DE10352958A1

DE10352958A1 - Hochreißfester Verbundstoff, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung

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Publication number: DE10352958A1
Application number: DE10352958A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr. Groitzsch; Hansjörg Grimm
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2003-11-13
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2023-11-14
Also published as: DE10352958B4

Abstract

Beschrieben wird ein dreidimensional strukturierter Verbundstoff mit regelmäßig in Bezug auf die Flächenebene alternierend auftretende Erhebungen und/oder Vertiefungen, umfassend mindestens eine Vliesstofflage, die zwei- und/oder dreidimensional gekräuselte und anisotrop ausgerichtete Polyolefinfasern enthält, so dass das Verhältnis der Höchstzugkraft in Maschinenlaufrichtung zur Höchstzugkraft quer zur Maschinenlaufrichtung 3,5 : 1 bis 10 : 1 beträgt, sowie eine zumindest in einer Richtung geschrumpfte Polyolefinfolie, wobei Vliesstofflage und Polyolefinfolie in Form nicht unterbrochener und parallel zueinander verlaufender Flächenbereiche autogen miteinander verschweißt sind und die Erhebungen und/oder Vertiefungen sich zwischen diesen Flächenbereichen ausgebildet haben. DOLLAR A Der Verbundstoff lässt sich besonders als Verhakungsteil eines mechanischen Verschlusssystems einsetzen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Folien-Vlies-Verbundstoff, der sich als Schlingenteil für mechanische Verschlusssysteme in Kinder- und Erwachsenen-Windeln einsetzen lässt, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung zur Herstellung von Hygieneprodukten, wie Einmalwindeln.
Mechanische Verschlusssysteme werden immer mehr in Kinder- und ErwachsenenWindelhöschen anstelle von Klebebändern eingesetzt, da sie funktionelle und preisliche Vorteile gegenüber Klebebändern aufweisen. Klebesysteme vermindern beispielsweise ihr Haftvermögen bei Kontakt mit Fetten und Ölen.
Mechanische Verschlusssysteme werden auch als Klettverschlüsse bezeichnet. Diese Verschlusssysteme weisen immer zwei Bestandteile, den Verhakungsteil mit schlingenförmig angeordneten Fasern oder Fäden und den Hakenteil mit beispielsweise einfachhakigen-, doppelhakigen und pilzförmigen Erhebungen auf. Im englischen Sprachraum werden solche Verhakungs- und Hakensysteme auch als Loop- und Hook-Verschlüsse bzw. als Female- und Male-Teil eines mechanischen Verschlusses bezeichnet.
Es gibt zahlreiche Vorschläge, den Verhakungsteil eines Klettverschlusses in Windeln auf Basis von Vliesstoffen oder Vliesstoff-Verbundstoffen zu lösen.

In der US-A-5,616,394 wird eine Verhakungskomponente beschrieben, die aus einer Folie aus thermoplastischem Material, insbesondere einer Polypropylen--Folie (nachstehend auch als „PP-Folie" bezeichnet), und einer gewellten Vliesstoffschicht – der eigentlichen Verhakungsschicht – aus groben Fasern, insbesondere aus Polypropylen-Fasern besteht, wobei dieselben autogen mit der Folie verschweißt sind. Die transparente, nicht atmungsaktive Folie dient gleichzeitig als Medium für die Verschweißung der Verhakungsfasern, als Sperrschicht gegen Kleber-Durchschlag und als Fläche für ein Mehrfarbdruck-Design auf deren Rückseite. Dieser Lösungsvorschlag hat den Nachteil, dass durch die gebildeten Hohlräume zwischen den Vliesstoff-Wellungen und der Folie die Wellungen bei Druckbeanspruchung insbesondere bei Dauerdruckbeanspruchung, wie beim Aufrollen des Folien-Vliesstoffverbundes unter Spannung und längerer Lagerung solcher Masterrollen flachgedrückt werden und dadurch das Eingreifen des Hakenteiles (Hook Teiles) vermindert wird, mit dem Ergebnis stark reduzierter Scher- und Abschälkräfte nach der Verhakung mit dem Hakenteil. Diese Verschlechterung tritt besonders bei den zum Zwecke der besonderen Haftung mit der PP-Folie verschweißten PP-Fasern auf. Sie weisen bekanntermaßen kein sonderlich gutes Wiedererholvermögen nach Kurz- oder Langzeitbelastung auf.

Andere Fasern dagegen, wie z. B. Polyester (Polyethylenterephthalat), die ein sehr gutes Wiedererholvermögen aufweisen, können bei dem vorgeschlagenen Lösungsweg mit polyolefinischer Folie aufgrund der sehr schlechten Haftung zwischen Polyolefin-Folie (PP-Folie) und Polyesterfasern nicht eingesetzt werden.

Ein anderer auf einem Verbund aus Vliesstoff und Folie basierender Lösungsvorschlag ist aus der WO-A-96/04,812 (entsprechend EP-A-774,909) bekannt und beruht auf der Fixierung eines Grobfaserflors auf einer gedehnten Folie, wobei dann nach der Fixierung die Folie entspannt wird und dadurch wellenförmige oder andersartige Erhebungen in die dritte Dimension als Verhakungsmedium erzeugt werden. Auch in diesem Beispiel fallen der Folie zusätzlich zu ihrer Elastizität zusätzlich die drei oben genannten Funktionen zu. Die Verwendung eines solchen Folien-Vlies-Verbundstoffes mag zwar für Anwendungen Vorteile haben, bei denen eine Elastizität in einer Vorzugsrichtung gewünscht wird. Von einem Verhakungsteil für Klettverschlüsse von Windeln wird aber im allgemeinen keine Elastizität verlangt.

Außerdem sind elastomere thermoplastische Kunststoffe bekanntermaßen um ein mehrfaches teurer als nicht elastomeres Polyproyplen.

Ein weiterer Nachteil sind ungleiche Verhakungseigenschaften bei unterschiedlichen Dehnungen – je stärker gedehnt, umso niedriger der Wellenberg – und ungleiche Verzerrungen des Mehrfarbendruckes, wie er bei den sog. Landing-Zonen oder Frontal Tapes von Kinderwindeln oft zur optischen Gestaltung eingesetzt wird.

In der EP-A-765,616 ist eine Verhakungskomponente beschrieben, in der ein mechanisch oder hydrodynamisch vernadelter Vliesstoff aus Bikokomponenten-Bindefasern einen Walzenspalt passiert, bei dem eine Walze über dem Schmelzpunkt der Bindefaser und die andere deutlich unter dem Schmelzpunkt derselben aufgeheizt ist. Durch das Temperaturgefälle wird die eine Seite zu einer folienartigen Fläche verschmolzen und die andere Seite bleibt an der Oberfläche ungebunden. Über den Querschnitt des Verbunds erfolgt eine graduelle Abnahme der Faserverschmelzung von der folienartigen Seite zur eigentlichen Verhakungsseite. Nachteil dieser Methode ist die mechanische Vernadelung des Vliesstoffes, die bekanntlich keine hohen Fertigungsgeschwindigkeiten zulässt bzw. die Hochdruckwasserstrahlvernadelungstechnik, welche die Faserflore stark verdichtet mit dem Ergebnis einer mäßigen bis schlechten Verhakungseigenschaft für den Hakenteil.

Ein weiterer Nachteil für den Einsatz in der Landing Zone von Kinder-Windeln ist die Tatsache, dass ein rückseitiger Mehrfarbendruck auf der folienartig verschmolzenen, aber dennoch nicht transparenten Seite, nicht durchscheinen kann bzw. von oben betrachtet vernebelt, die Konturenschärfe eines solchen Druckes auf der offenen Grobfaserseite sehr schlecht ist und zudem die Bedruckbarkeit eines Vliesstoffverbundes viel schwieriger und damit teurer ist als die einer Folie.

Aus der WO-A-00/31,330 ist ein Vliesstoff mit einer Oberfläche bekannt, die sich zum Befestigen des Hakenteils eines Klettverschlusses eignet, und der sich von einem kardierten oder genadelten Vlies enthaltend Trägerfasern und Bindefasern aus thermoplastischem Polymer ableitet, und wobei der Vliesstoff durch teilweises Aufschmelzen der Bindefasern verfestigt ist.

Die DE-A-101 33 733 beschreibt ein dreidimensional strukturiertes Flächengebilde mit regelmäßig in Bezug auf die Flächenebene alternierend auftretenden, Erhebungen und Vertiefungen umfassend mindestens eine Vliesstofflage und ein damit verbundenes geschrumpftes Flächengebilde, wobei die Verbindung zwischen der Vliesstofflage und dem geschrumpften Flächengebilde durch Verschweißen erfolgt ist und wobei das Verschweißen zumindest senkrecht zur Richtung des stärksten Schrumpfes des geschrumpften Flächengebildes in der Form von regelmäßig angeordneten Linien erfolgt ist. Die vorbekannten Flächengebilde können in beliebigen Anwendungen eingesetzt werden, so auch als Verhakungsteil für Klettverschlüsse.

Beim Einsatz als Verhakungsteil für Klettverschlüsse hat sich herausgestellt, dass eine ausreichende Querfestigkeit des Verbundes gegeben sein muss, damit sich der Verschluss zerstörungsfrei wiederholt Öffnen und Schließen lässt. Außerdem sollen mit dem erfindungsgemäßen Verhakungsteil möglichst hohe Abschälwerte erzielt werden, um den Verschluss möglichst effektiv einsetzen zu können.

Ausgehend von diesem Stand der Technik wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verbundstoff umfassend polyolefinische Folie und Vliesstoff bereitgestellt, der die Nachteile der aufgeführten bekannten Lösungsvorschläge nicht mehr aufweist und der neben einer hohen Querfestigkeit hohe Abschälwerte besitzt.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen dreidimensional strukturierten Verbundstoff mit regelmäßig in Bezug auf die Flächenebene alternierend auftretenden Erhebungen und/oder Vertiefungen umfassend mindestens eine Vliesstofflage, die zwei- und/oder dreidimensional gekräuselte und anisotrop ausgerichtete Polyolefinfasern enthält, so dass das Verhältnis der Höchstzugkraft in Maschinenlaufrichtung zur Höchstzugkraft quer zur Maschinenlaufrichtung 3,5 : 1 bis 10 : 1, vorzugsweise von 4 : 1 bis 8 : 1, beträgt, sowie eine zumindest in einer Richtung geschrumpfte Polyolefinfolie, wobei Vliesstofflage und Polyolefinfolie in Form nicht unterbrochener und parallel zueinander verlaufender Flächenbereiche autogen miteinander verschweißt sind und die Erhebungen und/oder Vertiefungen sich zwischen diesen Flächenbereichen ausgebildet haben.

Die Polyolefinfolie kann unterschiedlichste Polyolefine enthalten. Es kann sich dabei um Folien aus einem Polymer oder aus Polymermischungen handelt.

Typischerweise handelt es sich bei den Polyolefinen um Poly-alpha-olefine. Diese können als Homopolymere, wie Polyethylen oder insbesondere Polypropylen, oder als Copolymere, wie Copolymere abgeleitet von Propylen und Butylen, vorliegen.

Beispiele für Polyolefine sind Polypropylen, Polyethylen und olefinische Copolymere, die beispielsweise entweder mit Hilfe von Ziegler-Natta- oder Metallocen-Katalysatoren hergestellt worden sind.

Die Polyolefinfolie zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundstoffes muss mindestens in einer Vorzugsrichtung gereckt sein. Das Verhältnis der Länge vor zu nach der Reckung wird als Reckverhältnis bezeichnet. Hat die Folie beispielsweise nach der Reckung eine Längung auf das 4-fache ihrer Ursprungslänge erfahren, so wird von einem Reckverhältnis von 4 : 1 gesprochen.

Zur Erreichung einer möglichst hohen Schrumpfkraft sollte die Folie stark gereckt sein und ein Reckverhältnis von mindestens 2 : 1 aufweisen. Die obere Grenze der Reckung ist durch ihre Höchstzugkraft in der Reckrichtung begrenzt.

Die erfindungsgemäß eingesetzte Folie kann entweder monoaxial oder biaxial gereckt sein. Im Falle von PP-Folien spricht man von MOPP-Folien oder von BOPP-Folien.

Vorzugsweise besteht die Folie aus einer einzigen Polymerkomponente oder aus mindestens zwei Schichten mit einem höher und einem tieferschmelzenden Polymer, und ist durch Coextrusion erzeugt worden. Vorzugsweise ist der Schmelz- oder Erweichungsbereich der Folie bzw. der niedriger schmelzenden Schicht der_coextrudierten Folie sehr ähnlich dem Schmelz- oder Erweichungsbereich der Fasern des Vliesstoffes.

Bevorzugte Materialkombinationen sind Vliesstoff aus Polypropylen oder Copolyproyplen und Folie aus Polypropylen oder einem Copolymer aus Propylen mit einem anderen Olefin oder einem Verschnitt aus Polypropylen und Polyethylen.

Durch den Verstreckungsgrad der Folie kann der Schmelz- oder Erweichungsbereich derselben an die der Fasern im Vliesstoff angeglichen werden.

Die Erfindung schließt auch die Verwendung einer hydrophoben monolithischen, d.h. nicht wasserdampfdurchlässigen Folie ein.

Bevorzugt werden biaxial orientierte Polyolefinfolien, insbesondere biaxial orientierte PP-Folien, sogenannte BOPP-Folien, eingesetzt. Für diese biaxial orientierten Polyolefinfolien sind Reckungsgrade in Maschinenlauf-richtung von bis zu 5 : 1 und quer zur Maschinenlaufrichtung von bis zu 1 : 10, vorzugsweise von 1 : 9 bis 1 : 10 üblich.

Für eine besondere Ausgestaltung der Erfindung, die insbesondere auch hohe mechanischen Festigkeiten quer zur Maschinenlaufrichtung verlangt, ist es vorteilhaft, wenn die Reckung der Folie in zwei Vorzugsrichtungen erfolgt ist, d.h. in Maschinenlaufrichtung und quer zu ihr. Ein hoher Reckgrad sowohl in Maschinenlaufrichtung als auch quer zur ihr beeinflusst das Ergebnis der Erfindung besonders günstig, da dann die Festigkeit des Verbundstoffes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren quer zur Maschinenlaufrichtung besonders stark erhöht, beruhend auf der Lehre, dass Reckungen und deren damit verbundene Kristallinitätserhöhung die mechanischen Festigkeiten deutlich verbessert. Sofern auf den besonders hohen Festigkeitszuwachs verzichtet werden kann, ist auch der Einsatz einer nur unidirektional gereckten Folie denkbar, insbesondere dann, wenn eine klare Wellenbildung zwischen den parallel zueinander angeordneten Verschweißlinien angestrebt wird.

Die Polyolefinfolie kann nach dem Blasverfahren, d.h. in Schlauchform oder mithilfe einer Extrusion durch eine Breitschlitzdüse hergestellt worden sein. Sie kann durch mechanisches Recken in Maschinenlaufrichtung gelängt worden sein und/oder quer zur Maschinenlaufrichtung durch einen Spannrahmen oder durch Passieren eines ineinandergreifenden Walzenpaares mit Rillierung in Maschinenlaufrichtung gereckt worden sein.

Das Reckverhältnis der Polyolefinfolie kann vorzugsweise bis zu 5 : 1 in einer oder beiden Reckrichtungen betragen. Bei einer Reckung quer zur Maschinenlaufrichtung kann das Reckverhältnis bis auf 1:10 angehoben worden sein.

Die Polyolefinfolie kann aber auch vor der Reckung mit an sich bekannten Methoden perforiert worden sein, so dass sich die Perforationen nach dem Recken zu größeren Perforationen ausweiten. Die Polyolefinfolie kann aber auch vor dem Recken geschlitzt worden sein, so dass insbesondere durch Reckung im 90° Winkel zu der Längenausdehnung der Schlitze dieselbe zu Perforationen ausgeweitet werden. Die Polyolefinfolie kann vor der Reckung musterartig geschwächt worden sein, so dass die geschwächten Stellen beim Recken zu Perforationen aufgeweitet werden. Die musterartige Schwächung der Polyolefinfolie kann durch eine Kalanderwalzen-passage, d.h. durch Hitze und Druck bzw. durch Ultraschallbehandlung erfolgen.

Das Extrudat der Folie kann mit an sich bekannten Füllstoffen oder Strukturbildnern versehen sein, beispielsweise mit Farb- oder Weißpigmenten, wie z.B. Kreide, Talk oder Kaolin. Dadurch kann durch die Reckung in an sich bekannter Weise eine mikroporöse Struktur erzeugt werden mit dem Vorteil einer verbesserten Atmungsaktivität.

In dem Polymer der Polyolefinfolie können auch andere Zusatzstoffe, wie antimikrobielle Wirkstoffe, Antistatika, Stabilisatoren oder Hydrophilierungsmittel eingeschlossen oder eingelagert (eingeschmolzen) sein. Diese Agenzien seien nur stellvertretend für viele weitere andere genannt. Diese Folienzusatzstoffe können in einem immobilisierten oder auch mobilisierten Zustandform in der Folie vorliegen, d.h. sie können dort bei Lagerung mit oder ohne Temperaturbeaufschlagung an ihrem Eintragungsort verbleiben oder an die Oberflächen der Folie migrieren, um dort ihre ihr zugewiesene Wirkung auszuüben.

Die Folie kann auch vor oder nach der Reckung durch Applikation von außen veredelt worden sein.

Stellvertretend für solche Veredelungen seien genannt eine Behandlung durch Niederdruck- oder Atmosphärenplasma, Metallbedampfung im Hochvakuum oder Beschichtungen.

Die Polyolefinfolie kann unabhängig, ob perforiert, musterartig geschwächt oder geschlitzt, aus einer einzigen Schicht bestehen oder durch Coextrusion aus mehreren Schichten, d.h. mindestens zwei Schichten aufgebaut sein. Einer der beiden oder die beiden äußeren Schichten der coextrudierten Folie können aus niedriger schmelzenden Thermoplasten als die andere bzw. die Mittelschicht bestehen. Die Fasern der die Schrumpffolie umgebenden Vliesstofflag(en) können ausschließlich an der niedriger schmelzenden Schicht der coextrudierten Folie angebunden sein.

Die nicht coextrudierte, gereckte Folie besteht vorzugsweise aus Ziegler-Natta- oder Metallocen-katalysierten Polypropylen, ist hochtransparent und nicht atmungsaktiv (nicht wasserdampfdurchlässig).

Die coextrudierte, gereckte polyolefinische Folie weist vorzugsweise zwei monolithische Schichten auf, eine höher schmelzende und eine tiefer schmelzende.

Die tiefer schmelzende Schicht ist im Verbund mit dem Vliesstoff immer dem Faserflor zugewandt und dient als Siegel-Medium für die musterartige Verklebung der Fasern mit der Folie. Dabei kann das Fasermaterial in die aufgeschmolzene und wieder abgekühlte Siegelschicht der musterartigen Verschweißungen nur eingelagert sein oder aber vorzugsweise selbst an der Verschweißung durch Aufschmelzen der Faser zumindest in deren Randbereichen aktiv beteiligt sein.

Das Gewichtsverhältnis der beiden Schichten, d.h. der Trägerschicht zu der Siegelschicht der coextrudierten, gereckten Folie, liegt im Bereich von 20/80 bis 80/20, vorzugsweise jedoch >= 50/50. Die Trägerschicht enthält vorzugsweise ein Polypropylen und die Siegelschicht enthält ein niedriger schmelzendes polyolefinisches Copolymer oder Terpolymer.

Als Folienextrudat können auch polyolefinische Copolymere oder Blends (Verschnitte) eingesetzt werden. Solche Formulierungen, welche die Reckbarkeit, die Kristallinität nach der Reckung und die Schrumpfkraft erniedrigen, sind für die Erfindung besonders gut geeignet, wenn es sich um eine coextrudierte, d.h. mehrlagige Folie handelt.

Bei einer coextrudierten, vorzugweise zweilagigen polyolefinischen Folie ist es für die Erfindung ausreichend, wenn die nicht als Siegelmasse wirkende Seite, d.h. die Träger- oder Stützseite der Folie Schrumpfeigenschaften aufweist, während der tiefer schmelzende Seite ausschließlich die Funktion als Siegelseite zukommt.

Naturgemäß wird die tiefer schmelzende Siegelseite der coextrudierten und gereckten Folie durch Co- oder Terpolymerisation nach dem Folienreckvorgang eine deutlich geringere Kristallisation und Schrumpfkraft aufweisen, als die MOPP- oder BOPP-Trägerfolienschicht.

Auf die Träger- und/oder Siegelschicht der coextrudierten, gereckten Folie kann einem Mehrfarbendruck nach bekannten Verfahren, wie Flexo- oder Tiefdruck appliziert worden sein. Befindet sich dieser auf der Siegelschicht der Folie so sind die Bindemittel für die Pigmentfarben vorzugsweise selbst auch siegelfähig und besonders vorzugsweise dem Schmelz- bzw. Siegelbereich der Foliensiegelschicht weitgehend angepasst. Je geringer die Flächenbedeckung der Siegelfolienschicht durch die Farbe gewählt worden ist, desto geringer sind die Anforderungen an die zusätzliche Siegelbarkeit des Bindemittels der Pigmentfarben. Vor der Bedruckung wird zumindest die Druckseite der Folie vorzugsweise durch Corona- Behandlung haftungsfreundlich gestaltet.

Ist der Mehrfarbendruck auf der BOPP-Trägerfolienseite appliziert worden, so enthält die Folie üblicherweise keine lichtbrechende Partikel, wie beispielsweise Füllstoffe und Farbpigmente, und ist vorzugsweise biaxial vollverstreckt, um den höchsten Grad an Transparenz zu erzielen.

BOPP-Folien sind gerade diesbezüglich sehr geschätzt für hochtransparente Verpackungsfolien, wie beispielsweise für Zigarettenschachteln. Diese kommt auch einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung zugute. In der genannten Ausgestaltung der Erfindung kann es auch vorteilhaft sein, den Farbdruck durch Aufbringung einer sehr dünnen und hochtransparenten Beschichtung vor mechanischen und/oder chemischen und/oder physikochemischen Einwirkungen zu schützen, die während der Weiterverarbeitung oder im Gebrauch eintreten können.

Als Beispiel hierzu seien der nachträgliche Kleberauftrag auf das Folienrückseite – zur Befestigung der Verhakungsteiles auf dem rückseitigen Nässeschutz der Windel – genannt.

Die Folie kann auch eine mikroporöse Struktur aufweisen. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn eine hohe Atmungsaktivität, d.h. eine hoher Wasserdampftransport verlangt wird, und der rückseitige Nässeschutz der Windel selbst eine atmungsaktive Folie enthält. Diese Ausgestaltung der Erfindung würde dann weitgehend verhindern, dass im Applikationsbereich der Landing Zone (des Frontal Tape; des Verhakungs-teiles) ein Verlust der Atmungsaktivität verloren geht.

Dem Fachmann ist bekannt, dass in diesem Fall der Kleber nicht ganzflächig aufgetragen wird und/oder ein atmungsaktiver Kleber eingesetzt wird.

Die mikroporöse Folie enthält vorzugsweise anorganische Füllstoffe, wie beispielsweise Kreide, deren Haftung zu dem polyolefinischen Polymer zur Folienbildung durch ein Trennmittel, wie Stearate oder Steasrinsäure vermindert worden ist. Die so mit anorganischen Mineralien gefüllte Folie ist vorzugsweise in nur einer Richtung gereckt worden, vorzugsweise in der Maschinenlaufrichtung, wobei das Reckverhältnis in Maschinenlaufrichtung im Bereich von 1:1 bis 1:5 liegt.

Wie bei der monolithischen Folie kann auch eine solche mikroporöse Folie verwendet werden, die aus mindestens zwei polyolefinischen Schichten mit unterschiedlichen Schmelz- und Erweichungspunkten bestehen, wobei die tieferschmelzenden als Siegelschicht für die zu applizierenden Fasern der Loop-Faserschicht wirkt.

Zur Herabsetzung der Siegeltemperatur werden auch hier Olefincopolymere oder Terpolymere verwendet.

Was die Stützschicht der zweilagigen mikroporösen oder nicht mikroporösen Folien angeht, so wird dort vorzugsweise isotaktisches Polypropylen verwendet. Die Siegelschicht der zweilagigen Folie kann vorzugsweise aus einem Verschnitt aus isotaktischem und syndiotaktischem Polypropylen bestehen. Das syndiotaktischem Polypropylen setzt die Weichheit dieser Folieseite und deren Siegeltemperatur herab.

Ein Blend (Verschnitt) aus isotaktischen und synydiotaktischem Polypropylen verleiht der Folie nach deren Reckung zusätzlich eine Elastizität und zwar umso stärker je höher der Gehalt des synydiotaktischem Polypropylen gewählt wird, die in besonderen Ausführungsformen der Erfindung vorteilhaft sein kann.

Es ist sind der Einsatz einschichtiger polyolefinischer gereckter, nicht mikroporöser oder mikroporöser Folien aus 100 % synydiotaktischem Polypropylen denkbar und im Falle coextrudierter Folien der Fall, dass die Trägerfolienschicht aus 100% isotaktischen und die Siegelfolienschicht aus 100% syndiotaktischem Polypropylen besteht.

Die mit der Polyolefinfolie verbundene Vliesstofflage enthält zwei- und/oder dreidimensional gekräuselte Fasern.

Diese die Verhakungszonen bildende Faserschicht kann als Ausgangsmaterial vor der Verschweißung mit der gereckten polyolefinischen Folie aus einem losen, völlig ungebundenen Faserflor bestehen, der in dieser Form der autogenen Folien- bzw. Vliesverschweißung, beispielsweise der Kalandrierung oder Ultraschallverschweißvorrichtung, zugeführt wird.

Die Fasern können als geschnittene Stapelfasern oder als Endlosfilamente vorliegen. Sie sind zweidimensional und/oder dreidimensional (= helikal = spiralförmig) gekräuselt. Auch Verschnitte von gekräuselten mit ungekräuselten Fasern sind denkbar.

Die erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Vliesstoffe können aus beliebigen Fasertypen der verschiedensten Titerbereiche bestehen, beispielsweise der Titer von 1,0 bis 20 dtex, vorzugsweise von 1,7 bis 15 dtex, insbesondere von 2,0 bis 12 dtex. Neben Homofilfasern aus Polyolefinen können auch Heterofilfasern enthaltend mindestens eine Polyolefinkomponente, beispielsweise Bikomponentenfasern, in gekräuselter oder ungekräuselter Form oder Gemische verschiedenster Fasertypen eingesetzt werden.

Der Querschnitt der Fasern, unabhängig davon , ob Homofil- oder Mehrkomponentenfasern vorliegen, kann rund oval, oberflächlich gerillt , bändchenförmig, tri- oder multilobal ausgebildet sein.

Die Fasern können bereits vor deren Bindung auf der Folie oder danach mit einem Gleitmittel versehen worden sein, die das Eindringen des Hakenteiles des mechanischen Verschlusssystems verbessert.

Die Fasern sind vorzugsweise glänzend oder nur schwach weiß pigmentiert. Zur Farbgebung kann der Schmelzmasse des faserbildenden Polymers Farbstoff zugesetzt werden.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Vliesstoffe können mit unterschiedlichen Ablegemethoden gebildet worden sein. Als Schichten können nassgelegte Vliesstoffe, kardierte Stapelfaservliesstoffe, Endlosfilamentvliesstoffe, Meltblown-Vliesstoffe, Spunbond-MeltblownSpunbond-Vliesstoffe (SMS) und, Spunbond-Meltblown-Vliesstoffe (SM) eingesetzt werden.

Zum Einsatz im erfindungsgemäßen Verbundstoff sind jedoch derartige Vliesstofftypen einzusetzen, deren Höchstzugkraft in bzw. quer zur Maschinenlaufrichtung unterschiedlich ist. Unter Maschinenlaufrichtung wird hier die Laufrichtung bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundstoffes verstanden. Es werden solche Vliesstofftypen ausgewählt, bei denen das Verhältnis der Höchstzugkraft in Maschinenlaufrichtung zur Höchstzugkraft quer zur Maschinenlaufrichtung 3,5 : 1 bis 10 : 1 beträgt. Dieses Eigenschaftsbild lässt sich durch anisotrope Ausrichtung der Fasern erhalten. Dem Fachmann sind die dafür erforderlichen Maßnahmen bekannt.

Das Verhältnis der Höchstzugkraft in Maschinenlaufrichtung zur Höchstzugkraft quer zur Maschinenlaufrichtung stellt eine Maßzahl für die Orientierung der Fasern im Vliesstoff dar. Je höher dieses Verhältnis ist, umso stärker sind die Fasern in Maschinenlaufrichtung ausgerichtet. Vliessstoffe bzw. Stapelfaserflore mit starker Ausrichtung in Maschinenlaufrichtung werden dadurch erreicht, dass die Krempelmaschinen über dem Ablegeband positioniert sind und der ausgekämmte Faserflor keine Stauchung oder anderweitige Umorientierung in die dritte Dimension erfährt.

Das Eingreifen des Verhakungsteiles (Hook-Komponente) in den Schlingenteil erfolgt vorzugsweise im rechten Winkel (90°) zu der Faserorientierung. Sind die Fasern des Schlingenteiles also in Maschinenlaufrichtung orientiert, so ist ein Eingreifen des Verhakungsteiles quer zur Maschinenlaufrichtung besonders vorteilhaft. Bei der Windelherstellung muss dies zur Erreichung einer optimalen Funktion des mechanischen Verschlusssystems berücksichtigt werden.

Die Festigkeiten der Trägerfolie sind auf die Festigkeiten des Vliesstoffes abzustimmen. Die relativ niedrigen Festigkeiten des Vliesstoffes mit starker Ausrichtung der Fasern in Maschinenlaufrichtung machen eine Verstärkung desselben durch die Folie quer zur Maschinenlaufrichtung notwendig. In diesem Fall wird der Einsatz ausschließlich in Maschinenlaufrichtung gereckter Folien nicht empfohlen. Als vorteilhafter haben sich solche Folien erwiesen, die entweder zur quer zur Maschinenlaufrichtung oder in beiden Richtungen gereckt worden sind. Es entstehen dadurch Verbundstoffe, die den mechanischen Kräften des Eingreifens des Verhakungsteiles schadlos überstehen.

Vorzugsweise werden Stapelfaservliesstoffe, ganz besonders bevorzugt ungebundene Vliesstoffe (Flore) eingesetzt.

Als Vliesstoffe können auch lose Faserflore eingesetzt werden, die nach bekannten Vlieslegetechniken gebildet worden sind. Die Fasern werden dazu in einer Vorzugsrichtung, d.h. anisotrop abgelegt, um das oben beschriebene Festigkeitsprofil zu erreichen. Der Faserflor kann vor der Laminierung mit mindest einer Faservliesstoffschicht mit bekannten Methoden vorverfestigt sein. Der Faserflor kann aus gleichen oder unterschiedlichen Titern derselben Faser bestehen. Die den Vliesstoff oder Flor aufbauenden Fasern können aus unterschiedlichsten Fasern aufgebaut sein, beispielsweise aus Homofilfasern, aber auch aus 100 % Bikomponenten-Fasern oder einem Verschnitt aus Bikomponenten-Fasern und Homofilfasern, mit der Einschränkung, dass das höher schmelzende Polymer im Falle einer Kern-Mantel-Faser als Kern-Komponente eingesetzt wird. Bevorzugte Bikomponentenfasern sind solche aus den Polymerkombinationen Polypropylen/Co-Polypropylen und Polypropylen/Polyethylen, wobei solche Verschnitte aus Bikomponentenfasern und Homofil-Fasern ganz besonders bevorzugt werden, bei denen die Homofilfaser identisch ist mit der niedriger schmelzenden Komponente der Bikomponentenfaser. Ein Beispiel hierfür ist ein Verschnitt aus der Bikomponentenfaser Polypropylen/Polyethylen mit der Homofilfaser Polyethylen.

Die Flor- oder Vliesstoffschicht kann mit bekannten Methoden perforiert worden sein oder eine netzartige Struktur aufweisen.

Solche Methoden der Perforation oder Strukturbildung werden bevorzugt, die auf dem Prinzip eines musterartiges Zurseiteschiebens der Fasern beruhen. Solche nicht materialzerstörenden Verfahren sind in EP-A-919,212 und EP-A-789,793 beschrieben.

Die erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Vliesstoffe sind unter den Herstellungsbedingungen des Verbundstoffes vorzugsweise schrumpffrei.

Typischerweise weisen die zum Einsatz kommenden Vliesstoffe bzw. deren ungebundene Vorstufen (Flore) Flächengewichte von 6 bis 70 g/m² auf.

Vorzugsweise besteht die zweite, als eigentliche Verhakungsschicht wirkende Schicht, aus zweidimensional- oder spiral (helikal) gekräuselten Stapelfasern mit einem Titer im Bereich von 2,0 bis 12,0 dtex und mit einem Flächengewicht von 8 bis 80, vorzugsweise von 15 bis 60 g/m².

Besonders bevorzugt kommen Vliesstoffe mit geringen Flächengewichten von 8 bis 40 g/m² zum Einsatz.

Besonders bevorzugt kommen Endlosfilamentvliesstoffe aus Homofil-Fasern oder Bikomponenten-Fasern mit olefinischer Polymerzusammensetzung zum Einsatz.

Beispiele hiefür sind solche aus Polypropylen, Polyethylen und olefinischen Copolymeren, die beispielsweise entweder mithilfe von Ziegler-Natta-oder Metallocen-Katalysatoren hergestellt worden sind.

Desgleichen können auch Copolymerisate aus Ethylen, Propylen, Butylen, iso-Butylen und anderen Olefinen zur Faserbildung eingesetzt werden.

Die Fasern sind entweder mechanisch oder aerodynamisch gereckt oder verstreckt worden. Es ist jedoch auch denkbar, den verstreckten Fasern auch solche entweder des gleichen oder unterschiedlichen Polymeraufbaues zuzumischen, die nur teilweise (partiell) oder überhaupt nicht verstreckt worden sind.

Für die Ausbildung einer Verhakungsschicht im Folien/Vlies Verbund ist jedoch der Einsatz von Mehrkomponentenfasern mit Side-By-Side-Anordnung oder mit einer asymmetrischen Verteilung über den Faserquerschnitt vorteilhaft, wobei zumindest eines der beiden Faser-Polymeren von polyolefinischer Natur ist.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn durch unterschiedliche Wärmeausdehnung der beiden Faserpolymeren bereits nach und/oder während dem Abschrecken der Faser bzw. beim aerodynamischen Verstrecken bereits eine Spiralkräuselung in der Bikomponenten-Endlosfaser ausgelöst wird.

Ganz besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit Endlosfilamentfloren ist diejenige Ausführungsform, die eine solche Spiralkräuselung noch zusätzlich beim sich anschließenden Schritt der Folienschrumpfung verstärkt.

Die Faserschicht kann vor der Kalandrierung unter Hitze und Druck bereits durch bekannte Methoden der Vliesstoffverfestigung vorgebunden sein, wobei die Bindung partiellflächig oder ganzflächig sein kann.

Der Einfachheit und der Kosten wegen wird jedoch zumindest bei Stapelfaserschichten vorzugsweise auf eine Vorbindung verzichtet.

Die Verbindung der schrumpffähigen Folie mit der Vliesstoffschicht erfolgt ausschließlich durch autogenes Verschweißen der polyolefinischen Faserbestandteile beider Schichten beispielsweise durch Hitze und Druck oder durch Ultraschall oder durch eine Kombination dieser Verfahren.

Der erfindungsgemäße Verbundstoff weist einen Vliesstoff und eine damit in Form eines vorgegebenen Musters autogen verschweißte Polyolefinfolie auf.

Die Polyolefinfolie kann aber auch auf beiden Seiten mit einem Vliesstoff abgedeckt sein, entweder symmetrisch oder asymmetrisch, d.h. die Gewichte beiden Vliesstofflagen können unterschiedlich oder gleich sein.

Das Muster der thermischen Verschweißung des Vliesstoffes mit der Polyolefinfolie des erfindungsgemäßen Verbundstoffes kann beliebig sein, solange es parallel zueinander verlaufende Flächenbereiche aufweist.

Bevorzugte Muster für eine thermische Verschweißung sind durchgehende Linien unterschiedlicher Breite in paralleler Anordnung. Es sind aber auch andere Muster denkbar, die zu rauten-, wellen-, zickzack- oder kreisförmigen Verschweißzonen führen.

Die beide Lagen verbindende Verschweißflächen liegen typischerweise im Bereich von 10–50 %, vorzugsweise 15–40 %, insbesondere 25 bis 35 %, bezogen auf die Gesamtfläche.

Der erfindungsgemäße Verbundstoff weist im voll verdehnten Zustand nach der Herstellung der Verschweißung in der Regel eine zweidimensionale Struktur auf. Bei der nachgeschalteten Auslösung des Schrumpfes der Polyolefinfolie bildet sich eine dreidimensionale Struktur aus. Es entstehen Plissierungen, deren Form, Abstand und Höhe innerhalb weiter Grenzen durch das Gravur-Dessin und den Verdehnungsgrad verändert werden kann.

Der erfindungsgemäße Verbundstoff zeichnet sich gegenüber dem ungeschrumpften Verbundstoff dadurch aus, dass er nach dem Verschließen des Klettverschlusses Trennkräfte zur Wiederöffnen desselben aufweist, die um mindestens das 1,2- bis 4-fache, vorzugsweise das 1,5 bis 2,5-fache des Wertes vor dem Schrumpf angehoben worden sind.

Die Ausrichtung der Verschweißlinien kann in Maschinenlaufrichtung, quer zur Maschinenlaufrichtung und in jedem beliebigen Winkel zwischen diesen beiden Richtungen erfolgen.

Vorzugsweise werden parallel zueinander orientierte gerade Linien als Verschweißzonen ausgewählt, die vorzugsweise senkrecht (im 90°-Winkel) oder beinahe senkrecht zur Maschinenlaufrichtung ausgerichtet sind.

Der erfindungsgemäße Verbundstoff besteht aus zumindest zwei Lagen, einer Polyolefin-Vliesstoff- oder Faserflorlage und einer Polyolefinfolienlage, wobei der Verbund aus den beiden Lagen ohne Verwendung eines zusätzlichen Klebstoffes (Schmelzkleber oder Haftkleber) erfolgt.

Typischerweise weist der erfindungsgemäße Verbundstoff Flächengewichte von 15 bis 150 g/m², vorzugsweise 15 bis 70 g/m², auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der erfindungsgemäße Verbundstoff aus zwei Schichten, wobei eine Schicht aus Polyolefin-Vliesstoff und die andere Schicht aus Polyolefinfolie besteht.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht der erfindungsgemäße Verbundstoff aus mindestens drei Schichten, wobei zwei dieser Schichten aus Polyolefin-Vliesstoffen bestehen, zwischen denen die Polyolefinfolie eingelagert ist.

Die beiden Lagen des erfindungsgemäßen Verbundstoffes bestehen vorzugsweise zumindest anteilig aus demselben Polyolefin.

Vorzugsweise besteht die Vliesstofflage vollständig aus schmelzgesponnenen Fasern des gleichen Polyolefins wie die Polyolefinfolie, wobei die Fasern entweder als Stapel- oder als Endlosfasern abgelegt worden sind.

Die Fasern der Vliesstoffschicht(en) bzw. das Material der Polyolefinfolie müssen autogen verschweißbar sein. Darunter sind solche Fasern bzw. Materialien zu verstehen, die durch unter Hitze und Druck, Ultraschall sowie Infrarot Energie miteinander verschmelzen oder eine Bindung eingehen.

Das Verschweißen zwischen Vliesstoff und Folie zum erfindungsgemäßen Verbundstoff erfolgt vorzugsweise durch Hitze und Druck im Kalanderspalt und/oder durch Ultraschall.

Der Schrumpf der eingesetzten Polyolefinfolie kann dabei nur in einer Vorzugsrichtung erfolgen, aber auch in beiden oder in mehr als zwei Richtungen. Die Schrumpfbeträge bei mehreren Richtungen, wie in beiden Richtungen, d.h. in Maschinenlaufrichtung und im neunzig Gradwinkel zur Maschinenlaufrichtung, können gleich oder völlig unterschiedlich sein.

Bevorzugt eingesetzte Vliesstoffe bestehen aus gekräuselten Stapelfasern aus polyolefinischem Polymer oder Copolymer oder aus Stapelfasern mit einer von zwei oder mehreren Faserkomponente aus polyolefinischem Polymer oder Copolymer.

Weitere bevorzugt eingesetzte Vliesstoffe bestehen aus Kern-/Mantel-Bikomponentenfasern, die insbesondere aus einem Polypropylen-Kern und einem niedriger schmelzenden Copolypropylen-Mantel bestehen. Eine solche Bikomponentenstruktur, die auch eine Side-by-Side-Konfiguration aufweisen kann, ist kostenmäßig günstiger als eine Homofilfaser aus 100% Copolypropylen.

Die gekräuselte Fasern der Stapelfaserschicht sind vorzugsweise gröber als die der Endlosfilamentfaserschicht und weisen vorzugsweise Titer von 3,3 bis 20 dtex, insbesondere von 5,0 bis 12,0 dtex auf.

Bevorzugt werden Stapelfaser-Vliesstoffe aus polyolefinischem Polymer oder Copolymer bzw. aus Mehrkomponentenfasern mit Polymer oder Copolymer-Anteil, die 100 %iger Bestandteil der Stapelfaserschicht oder nur ein Teil der Stapelfaserschicht sein können. Zur Erreichung hoher Verbundfestigkeiten und damit auch hoher Scherkräfte nach Verschluss mit dem Hook-Material und hoher Schälkräfte beim Lösen des Verschlusses sollte der Polyolefin-Homo- oder Mehrkomponentenfaseranteil mindestens 40 % betragen. Zur Ausbildung der Loopschicht aus homofilen polyolefinischen Fasern sind solche aus isotaktischem Polypropylen sowie Verschnitten aus isotaktischem und syndiotaktischem Polypropylen bevorzugt.

Für die Erfindung als besonders vorteilhaft haben sich Bikomponentenfasern mit Kern/Mantel-Konfiguration erwiesen, deren Siegeltemperatur derjenigen der Siegelseite der coextrudiertren Polyolefin-Folie identisch oder sehr nahe ist und bei der autogenen Verschweißung der Folie mit den Fasern eine solche Temperatur im Kalanderpressspalt (Nipp) gewählt wird, dass an der Bindung ausschließlich die Mantelkomponente der Fasern und die Siegelschicht der zweilagigen coextrudierten Folie beteiligt ist. Die Erfindung bleibt jedoch nicht nur auf Bikomponentenfasern mit Kern-/MantelKonfiguration beschränkt. Auch Side-by-Side-, exzentrische Anordnung und andere Anordnungen der beiden Polymeren über den Faserquerschnitt sind denkbar.

Die Stapelfaserschicht ist vorzugsweise nur autogen mit der Folie verschweißt. Im Falle von Mehrkomponentenfasern können diese zusätzlich durch Aufschmelzen der niedriger schmelzenden Komponenten miteinander verschweißt sein. Die dadurch erhöhe Abbindung innerhalb dieser Loop-Schicht führt einerseits zu höheren Scher- und Abschälwerten, aber andererseits zu einer Verschlechterung der textilen Eigenschaften und Erhöhung der Abrasivität auf der Loop-Seite. Der Anwendungsfall bzw. die höhere Gewichtung spezieller Qualitätsmerkmale kann eine zusätzliche thermische Verschweißung als nützlich erschein lassen.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen Verbundstoffes umfassend die Schritte:

i) Herstellen in an sich bekannter Weise einer zumindest in einer Vorzugsrichtung gereckten polyofefinischen Folie als erste Lage des Verbundstoffes,
ii) Herstellen in an sich bekannter Weise eines Vliesstoffes enthaltend zwei- und/oder dreidimensional gekräuselte und anisotrop ausgerichtete Polyolefinfasern, bei dem das Verhältnis der Höchstzugkraft in Maschinenlaufrichtung zur Höchstzugkraft quer zur Maschinenlaufrichtung 3,5 : 1 bis 10 : 1 beträgt, als zweite Lage des Verbundstoffes,
iii) autogenes Verschweißen der Folie und des Vliesstoffes an einer gemeinsamen Grenzfläche in Form eines vorgegebenen Musters und
iv) Schrumpfen der Folie des Verbundstoffes zumindest in Maschinenlaufrichtung um einen Betrag von 3 bis 15 %, vorzugsweise 5–10 %.

Das Verfahren beruht vorzugsweise auf der Prägekalandrierung eines zweilagig aufgebauten Verbundstoffes aus Folie und gekräuselten Stapel- oder Endlosfasern mit der bereits genannten Zusammensetzung.

Die Kalandrierung zu dem Verbundstoff bewirkt ein autogenes Verschweißen der unter den Verfestigungsbedingungen schmelzaktivierten Fasern oder Faserbestandteilen. Die Prägekalandrierung kann durch Hitze und Druck oder Mithilfe der Ultraschalltechnik erfolgen.

Unter autogenem Verschweißen ist ein Verschweißen der betroffenen Fasern oder eines Teiles der Fasern mit der Folie, d.h. ohne Zusatz eines weiteren Klebemittels, zu verstehen.

Im Falle einer Kalandrierung mit Hitze und Druck liegen die Verschweißtemperaturen typischerweise im Bereich von 110 °C bis 155 °C, je nachdem, welche olefinische Faser bzw. Faserkomponente zum Einsatz kommt. Die Kalanderbedingungen sind ganz besonders auf das Schmelz- und Erweichungsverhalten der im Einzelfall eingesetzten Polyolefinfolie abzustimmen.

Im Falle der Kalander-Laminierung des Folien-Vliesstoff-Verbundstoffes durch Hitze und Druck besteht der Kalander grundsätzlich aus einer gravierten und einer glatten Walze als Voraussetzung für die Erzeugung von ununterbrochenen, sich nicht kreuzender Verschweißlinien über die gesamte Warenfläche.

Die Folie wird generell gegen die glatte Kalanderwalze und dementsprechend die Faserflorschicht aus gekräuselten Fasern gegen die Gravurwalze gefahren. Es werden dadurch Wellungen oder Erhebungen erzeugt, deren Höhe in erster Linie von der Gravurtiefe und auch von dem Wiedererholvermögen der Faser abhängt.

Im Falle einer zweischichtigen coextrudierten Folie ist die niedriger schmelzende Siegelschicht nach innen, d.h. den Fasern zugewandt. Es werden dadurch Wellungen oder Erhebungen erzeugt, deren Höhe in erster Linie von der Gravurtiefe und auch von dem Wiedererholvermögen der Faser abhängt.

Ein bevorzugter Fall für das erfindungsgemäße Verfahren liegt dann vor, wenn als Träger und Schrumpfmedium eine coextrudierte Folie eingesetzt wird. Hier kann bekanntermaßen eine Kontaminierung der Glattwalze mit Folienpolymer verhindert werden.

Ein weiterer bevorzugter Fall liegt vor, wenn im Falle eines Einsatzes einer Homofolie die Erweichungs- oder Bindungstemperatur derselben identisch oder nahezu identisch mit der Temperatur zur autogenen Verschweißung der Fasern des Flores ist. In diesem Fall können die der beiden Kalanderwalzen auf gleiche Temperaturen bzw. auf Temperaturen eingestellt werden, die höchstens um 5 °C voneinander abweichen.

Für das Verfahren eignen sich aber auch polyolefinische Einkomponenten-Folien, deren Erweichungs- oder Bindungstemperaturen um mehr als 5 °C unterscheiden. In diesem Fall sollten die beiden Kalanderwalzen getrennte Heizkreisläufe aufweisen, als Garant für gleichbleibende Temperaturdifferenz der beiden Walzenoberflächen.

Im Falle einer mehr als 5 °C tiefer als die Fasern schmelzenden-, erweichenden oder bindenden polyolefinische Einkomponenten-Folie und nicht vorhandener getrennter Heizkreisläufe ist es vorteilhaft, die Folienseite mit einem leicht wieder abzutrennenden Mitläufer abzudecken und den Träger nach der Kalanderpassage wieder zu entfernen. Als geeignet hierfür haben sich Polyesterspinnvliesstoffe erweisen, die gegebenenfalls mit einem Silikonelastomer-Trennmittel überzogen sind.

Anstelle des Polyesterspinnvliesstoffes können auch Endlosbänder mit Releaseeigenschaften zur Abdeckung der Folie auf der Glattwalzenseite verwendet werden. Zur Erhöhung der Kissenbildung kann es auch von Vorteil sein, einen Mitläufer oder ein Endlosband mit dauerelastischer Schaumstoff-Struktur zu verwenden.

Im erfindungsgemäßen Verfahren kommen typischerweise Gravurtiefen von 0,7 bis 3,0 mm, vorzugsweise jedoch von 0,9 bis 2,0 mm, zum Einsatz.

Die Ware wird nach der Kalandrierung zu dem erfindungsgemäßen Verbundstoff nach bekannten Verfahren thermisch geschrumpft.

Nach dieser Nachbehandlung wird die Ware aufgewickelt.

In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Verbundstoffes werden die Folie und die Faserflorlage durch Kalandrierung, d.h. durch Hitze und Druck und/oder durch Ultraschall miteinander autogen verschweißt.

Dabei besteht das Kalanderwalzenpaar im Falle einer Hitze-/Druck-Kalandrierung aus einer beheizten glatten und linienförmig gravierten Walze, wobei die Folie bzw. im Falle einer coextrudierten zweischichtigen Folie die höher schmelzende Seite derselben der glatten Walze zugewandt ist.

Die Kompositherstellung kann in-line oder aber in zwei getrennten Schritten erfolgen, wobei im letzteren Fall der Faserflor vorzugsweise durch schwache Vorbindung in eine handhabbare Form (zumindest auf- und abwickelbar) überführt wird. Auch die sich anschließende Schrumpfung der Folie des Verbundstoffes kann in-line oder in einem separaten Schritt erfolgen.

Die erfindungsgemäßen Verbundstoffe eigenen sich als Verhakungsteil eines mechanischen Verschlusssystems beispielsweise zum Einsatz in Hygieneartikeln, insbesondere in Windeln einschließlich Windelhöschen. Diese Verwendung ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne diese zu begrenzen.

Beispiel 1
Es wurde ein Stapelfaserflor aus 100 % gekräuselter und auf 60 mm geschnittener Homofilfaser des Titers 6,7 wirr in Maschinenlaufrichtung auf ein Transportband abgelegt. Die Homofilfaser des Stapelfaserflor bestand aus einem PolypropylenCopolymer mit einem Flächengewicht von 25 g/m² und einem Erweichungs- bzw. Bindungsbereich von 140°–145 °C. Durch die Ablage in Maschinenlaufrichtung waren die Fasern überwiegend in dieser Richtung ausgerichtet. Das Verhältnis der Höchstzugkraft in Maschinenlaufrichtung zur Höchstzugkraft quer zur Maschinenlaufrichtung betrug 4,2 : 1, ermittelt an dem prägegebundenen Vliesstoff ohne Folie in N/5cm Streifenbreite. Dieser Flor wurde mittels des Transportbandes sehr nahe an das Walzenpaar des Kalanders herangeführt und von dem Transportband in den Kalanderpressspalt übergeben.
Auf diesen losen Faserflor wurde von oben und kurz vor dem Kalanderpressspalt eine vollständig biaxial gereckte, coextrudierte Folie mit einer 10 Mikrometer starken Siegelschicht aus einem polyolefinischen Copolymer (Terpolymer) und einer Trägerschicht aus 100% Polypropylen in einer Stärke von 15 Mikrometer aufgelegt. Das Verstreckungsverhältnis der BOPP-Folie betrug 5:1 in Maschinenlaufrichtung und 9 : 1 quer zur Maschinenlaufrichtung.
Die Folie wurde durch thermische Behandlung auf einen Schrumpfbetrag von 3–4 % gemessen in 140 °C heißem Öl nach 5 Sekunden herabgesetzt.
Die Siegelschicht wies eine tiefe Siegeltemperatur von 81–85 °C auf.
Die Siegelschicht der coextrudierten Folie war dem Faserflor zugewandt und dementsprechend die Folienschicht aus Polypropylen der glatten Kalanderwalze. Folie und Faserflor passierten den Pressspalt des Kalanders mit einer Geschwindigkeit von 40 m/min. bei einem Kalanderdruck von 60 N/mm und Walzenoberflächentemperaturen von 151 °C auf der Glattwalze und 158 °C auf der gravierten unteren Kalanderwalze.
Das Oberflächendesign der gravierten Stahlwalze bestand aus parallel zueinander und beinahe quer zur Maschinenlaufrichtung orientierten Linien, die sich 0,8 mm von dem Walzengrund abhoben und einen Abstand zueinander von 4 mm aufwiesen.
Der Abstand der Linien zwischen einer Linienkante zur nächsten der folgenden Linie betrug 3 mm und die Breite der Linien oder Stege dementsprechend 1 mm. Dies ergab eine Verschweißfläche von 25 %, bezogen auf Gesamtflächenausdehnung der Ware. Um ausreichende Laufruhe (kein sogenanntes Rattern) bei der thermischen Kalandrierung zu gewährleisten waren die Linien nicht exakt in einem von 90° Winkel zur Maschinenlaufrichtung orientiert sondern in einen um 0,8° davon abweichenden Winkel. Außerdem war die garvierte Kalanderwalze mit sogenannten Stützrändern versehen zur zusätzlichen Erhöhung der Laufruhe.
Nach der Kalanderpassage waren die Fasern des Faserflors an den Prägestellen autogen miteinander und zusätzlich intensiv mit der Siegelschicht der Folie verschweißt. Durch den intensiveren Wärmekontakt der Folie an den Siegellinien der Gravurwalze trat zumindest bei der langsamen Geschwindigkeit von 5 m/min. entlang dieser Siegelquerlinien ein sehr niedriger Schrumpf in Höhe von 1 % auf, während die nicht schrumpfenden Bereiche zwischen den Verschweißstegen zu einer Mikrowellenbildung (bzw. Art Mikrokreppung) quer zur Maschinenlaufrichtung führten.
Der so gebildete Folien/Viesstoff-Verbund wurde mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min in einem von oben und unten mit Heißluft von 150 °C bedüsten Trockner geschrumpft. Der Schrumpf in Maschinenlaufrichtung betrug 4,5 und quer zur Maschinenlaufrichtung 5,9 %.
Dieser doch recht geringe Schrumpfbetrag in Maschinenlaufrichtung führte überraschenderweise bereits zu einer deutlichen Erhöhung der Vliesstoffwellung zwischen der Verschweißlinien und zu einer signifikanten Erhöhung der Abschälwerte.
Die Abschälwerte wurden nach DIN 3415 gemessen und die gemittelten Maximalwerte eines jeden Kurvenverlaufs wurden in N/cm angegeben. Als Verhakungsteil („Hook") wurde die Type 25445 aus Polypropylen der Fa. Binder/Holzgerlingen eingesetzt. Es wurden jeweils drei Einzelproben im Gleichlauf (links öffnend) und drei im Gegenlauf (rechts öffnend) geprüft. Die Abschälwerte wurden nur quer zur Maschinenlaufrichtung ermittelt.
Die Ergebnisse der ungeschrumpften und der geschrumpften Ware sind in den nachstehenden Tabellen dargestellt.
Durch den Flächenschrumpf um 11,5 % (4,5 % längs und 5,9 % quer) konnten die Schälkraftwerte um 46,6 % gesteigert werden.
Die Dicke des ungeschrumpften Folien/Vlies-Verbundstoffes von 0,39 mm konnte durch den Schrumpf auf 0,52 mm, d.h. um 33,3 % gesteigert werden.
Beispiel 2
Es wurde ein Stapelfaserflor aus 50 % gekräuselter Homofilfaser mit einem Titer von 2,2 dtex und einer Schnittlänge von 40 mm und 50 % gekräuselter Homofilfaser mit einem Titer von 6,7 dtex und einer Schnittlänge von 60 mm in Maschinenlaufrichtung auf ein Transportband abgelegt. Die Homofilfasern unterschieden sich lediglich im Titer und der Schnittlänge. Sie bestanden aus einem Polypropylen-Copolymer mit einem Flächengewicht von 35 g/m² und einem Erweichungs- bzw. Bindungsbereich von 140°-145 °C. Durch die Ablage in Maschinenlaufrichtung waren die Fasern überwiegend in dieser Richtung ausgerichtet. Das Verhältnis der Höchstzugkraft in Maschinenlaufrichtung zur Höchstzugkraft quer zur Maschinenlaufrichtung betrug 4,2 : 1, gemessen am prägegebundenen Vliesstoff ohne Folie in N/5cm Streifenbreite.
Dieser Flor wurde mittels des Transportbandes sehr nahe an das Walzenpaar des Kalanders herangeführt und von dem Transportband in den Kalanderpressspalt übergeben.
Auf diesen losen Faserflor wurde von oben und kurz vor dem Kalanderpressspalt eine in Maschinenlaufrichtung monoaxial gereckte, atmungsaktive Folie mit einem Flächengewicht von 20 g/m² auf den Faserflor aufgelegt. Die Folie bestand aus Polypropylen mit eingelagerten Kreidepartikel, welche mit Stearinsäure als Trennmittel überzogen war. Der Kreideanteil betrug 55 %. Durch die Reckung in Maschinenlaufrichtung im Verhältnis 2,8: 1 wurden in bekannter Weise Mikroporen ausgebildet, die der Folie eine hohe Wasserdampfdurchlässigkeit von 3100 g/24 h, gemessen nach DIN 53122 (Klima B) bei 38 °C und 90 % rel. Luftfeuchtigkeit über Calziumchlorid, verliehen.
Durch die monoaxiale Reckung wiest die Folie eine starkes Schrumpfvermögen ausschließlich in Maschinenlaufrichtung auf.
Folie und Faserflor passierten den Pressspalt des Kalanders mit einer Geschwindigkeit von 45 m/min. bei einem Kalanderdruck von 70 N/mm und Walzenoberflächentemperaturen von 120 °C auf der Glattwalze und 153 °C auf der gravierten unteren Kalanderwalze.
Es wurde wieder die in Beispiel 1 beschrieben Walzenpaarung und Walzenanordnung verwendet.
Nach der Kalanderpassage waren die Fasern des Faserflors an den Prägestellen autogen miteinander und zusätzlich intensiv mit der Siegelschicht der Folie verschweißt. Die in Beispiel 1 beschriebene Mikrokreppung der Folie nach der Kalanderpassage trat in diesem Fall nicht auf.
Der so gebildete Folien/Vliesstoff-Verbund wurde in einem auf von oben und unten mit Heißluft von 130 °C bedüsten Trockner geschrumpft. Der Schrumpf betrug 9,8 % ausschließlich in Maschinenlaufrichtung.
Ähnlich wie in Beispiel 1 konnte auch in Beispiel 2 eine signifikante Erhöhung der Wellung und der Abschälwerte nach dem Hook-Engagement erzielt werden.
Die Ergebnisse der ungeschrumpften und der geschrumpften Ware sind in den nachstehenden Tabellen dargestellt.
Die Schrumpfung um 9,8 % erbrachte einer Steigerung des Abschälwertes um 80,6 %.
Die Dicke des ungeschrumpften Verbundstoffes betrug 0,38 mm und dies des geschrumpften Verbundstoffes 0,91 mm, was einer Dickensteigerung um 139,5 % entsprach.
Beispiel 3
Beispiel 3 unterschied sich von Beispiel 2 nur dadurch, dass anstelle der 20 g/m² schweren, in Maschinenlaufrichtung uniaxial gereckten, mikroporösen Polypropylen-Folie ein Verbund aus genau dieser Folie und einem 18 g/m² schweren, unavivierten, hydrophoben Polypropylen-Spinnvliesstoff eingesetzt worden war. Die Verbundhaftung erfolgte durch eine Hitze-/Druck-Kalandrierung zwischen einer glatten und einer gravierten Walze.
Dieser insgesamt 38 g/m² schwere Endlosfilamentvliesstoff/Folien-Verbund wurde mit der Folienseite auf den Stapelfaserflor aufgelegt und weiter verfahren wie in Beispiel 2 beschrieben. Die Temperatur auf der Glattwalze wurde gegenüber Beispiel 2 von 120 auf 148 °C angehoben.
Es resultierte ein gegenüber dem Beispiel 2 in der mechanischen Festigkeit, insbesondere quer zur Maschinenlaufrichtung, verbesserte Version.
Die Schrumpfung erfolgte wie in Beispiel 2, jedoch mit einer Temperatur von nur 125 °C. Der Schrumpf betrug 5,5 % ausschließlich in Maschinenlaufrichtung.
Die Ergebnisse der ungeschrumpften und der geschrumpften Ware sind in den nachstehenden Tabellen dargestellt.
Die Schrumfung um 5,5 % erbrachte einer Steigerung des Abschälwertes um 28,6 %.
Die Dicke des ungeschrumpften Verbundstoffes von 0,43 mm konnte durch die Schrumpfung auf 0,61 mm erhöht werden, was einer Dickensteigerung um 42 entsprach.

Claims

Dreidimensional strukturierter Verbundstoff mit regelmäßig in Bezug auf die Flächenebene alternierend auftretenden Erhebungen und/oder Vertiefungen umfassend mindestens eine Vliesstofflage, die zwei- und/oder dreidimensional gekräuselte und anisotrop ausgerichtete Polyolefinfasern enthält, so dass das Verhältnis der Höchstzugkraft in Maschinenlaufrichtung zur Höchstzugkraft quer zur Maschinenlaufrichtung 3,5 : 1 bis 10 : 1 beträgt, sowie eine zumindest in einer Richtung geschrumpfte Polyolefinfolie, wobei Vliesstofflage und Polyolefinfolie in Form nicht unterbrochener und parallel zueinander verlaufender Flächenbereiche autogen miteinander verschweißt sind und die Erhebungen und/oder Vertiefungen sich zwischen diesen Flächenbereichen ausgebildet haben.
Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das der Vliesstoff ein Verhältnis der Höchstzugkraft in Maschinenlaufrichtung zur Höchstzugkraft quer zur Maschinenlaufrichtung von 4 : 1 bis 8 : 1 aufweist.
Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoff ein Stapelfaservliesstoff ist.
Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyolefinfolie aus einer einzigen Polymerkomponente oder aus mindestens zwei Schichten mit einem höher und einem tieferschmelzenden Polyolefin besteht, wobei der Schmelz- oder Erweichungsbereich der Polyolefinfolie bzw. der niedriger schmelzenden Schicht der coextrudierten Polyolefinfolie dem Schmelz- oder Erweichungsbereich der Polyolefinfasern des Vliesstoffes entspricht.
Verbundstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Polyolefinfolie und der Fasern des Vliesstoffes aus Polypropylen und/oder Copolymer aus Propylen mit einem anderen Olefin bestehen.
Verbundstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie eine mikroporöse Folie aus Polyolefin ist.
Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der nicht unterbrochenen und parallel zueinander verlaufenden Flächenbereiche der autogenen Verschweißung eine Schar von parallel verlaufenden linienförmigen Bereichen ist, die im Winkel von 30 bis 90° zur Maschinenlaufrichtung der Polyolefinfolie verlaufen.
Verfahren zur Herstellung des Verbundstoffes nach Anspruch 1 umfassend die Maßnahmen: i) Herstellen in an sich bekannter Weise einer zumindest in einer Vorzugsrichtung gereckten polyofefinischen Folie als erste Lage des Verbundstoffes, ii) Herstellen in an sich bekannter Weise eines Vliesstoffes enthaltend zwei- und/oder dreidimensional gekräuselte und anisotrop ausgerichtete Polyolefinfasern, bei dem das Verhältnis der Höchstzugkraft in Maschinenlaufrichtung zur Höchstzugkraft quer zur Maschinenlaufrichtung 3,5 : 1 bis 10 : 1 beträgt, als zweite Lage des Verbundstoffes, iii) autogenes Verschweißen der Folie und des Vliesstoffes an einer gemeinsamen Grenzfläche in Form eines vorgegebenen Musters und iv) Schrumpfen der Folie des Verbundstoffes zumindest in Maschinenlaufrichtung um einen Betrag von 3 bis 15 %, vorzugsweise 5–10%.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das autogene Verschweißen von Vliesstoff und der polyolefinischen Folie durch Kalandrieren mit einem Prägekalander erfolgt, von dem mindestens eine Walze ein vorbestimmtes Muster aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Walze mit einer glatten Oberfläche und die andere mit einer kontinuierlichen Linienprägung versehen ist
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten der linienförmigen Gravur leicht abgerundet sind.
Verwendung des Verbundstoffes nach Anspruch 1 als Verhakungsteil eines mechanischen Verschlusssystems.