含可生物降解聚合物的热密封过滤器材料 本发明涉及一种过滤器材料，它由至少一层天然纤维层和至少一层可热密封及可生物降解的合成材料的第二层所组成。
欧洲专利EP-A 0 380 127 A2介绍了例如一种可热密封的茶袋纸及其生产方法，其中热密封相含聚乙烯和/或聚丙烯和/或一种氯乙烯与醋酸乙烯的共聚物，此材料的定量在10-15g/m2之间。
欧洲专利EP-A 656 224(申请号94 107 709.1)描述了一种过滤器材料，特别是用于生产茶袋和咖啡袋或过滤器，其定量在8至40g/m2之间，其中热密封层由塑性纤维，优选为聚丙烯或聚乙烯所组成，并在热状态下将其涂敷于由天然纤维所组成的第一层上。
德国专利申请DE-A 2 147 321(US优先权于23.09.70，US 74 722)介绍了一种热塑性可热密封组合物，由一种被嵌入在氯乙烯/醋酸乙烯共聚物基质材料中的聚烯烃粉末(聚乙烯或聚丙烯)所组成。这种材料也用在以造纸技术生产的纤维材料上的可热密封涂层。
所有所述这些过滤器材料需要的热塑性材料含量相对于该过滤器材料总定量均为至少20-30(重量)％，以便生产通过热密封的过滤器袋。
大家知道，废弃过滤器材料，例如茶袋、咖啡袋或过滤器，都是抛弃于堆肥堆上或生物排泄物箱中的。经过一段时期之后，取决于另外的参数，如温度、大气湿度、微生物菌种等，该过滤器袋的天然纤维成分就会分解或生物降解，留下聚合物的热塑性网络，降低了堆肥堆的品级。
另一方面，分离天然纤维成分和热塑性的不可生物降解的聚合物又不可能，即该废弃过滤器袋被迫划为不可再利用地废渣(灰色箱)。
因此本发明目的在于，提供一种完全可生物降解、可热密封及可堆肥的过滤器材料，从而构成对生态和在经济上都是最好的解决办法。本发明还要描述这种过滤器材料的生产方法。
本发明提供一种过滤器材料，由至少双层结构所组成，其中至少一纸层含若干天然纤维和一层为可生物降解的热塑性纤维，其中热塑性纤维选自包括脂肪族或部分芳烃族聚酯酰胺、脂肪族或部分芳烃族聚酯、脂肪族或部分芳烃族聚酯氨基酯、脂肪或脂肪-芳烃族的聚酯碳酸酯，也可是两个或多种这类聚合物的混合物。
热塑性纤维可在受热状态下在造纸机操作过程中涂敷于天然纤维层上和利用熔融吹制法覆盖于该天然纤维纸层上，并将其相互融合和与该纸层融合。
该过滤器材料的第一层定量在8-40g/m2之间，优选在10-20g/m2之间，而空气穿透率为300-4000l/m2.sec(DIN53 887)，优选为500-3000l/m2.sec。
此过滤器材料的第二层优选具有1-15g/m2的定量，优选为1.5-10g/m2。
对由天然纤维制成的过滤器材料的第一层，优选要使之具有耐湿性。
此过滤器材料用于例如生产茶袋、咖啡袋，或茶或咖啡过滤器。
此过滤器材料可以按照下述方式生产：
在第一步骤，将天然纤维的水悬浮液涂布于造纸机金属丝网上，在第二步骤，以使可热密封及可生物降解的聚合物纤维以部分穿透天然纤维层的方式，将其涂布于天然纤维层上，其中可通过在金属丝网上的脱水程度调节其两层间的穿透。已知的天然纤维，诸如大麻、马力拉麻，黄麻、西沙尔麻及其它，以及长纤维木浆，均可用于第一层，并用实际已知方法在造纸机上进行生产。
按照本发明，一种可生物降解的热塑性聚合物或下列纤维形的聚合物的混合物可用于第二层，聚合物选自脂肪族或部分芳烃族聚酯酰胺、脂肪族或部分芳烃族聚酯、脂肪族或部分芳烃族聚酯氨基酯、脂肪族或脂肪族-芳烃族聚酯碳酸酯。
可考虑的可生物降解可堆肥的聚合物为脂肪族或部分芳烃族聚酯、热塑性脂肪族或部分芳烃族聚酯氨基酯、脂肪族或脂肪-芳烃族聚酯碳酸酯、脂肪族或部分芳烃族聚酯酰胺。
下述聚合物是适用的：
脂肪族或部分芳烃族聚酯，其制备来自：
A)、脂肪族双官能醇，优选为直链C2-C10二元醇如乙二醇、丁二
醇、己二醇或特别优选为丁二醇和/或还可是环脂肪族双官能
醇类，优选为在环脂肪环上有5或6个碳原子的，如环己烷
二甲醇，和/或基于乙二醇、丙二醇、四氢呋喃或它们在分子
量为4000，优选至1000的共聚物的单体或低聚多元醇类，用
以部分或完全替代二元醇，和/或还可是少量支链双官能醇，
优选C3-C12的烷基二元醇，如新戊二醇，以及另外还可是少
量的多官能醇类，如1，2，3丙三醇或三羟甲基丙烷和来自脂肪
族双官能酸类，优选C2-C12的烷基二羧酸类，诸如且优选为
琥珀酸、己二酸和/或任选芳烃族双官能酸类，如对苯二酸、
间苯二酸，萘二羧酸和另外任选少量的多官能酸如偏苯三酸
或B)、来自酸-及醇-基官能化的单元，优选在烷基链上具有2至12
碳原子的单元，如羟基丁酸、羟基戊酸、乳酸或其衍生物，如
ε-己内酯或二乳酸酯，或由A或B制备的混合物和/或共聚物，其中芳烃族酸类按所有酸计不足50％(重量)。脂肪族或部分芳烃族的聚酯氨基酯，其制备来自：C)、脂肪族双官能醇，优选为直链C2-C10二元醇，诸如乙二醇、
丁二醇、己二醇，特别优选为丁二醇和/或还可是环脂肪族双
官能醇类，优选为在环脂肪环上有C5或C6的，诸如环己烷二
甲醇，和/或基于乙二醇、丙二醇、四氢呋喃或其具有分子量
4000，优选高至1000的共聚物的单体或低聚的多元醇，用以
部分或完全替代二元醇，和/或还可是少量支链双官能醇类，
优选C3-C12的烷基二元醇，如新戊二醇，以及另外任选少量
的多官能醇类，优选C3-C12的烷基多元醇类，诸如1，2，3丙
三醇或三羟甲基丙烷，和来自脂肪族双官能团酸类，优选C2
-C12的烷基二羧酸，诸如且优选为琥珀酸、己二酸，和/或
任选芳烃族双官能酸类，诸如对苯二酸、间苯二酸、萘二羧
酸和另外任选少量的多官能酸类如偏苯三酸或D)、来自酸-及醇-官能化的单元，如有2至12个碳原子的，例
如羟基丁酸、羟基戊酸、乳酸或其衍生物，如ε-己内酯或
二乳酸酯，或由C和D制备的混合物和/或共聚物，其中芳烃族酸按所有酸计不足50％(重量)。E)、来自C和/或D与脂肪族和/或环脂肪族双官能及另外还可是
多官能异氰酸酯的反应产物，优选在环脂肪族异氰酸酯时具
有1至12个碳原子或5至8碳原子的，例如四亚甲基二异氰
酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯，还可是另
外与直链和/或支链和/或环脂肪族双官能和/或多官能醇类的
反应产物，优选为C3-C12的烷基二元醇或烷基多元醇或在环
脂肪族醇时为5至8个碳原子，例如乙二醇、己二醇丁二醇、
环己烷二甲醇，和/或还可是另外与直链和/或支链和/或环脂
肪族双官能和/或多官能胺类和/或氨基醇类的反应产物，优选
为在烷基链中具有2至12碳原子的，例如乙二胺或氨基乙醇，
和/或还可是进一步改性的胺或醇类，诸如乙二氨基-乙基磺
酸，作为该游离酸或盐，其中C)和/或D)酯部分的数量，按C)、D)及E)的总合计，达至少75％(重量)。脂肪族或部分芳烃族的聚酯碳酸酯，其制备为来自：F)、脂肪族双官能醇，优选为直链C2-C10二元醇，诸如乙二醇、
丁二醇、己二醇或特别优选为丁二醇和/或还可是环脂肪族双
官能醇类，优选为在环脂肪环上有5至8个碳原子，诸如环己
烷二甲醇，和/或基于乙二醇、丙二醇、四氢呋喃或它们的分
子量为4000，优选至1000的共聚物的单体或低聚多元醇，用
以部分或完全替代二元醇，和/或还可是少量支链双官能醇，
优选具有C2-C12的烷基二元羧酸，诸如新戊二醇，以及另外
还可是少量多官能醇类，诸如1，2，3丙三醇或三羟甲基丙烷，
和来自脂肪族双官能酸类，诸如优选为琥珀酸、己二酸，和/
或还可是芳烃族双官能酸类，诸如对苯二酸、间苯二酸，萘二
羧酸和另外还可是少量的多官能酸类，诸如偏苯三酸或G)、来自酸-及醇-官能化的单元，如烷基链中有2至12碳原子
的单元，例如羟基丁酸、羟基戊酸、乳酸或其衍生物，如ε
-己内酯或二乳酸酯，或由F和G制备的混合物和/或共聚物，其中芳烃族酸类按所有酸计不足50％(重量)，H)、由芳烃族双官能酚产生的碳酸酯部分，优选双酚A，及碳酸酯
给予体，如碳酰氯，
或
由脂肪族碳酸酯或其衍生物产生的碳酸酯部分，诸如氯碳
酸酯或脂肪羧酸或其衍生物，诸如盐类及碳酸酯给予体，如
碳酰氯，其中
酯部分F)和/或G)的数量，按F)、G)及H)的总合计，达至少70％(重量)。
脂肪族或部分芳烃族的聚酯酰胺，其制备来自：
I)、脂肪族双官能醇，优选为直链C2-C10二元醇，如乙二醇、丁
二醇、己二醇，特别优选为丁二醇和/或还可是环脂肪族双官
能醇，优选5至8碳原子，诸如环己烷二甲醇，和/或基于乙
二醇、丙二醇、四氢呋喃或它们分子量为4000，优选高至1000
的共聚物的单体或低聚多元醇，用以部分或完全替代二元醇，
和/或还可是少量支链双官能醇，优选具有C3-C12的烷基二
元醇，如新戊二醇，以及另外还可是少量多官能醇，优选C3-
C12烷基多元醇，诸如1，2，3丙三醇或三羟甲基丙烷，和来自
脂肪族双官能酸类，优选烷基链中具有2至12碳原子的，诸
如优选为琥珀酸、己二酸和/或还可是芳烃族双官能酸类，诸
如对苯二酸、间苯二酸，萘二羧酸和另外还可是少量的多官能
酸类，诸如偏苯三酸或
K)、来自酸-及醇-官能化的单元，优选碳链中有2至12碳原子
的，例如羟基丁酸、羟基戊酸、乳酸或其衍生物，如ε-己内
酯或二乳酸酯，
或由I)和K)制备的混合物和/或共聚物，
其中芳烃族酸类按所有酸计不足50％(重量)。
L)、由脂肪族和/或环脂肪族双官能和/或还可是少量支链双官能
胺类，具有支链脂肪C2至C10二元胺是优选的，和另外还可是
少量多官能胺类，胺类优选为六亚甲基二胺、异佛尔酮二胺
及特别优选为六亚甲基二胺，和来自直链和/或环脂肪族双官
能酸类，优选在烷基链中具有2至12碳原子的或在环脂肪
酸中为C5或C6环的，优选己二酸，和/或还可是少量支链双
官能和/或还可是芳烃族双官能酸类，诸如对苯二酸、间苯二
酸，萘二羧酸和另外还可是少量的多官能酸类，优选具有2
至10个碳原子的或
M)、来自由酸-和胺-功能化单元制备的酰胺部分，优选在环脂
肪链中具有4至20个碳原子的，优选为ω-月桂内酰胺，ε
-己内酰胺、特别优选为ε-己内酰胺，
或由L)和K)制备的混合物作为酰胺部分，其中
酯部分I)和/或K)的数量，按I)、K)、L)及M)的总合计达至少30％(重量)，酯结构的重量份优选为30至70％(重量)，且酰胺结构部分占70至30％(重量)。
在生产过程中，第二层的可生物降解的热密封合成纤维部分渗入第一层，并在造纸机干燥过程中，以熔融态包住天然纤维。在这种操作中可使过滤所需孔隙保持通畅。
现通过附图对本发明说明于下。
图1表示由天然纤维及合成纤维按照本发明构成过滤器材料的各个步骤的一般概括示意图。
图1表示按照本发明形成过滤器材料的示意图。图1a)表示由天然纤维1形成第一纤维层和由合成可生物降解的热密封纤维2形成第二纤维层。通过在由天然纤维1形成的第一层上的涂布，从而形成具有纤维2的第二层。为在图中区别开来，天然纤维1用水平阴影线表示，合成纤维2用近似垂直阴影线表示。
图1b)表示如何通过所述两层的脱水，尤其对含纤维2的第二层，来实现两层的部分穿透，以致合成纤维2达到天然纤维1之间。
在下一个生产步骤中，干燥部分穿透的层1和2，在干燥操作中加热，使合成纤维2熔化并围绕纤维1再固化，至少部分包住。这样过滤器材料就变成可热密封的(图1C)。
图2表示按照可用于生产本发明的过滤器材料的造纸机的基本结构。首先，由粉碎的天然纤维和水制备一种悬浮液“A”，同时又由部分粉碎的合成纤维和水制备一种悬浮液“B”。
将这两种悬浮液A和B从各自储罐(3和4)中经所谓造纸机料箱送至造纸机中。它主要包括旋转的金属丝网(5)，它通过若干脱水室(6、7及8)移动。
采用适宜的管道系统和泵送装置，图中未示其任何细节，将在金属丝网上的悬浮液A输送通过头两个脱水室6，其中水通过室6及脱水管线而被排出，结果在移动的金属丝网上形成天然纤维1的第一纤维层。在金属丝网5移动通过脱水室7时，将第二悬浮液B引入，通过脱水室7中使合成纤维的第二层覆盖于第一层上。脱水通过脱水管线进行。在承载着此二叠加纤维层的金属丝网移动穿过脱水室8时，进行再次脱水，结果造成两层相互部分穿透。适当调节脱水，可提高或降低相互穿透的程度。
从金属丝网上取下现已由天然纤维和合成纤维形成的材料9，再加以干燥。干燥可采用各种方法进行，例如采用接触干燥或气流干燥。
单元10仅给出了适宜干燥单元的一般示意图。
图2表示有三个干燥筒10，通过此方法所形成的纸带采用接触法进行干燥。但是，只将所形成的纸带通过一个圆筒，并用热空气进行干燥而不将纸带套在圆筒上，也是可行的。
加热此两层纤维材料，会引起在混合层9中的合成纤维层2融化。在离开干燥装置再固化时，合成纤维至少部分包住了天然纤维，再将此可热密封的纤维材料绕在卷轴11上。
用于可生物降解的热密封过滤器材料的第二种生产方法按照下述过程进行：
若此生物可降解聚合物呈颗粒状，可采用熔融吹制法将其成型为纤维状，并趁热粘之时将其涂布于底物上，例如由天然纤维制成的纸上。
这虽属于已有方法，但图3所示方法的基本点仍简要描述于下：
将干燥后的颗粒12输送至挤压机13，在挤压机中将其熔化和加热至形成纤维所需温度。此熔融的加热聚合物再到达MB喷丝头14。该喷丝头有大量细孔，通过细孔该熔融聚合物被加压牵引成为纤维。随即将强空气流对准喷丝头下的这些纤维15，使这些纤维进一步拉伸及撕裂成为不同的长度，并覆盖在底物如纸16上，该纸放在吸取滚筒17上。由于这些纤维仍然处于热而发粘的状态，故它们粘附于纸质天然纤维上。接着此材料缠绕于冷态的卷取机18上。这种熔融吹制纤维一般直径在2至7μm之间。图3为一熔融吹制法的示意图。