DE19523497A1

DE19523497A1 - Verfahren zur Herstellung einer voluminösen Verbundfolie

Info

Publication number: DE19523497A1
Application number: DE19523497A
Authority: DE
Inventors: Georg Schwinn; Georg Dipl Ing Baldauf; Heinz Horst Dipl Ing Boich; Reiner Dr Rer Nat Dipl Thiele
Original assignee: Coronor Composites GmbH
Current assignee: Coronor Composites GmbH
Priority date: 1995-06-28
Filing date: 1995-06-28
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2015-06-29
Also published as: DE19523497C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer voluminösen Verbundfolie, bei der eine Vliesbahn auf eine Seite einer polymerischen Folie aufgelegt und mit Hilfe einer Druckwalze, die mit einer Anordnung von Walzenstacheln versehen ist, an zahlreichen, gegebenen falls ein erkennbares Muster bildenden Punktbereichen mit der polymerischen Folie fest verbunden wird.

Verfahren zur Herstellung von voluminösen Verbundfolie der genannten Art sind bekannt. US-A-5 399 174 be schreibt ein Verfahren, mit dessen Hilfe eine Verbundfo lie hergestellt werden kann, bei der eine primäre polyme rische Folie mit einem speziell hergestellten Vlies ver bunden wird, dessen Stränge drucklos miteinander verbun den sind. Mit einem hitzeaktivierten Klebstoff werden die Folie und die Vliesbahn miteinander verbunden. Dabei wird mit Hilfe einer erwärmten Prägewalze, die dem Ver bund aus Vliesbahn und polymerischer Folie bei der Ver bindung ein Muster einprägt, eine Verschweißung geschaf fen. Insbesondere handelt es sich bei der polymerischen Folie um eine solche, die eine Flüssigkeitsbarriere bil det. Besonderen Wert wird auf die Bauschigkeit und Loc kerheit des Vliese gelegt, da es auch nach der Befesti gung auf der polymerischen Folie seine Bauschigkeit be halten soll.

Das vorbekannte Material wird angewandt insbesondere zur Herstellung eines sogenannten Backsheets bei Windel höschen. Festzustellen ist, daß das bekannte Verfahren eine sehr aufwendige Herstellung und Vorbehandlung des Vlieses erfordert, wenn dieser eine erhöhte Bauschigkeit erhalten soll.

Es stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstel lung einer voluminösen Verbundfolie anzugeben, bei dem ähnlich wie bei dem bekannten und eingangs beschriebenen Verfahren die Möglichkeit besteht, ein Muster mit Hilfe einer Prägewalze einzubringen und trotzdem eine hohe Bau schigkeit und gute Griffeigenschaften einer insbesondere für Hygieneartikel geeigneten Verbundfolie zu erreichen.

Diese Aufgabe wird gelöst bei einem Verfahren der ein gangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die polymerische Folie eine hitzschrumpfende Folie ("Schrumpffolie") ist, deren Schrumpftemperatur T_S unter halb der Temperatur T_V liegt, bei der das Material, aus dem die Vliesbahn besteht, unerwünschte Änderungen er fährt, und die Schrumpffolie nach der Verbindung mit der Vliesbahn bei der Temperatur T_S geschrumpft wird, so daß die zwischen den Punktbereichen liegenden Vlies abschnitte aufgrund der Verkürzung der Abstände zwischen den Punktbereichen sich bauschen.

Als Material für die polymerische Folie eignet sich bei spielsweise eine mehrschichtige Polyethylen (PE)-Folie, die ein Flächengewicht zwischen etwa 30 und 50 g/m² hat. Der darauf aufgebrauchte Vliesstoff kann eine PE-Spinnv liesstoff sein mit einem Flächengewicht von etwa 15 - 20, vorzugsweise 20 g/m². Dabei wird angestrebt, daß das Produkt möglichst voluminös ist, gleichzeitig aber mit einem erkennbaren "Prägemuster" versehen werden kann, wie dies auch aus dem Stand der Technik bekannt ist.

Als Vliesstoffe eignen sich bauschige Vliesstoffe, wie sie aus dem zitierten Stand der Technik und anderen Quel len bekannt sind, beispielsweise Vliesstoffe aus einem oder mehreren Polyolefinen, aus einem Polyester, insbe sondere PEPT, oder aus Polyamid. Entsprechend den ein gangs genannten Erfordernissen wird darauf geachtet, daß das Material, aus dem die Vliesbahn besteht, bei der vor genannten Schrumpftemperatur keine unerwünschten Änderun gen erfährt. Diese Formulierung bedeutet, daß möglichst keine Änderung des Vliesstoffe durch die Wärmebehandlung eintreten soll. Allerdings ist davon auszugehen, daß bei spielsweise ein PE-Spinnvlies auch einer gewissen Wär meschrumpfung unterliegt, wobei diese - unter den gewählten Prozeßbedingungen - aber normalerweise unter 10% liegt und damit wesentlich geringer ausfällt als die anzunehmende Schrumpfung der polymerischen Folie. Durch die Ausnutzung der durch die Schrumpfung sich erge benden Zugkräfte der polymerischen Folie werden die sich zwischen den Abständen zwischen den Punktbereichen befin denden Strangabschnitte aufgebauscht. Es wird also beob achtet, daß von einer zuvor eher glatten Struktur des Vlieses in eine flauschige Struktur übergegangen wird. Diese flauschige Struktur vergrößert die räumliche Aus dehnung des Verbundstoffes, der damit "dicker" wird, eine angenehme Griffigkeit bekommt und auch ein höheres Flüssigkeitsvolumen aufnehmen kann.

Vorzugsweise wird die zum Schrumpfungsprozeß übliche Wärme von der freien (Rück-)Seite der Folie her zu geführt. Es ist aber auch möglich, die zum Schrumpfungs prozeß erforderliche Wärme von beiden Seiten der aus po lymerischer Folie und Vliesbahn bestehenden Verbundbahn zuzuführen.

Vorzugsweise erfolgt die Wärmezufuhr durch Warmluft, Ul traschall oder Infrarotstrahlung. Dabei kann insbeson dere von der Vliesbahnseite her die Verbundbahn die Wärmezufuhr mit einem Warmluftgebläse erwärmt werden, während sie von der Rückseite her über Infrarotstrahlung aufgeheizt wird. Die Verwendung eines Wärmegebläses hat den Vorteil, daß es zu einer erhöhten Auflockerung des auf zubauschenden Vlieses kommt.

Dabei wird normalerweise die Rückseite der polymerischen Folie vollflächig erwärmt.

Entsprechend der geforderten Bauschigkeit sollte die Wär meschrumpfung der polymerischen Folie wenigstens 10% der Ursprungslänge betragen, d. h., die Folie sollte sich wenigstens auf 90% ihrer Ursprungslänge zusammen ziehen. Es sind aber geeignete Schrumpffolien bekannt, die sich bis zu 50% ihrer Ursprungslänge zusammenzie hen, so daß eine ausgesprochen stark erkennbare Bauschig keit eintritt.

Für die Verbindung zwischen der Vliesbahn und der polyme rischen Folie wird eine an sich bekannte und im wesentli chen in dem eingangs genannten Stand der Technik auch dargestellte gemusterte Kalanderwalze mit einer besonde ren Anordnung von Walzenstacheln verwendet. Eine im Prin zip ähnliche Walze wird auch im vorliegenden Fall verwen det. Dabei verbindet sich die Vliesbahn mit der polymeri schen Folie insbesondere durch Heißschmelzen, indem die Amboßwalze und/oder die Druckwalze entsprechend erwärmt werden, wie dies auch dem Stand der Technik an sich be kannt ist.

Vorzugsweise wird daher die polymerische Folie mit wenig stens einer Schmelzkleberbeschichtung versehen, gegebe nenfalls auch on-line mit einem solchen Schmelzkleber beschichtet.

Als polymerische Folien eignen sich solche aus einem oder mehreren Polyolefinen, aus Polyester, insbesondere PEPT, aus Polyamid oder aus PVC; es können auch mehr schichtige Polyethylenfolien vorgesehen werden, wobei eine Schicht als wärmeaktivierbare Haftschicht für Vlies bahn fungiert. Diese Folien werden, wie an sich bekannt, vorgereckt.

Wesentlich ist auch, daß vorzugsweise die verbindenden Punktbereiche (Schweißpunkte) einen Flächenanteil von 2-35%, vorzugsweise von 20-25% der Gesamtfläche der Verbundbahn einnehmen sollten.

Zwar wird vom Verwendungszweck her üblicherweise die po lymerische Folie nur auf einer Seite mit einer Vliesbahn oder einer Meltblown-Blasfolie belegt sein. Es soll aber nicht ausgeschlossen sein, daß die polymerische Folie auch auf beiden Seiten mit einer solchen Vliesschicht oder Blasfolie belegt ist.

Wie für den Fachmann ersichtlich, kann die polymerische, wärmeschrumpfende Folie auch durch ein entsprechendes Gewebe oder Gewirke ersetzt sein, das die Schrumpf eigenschaften aufweist. Beispielsweise läßt sich ein sol ches Gewebe oder Gewirke aus Bändchen herstellen, die aus entsprechender Folie geschnitten sind.

Schließlich sei darauf hingewiesen, daß sich die Erfin dung auch auf eine Verbundfolie bezieht, die nach dem vorgenannten Verfahren hergestellt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden dargestellt. Die Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand der Zeichnung, deren Figuren im einzelnen zeigen:

Fig. 1 in schematischer Ansicht die einzelnen Schritte der Herstellung;

Fig. 2 eine Walzenanordnung, mit der eine Vliesbahn auf einer polymerischen Folie befestigt wird, im Detail;

Fig. 3a -3d Details der Verbundfolienherstellung und deren Verfahrensschritte.

Beispiel 1

In Fig. 1 ist schematisch der Werdegang einer voluminö sen Verbundfolie gemäß Erfindung dargestellt. In einem Vorratssilo 1 ist ein thermoplastisches Granulat, bei spielsweise aus einem entsprechend zu einem Vlies verar beitbaren Polyethylen, enthalten. Es gelangt in einen Ex truder 2, wird von der Extruderschnecke 2′ bis zum Mund stück 3 des Extruders vorgetrieben und dann über einen Führungsrüssel 4 in eine Spinndüse 5 eingespeist. Aus der Spinndüse 5 gelangt ein in feinste Fäden aufgeteil ter Spinnstrang 6 in den Bereich eines Abschreckgebläses 22, mit dem der Spinnstrang 6 abgekühlt wird. Der Spinnstrang 6 wird auf einen Netzförderer 7 gegeben, der mit einem Vakuum 8 unterlegt ist, so daß sich der Spinnstrang flach auf den Netzförderer 7 auflegt und mit Hilfe der Kalanderwalzen 9a und 9b komprimiert wird. Er hat in diesem Zustand, nach Durchlauf durch die Walzen 9a und 9b, etwa ein Flächengewicht von 20 g/m².

Die so gebildete Vliesbahn 10 wird über eine Umlenkwalze 11 und 12 bis zu einer Zuführwalze 12 geführt und dort nochmals umgelenkt. Im Bereich der Zuführwalze 12 wird von einer Vorratsrolle 15 eine mit einem Heißkleber be schichtete, hitzeschrumpfende Polyethylenfolie 16 des Flächengewichtes 40 g/m² abgezogen und über Reckwalzen 14a, 14b um etwa den Faktor 1,2 gereckt, d. h., die neue Länge ist 20% größer als die ursprüngliche Länge. Die gereckte PE-Folie 16 wird von unten an die Zuführ walze 12 herangeführt, so daß sich Vliesbahn 10 fest auf die PE-Folie 16 auflegt.

Ein weiterer entscheidender Schritt der Erfindung findet in dem Spalt der beiden übereinander angeordneten Walzen 17 und 18 statt, von denen die obere (17) eine Druck walze und die untere (18) eine Gegendruck- oder Amboß walze ist.

Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, hat die Druckwalze 17 zahl reiche Vorsprünge, die im folgenden als Walzenstachel 23 bezeichnet werden. Diese Walzenstachel bilden ein Muster, das sich entsprechend negativ auf der durch das Walzenpaar 17, 18 laufenden, auf der PE-Folie liegenden Vliesbahn abbildet, die nach dem Durchlauf mit der Bezugszahl 10′ bezeichnet wird.

In der Fig. 3a ist dargestellt, daß nach dem Durchlauf durch das Walzenpaar 17, 18 die PE-Folie, die mit einer Heißkleberschicht 29 versehen ist, jeweils an Punkt bereichen 24, die den Positionen der Walzenstacheln 23 entsprechen, unter völliger Abflachung mit der Vliesbahn verbunden worden ist. Die Abstände dieser Punktbereiche 24 seien mit d₁ bezeichnet. Zwischen den Punktbereichen liegen die Verbindungsstränge 26 der Vliesbahn 10′ auf der Oberseite der Folie 16 auf.

Die so hergestellte Verbundbahn 25 wird nunmehr quasi spannungsfrei weitergeführt durch eine Heizstation 19, in der von unten her durch Infrarotstrahlung die hitze schrumpfende Folie 16 auf eine Schrumpftemperatur T_S auf geheizt wird, beispielsweise auf eine Temperatur von 180°C. Die Erwärmung erfolgt vollflächig. Die Tempera tur T_S liegt unterhalb der Temperatur T_V , bei der das Ma terial der Vliesbahn 10′ eine unerwünschte Änderung er fährt. Zwar schrumpft auch dieses Material um einen ge ringen Betrag. Dieser ist jedoch wesentlich geringer als der Schrumpf der PE-Folie 16.

Wenn die PE-Folie 16 geschrumpft ist, haben sich Ab stände d₂ zwischen den Punktbereichen 24 ausgebildet, daß der Verbindungsstrang 26 sich zu einem Bausch 28 auf wölbt. Die mit der Vliesbahn belegte Seite der Verbund bahn bekommt damit eine füllige und griffige Struktur, so daß damit eine voluminöse Verbundfolie 30 hergestellt worden ist.

Beispiel 2

Das Verfahren wird durchgeführt wie bei Beispiel 1, jedoch wird in der Heizstation 19 mit Hilfe eines Warm luftgebläses die Verbundbahn von oben erwärmt und gleich zeitig durch Infrarotstrahlung von unten, d. h., von der Rückseite der Vliesbahn her. Durch die Verwendung der strömenden Warmluft wird die Aufbauschung verbessert.

Beispiel 3

Anstelle eines Spinnvliesstoffes als Vliesbahn 10 wird eine Meltblownbahn aus Polypropylen, Polyolefinen, Polye ster oder Polyamid verwendet, wobei die Meltblownbahn ein Flächengewicht zwischen 5 g/m² und 15 g/m² haben kann.

Beispiel 4

Es wird eine mehrschichtige Folie 16 als Blas- oder Gieß folie hergestellt, gegebenenfalls auch als ein Co-Extru dat mit mehreren Schichten. Als Material werden Polyole fine, Polyester oder Polyamide verwendet, die einseitig oder beidseitig mit einem druckauslösbaren Klebstoff ("pressure sensitive") versehen sind. Das Walzenpaar 17 und 18 führt die Verbindung hierbei bei Zimmer temperaturen (22-25°C) herbei.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Druckwalze 17 mit einer Prägegravur versehen ist, die eine aktive Schweiß- oder Druckfläche im Bereich von 2 bis 30% der Gesamt fläche besitzt. Hierbei werden Gravuren bevorzugt, die Walzstacheln haben, deren geometrische Achse senkrecht zur Schrumpfrichtung der Folie 16 liegt.

In Mithilfe der Druckwalzen- und Kalandertechnik können auch andere Verbindungstechniken, wie beispielsweise das Verkleben mit Hotmelt als Gespinst, vorgesehen sein. Das Hotmelt kann als Pulver oder aus einer Lösung aufgetra gen werden. Auch eine Verschweißung mit Ultraschall ist möglich, wenn die Druckwalze 17 und die Amboßwalze 18 entsprechend ausgestaltet sind.

Auch eine beidseitig mit einer Vliesbahn belegte Folie kann entsprechend dem Verfahren hergestellt werden kann. Eine solche Folie ist in den Fig. 3c und 3d darge stellt. Hier wird die Vliesbahn 10 mit zwei Druckwalzen auf eine Folie 16 über Walzenstacheln (nicht darge stellt) aufgedrückt, wobei sich gegenüberliegende Punkt bereiche 24, 24′ ergeben, die sich anschließend bei Schrumpfen der Folie 16 zu beiden Seiten der Folie zu Bauschen 28, 28′ aufwölben.

Durch entsprechende Musterung der Walzen lassen sich ver schiedene Prägemuster herstellen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer voluminösen Verbundfolie (25; 30), bei der eine Vliesbahn (10; 10′) auf eine Seite einer polymerischen Folie (16) aufgelegt und mit Hilfe einer Druckwalze (17), die mit einer Anordnung von Walzenstacheln (23) versehen ist, an zahlreichen, gegebenenfalls ein erkennbares Muster bildenden Punktbereichen (24; 24′) mit der polymerischen Folie (16) fest verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die polymerische Folie (16) eine hitzeschrumpfende Folie ("Schrumpffolie") ist, deren Schrumpftemperatur T_S unterhalb der Temperatur T_V liegt, bei der das Material, aus dem die Vliesbahn besteht, unerwünschte Änderungen erfährt, und die Schrumpffolie nach der Verbindung mit der Vliesbahn (10; 10′) bei der Temperatur T_S geschrumpft wird, so daß die zwischen den Punktbereichen liegenden Vliesabschnitte aufgrund der Verkürzung der Abstände (d₁; d₂ ) zwischen den Punktbereichen (24; 24′) sich bauschen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die zum Schrumpfungsprozeß erforderliche Wärme von der freien (Rück-)Seite der Folie her zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die zum Schrumpfungsprozeß erforderliche Wärme von beiden Seiten der aus polymerischer Folie (16) und Vliesbahn (10; 10′) bestehenden Verbundbahn (25; 30) zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Wärmezufuhr durch Warmluft, Ultra schall oder Infrarotstrahlung erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß von der Vliesbahn-Seite der Verbundbahn her die Wärmezufuhr mit einem warmluftgebläse erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Rückseite des polymerischen Folie (16) vollflächig erwärmt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Wärmeschrumpfung der polymerischen Folie (16) wenigstens 10% der Ursprungslänge beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die polymerische Folie (16) mit der Vliesbahn (10; 10′) durch Heißschmelzen verbunden wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die polymerische Folie (16) wenigstens eine Schmelzkleberbeschichtung aufweist oder on-line mit einer solchen beschichtet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die polymerische Folie (16) mehrere Folienschichten aufweist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindenden Punkt bereiche (Schweißpunkte) (24; 24′) einen Flächenanteil von 2 bis 35%, vorzugsweise von 20 bis 25% der Gesamt fläche der Verbundbahn einnehmen.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die polymerische Folie (16) aus einem oder mehreren Polyolefinen, aus Polyester, insbesondere PEPT, einem Polyamid oder aus PVC besteht.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies für die Vliesbahn (10; 10′) aus einem oder mehreren Polyole finen, aus Polyester, insbesondere PEPT, oder Polyamid besteht.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vliesbahn (10; 10′) durch eine Blasfolie ersetzt ist.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die polymerische Folie (16) auf beiden Seiten mit einer Vliesbahn (10; 10′) bzw. einer Blasfolie belegt ist.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die polymerische Folie (16) durch ein schrumpffähiges Gewebe oder Gewirke ersetzt ist.

17. Verbundfolie, hergestellt nach wenigstens einem der vorgenannten Verfahrensschritte.