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Dokumentenidentifikation DE69608496T2 18.01.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0749367
Titel POLYMERFILME
Anmelder Hoechst Trespaphan GmbH, 66539 Neunkirchen, DE
Erfinder ALDER, Thomas, Paul, Swindon, Wiltshire SN2 4BG, GB
Vertreter Luderschmidt, Schüler & Partner GbR, 65189 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 69608496
Vertragsstaaten BE, DE, ES, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 09.01.1996
EP-Aktenzeichen 969001197
WO-Anmeldetag 09.01.1996
PCT-Aktenzeichen GB9600024
WO-Veröffentlichungsnummer 9621567
WO-Veröffentlichungsdatum 18.07.1996
EP-Offenlegungsdatum 27.12.1996
EP date of grant 24.05.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.01.2001
IPC-Hauptklasse B32B 27/32
IPC-Nebenklasse C08K 5/54   C08J 5/16   C08J 5/18   C08L 23/10   

Beschreibung[de]

Vorliegende Erfindung betrifft Polymerfeinfolien mit guten Gleitfähigkeitseigenschaften.

Bislang wurden viele Vorschläge zur Verbesserung der Gleitfähigkeitseigenschaften von Polymerfolien, und insbesondere von Polyolefinfolien, gemacht. Im Falle von Folien auf Basis von Polypropylen beispielsweise, wurde vorgeschlagen, in die Folien wandernde Gleitzusatzstoffe, wie z. Bsp. Fettsäureamide, einzuarbeiten, so dass mit der Zeit der Gleitzusatzstoff zur Oberfläche der Folie wandert, wodurch sich die Gleitfähigkeitseigenschaften der Folie verbessern.

Ein Problem, das bei wandernden Gleitzusatzstoffen auftritt, ist, dass die Gleitfähigkeitseigenschaften von diese enthaltenden Folien dazu neigen, mit der Zeit anzusteigen, da sich zunehmend mehr Gleitzusatzstoff an der Folienoberfläche ansammelt. Eine derartige Erhöhung der Gleitfähigkeitseigenschaften kann bewirken, dass die Folie eine schlechte Leistung zeigt, wenn sie in Hochgeschwindigkeits-Verpackungsmaschinen verwendet wird, weil die Folien zu glitschig wurden. Zusätzlich neigt die Ansammlung von wanderndem Gleitzusatzstoff auf der Folienoberfläche dazu, die optischen Eigenschaften der Folien zu vermindern, was z. Bsp. zu einer erhöhten Trübung und einem vermindertem Glanz führt. Als eine Altvernative zur Verwendung von wandernden Gleitzusatzstoffen wurde vorgeschlagen, als Gleitmittel Silikonöl zu verwenden, wobei das Silikonöl entweder in eine Außenschicht oder Außenschichten der Folien kompoundiert oder zumindest auf eine Oberfläche der Folien aufgebracht wird.

Silikonöl wandert offensichtlich im wesentlichen nicht, da die Gleitfähigkeitseigenschaften von dieses in kompoundierter Form enthaltenden Folien im wesentlichen mit der Zeit konstant bleiben, d. h., Silikonöl innerhalb der Folie bleibt offensichtlich dort, und die Gleitfähigkeitseigenschaften der Folien sind eine Funktion der Menge des Silikons bei oder an der Oberfläche der Folie, wenn sie hergestellt wird. Jedoch wurde gefunden, dass Silikon auf einer Oberfläche einer Folie sich auf die gegenüberliegende Oberfläche der Folie überträgt, wenn die Folie aufgewickelt wird, ob nun das auf dieser Oberfläche vorhandene Silikon hierauf durch Kompoundieren oder durch Beschichten aufgebracht wurde, oder nicht. Infolgedessen braucht, wenn Silikonöl als Gleitmittel benutzt wird, es lediglich auf eine Folienfläche aufgebracht zu werden, oder mit dieser kompoundiert zu werden, da die Übertragung auf der Walze bewirkt, dass Silikon auf beiden Folienoberflächen vorliegt.

Obgleich die Verwendung von Silikonöl als Gleitmittel für Polyolefinfolien über die Verwendung von wandernden Gleitzusatzstoffen, wie z. Bsp. Fettsäureamide, Vorteile besitzt, so hat es auch Nachteile. Ein Hauptnachteil ist, dass die Behandlungen von Folienoberflächen zur Erhöhung ihrer Oberflächenenergie, z. Bsp. mit dem Ziel, die Bedruckbarkeit der Folien zu erhöhen, nicht bei Folienoberflächen möglich ist, in die Silikon kompoundiert oder auf die Silikon aufgebracht wurde, da andere Folieneigenschaften, wie z. Bsp. die thermische Verschweißbarkeit, nachteilig beeinflusst werden kann. Jedoch ist es möglich, die Bedruckbarkeit derartiger Folien zu erhöhen, wenn die Oberfläche, die beispielsweise durch eine Flammen- oder Koronaentladungsbehandlung behandelt ist, kein kompoundiertes Silikonöl umfasst und keine Oberflächenbeschichtung aus Silikonöl zur Zeit der Behandlung aufweist. Silikonöl auf der anderen Oberfläche der Folie, sei es als Ergebnis einer Beschichtung oder eines Kompoundierens, kann sich sodann auf die behandelte Oberfläche der Folie übertragen, wenn die Folie auf der Walze ist, und zumindest einer der Vorteile der Oberflächenbehandlung bleibt, ohne Verlust an Eigenschaften, die sich ergeben hätten, wenn das Silikonöl zur Zeit der Behandlung vorgelegen hätte.

Trotz dieser Fähigkeit, die Probleme bei der Behandlung von Folienoberflächen mit einer Oberflächenschicht aus Silikonöl durch Übertragung auf die Oberfläche nach, anstelle vor, der Behandlung zu vermeiden, gibt es mit derartigen Folien Probleme, insbesondere indem die Menge an Silikonöl, die von der Oberfläche einer Folie, in der das Silikonöl kompoundiert ist, übertragen wird, oft unzureichend ist, um die Oberfläche, auf die sie übertragen ist, mit den gewünschten Gleitgraden zu versehen. Das Beschichten einer Folienoberfläche mit Silikonöl, gefolgt von der Übertragung auf die behandelte Oberfläche auf der Walze kann dieses Problem vermindern, jedoch tendiert die Menge an Silikonöl, mit der die Folie, damit dieses eintritt, zu beschichten ist, dazu, ausreichend hoch zu sein, so dass die Wirkung von übertragenem Silikonöl auf die Bedruckbarkeit der behandelten Folienoberfläche nicht vorhersagbar sein kann. So kann beispielsweise die Oberfläche, welche zwecks Erhöhung ihrer Oberflächenenergie behandelt wurde, gegenüber Druckfarben mehr oder weniger aufnahmefähig sein, mit dem Ergebnis, dass sich eine schlechte Druckqualität ergibt.

Gemäß vorliegender Erfindung wird eine Polyolefinmehrschichtfolie zur Verfügung gestellt, umfassend eine Kernschicht aus einem Propylenpolymeren und eine Polyolefinaußenschicht auf der Kernschicht, wobei die Polyolefinaußenschicht eine Menge eines feinteiligen, partiell vernetzten Polysiloxans enthält, welche den Reibungskoeffizienten vermindert.

Das partiell vernetzte Polysiloxan ist vorzugsweise ein Polydialkylsiloxan; Polydimethylsiloxane sind besonders bevorzugt. Es wird besonders bevorzugt, partiell vernetzte Polysiloxane einzusetzen, welche in Form von elastomeren Teilchen, welche Polysiloxan in Form von Silikonöl umfassen, vorliegen.

Erfindungsgemäße Folien zeigten gute Gleitfähigkeitseigenschaften für die Oberfläche, welche das vernetzte Polydialkylsiloxan umfasst. Insbesondere ist das unvernetzte Polydialkylsiloxan in den Teilchen des partiell vernetzten Polydialkylsiloxans offensichtlich frei, um aus den Teilchen freigesetzt zu werden, wenn diese einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind. Das Ergebnis ist eine Folie mit einem Gleitgrad, der ansteigen kann, wenn die Folie selbst einer erhöhten mechanischen Beanspruchung ausgesetzt ist.

Erfindungsgemäße Folien wurden auch einer Behandlung zur Erhöhung der Oberflächenenergie der das vernetzte Polysiloxan enthaltenden Außenschicht ausgesetzt, ohne zu den nachteiligen Wirkungen zu führen, die bei bislang vorgeschlagenen Folien auftreten, welche in der behandelten Oberfläche Silikonöl kompoundiert haben oder einen Überzug aus Silikonöl. Infolgedessen ist es in Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung möglich, eine Kernschicht mit einer Polyolefinaußenschicht auf beiden Seiten der Kernschicht zu haben, wobei jede Außenschicht eine, den Reibungskoeffizienten vermindernde Menge eines feinteiligen, partiell vernetzten Polysiloxans umfasst.

Der Vernetzungsgrad des Polysiloxans kann gemäß den für die Folien erforderlichen Eigenschaften schwanken, jedoch führen übermäßig hohe Vernetzungsgrade zu unzureichend freiem oder unvernetztem Polysiloxan, das zur Verfügung steht, um erwünschte Gleitgrade zu verleihen. Jedoch können niedere Vernetzungsgrade zu einer Unfähigkeit führen, Teilchen zu bilden, und infolgedessen zu einer Unfähigkeit, freies Polysiloxan in Form von Silikonöl in den Teilchen zu halten, beispielsweise bevor eine mechanische Beanspruchung dieses freigibt. Letzeres könnte zu einer Behandlung der das partielle vernetzte Polysiloxan enthaltenden Schicht zur Erhöhung der Oberflächenenergie, wie z. Bsp. durch Koronaentladungs- oder Flammenbehandlung führen, was die unerwünschten Wirkungen hat, welche mit einer Behandlung von Oberflächen mit einer hierauf befindlichen Silikonölschicht bislang verbunden sind.

In der Regel wird bevorzugt, vernetzte Silikone zu verwenden, welche bis zu 60 oder möglicherweise 70 Gew.-% freies Silikonöl umfassen, wobei die untere Grenze üblicherweise durch die Fähigkeit bestimmt wird, Silikonöl in Mengen freizusetzen, die ausreichen, um die Gleitfähigkeitseigenschaften der Folien zu beeinflussen. Was auch zu beachten ist: Die Viskosität des freien Silikonöls übt auch eine Wirkung auf die Gleitfähigkeitseigenschaften der Folien aus.

In der Regel wird bevorzugt, dass die Teilchen des Polysiloxans eine mittlere Teilchengröße von nicht mehr als 6 um aufweisen. In der Regel wird jedoch bevorzugt, dass die Teilchen eine mittlere Teilchengröße von mindestens 0,5 um, vorzugsweise mindestens 2 um, besitzen. Die Verwendung von partiell vernetzten Polysiloxanteilchen mit einer derartigen mittleren Teilchengröße kann auch dazu dienen, erfindungsgemäße Folien mit Antiblockeigenschaften bereitzustellen, wodurch ermöglicht wird, dass durch ein einziges Additiv Gleit- und Antiblockeigenschaften zur Verfügung gestellt werden.

Die Menge des in der Außenschicht vorliegenden partiell vernetzten Polysiloxans kann je nach dem erwünschten Gleitgrad, der den Folien verliehen werden soll, schwanken. Jedoch wird üblicherweise bevorzugt, dass die Außenschicht mindestens 1.000 ppm des partiell vernetzten Polysiloxans umfasst, obgleich Mengen von mehr als 5.000 ppm üblicherweise nicht notwendig sind, um die erwünschten Gleitfähigkeitseigenschaften zu erreichen.

Obgleich Folien gemäß vorliegender Erfindung lediglich eine Außenschicht, umfassend ein feinteiliges, partiell vernetztes Polysiloxan, haben können, wird es im allgemeinen bevorzugt, dass beide Außenschichten ein derartiges Polysiloxan umfassen.

Zusätzlich zum vernetzten Silikon wird es in der Regel bevorzugt, zumindest ein Antiblockmittel in die polymere Außenschicht einzuarbeiten. Das Antiblockmittel kann eine organische Verbindung, wie z. Bsp. ein Polyamid oder ein Polyester oder eine anorganische Verbindung sein, wie z. Bsp. Siliciumdioxid, Talkum, Bariumsulfat oder Zinksulfid, wobei das bevorzugte Antiblockmittel Siliciumdioxid ist.

Die Menge des Antiblockmittels in der polymeren Außenschicht mit einem Gehalt an dem vernetzten Silikon beträgt vorzugsweise mindestens 500 ppm, bezogen auf das Gewicht der Schicht, und vorzugsweise nicht mehr als 5.000 ppm. Das Antiblockmittel hat vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von 1 bis 6 um.

Die Gleitfähigkeitseigenschaften von erfindungsgemäßen Folien können gewünschtenfalls durch Einschluss von einem oder mehreren wandernden Zusatzstoffen in die Kernschicht modifiziert werden. Geeignete Zusatzstoffe für diesen Zweck sind bekannt, wobei Glycerinmonoester von Fettsäuren, beispielsweise Glycerylmonostearat und Glycerylmonobehenat bevorzugt sind. In der Regel wird bevorzugt, mindestens 1.000 ppm eines Glycerinmonoesters einer Fettsäure, bezogen auf das Gewicht der Kernschicht, zu verwenden, jedoch werden Mengen von mehr als 6.000 ppm im allgemeinen nicht bevorzugt, da eine größere Menge derartiger Additive nicht zu einem proportionellen Anstieg der Gleitfähigkeitseigenschaften führt, während sie üblicherweise die optischen Eigenschaften der Folien verringert, beispielsweise durch Erhöhung ihrer Trübung.

Erfindungsgemäße Folien können mindestens ein Antistatikum umfassen, beispielsweise solche, wie sie zur Verwendung in Polypropylenfolien bekannt sind. Bevorzugte Antistatika zur Verwendung in erfindungsgemäßen Folien sind bis- alkoxylierte Derivate langkettiger Amine; ein besonders bevorzugtes Antistatikum ist Bis(2-hydroxyethyl)-talgamin.

Wie es für den Fachmann auf der Hand liegt, wird in der Regel bevorzugt, kein wanderndes Additiv zu vewenden, wenn erfindungsgemäße Folien auf einer Oberfläche zu metallisieren sind, welche sich von der spezifizierten Polymerschicht mit einem Gehalt an dem vernetzten Silikon unterscheidet. Wenn jedoch derartige Additive in der Kernschicht von Folien, die metallisiert werden sollen, verwendet werden, wird es bevorzugt, dass sie nicht in einer Menge vorliegen sollten, welche die Haftung von vakuumabgelagerten Metallschichten signifikant nachteilig beeinflusst.

Die Kernschicht von Folien gemäß vorliegender Erfindung besteht aus einem Propylenpolymeren, vorzugsweise einem Propylenhomopolymeren.

Das die Außenschicht bildende Polyolefin ist vorzugsweise ein Copolymer mit einem Gehalt an Einheiten, die sich von zwei oder mehreren Alkenen, wie z. Bsp. von Ethylen, Propylen oder Buten-1 oder von einem Gemisch von zwei oder mehreren derartigen Copolymeren ableiten. Die Außenschicht besteht vorzugsweise aus einem thermisch schweißbaren Polymeren oder Polymerblend.

Zusätzlich zur Kernschicht und der Polyolefinaußenschicht mit einem Gehalt an dem feinteiligen partiell vernetzten Polysiloxan, mit oder ohne einer weiteren Polyolefinaußenschicht mit einem Gehalt an einem derartigen Polysiloxan, können erfindungsgemäße Folien eine oder mehrere Zwischenschichten zwischen der Kernschicht und der bzw. den Außenschicht(en) umfassen. Eine Schicht oder sämtliche Schichten können gewünschtenfalls Additive und/oder Füllstoffe enthalten, die zur Verwendung in Polyolefinfolien bekannt sind. Jedoch wird es, was zu beachten ist, im allgemeinen bevorzugt, dass die Außenschicht bzw. Außenschichten mit einem Gehalt an dem vernetzten Polysiloxan von getrennt kompoundiertem Silikonöl frei sein sollte(n) und keinen Überzug aus aufgebrachtem Silikonöl besitzen sollten, mit der Ausnahme, dass er von freiem Polysiloxan in den vernetzten Teilchen herrührt.

Erfindungsgemäße Folien können infolgedessen pigmentiert werden, mindestens eine Schicht umfassen, in der Mikroporen vorliegen, oder eine Materialschicht umfassen, welche den Folien Sperreigenschaften verleiht.

Zumindest eine Oberfläche erfindungsgemäßer Folien wird vorzugsweise behandelt, um ihre Oberflächenenergie zu erhöhen, beispielsweise durch Flammen- oder Koronaentladungsbehandlung, und diese kann die Oberfläche einer Außenschicht mit einem Gehalt an dem feinteiligen, partiell vernetzten Polysiloxan sein. Jedoch können derartige Behandlungen der Oberfläche, welche das vernetzte Silikon umfasst, eine nachteilige Wirkung auf die Gleitfähigkeitseigenschaften von erfindungsgemäßen Folien haben, aber die Anwesenheit eines wandernden Gleitzusatzstoffes in der Kernschicht kann dazu dienen, derartige nachteilige Wirkungen zu verringern. Ferner kann die Übertragung von Silikon von der anderen Oberfläche der Folie auf die behandelte Oberfläche auch dazu dienen, diese nachteilige Wirkung zu vermindern, wenn dieses auf der anderen Oberfläche der Folie in einer solchen Menge vorhanden ist, dass eine signifikante Übertragung stattfinden kann.

Erfindungsgemäße Folien können nach bekannten Verfahren hergestellt werden, durch Coextrusion von Schmelzen der geeigneten Polymeren für die jeweiligen Schichten plus gewünschte Additive, unter Bildung einer endlosen Polymerbahn. Es wird besonders bevorzugt, die Schmelzen unter Verwendung von Masterbatches der verschiedenen Additive zu bilden, wobei das vernetzte Silikon vorzugsweise als ein Masterbatch von bis zu 7 Gew.-% des Silikons in dem Polymeren, das in der Außenschicht zu benutzen ist, zugegeben wird. Die Polymerbahn kann sodann unter Anwendung bekannter Verfahren in erfindungsgemäße Folien geformt werden, beispielsweise durch biaxiales Recken der Bahn, entweder gleichzeitig unter Anwendung des Verfahrens mit Luftvorstreckung (bubble process), oder nacheinander unter Anwendung erwärmter Walzen in der Extrusionsrichtung, oder gefolgt von einem Querrecken unter Verwendung eines Spannrahmentrockners.

Nachfolgendes Beispiel wird lediglich zur Veranschaulichung gegeben.

BEISPIEL 1

Eine Dreischichtpolymerfolie wurde hergestellt, indem man zunächst eine endlose Polymerbahn coextrudierte, bestehend aus einer Kernschicht aus einem Propylenhomopolymeren mit einem Gehalt an 1.000 ppm eines bisethoxylierten Amins, mit Außenschichten eines Propylen/Ethylen-Copolymeren (6 Gew.-% Ethylen) mit einem Gehalt an 0,25 Gew.-% feinteiligem, partiell vernetzten Polydimethylsiloxan (BY29-110 - ex Toray Silicones, Teilchengröße im Bereich von 2 bis 5 um) auf beiden Oberflächen der Kernschicht. Die coextrudierte endlose Bahn wurde auf einer Kühlwalze abgekühlt und sodann in Extrusionsrichtung auf das 4,5fache gereckt, indem man sie über erwärmte Walzen mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten leitete, und sodann in Querrichtung unter Verwendung eines Spannrahmentrockners auf das Neunfache reckte.

Die erhaltene Folie wurde gekühlt, eine Seite wurde einer Koronaentladungsbehandlung unterzogen, um ihre Oberflächenenergie auf 42 Dyn zu erhöhen, und die Folie wurde aufgewickelt.

Die Folie hat eine Gesamtdicke von 30 um, wobei jede Außenschicht 0,8 um dick war.

Die statischen und dynamischen Gleitfähigkeitseigenschaften der Folie wurden sodann gemessen, wobei der dynamische Reibungskoeffizient (COF) unter Verwendung einer Davenport Gleitmessvorrichtung mit einem 700 g Schlitten bei 80 cm/Min. gemessen wurde, wobei die Folie mit der Grundplatte unter Verwendung eines doppelseitigen Bands verankert war.

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, ist der dynamische Reibungskoeffizient signifikant geringer als der statische Reibungskoeffizient für die gleiche Art des Kontakts Oberfläche - zu - Oberfläche. Der Unterschied zwischen den statischen und dynamischen Werten des Reibungskoeffizienten zeigt, dass freies Polydialkylsiloxan in den vernetzten Teilchen hieraus freigesetzt ist, was einen positiven Beitrag zum gemessenen dynamischen Reibungskoeffizienten ergibt.

Die mit Koronaentladung behandelte Folienoberfläche war sowohl wärmeschweißbar als auch bedruckbar. Eine analoge Folie, umfassend ein kompoundiertes Silikonöl, wurde mit Koronaentladung behandelt; die behandelte Oberfläche zeigte eine sehr geringe Druckhaftung.

BEISPIEL 2

Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde mit der Ausnahme eine Dreischichtfolie hergestellt, dass die beiden Außenschichten jeweils 0,25 Gew.-% des vernetzten Polydimethylsiloxans plus 1.000 ppm eines synthetischen Siliciumdioxids mit einer mittleren Teilchengröße von 2 um enthielten.

Die Folie hatte einen Trübungswert von 1,0, und die Messungen ihres Reibungskoeffizienten sind in Tabelle 1 angeführt.

BEISPIEL 3

Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde mit der Ausnahme eine Dreischichtfolie hergestellt, dass die beiden Außenschichten jeweils 0,5 Gew.-% des vernetzten Polydimethylsiloxans plus 1.000 ppm eines synthetischen Siliciumdioxids mit einer mittleren Teilchengröße von 2 um enthielten. Zusätzlich enthielt die Kernschicht 0,11 Gew.-% Glycerylmonostearat. Die Folie hatte einen Trübungswert von 0,9, und die Messungen ihres Reibungskoeffizienten sind in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1


Anspruch[de]

1. Polyolefinmehrschichtfolie, umfassend eine Kernschicht aus einem Propylenpolymeren und eine Polyolefinaußenschicht auf der Kernschicht, wobei die Polyolefinaußenschicht eine den Reibungskoeffizienten vermindernde Menge eines feinteiligen, partiell vernetzten Polysiloxans enthält.

2. Folie gemäß Anspruch 1, bei der das partiell vernetzte Polysiloxan ein Polydialkylsiloxan ist.

3. Folie gemäß Anspruch 2, bei der das partiell vernetzte Polydialkylsiloxan ein Polydimethylsiloxan ist.

4. Folie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Polydialkylsiloxan eine mittlere Teilchengröße von nicht mehr als 6 um aufweist.

5. Folie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Polydialkylsiloxan in einer Menge von bis zu 0,5 Gew.-% der Außenschicht vorliegt.

6. Folie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Polydialkylsiloxanteilchen bis zu 60 Gew.-% des Polydialkylsiloxans, das nicht vernetzt ist, umfassen.

7. Folie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Polyolefinaußenschicht, umfassend eine den Reibungskoeffizienten herabsetzende Menge eines feinteiligen, partiell vernetzten Polydialkylsiloxans, auf beiden Seiten der Kernschicht vorhanden ist.

8. Folie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der mindestens eine ihrer Oberflächen zur Erhöhung ihrer Oberflächenenergie behandelt wurde.







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