtsbewegen der Folie von einem Andruckpunkt, an dem die Dicke verringert wird, erzeugt. Am Andruckpunkt herrschen große Kräfte, jedoch kann die Gesamtausrichtung über andere Formen der Ausrichtung der Maschinenlaufrichtung erhöht werden.
Kalandrieren kann angewendet werden, um eine nicht ausgerichtete Gussfolie oder -platte mit hohem Durchsatz herzustellen, wird Kalandrieren angewendet. Beim Kalandrierverfahren werden Stapel speziell gehärteter, angetriebener Walzen eingesetzt, die auf solche Weise gestützt werden, dass sie während des Vorgangs in einer Position relativ zueinander gekrümmt oder geneigt sein können. Dies dient zum Steuern der Dicke in dem kalandrierten Material. Kalander bestehen gewöhnlich aus vier Walzen, die drei Walzenspalte bilden. Diese Walzenspalte sind der Beschickungs-, Dosierungs- und Vollendungsspalt. Der Beschickungsspalt ist derjenige, in dem das Polymer zugeführt, gemischt und erwärmt wird. Im Dosierungsspalt wird die Dicke der Platte auf die annähernde Enddicke reduziert. Im Vollendungsspalt wird die Stärke der Platte durch Variieren der Position der dritten oder mittleren Walze reguliert.
Fasern der vorliegenden Erfindung können mit einer Vielfalt an herkömmlichen Verfahren, die auf dem Fachgebiet wohl bekannt sind, verarbeitet werden, einschließlich, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Schmelzspinnen, Trockenspinnen und Nassspinnen. Häufig werden Kombinationen dieser drei Grundverfahren angewendet.
Beim Schmelzspinnen wird ein PHA der vorliegenden Erfindung über seinen Schmelzpunkt erwärmt, und das geschmolzene PHA wird durch eine Spinndüse gepresst. Eine Spinndüse ist eine Form mit vielen kleinen Öffnungen, die in Anzahl, Form und Durchmesser variiert werden. Der Strahl geschmolzenen PHAs wird durch eine Kühlzone geleitet, wo sich das PHA verfestigt, und dann zu Nachzieh- und Aufwickelvorrichtungen weitergeleitet.
Beim Trockenspinnen wird ein PHA der vorliegenden Erfindung gelöst, und die PHA-Lösung wird unter Druck durch eine Spinndüse extrudiert. Der Strahl der PHA-Lösung wird durch eine Heizzone geleitet, wo das Lösungsmittel verdampft und sich der Faden verfestigt.
Beim Nassspinnen wird ein PHA der vorliegenden Erfindung ebenfalls gelöst, und die Lösung wird durch eine Spinndüse gepresst, die in ein Koagulationsbad eingetaucht ist. Sobald die PHA-Lösung aus den Spinndüsenöffnungen innerhalb des Koagulationsbads austritt, wird das PHA entweder ausgefällt oder chemisch regeneriert. Gewöhnlich erfordern all diese Verfahren weiteres Ziehen, damit nützliche Eigenschaften erzielt werden, zum Beispiel um als Textilfasern zu dienen. „Ziehen" bezieht sich auf Dehnung und Abschwächung von Fasern, um eine unumkehrbare Verlängerung zu erreichen, molekulare Ausrichtung anzuregen und eine faserfeine Struktur zu entwickeln). Diese feine Struktur ist durch einen hohen Kristallinitätsgrad und durch Ausrichtung sowohl der Kristallite als auch der amorphen PHA-Kettensegmente gekennzeichnet.
Wie hier verwendet, bezieht sich „Thermoformen" auf ein Verfahren, durch das Planken oder Platten des Polyhydroxyalkanoats erwärmt werden, bis sie flexibel sind, und anschließend in die richtige Form gestanzt oder vakuumgezogen werden. Im Allgemeinen wird eine Platte durch einen Ofen geführt und erwärmt, um sie auf eine thermoformbare Temperatur zu bringen. Die Platte wird bis zu einem Erweichungspunkt erwärmt und anschließend zu einer Formstation weitergeleitet. Als Alternative kann eine Platte über eine Reihe von Walzen, die entweder beheizt oder gekühlt sein können, um die Platte auf die richtige Thermoformtemperatur zu bringen, direkt von einem Extruder zu einer Formstation laufen. Die Formstation umfasst Gießformen oder Stanzen mit den gewünschten Formen.
Wie hier verwendet, bedeutet „Vlies" poröse, textilartige Materialien, gewöhnlich in Form einer flachen Platte, die hauptsächlich oder vollständig aus Fasern bestehen, die zu Bahnen zusammengefügt sind, die durch andere Verfahren als Spinnen, Weben oder Stricken hergestellt sind. Andere Bezeichnungen für diese Materialien sind Textilverbundstoffe, ungewebte Stoffe oder technische Stoffe. Die Dicke der Stoffplatten kann von etwa 25 mm bis zu mehreren Zentimetern variieren und das Gewicht von etwa 10 g/m² bis etwa 1 kg/m². Vliesstoffe weisen eine breite Spanne physikalischer Eigenschaften auf, je nach dem Material und dem Verfahren, die bei der Bildung der Bahn verwendet werden. Ein Stoff kann selbsttragend und steif wie Papier oder drapierbar wie ein herkömmlicher Tuchstoff sein.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Textilien ist die Grundstruktur aller Vliesstoffe eine Bahn von Fasern, die mehr oder weniger zufällig angeordnet sind. Das Hauptelement ist somit die einzelne Faser. Zug-, Reiß- und Berührungseigenschaften im Vliesstoff entstehen durch Klebverbindung oder andere chemische und physikalische Bindung, Reibung zwischen den Fasern, die durch Verflechtung erzeugt wird, und Verstärkung durch andere Materialien, wie Schäume und Folien.
Die Vliesstoffe der vorliegenden Erfindung können durch herkömmliche, dem Stand der Technik entsprechende Verfahren hergestellt werden. Die Herstellung von Vliesstoffen beinhaltet: 1) Herstellen von Fasern verschiedener Längen und Durchmesser, 2) Erzeugen einer Bahn aus diesen Fasern und 3) Verbinden von Fasern innerhalb der Bahn durch Haftkräfte oder mechanische Reibungskräfte, die durch Faserkontakt oder -verflechtung erzeugt werden. Zusätzlich zu diesen Schritten wird manchmal eine Verstärkung der Bahn durch Bilden eines Verbundstoffs mit anderen Materialien (z. B. Garnen, Scrims, Folien, Geflechten und unverbundenen Bahnen) bevorzugt. Variationen eines oder mehrerer dieser Schritte ermöglichen die enorme Bandbreite an Vliesstofffaserarten. Der Ausdruck „Stapelfasern" wurde ursprünglich auf Fasern natürlichen Ursprungs angewendet, die ausreichend lang waren, um in Textilmaschinen verarbeitet zu werden, jedoch mit Ausnahme von Endlosfilamenten, z. B. Seide. In dem vorliegenden Kontext, wie er für das PHA der vorliegenden Erfindung gilt, besitzen „Stapelfasern" eine relativ gleichmäßige Länge von etwa 1,3 bis etwa 10,2 cm, mit einer regelmäßigen Kräuselung, d. h., einer dreidimensionalen, wellenartigen Form. Regenerierte und andere extrudierte Fasern sind endlos, wie geformt. Sie werden während des Herstellungsverfahrens auf eine bestimmte Länge geschnitten, um eine Verarbeitungs- oder Marktanforderung zu erfüllen. Extrudierte Fasern werden auch als durchgehende Filamente ohne Kräuselung hergestellt. Die Verfahren zum Bilden von Bahnen aus Stapelfasern unterscheiden sich von denjenigen, bei denen durchgehende Filamente verwendet werden.
Die Wahl des Verfahrens zum Bilden der Bahn wird durch die Faserlänge bestimmt. Anfänglich beruhen die Verfahren zum Bilden von Bahnen aus Fasern mit Stapellänge (Fasern, die lang genug sind, um auf einer herkömmlichen Spinnvorrichtung verarbeitet zu werden, in der Regel von etwa 1,2 bis etwa 20 cm lang, jedoch nicht endlos) auf dem Textilkardierungsverfahren, während die Bildung von Bahnen aus kurzen Fasern auf Papierherstellungsverfahren beruht. Obwohl diese Verfahren noch gebräuchlich sind, sind nachfolgend andere Verfahren entwickelt worden. Zum Beispiel werden Bahnen aus langen, praktisch endlosen Filamenten direkt aus der Polymermasse gebildet; sowohl Bahn als auch Fasern werden gleichzeitig hergestellt. Es ist eine Vielzahl an Verfahren zur Bahnherstellung bekannt, einschließlich Kardierung, Luftlegen, Nassformen, Spinnvliesverfahren und Schmelzblasen.
Das Kardierungsverfahren ist von den ehemaligen manuellen Verfahren der Faserkardierung abgeleitet, bei dem natürliche Stapelfasern durch Nadelbetten verarbeitet wurden. Beim Kardieren werden Klumpen von Stapelfasern mechanisch in einzelne Fasern getrennt und durch die mechanische Wirkung von Bewegtbetten von dicht beieinander liegenden Nadeln zu einer zusammenhängenden Bahn geformt.
Beim Luftlegeverfahren wird die durch Kardierung erzeugte Ausrichtung durch Erfassung der Fasern auf einem Sieb aus einem Luftstrom wirksam verbessert. Die Fasern werden durch Zähne oder Nadeln getrennt und in einen Luftstrom eingeführt. Eine vollständige Randomisierung würde jegliche bevorzugte Ausrichtung ausschließen, wenn die Fasern auf dem Sieb gesammelt werden.
Bei Nassformungsverfahren werden sehr kurze Fasern verwendet. Anfangs werden aus kurzen Fasern durch modifizierte Papierherstellungsverfahren Bahnen gebildet. Die Fasern werden in einem großen Wasservolumen kontinuierlich fein verteilt und auf einem bewegten Endlosdrahtsieb eingefangen. Sobald die Bahn auf dem Sieb eingefangen wurde, wird sie auf Bänder oder Filze übertragen und auf beheizten Trommeln getrocknet.
Das Spinnvliesverfahren umfasst die gleichzeitige Herstellung von Fasern und Bahn direkt aus der Polymermasse. Die Polymermasse wird geschmolzen, extrudiert und (oft durch triboelektrische Kräfte) zu Filamenten gezogen, die willkürlich verteilt und als durchgängige Bahn auf Bändern abgelagert werden. Die Filamente sind praktisch endlos. Durch das Spinnvliesverfahren werden Bahnen aus wenig gekräuselten Filamenten im normalen Durchmesserbereich von etwa 1,7 dtex (1,5 den) oder leicht höher erzeugt. Die Doppelbrechung und die Gleichmäßigkeit des Durchmessers dieser Filamente sind standardmäßigen Textilfasern und -filamenten ähnlich.
Bahnen werden durch das Schmelzblasverfahren auch direkt aus Polymermasse hergestellt. Das geschmolzene PHA wird durch sehr feine Löcher in einer Spezialdüse in einen schnellen Luftstrom gepresst, wo das PHA zu sehr feinen, jedoch unregelmäßigen Filamenten unbestimmter Längen geformt wird. Die Filamente werden gleichzeitig zu einer Bahn geformt, wobei sie durch Schmelzen und Wiederverfestigung und möglicherweise statische Kräfte zusammengehalten werden. Die Bahn besteht vorwiegend aus Filamenten mit sehr feinen Durchmessern.
Das Verbinden von Fasern gibt der Bahn die Festigkeit und beeinflusst andere Eigenschaften. Es werden sowohl Haftmittel als auch mechanische Mittel verwendet. Bei der mechanischen Verbindung werden Fasern durch Reibungskräfte zusammengehalten. Bindung kann auch durch chemische Reaktion erreicht werden, d. h. durch Bildung von kovalenten Bindungen zwischen Bindemittel und Fasern.
Wie hier verwendet, bezieht sich „Elastomer" auf Materialien, die sowohl bei Anwendung von Spannung Verformbarkeit in einem langen Bereich als auch im Wesentlichen vollständige Erholung bei Entfernung der Spannung zeigen. Vorzugsweise kann ein Elastomer der vorliegenden Erfidung bei Raumtemperatur wiederholt auf mindestens das Zweifache seiner ursprünglichen Länge gedehnt werden und kehrt nach Entfernen der Zuglast sofort und zwangsweise ungefähr zu seiner ursprünglichen Länge zurück. Elastomere der vorliegenden Erfindung befinden sich im angespannten Zustand über der Glasumwandlungstemperatur Tg und sind amorph, um eine hohe lokale Segmentmobilität aufzuweisen, die für die Verformung notwendig ist. Die Ketten sind biegsam, und die Kräfte zwischen den Molekülen (zwischen den Ketten) sind schwach. Die Elastomere der vorliegenden Erfindung besitzen eine ausreichende Anzahl von chemischen oder physikalischen Vernetzungen, um ein durchgängiges Netzwerk zu bilden, damit das Gleiten der Ketten eingeschränkt wird.
Thermoplastische Elastomere der vorliegenden Erfindung besitzen viele der Eigenschaften von herkömmlichen Elastomeren, wie vulkanisierten Gummis, werden jedoch nicht als Duroplaste, sondern als Thermoplaste verarbeitet. Der Übergang von einer flüssigen Schmelze zu einem Feststoff ist umkehrbar. Thermoplastische Elastomere der vorliegenden Erfindung sind mehrphasige Systeme, bei denen mindestens eine Phase weich und gummiartig und eine andere hart ist. Bei thermoplastischen Elastomeren erfolgt der Übergang von einer verarbeitbaren Schmelze zu einem festen, gummiartigen Objekt schnell und umkehrbar und findet nach Kühlung statt. Vorzugsweise weisen PHAs der vorliegenden Erfindung, die zu einem Elastomer verarbeitet werden, einen ausreichend hohen Verzweigungsgehalt auf, damit sie als thermoplastische Elastomere fungieren können, wobei die kristallinen Bereiche als das harte Segment und die amorphen Segmente als das weiche Segment fungie ren. Thermoplastische Elastomere der vorliegenden Erfindung können auf einer herkömmlichen Vorrichtung für Kunststoffe, wie Spritzgießvorrichtungen, verarbeitet werden.
Wichtige Strukturparameter für thermoplastische Elastomere sind das Molekulargewicht, die Art der weichen und harten Segmente und das Verhältnis von weichen zu harten Segmenten. Das Verhältnis von harten zu weichen Segmenten beeinflusst den Gesamtmodul des Elastomers, da es mit dem Anteil der harten Segmente ansteigt. Elastomere der vorliegenden Erfindung, die ein PHA der vorliegenden Erfindung umfassen, können auch in Mischformulierungen mit anderen Polymeren (oder Copolymeren), sogar nichtelastomeren PHAs, verwendet werden, um die Schlagfestigkeit und Zähigkeit in steiferen Materialien zu erhöhen.
Zusätzliche Ausführungsformen und Modifizierungen innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung werden für den Fachmann offensichtlich sein. Demgemäß ist der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung in Form der folgenden Ansprüche zu betrachten, und es versteht sich, dass er nicht auf die in der Patentbeschreibung beschriebenen Einzelheiten oder Verfahren beschränkt ist.

Claims

Nicht-Latex allergener Handschuh, der zum Kontakt mit einem menschlichen Körper angepasst ist, aus einem Material, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es ein biologisch abbaubares Polyhydroxyalkanoat-Copolymer umfasst, umfassend zwei statistisch wiederkehrende Monomereinheiten, wobei die erste statistisch wiederkehrende Monomereinheit die folgende Struktur aufweist:
worin R₁ H oder C_1-2-Alkyl ist und n 1 oder 2 ist; und die zweite statistisch wiederkehrende Monomereinheit die folgende Struktur aufweist:
worin R₂ ein C_3-19-Alkyl oder ein C_3-19-Alkenyl ist; und wobei mindestens 50 % der statistisch wiederkehrenden Monomereinheiten die Struktur der ersten statistisch wiederkehrenden Monomereinheit aufweisen und wobei ferner der Fingerhandschuh frei von Latex, d. h. von dem Saft des kommerziellen Kautschukbaums, Hevea Brasiliensis, und frei von Phthalat-Weichmacher ist.
Handschuh nach Anspruch 1, wobei R₁ ein C_1-2-Alkyl ist und n 1 ist.
Handschuh nach Anspruch 1, wobei R₁ H ist und n 2 ist.
Handschuh nach einem der Ansprüche 1–3, wobei das biologisch abbaubare Polyhydroxyalkanoat-Copolymer eine dritte statistisch wiederkehrende Monomereinheit mit der folgenden Struktur aufweist:
worin R₃ H oder ein C_1-19-Alkyl oder C_1-19-Alkenyl ist; und m 1 oder 2 ist; und wobei die zusätzliche statistisch wiederkehrende Monomereinheit nicht dieselbe ist wie die erste statistisch wiederkehrende Monomereinheit oder die zweite statistisch wiederkehrende Monomereinheit.
Verwendung eines Handschuhs nach einem der Ansprüche 1–4 zur Verringerung der Exposition einer Einzelperson gegenüber Latex und Weichmachern.