DE69830048T2

DE69830048T2 - Textilartiges, vollständig biologisch abbaubares und/oder kompostierbares verbundmaterial und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE69830048T2
Application number: DE1998630048
Authority: DE
Inventors: Pai-Chuan Wu; Philippe Ehret
Original assignee: Fiberweb France SAS; Clopay Plastic Products Co Inc
Current assignee: Fiberweb France SAS; Clopay Plastic Products Co Inc
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2018-03-03
Also published as: US5851937A; PL190795B1; JP2001517165A; RU2194622C2; EP0971818A1; KR20010005737A; ES2241125T3; HUP0001736A2; CZ337999A3; NO994664D0; CZ297485B6; AU6677198A; PL335876A1; KR100564678B1; HUP0001736A3; ATE294708T1; AU724221B2; AR011701A1; NZ337728A; TW436425B

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbundmaterialien aus Vliesgeweben und Kunststofffolien, die vollständig biologisch abbaubar und/oder kompostierbar sind und die eine weiche, textilartige Griffigkeit aufweisen, sowie Verfahren zur Herstellung derselben.
Hintergrund der Erfindung
Biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Produkte tragen zu Schonung natürlicher Ressourcen bei und Vermeiden das Anfallen zusätzlichen Abfalls. Sowohl Hersteller als auch Konsumenten sind sich über den begrenzten. Platz für Deponien und anderen Lagerstätten im Klaren und würden biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Produkte gegenüber nicht biologisch abbaubaren und/oder nicht kompostierbaren Produkten bevorzugen. Die biologische Abbaubarkeit und/oder Kompostierbarkeit ist insbesondere bedeutsam für Einweg-Massenprodukte, wie Babywindeln, Hygieneprodukten für Frauen, Krankenhaustüchern und dergleichen. Allerdings ist es neben der biologischen Abbaubarkeit und der Kompostierbarkeit wichtig, dass derartige Produkte zu Zwecken des Komforts und/oder aus ästhetischen Gründen eine weiche, textilartige Griffigkeit besitzen.
Die Herstellung von Folien, die biologisch abbaubar und/oder kompostierbar sind, ist aus dem Stand der Technik bekannt. Das US-Patent 5,407,979 offenbart eine biologisch abbaubare thermoplastische Folie, die sich aus drei Komponenten zusammensetzt: einem Alkanoylpolymer, aufgeschlossener Stärke und einem Ethylencopolymer. Die Komponenten können extrudiert werden und die Folie kann durch Strecken in eine atemaktive Folie umgewandelt werden. US-Patent 5,200,247 offenbart eine biologisch abbaubare thermoplastische Folie, die ein Verschnitt aus Alkanoylpolymer/und Polyvinylalkohol(PVA) enthält. US-Patent 5,196,247 offenbart eine kompostierbare, polymere, aus einem Verbundmaterial bestehende Folienbahn und ein Verfahren zur Herstellung oder zur Kompostierung. Das Verbundmaterial enthält eine erste und eine dritte Schicht aus einem wasserunlöslichen Polymer und eine mittlere Schicht aus einem wasserlöslichen Polymer.
Die Herstellung von biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Vliesgeweben ist ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt. US-Patentanmeldung Nr. 08/284,001, die ebenfalls Gegenstand des französischen Patentes 2 709 500 ist, offenbart zur Herstellung eines vliesgewebeartigen Materials den Einsatz eines schmelzstabilen Polymers, das von Milchsäure abgeleitet ist. Alle Fäden werden aus einem Polymer geformt, das von L-Milchsäure und D-Milchsäure abgeleitet ist. Die Polymere werden mit Hilfe eines Einschnecken- oder Doppelschneckenextruders geschmolzen und extrudiert und in eine sich drehende Pumpe überführt. Die geschmolzenen Polymere passieren dann Filter und werden zum Kühlen und Ziehen über eine Spinndüse versponnen. Das Kühlen kann mit gekühlter Luft durchgeführt werden und das Ziehen durch Luftansaugen oder Blasluft. Das Ziehverhältnis liegt im Allgemeinen zwischen dem Zweifachen bis zum Zwanzigfachen. Dem Spinnsystem ist ein Ablagesystem nachgeordnet, das die Fäden in zufälliger Anordnung auf einem Band ablegt. Das Band überführt die Gewebebahn in einen beheizten Kalander, um die Fäden miteinander zu verbinden und das Vliesgewebe zu bilden. Das erhaltene Vliesgewebe wird als einzelner Artikel oder Teil eines abbaubaren Artikels verwendet.
Die Herstellung eines schmelzstabilen Lactidpolymers wird in dem US-Patent 5,539,081 beschrieben. Das '081 Patent offenbart das Kombinieren von Lactidpolymerketten mit einem Stabilisierungsmittel in Gegenwart eines Katalysators zur Ausbildung eines schmelzstabilen Lactidpolymers. Ein schmelzstabiles Polymer ist ein Polymer mit einer ausreichend niedrigen Viskosität bei den in herkömmlichen Anlagen während des Schmelzprozesses herrschenden Temperaturen und mit einer ausreichend niedrigen Zersetzungsrate, so dass die Zersetzung nicht die physikalischen Eigenschaften beeinflusst oder zur Ablagerung in der Anlage führt. Die Reaktion ist ausführlich beschrieben; Wasser und Nebenprodukte des Lactidmonomers der Reaktion werden durch Devolitalisation des Polylactids entfernt und ein Stabilisator ist notwendig zur Herabsetzung der Depolymerisation während des Verfahrensschrittes des Schmelzens.
US-Patent 5,382,461 offenbart einen Verbund aus einer inkrementell gestreckten Gewebebahn aus gesponnenen und verbundenen Fasern (Engl.: spun bonded fibres) und einer extrudierten thermoplastischen Folie. Eine Vielzahl von Materialien werden für die Gewebebahn und die Folie vorgeschlagen, von denen einige biologisch abbaubar sind.
Dennoch besteht ein Bedarf zur Herstellung eines Verbundmaterials, das vollständig biologisch abbaubar und/oder kompostierbar ist und dennoch eine weiche, textilartige Griffigkeit behält. Ein Verbundmaterial dieser Ausprägung könnte in Hygieneprodukten, wie beispielsweise Babywindeln, Inkontinenzprodukten für Erwachsene, Hygieneprodukten für Frauen und Tüchern; in medizinischen Geweben, wie beispielsweise Kitteln, Tüchern, Schutzkleidung, Kopf- und Schuhbedeckungen und Flüssigkeits- oder Feststoffabdichtungen; und in Abdeckungen für den Gartenbau- und Ackerbau, wie beispielsweise Bodenschutzabdeckungen für Saatlinge, Verwendung finden, wo die gewünschten taktilen Eigenschaften und Umwelteigenschaften gefragt sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein vollständig biologisch abbaubares und/oder kompostierbares Verbundmaterial aus einer oder mehreren Lagen einer vollständig biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Kunststofffolie und einer oder mehreren Lagen einer vollständig abbaubaren und/oder kompostierbaren Vliesgewebebahn. Das Verbundmaterial wird stufenweise gestreckt, um eine weiche, textilartige Griffigkeit zu erreichen.
Ein vollständig abbaubares und/oder kompostierbares Verbundmaterial wird hergestellt durch Formulieren einer vollständig biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Kunststofffolien-Zusammensetzung, Extrudieren der Zusammensetzung zur Ausbildung einer Folie und Laminieren der Folie mit einem vollständig biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Vliesgewebe. Das Laminat wird stufenweise, im Wesentlichen über seine Länge und Breite und über seine Tiefe, gestreckt, um eine weiche, textilartige Griffigkeit herzustellen.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die Figur illustriert die Verfahrensschritte zur Herstellung eines vollständig biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Verbundmaterials.
Ausführliche Beschreibung
A. Biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Kunststoffpolymere
Vollständig biologisch abbaubare und/oder kompostierbare folienbildende Polymere, wie Verschnitte aus einem Alkanoylpolymer und Polyvinylalkohol (PVA), werden im US-Patent 5,200,247 beschrieben. Ebenso können Verschnitte aus einem Alkanoylpolymer, aufgeschlossener Stärke und einem Ethylencopolymer als mikroporöse formbare Polymere eingesetzt werden, als auch die biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Zusammensetzungen, die in dem US-Patent 5,407,979 beschrieben sind. Eine Anzahl von thermoplastischen Polymeren, die für die Zwecke dieser Erfindung tauglich sind, sind die üblicherweise festen Oxyalkanoylpolymere oder Dialkanoylpolymere, vertreten durch Polycaprolaktone (PCL), die mit Stärkepolymeren oder PVA verschnitten werden, das als Folie vorliegen kann. Weitere vollständig biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Polymere sind Polylactide (PLA), Stärke und Polyester, wie Polyhydroxybutyrat (PHB), Polyhydroxyvalerat (PHV) und Gemische derselben (PHBV).
B. Biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Vliesgewebe
Die biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Vliesgewebe 40 sind vorzugsweise schmelzstabile Lactidpolymere derart, wie sie im US-Patent 5,539,081 offenbart sind, d. h. Vliesgewebe aus Polylactid (PLA). Alle Fäden des Vliesgewebes werden vollständig aus dem Polymer oder einem Gemisch des Polymers, das abgeleitet ist von der Milchsäure, als da wären L-Milchsäure, D-Milchsäure oder ein Gemisch aus L- und D-Milchsäure, hergestellt. Andere Vliesgewebe, die biologisch abbaubar und/oder kompostierbar sind, umfassen Vliesgewebe aus Baumwolle, Vliesgewebe aus Zellulose und deren Verschnitte.
Die Polymere oder Gemische von Polymeren, die von Milchsäure abgeleitet sind, haben vorteilhafterweise eine Molekularmasse zwischen 100.000 g/mol und 200.000 g/mol und einen Wert für die Polydispersität zwischen etwa 1 und etwa 3. Des Weiteren haben sie eine Glasübergangstemperatur zwischen 45 °C und 55 °C und eine Schmelztemperatur zwischen 165 °C und 180 °C.
Beispielsweise kann ein Polymer A, das zur Herstellung eines Vliesgewebes gemäß der Erfindung eingesetzt werden kann, erhalten werden durch Umsetzung von Milchsäure mit einem Katalysator in Form eines Stannooctoates, das in einem Reaktor mit der Milchsäure in einem Verhältnis von 0,11 Gew.% vermischt wird. Polymer A, das eine Temperatur von 209 °C aufweist, wenn es den Reaktor verlässt, hat ein durchschnittliches Molekulargewicht von 132.000 g/mol, einen Wert für die Polydispersität von 1,9, eine Glasübergangstemperatur von 51,5 °C und eine Schmelztemperatur von 170 °C.
Unter den obig ausgeführten Bearbeitungsbedingungen ist es auch möglich, ein Polymer B mit einer durchschnittlichen molekularen Masse von 158.000 g/mol, einem Wert für die Polydispersität von 2,1, einer Glasübergangstemperatur von 49 °C und einer Schmelztemperatur von 171,6 °C zu erhalten, das von Milchsäure abgeleitet und zur Verarbeitung bei Herstellung eines Vliesgewebes im erfindungsgemäßen Sinne geeignet ist.
Wie in dem französischen Patent 2 709 500, das für Fiberweb France angemeldet wurde, und in der US-Patentanmeldung Nr. 08/284,001 beschrieben, die hiermit durch Verweis einbezogen werden soll, wird eine feste Masse des Polymers oder ein Gemisch der Polymere, die von Milchsäure abgeleitet sind, in einen beheizten Extruder gegeben. Die Masse wird kontrolliert aufgeheizt, um eine homogene Schmelze zu erhalten, die eine bestimmte Viskosität besitzt. Die Schmelze wird zu einer Formungseinheit überführt, um Fäden herzustellen. Die so erhaltenen Fäden werden abgekühlt, gezogen und ohne Vorzugsorientierung auf einen hin und her wandernden Sammelband abgelegt, um eine Bahn eines Vliesgewebes zu bilden. Wenn notwendig, werden die Fäden miteinander in wenigstens einem Abschnitt, in dem sie sich überkreuzen, verbunden und/oder durch Immersion, Beschichten, Imprägnieren oder Besprühen mit einer Kalan dereinheit und/oder einer entsprechenden Behandlungseinheit bearbeitet, durch die die Gewebebahn oder das Vliesgewebe nach seiner Herstellung laufen kann.
C. Extrusionkaschieren
Für die Zwecke der Erfindung und unter Bezugnahme auf die Figur wird die Extrusion der obigen biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren thermoplastischen Kunststoff-Zusammensetzung unter Verwendung eines Extruders 10 und einer Düse 20 erreicht. Die Düsentemperatur liegt in einem Bereich von 240 °F bis 300 °F (115,56 bis 148,89 °C) für einen PCL/Stärke-Verschnitt. Die Temperaturen hängen jedoch vom Polymer ab. Die Folien werden durch Breitschlitzdüsen unter Einsatz eines 2½'' (6,35 cm) Extruders 10 bei einer Walztemperatur von etwa 200 °F bis 300 °F (93,33 bis 148,89 °C) extrudiert. Erneut hängt die Temperatur von dem Polymer ab. Abhängig von Extrusionsbedingungen wird üblicherweise eine biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Folie 30 gemäß dieser Erfindung in Folien von etwa 1–20 mils (25,4 bis 508 μm), vorzugsweise 1 bis 10 mil (25,4 bis 554 μm) extrudiert. Folien aus den vorgenannten Polymeren können mit etwa 65 fpm (15,24 m/Minute) Vorschub hergestellt werden, wenn ein 2½'' (6,35 cm) Extruder 10 mit einer Schneckendrehzahl von etwa 50 rpm eingesetzt wird. Das im Folgenden beschriebene Beispiel einer biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Folie 30 wurde nach diesem Verfahren hergestellt. Es versteht sich, dass die Extrusionsverfahren dem versierten Fachmann bekannt sind und nicht einer näheren Erläuterung im Detail bedürfen.
D. Inkrementelles Strecken
Das Verbundmaterial 70 wird stufenweise durch entweder diagonal inkrementelles, in Querrichtung (CD) inkrementelles oder in Maschinenlaufrichtung (MD) inkrementelles Strecken gestreckt, wie es in den US-Patenten 5,200,247,US-Patent 5,202,173, US-Patent 5,382,461 und US-Patent 5,422,172 beschrieben wird, die alle von der Anmelderin dieser Erfindung angemeldet wurden und deren Offenbarung jeweils hiermit vollumfänglich durch Verweisung einbezogen wird.
Durch das Strecken des extrudierten, biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Verbundmaterials bricht die molekulare Struktur der Folie auf und es entstehen Mikroporen und Mikrohohlräume. Die Bildung von Mikrohohlräumen bewirkt, dass die biologisch abbaubare und/oder kompostierbare thermoplastische Kunststofffolie Atmungsvermögen hat. Durch das Atmungsvermögen kann Luft und Wasserdampf durch die Folie treten. Weiterhin erhöht die vergrößerte Oberfläche, die durch das entsprechende Strecken der Folie erzeugt wird, die biologische Abbaubarkeit und/oder Kompostierbarkeit der Folie.
Verschiedene Arten von Strecktechniken können zur Variation des Grades des Atmungsvermögens und zur Verstärkung der biologischen Abbaubarkeit und/oder Kompostierbarkeit angewandt werden. Durch das Strecken wird die durchsichtige Folie trübe, ohne dass es an Zusatz eines Trübungsmittels, wie Titandioxid, bedarf. Die Trübung der Folie ist das Ergebnis von Licht, das in den Mikrohohlräumen oder Mikroporen, die durch molekularen Aufbruch der biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Folie erzeugt werden, eingefangen wird.
Der biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Verbundstoff kann gemäß den stufenweisen Strecktechniken, die im US-Patent 5,202,173 erteilt am 13. April 1993 für Wu et al., beschrieben sind, gestreckt werden, und die Einzelheiten hierzu werden hiermit durch Verweis einbezogen. Eine der Streckvorrichtungen und -verfahren, die dort beschrieben sind, wird wie folgt beschrieben:
1. Diagonal ineinander greifende Streckvorrichtung
Die diagonale ineinander greifende Streckvorrichtung 80 besteht aus einem Paar linksgängiger und rechtsgängiger schraubenrad-artiger Elemente auf parallelen Walzen. Die Walzen werden zwischen zwei Seitenblechen der Maschine angeordnet. Die untere Walze liegt in einem Festlager und die obere Walze liegt in Lagern mit vertikal beweglichen Elementen. Die beweglichen Elemente sind in vertikaler Richtung durch keilartige Elemente justierbar, die mit Justierungsschrauben bedienbar sind. Das Herausziehen oder Einführen der Keile bewegt die vertikal beweglichen Bauteile entsprechend nach unten oder oben und führt dazu, dass die zahnradartigen Zähne der oberen Eingriffsrolle mit denen der unteren Eingriffsrolle eingreifen oder nicht eingreifen. Mikrometeranzeigen, die am Seitenrahmen montiert sind, dienen der Anzeige der Eingriffstiefe der Zähne der Eingriffsrolle.
Druckluftzylinder dienen dazu die beweglichen Bauteile in ihrer tieferen, eingreifenden Lage fest gegen die Justierungskeile zu drücken, um den aufwärts gerichteten Kräften entgegen zu wirken, die durch das zu streckende Material bedingt sind. Diese Zylinder können auch zum Zwecke des Durchfädelns des Materials durch die ineinander greifende Anlage oder im Zusammenhang mit einer Sicherheitsschaltung, die alle Haltpunkte der Maschine öffnet, wenn sie aktiviert wird, zurückgefahren werden, um den Eingriff zwischen der oberen und unteren Ein griffsrolle aufzuheben.
Ein Antriebsmittel dient üblicherweise zum Antrieb der stationären Eingriffsrolle. Wenn die obere Eingriffsrolle aus Gründen des Maschineneinfädelns oder der Sicherheit ausgelegt ist den Eingriff aufzuheben, ist vorzugsweise eine getriebelose Anordnung zwischen der oberen und unteren Eingriffsrolle vorgesehen, um sicherzustellen, dass bei Wiedereingreifen die Zähne einer Eingriffsrolle jedes Mal zwischen die Zähne der anderen Eingriffsrolle fallen und ein möglicherweise schädigender physischer Kontakt zwischen den Zahnkopfhöhen der ineinander greifenden Zähne vermieden wird. Wenn die Eingriffsrollen in einem konstanten Eingriffsverhältnis stehen, braucht die obere Eingriffsrolle üblicherweise nicht angetrieben werden. Der Antrieb wird durch die angetriebene Eingriffsrolle über das zu streckende Material übertragen.
Die Eingriffsrollen ähneln stark feingängigen Zahnrädern. In einer bevorzugten Ausführungsform haben die Rollen einen Durchmesser von 5,935'' (15,075 cm), einen Schrägungswinkel von 45°, ein Normalmodul von 0,100'' (0,254 cm), ein Verhältnis der Zähneanzahl zum Durchmesser von 30, einen Zahneingriffswinkel von 14½° und im Wesentlichen hochgängige Zahnkopfhöhen. Hierdurch kann ein schmales und tiefes Zahnprofil erreicht werden, das bis zu etwa 0,090'' (0,229 cm) Eingriff und zu etwa 0,005'' (0,0127 cm) Spielraum an den Seiten der Zähne für die Materialdicke ermöglicht. Die Zähne sind nicht zur Übertragung eines Drehmoments ausgelegt und eine metallische Berührung im normalen kämmenden Streckvorgang findet nicht statt.
2. In Querrichtung ineinander reifende Streckvorrichtung
Die in Querrichtung ineinander greifende Streckanlage gleicht der diagonal ineinander greifenden Streckvorrichtung mit Unterschieden im Aufbau der Eingriffsrollen und anderen kleineren Änderungen, die nachfolgend ausgeführt werden. Da die in Querrichtung ineinander greifenden Elemente eine hohe Eingriffstiefe ermöglichen, ist es notwendig, dass die Anlage Mittel aufweist, die die Wellen der zwei Eingriffsrollen parallel hält, wenn die obere Rolle angehoben oder abgesenkt wird. Dies ist notwendig, um sicherzustellen, dass die Zähne einer Eingriffsrolle immer zwischen die Zähne der anderen Eingriffsrolle greifen und eine mögliche Beschädigung durch physischen Kontakt zwischen den ineinander greifenden Zähnen wird so vermieden. Die parallele Bewegung wird durch eine Zahnstangenanordnung, bei der eine feststehende Zahnstange mit jedem Seitenteil in Nebeneinanderordnung zu den vertikalen beweglichen Bauteilen verbunden ist, sichergestellt. Eine Walze verschiebt die Seitenteile und liegt in einem Lager in jedem der vertikalen beweglichen Bauteile. Ein Zahnrad befindet sich an jedem Ende dieser Walze und steht im Eingriff mit den Zahnstangen, um die gewünschte parallele Bewegung zu ermöglichen.
Der Antrieb für die in Querrichtung ineinander greifende Streckvorrichtung muss sowohl die untere als auch die obere Eingriffsrolle antreiben, abgesehen von dem Fall, dass Material mit einem relativ hohen Reibungskoeffizient durch Ineinandergreifen gestreckt wird. Der Antrieb braucht nicht spielausgleichend ausgelegt sein, weil eine im kleinen Umfang vorliegende Fehlausrichtung in Maschinenlaufrichtung oder ein Antriebsschlupf keine Probleme verursacht. Der Grund hierfür wird augenscheinlich durch die Beschreibung der in Querrichtung ineinander greifenden Komponenten.
Die in Querrichtung ineinander greifenden Komponenten werden aus einem festen Werkstoff herausgearbeitet und lassen sich am Besten als Wechselstapel mit zwei Scheiben unterschiedlicher Durchmesser beschreiben. In einer bevorzugten Ausführungsform haben die ineinander greifenden Scheiben einen Durchmesser von 6'' (15,24 cm), eine Dicke von 0,031'' (0,0787 cm) und sind vollständig abgerundet an ihren Kanten. Die Abstandsscheibe, die die ineinander greifenden Scheiben voneinander trennt, sollte einen Durchmesser von 5½'' (13,97 cm) und eine Dicke von 0,069'' (0,175 cm) besitzen. Zwei Rollen dieser Auslegung sollten bis zu einer Tiefe von 0,23'' (0,587 cm) ineinander greifen, wobei ein Spiel von 0,019'' (0,0485 cm) für das Material an jeder Seite verbleibt. Wie bei der diagonal ineinander greifenden Streckvorrichtung wird die in Querrichtung ineinander greifende Teileanordnung einen Abstand von 0,100'' (0,254 cm) haben.
3. In Maschinenrichtung ineinander greifende Streckvorrichtung
Die in Maschinenrichtung ineinander greifende Streckanlage gleicht, mit Ausnahme in der Geometrie der Eingriffsrollen, der diagonal ineinander greifenden Streckvorrichtung. Die MD-Eingriffsrollen ähneln stark feingängigen Stirnrädern. In einer bevorzugten Ausführungsform haben die Rollen einen Durchmesser von 5,933'' (15,070 cm), einen Abstand von 0,100'' (0,254 cm), ein Verhältnis der Zähneanzahl zum Durchmesser von 30, einen Zahneingriffswinkel von 14½° und im Wesentlichen hochgängige Zahnkopfhöhen. Eine zweite Spur wurde auf diesen Rollen mit einem Radabwälzfräser mit Achsversatz von 0,010'' (0,0254 cm) erzeugt, um schmalere Zähne mit weiterem Abstand bereitzustellen. Mit etwa 0,090'' (0,229 cm) Eingriff wird diese Anordnung etwa 0,010'' (0,0254 cm) Spiel an den Seiten für die Materialdicke aufweisen.
4. Inkrementelles Streckverfahren
Die obig beschriebene diagonale ineinander greifende Streckvorrichtung 80 kann in dem folgenden Beispiel zur Herstellung des inkrementell gestreckten, geprägten oder nicht geprägten, biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Verbundmaterial 70 genutzt werden. Nach der Extrusion und Verfestigung der biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Folie 30 schließt sich der Streckarbeitsgang an, um ein inkrementelles Strecken zu ermöglichen. Das gewebte Taftmuster gemäß US-Patent 3,484,835 kann eingesetzt werden und die biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Folie wird stufenweise unter Verwendung der diagonalen und/oder CD und MD ineinander greifenden Streckvorrichtung gestreckt. Während eines Durchgangs des Streckens wird durch die diagonale ineinander greifende Streckvorrichtung 80 bei einer Tiefe des Rolleneingriffs von etwa 0,085'' ein Prägefilm mit nachgeprägten, gestreckten Bereichen bereitgestellt. Die ursprüngliche Prägung in den ungestreckten Bereichen ist weitest gehend intakt. Während des Streckvorgangs werden wegen des geringeren Widerstandes gegen die Streckkräfte bevorzugt die dünnen Bereiche gegenüber den dicken Bereichen gestreckt. Des Weiteren schwächt und erhöht der Streckvorgang die Gesamtoberfläche der biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Folie um etwa 44%. Gestreckte Verbundmaterialien mit einer Dicke von etwa 1–10 mils fallen an. Die Oberflächenzunahme, die durch das diagonale Strecken bewirkt wird, geht mit einer Größenzunahme sowohl in Maschinenlaufrichtung als auch in Querrichtung einher. Das geschwächte, biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Verbundmaterial gewährt ein zeitlich kurzfristigeres Einsetzen des Abbaus. Dennoch ist das Verbundmaterial wasserundurchlässig, so dass es als wasserabweisende Unterlagefolie für Windeln oder Tupfer dienen kann.
Beispiel
Eine vollständig biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Formulierung enthaltend 80 % Polycaprolacton (Union Carbide: Tone Polymer PCL-787) und 20 % eines Verschnitts eines modifizierten Stärke/Ethylen-Copolymers (Novamont: Matter BI-AF05H) wurde über eine Breitschlitzdüse 20 in eine Folie 30 mit etwa 1,0–1,2 mil (25,4–30,48 μm) unter Einsatz eines 2 ½''(6,35 cm) Extruders 10 bei einer Schneckengeschwindigkeit von etwa 60 rpm und einer Extrusionsgeschwindigkeit von etwa 60 fpm (0,305 m/s) und bei einer Schmelztemperatur von etwa 300 °F (148,87 °C) extrudiert. Die biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren PLA-Vliesgeweberollen 40 wurden gemäß einem vergleichbaren Extrusionskaschier-Verfahren, wie es im Extrusionskaschier-Abschnitt der Figur dargestellt ist, in einen Einlaufspalt zwischen einer Metallrolle 90 und einer Gummirolle 100 abgewickelt.
Die kaschierten Verbundmaterialien 70 aus den zuvor erwähnten Polymer A oder Polymer B Vliesgeweben werden dann inkrementell in Querrichtung und/oder Maschinenlaufrichtung gestreckt, um ein vollständig biologisch abbaubares und/oder kompostierbares Verbundmaterial mit weicher, textilartiger Griffigkeit 110 zu erhalten. Dies wird im inkrementellen Streckabschnitt der Figur dargestellt.
Die Tabelle 1 stellt verschiedene Gewebe zusammen, die sowohl in Querrichtung (bei einem Eingriff von 0,050'' (0,127 cm)) als auch in Maschinenlaufrichtung (bei einem Eingriff von 0,035'' (0,0889 cm)) vermascht wurden, um eine vollständig biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Gewebebahn zu erhalten, wie es der folgenden Tabelle zu entnehmen ist:

Claims

Vollständig biologisch abbaubares und/oder kompostierbares, weiches textilartiges Verbundmaterial, umfassend eine oder mehrere Lagen einer vollständig biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Kunststofffolie und eine oder mehrere Lagen eines vollständig abbaubaren und/oder kompostierbaren Vliesgewebes, wobei das Verbundmaterial im wesentlichen über seine Länge und Breite und über seine gesamte Tiefe stufenweise gestreckte Abschnitte aufweist, um dem Verbundstoff eine weiche, textilartige Griffigkeit zu verleihen.
Verbundstoff nach Anspruch 1, bei dem (a) das vollständig biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Vlies ein Polymer umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polymer aus gänzlich L-Milchsäure, einem Polymer aus gänzlich D-Milchsäure, einem Copolymer aus L-Milchsäure und D-Milchsäure und einem Blend aus Polymeren von L-Milchsäure und D-Milchsäure; und (b) das vollständig biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Kunststofffolien-Verbundmaterial aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylalkohol (PVA), Polycaprolakton (PCL), Stärke, einem Blend aus Stärke und PVA, einem Blend aus Stärke und PCL, einem Blend aus PCL und PVA, einem Blend aus PLA, Stärke, Polyestern, wie Polyhydroxybutyrat (PHB), Polyhydroxyvaleriat (PHV) und Gemischen derselben (PHBV), ausgewählt ist.
Verfahren zur Herstellung eines vollständig biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren, weichen textilartigen Verbundmaterials, umfassend Formulieren eines vollständig biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Kunststofffolien-Verbundmaterials, Extrudieren des genannten Verbundmaterials zur Ausbildung einer Folie, Laminieren der Folie mit einem vollständig biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Vliesgewebe zum Ausbilden eines vollständig biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Verbundes und stufenweises Strecken von Abschnitten des Verbundes über seine Länge und Breite und über seine gesamte Tiefe, um ein weiches, textilartiges Verbundmaterial herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das vollständig biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Vlies ein Polymer umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polymer aus gänzlich L-Milchsäure, einem Polymer aus gänzlich D-Milchsäure, einem Copolymer aus L-Milchsäure und D-Milchsäure und einem Blend aus Polymeren von L-Milchsäure und D-Milchsäure.
Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei dem das vollständig biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Kunststofffolien-Verbundmaterial aus der Gruppe umfassend Polyvinylalkohol (PVA), Polycaprolakton (PCL), Stärke, ein Blend aus Stärke und PVA, ein Blend aus Stärke und PCL, ein Blend aus PCL und PVA, ein Blend aus PLA, Stärke, Polyestern, wie Polyhydroxybutyrat (PHB), Polyhydroxyvaleriat (PHV) oder Gemischen derselben (PHBV), ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Kunststofffolien-Verbundmaterial durch Vermischen vom 80 % PCL und 20 % Stärkepolymer hergestellt wird, und bei dem das vollständig biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Vliesgewebe aus Polylactid hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem das Kunststofffolien-Verbundmaterial durch Schlitzdüsenextrusion zu einer Folie von etwa 1,0–1,2 mils (25,4–30,48 μm) extrudiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem der Verbund stufenweise in Querrichtung gestreckt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei dem der Verbund stufenweise in Maschinenlaufrichtung gestreckt wird.