DE19983321T5

DE19983321T5 - Stoffartige Nonwoven-Gewebe aus thermoplastischen Polymeren

Info

Publication number: DE19983321T5
Application number: DE19983321T
Authority: DE
Inventors: Mary Lucille DeLucia; Robert L. Hudson
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2013-10-02
Also published as: KR100656330B1; GB2354250B; BR9911806B1; AU4727199A; GB2354250A; US6797377B1; BR9911806A; GB0100497D0; WO2000000680A1; KR20010053307A

Abstract

Extrudierte Fasern und Nonwoven-Gewebe, die aus den Fasern hergestellt sind, werden beschrieben, die verbesserte stoffartige Eigenschaften aufweisen und ein verbessertes ästhetisches Aussehen haben. Die zur Herstellung der Gewebe verwendeten Fasern werden hergestellt aus einem thermoplastischen Polymer, das Titandioxid und mindestens einen mineralischen Füllstoff wie Kaolin oder Calciumcarbonat enthält. Die Füllstoffe werden insbesondere in einer solchen Menge zugegeben, dass die Füllstoffe innerhalb des polymeren Materials eingekapselt werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf stoff- bzw. textilartige Nonwoven-Gewebe (Vliesstoffe). Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Verbesserung der Weichheit und zur Verringerung der Steifheit von Nonwoven-Geweben aus thermoplastischen Polymeren sowie auf eine Zusammensetzung, die weichere Gewebe mit einem geringeren Glanz ergibt.
Hintergrund der Erfindung
Viele Woven- und Nonwoven-Gewebe und -Faserstoffe werden aus thermoplastischen Polymeren, z. B. Polypropylen und Polyethylen, hergestellt. So werden beispielsweise Spunbond-Gewebe, die zur Herstellung von Windeln, wegwerfbaren Bekleidungsstücken, Körper-Hygieneartikeln und dgl. verwendet werden, hergestellt durch Verspinnen eines Polymerharzes zu Fasern, beispielsweise Filamenten, und anschließendes thermisches Verbinden der Fasern miteinander. Das polymere Harz wird insbesondere in der Regel zuerst mindestens auf seine Erweichungs-Temperatur erwärmt und dann durch eine Spinndüse extrudiert unter Bildung von Faser, die dann anschließend durch eine Faserauszieheinheit hindurchgeführt werden können. Aus der Faserauszieheinheit werden die Fasern auf einer porösen Oberfläche ausgebreitet, auf der sie zu einer Materialbahn (Gewebe) geformt werden.
Neben den Spunbond-Gewebe (Spinnvliesstoffen) gehören zu anderen Geweben aus Polymeren Meltblown-Gewebe. Die Meltblown-Gewebe werden hergestellt durch Extrudieren eines geschmolzenen polymeren Materials duch eine Düse unter Bildung von Fasern. Wenn die Fasern aus der Düse austreten, macht ein Hochdruckfluid, beispielsweise Heißluft oder Wasserdampf, die Fasern dünner und zerbricht sie zu diskontinuierlichen Fasern mit einem kleinen Durchmesser. Die Fasern werden in beliebiger Weise auf einer porösen Oberfläche abgelagert unter Bildung einer Bahn bzw. Matte.
Spunbond- und Meltblown-Gewebe haben sich für viele verschiedene Anwendungszwecke als sehr nützlich erwiesen. Insbesondere werden die Gewebe häufig zur Herstellung von Flüssigkeit absorbierenden Produkten wie Windeln, Frauen-Hygieneprodukten und Wischprodukten verwendet. Die Nonwoven-Gewebe eignen sich auch zur Herstellung von Einweg-Bekleidungsstücken, verschiedenen Krankenhaus-Produkten wie Pads (Tupfern), Vorhängen und Schuhabdeckungen und für Freizeitgewebe, wie Zeltplanen. Obgleich sie für diese Anwendungszwecke gut geeignet sind, hat sich die Aufmerksamkeit neuerdings konzentriert auf die Herstellung von Nonwoven-Geweben (Vliesstoffen), die stoffartiger aussehen, um das plastikartige Anfühlen und Aussehen solcher Gewebe zu vermeiden. Stoff hat im Gegensatz zu Kunststoffgeweben ein schöneres Aussehen und einen besseren Griff.
Es wurden bereits verschiedene Versuche unternommen, um aus Kunststoffmaterialien Fasergewebe mit mehr stoffartigem Charakter herzustellen. So sind beispielsweise in dem US-Patent Nr. 4 254 182 (Yamaguchi et al.) Polyester-Synthesefasern beschrieben, die eine unregelmäßige unebene Oberfläche aufweisen, die aus mikrofeinen Vertiefungen und Vorsprüngen besteht, zur Herstellung von Fasern, die sich mehr wie natürliche Fasern anfühlen. Die mikrofeinen Vertiefungen und Vorsprünge werden erzeugt durch Einarbeitung von Siliciumdioxid-Teilchen in dem Größenbereich von 10 bis 150 μm und in einer solchen Menge, dass Oberflächenerhebungen entstehen, in die Fasern. Darin wird die Lehre vermittelt, dass die Oberflächenerhebungen auf wirksame Weise die Oberflächengröße der Fasern erhöhen und zu höheren Reibungskräften beitragen, wodurch das glatte, wachsartige Gefühl verringert wird, das in der Regel mit Kunststharzen assoziiert wird.
In dem Stand der Technik wird jedoch lediglich die Lehre vermittelt, die Reibungs-Eigenschaften der Polymerfasern zu erhöhen, um das wachsartige Anfühlen von Kunststoffen zu beseitigen. Es bleibt jedoch eine Nachfrage nach einem Verfahren, mit dem die physikalischen Eigenschaften der Fasern so verändert werden können, dass aus den Fasern hergestellte Gewebe sich stoffartiger anfühlen und auch andere stoffartige Eigenschaften aufweisen. Insbesondere besteht eine Nachfrage nach weiteren stoffartigen Fasergeweben und Laminaten davon, die aus thermoplastischen Fasern hergestellt sind, die weniger steif sind und weicher sind als in üblicher Weise hergestellte Gewebe.
Definitionen
Unter dem hier verwendeten Ausdruck ”Nonwoven-Gewebe oder -Bahn” ist ein Gewebe zu verstehen, das aus einzelnen Fasern oder Fäden aufgebaut ist, die miteinander verschlungen sind, jedoch nicht in einer identifizierbaren Weise wie bei einem Strickgewebe. Nonwoven-Gewebe oder -Bahnen werden bisher nach vielen Verfahren hergestellt, beispielsweise unter Anwendung von Meltblowing-Verfahren, Spunbonding-Verfahren und Bondier-Kardiervlies-Verfahren. Das Basisgewicht der Nonwoven-Gewebe wird in der Regel ausgedrückt in Gramm pro Quadratmeter (gsm) oder Ounces pro Quadratyard (osy) und die anwendbaren Faser-Durchmesser werden in der Regel ausgedrückt in μm (für die Umrechnung von osy in gsm ist es erforderlich, die osy-Werte mit 33,91 zu multiplizieren).
Unter dem hier verwendeten Ausdruck ”Spunbond-Fasern” sind Fasern mit einem geringen Durchmesser zu verstehen, die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials in Form von Filamenten aus einer Vielzahl von feinen, in der Regel kreisförmigen Kapillarröhren einer Spinndüse hergestellt werden, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann schnell reduziert wird, wie beispielsweise in den US-Patenten Nr. 4 340 563 (Appel. et al.) und 3 692 618 (Dorschner et al.), in den US-Patenten Nr. 3 802 817 (Matsuki et al.), 3 338 992 und 3 341 394 (Kinnery), 3 502 763 (Hartman, 3 502 538 (Levy) und 3 542 615 (Dobo et al.) beschrieben. Spunbond-Fasern sind im allgemeinen nicht-klebrig, wenn sie auf einer Sammeloberfläche abgelagert werden. Spunbond-Fasern sind im allgemeinen kontinuierlich (endlos) und weisen Durchmesser auf, die größer als 7 μm sind, insbesondere zwischen etwa 10 und 20 μm liegen.
Unter dem hier verwendeten Ausdruck ”Meltblown-Fasern” sind Fasern zu verstehen, die hergestellt werden durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials durch eine Vielzahl von feinen, in der Regel kreisförmigen Düsenkapillarröhren in Form von geschmolzenen Fäden oder Filamenten in konvergierende Hochgeschwindigkeits-Gasströme (z. B. Luftströme), welche die Filamente aus dem geschmolzenen thermoplastischen Material dünner machen, wobei ihr Durchmesser abnimmt, sodass sie den Durchmesser von Mikrofasern haben können. Danach werden die Meltblown-Fasern in dem Hochgeschwindigkeits-Gasstrom transportiert und auf einer Sammeloberfläche abgelagert unter Bildung eines Gewebes aus willkürlich verteilten Meltblown-Fasern. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in dem US-Patent Nr. 3 849 241 (Butin) beschrieben. Meltblown-Fasern sind Mikrofasern, die kontinuierlich oder diskontinuierlich sein können, sie haben im allgemeinen einen Durchmesser von weniger als 10 μm und sind im allgemeinen klebrig und selbsthaftend, wenn sie auf einer Sammeloberfläche abgelagert werden.
Unter dem hier verwendeten Ausdruck ”Polymer” sind allgemein, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt ist, Homopolymere, Copolymere, beispielsweise Block-, Pfropf-, Random- und alternierende Copolymere, Terpolymere und dgl. sowie Mischungen und Modifikationen davon zu verstehen.
Unter dem hier verwendeten Ausdruck ”Maschinenlaufrichtung” oder MD ist die Länge eines Gewebes in der Richtung zu verstehen, in der es hergestellt wird. Der hier verwendete Ausdruck ”quer zur Maschinenlaufrichtung” oder CD steht für die Breite eines Gewebes, das heißt in einer Richtung, die im allgemeinen senkrecht zur MD verläuft.
Unter dem hier verwendeten Ausdruck ”Homopolymer”-Faser ist die Faser oder ein Teil einer Faser zu verstehen, die unter Verwendung nur eines Polymers aus einem Extruder hergestellt wird. Dies bedeutet nicht, dass Fasern ausgeschlossen sind, die aus einem Polymer hergestellt sind, dem geringe Mengen an Additiven zum Anfärben, zur Erzielung antistatischer Eigenschaften, zum Gleitfähigmachen, zum Hydrophilmachen und dgl. zugesetzt worden sind. Diese Additive, z. B. Titandioxid zum Anfärben, liegen im allgemeinen in einer Menge von weniger als 5 Gew.-% und vorzugsweise von etwa 2 Gew.-% vor. Unter dem hier verwendeten Ausdruck ”Homopolymer” ist auch nicht zu verstehen, dass eine Faser ausgeschlossen ist, die aus zwei oder mehr Extrudern hergestellt worden ist, wobei beide Extruder das gleiche Polymer enthalten.
Der hier verwendete Ausdruck ”Bikomponenten-Fasern” bezieht sich auf Fasern, die aus mindestens zwei Polymeren hergestellt worden sind, die aus getrennten Extrudern extrudiert wurden, die jedoch zu einer Faser miteinander versponnen wurden. Bikomponenten-Fasern werden gelegentlich auch als Multikomponenten-Fasern bezeichnet. Die Polymeren sind in der Regel voneinander verschieden, obgleich auch Bikomponenten-Fasern Homopolymer-Fasern sein können. Die Polymeren sind im wesentlichen konstant in getrennten Zonen über den gesamten Querschnitt der Bikomponenten-Fasern angeordnet und sie erstrecken sich entlang der Länge der Bikomponenten-Fasern. Der Aufbau einer solchen Bikomponenten-Faser kann beispielsweise eine Hüllen/Kern-Anordnung sein, bei der ein Polymer von einem anderen umgeben ist, oder er kann eine ”Seite-an-Seite”-Anordnung oder eine ”Insel-im-Meer”-Anordnung sein. Bikomponenten-Fasern sind in den US-Patenten Nr. 5 108 820 (Kaneko et al.), 5 336 552 (Strack et al.) und in dem europäischen Patent Nr. 0 586 924 beschrieben. In Zwei-Komponenten-Fasern können die Polymerer in den Verhältnissen 75/25, 50/50, 25/75 oder in beliebigen anderen gewünschten Verhältnissen vorliegen.
Unter dem hier verwendeten Ausdruck ”Bikonstituenten-Fasern” sind Fasern zu verstehen, die aus mindestens zwei Polymeren hergestellt sind, die aus dem gleichen Extruder in Form einer Mischung extrudiert wurden. Der Ausdruck ”Mischung” wird nachstehend definiert. Bikonstituenten-Fasern weisen nicht die unterschiedlichen Polymer-Komponenten auf, die in verhältnismäßig konstant angeordneten unterschiedlichen Zonen über die Querschnittsfläche der Faser angeordnet sind, und die verschiedenen Polymeren sind in der Regel entlang der Gesamtlänge der Faser nicht kontinuierlich vorhanden, sondern statt dessen bilden sie in der Regel Fibrillen oder Protofibrillen, die in beliebiger Anordnung beginnen und enden. Bikonstituenten-Fasern werden gelegentlich auch als Multikonstituenten-Fasern bezeichnet. Fasern dieses generellen Typs sind beispielsweise in dem US-Patent Nr. 5 108 827 (Gessner) beschrieben. Bikomponenten- und Bikonstituenten-Fasern sind auch in dem Lehrbuch "Polymer Elends and Composites" von John A. Manson und Leslie H. Sperling, Plenum Press, 1976, einer Abteilung der Plenum Publishing Corporation in New York, IBSN 0-306-30831-2, auf den Seiten 273 bis 277 beschrieben.
Unter dem hier verwendeten Ausdruck ”Mischung” ist ein Gemisch von zwei oder mehr Polymeren zu verstehen, während der Ausdruck ”Legierung” für eine Unterklasse von Mischungen steht, in der die Komponenten miteinander nicht mischbar sind, jedoch miteinander kompatibel gemacht worden sind. ”Mischbarkeit” und ”Nicht-Mischbarkeit” sind definiert als Mischungen mit negativen bzw. positiven Werten für die freie Energie der Mischung. Außerdem ist der Ausdruck ”Kompatibelmachen” definiert als ein Verfahren zur Modifizierung der Grenzflächen-Eigenschaften einer nicht mischbaren Polymermischung, um sie zu einer Legierung zu machen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Feststellung und Beseitigung der oben genannten Nachteile und Mängel der Anordnungen und Verfahren des Standes der Technik.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Zusammensetzung zur Herstellung von Fasergeweben, die stoffähnlicher sind, aus thermoplastischen Polymeren bereitzustellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, aus thermoplastischen Fasern hergestellte Fasern einschließlich Filamenten bereitzustellen, die stoffartiger sind.
Noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, mehr stoffartige Nonwoven-Gewebe und Laminate davon bereitzustellen, die aus thermoplastischen Polymeren hergestellt sind, die solche Steifheits- und Weichheits-Eigenschaften aufweisen, dass sie mit Geweben aus Naturfasern vergleichbar sind.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Fasern, Gewebe (Bahnen) und Laminate mit mehr stoffartigem Charakter herzustellen, die aus thermoplastischen Polymeren hergestellt werden durch Einarbeitung einer Mischung von Füllstoffen in die Polymeren.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Fasern, Gewebe (Bahnen) und Laminate mit mehr stoffartigem Charakter herzustellen aus einem thermoplastischen Polymer durch Einarbeitung einer Mischung von mineralischen Füllstoffen wie Kaolin-Ton oder Calciumcarbonat, und Titandioxid in das Polymer.
Diese und weitere Ziele der vorliegenden Erfindung werden erreicht mit einem Verfahren zur Herstellung von mehr stoffartigen Nonwoven-Geweben aus polymeren Fasern mit einer verbesserten visuellen Ästhetik. Die stoffartigen Eigenschaften werden erhalten durch Einarbeitung einer Mischung von Füllstoffen in ein thermoplastisches Polymermaterial. Die Mischung von Füllstoffen umfasst Titandioxid und einen mineralischen Füllstoff. Der mineralische Füllstoff ist vorzugsweise Calciumcarbonat oder Kaolin-Ton. Zu anderen mineralischen Füllstoffen, die in dem Verfahren verwendet werden können, gehören Talk, Gips, Diatomeenerde, andere natürliche oder synthetische Tone und Mischungen davon. Zu speziellen Tonen, die erfindungsgemäß verwendet werden können, gehören neben Kaolin, Attapulgit-Ton, Bentonit-Ton oder Montmorillonit-Ton.
Wenn einmal die Füllstoffe dem thermoplastischen Polymermaterial einverleibt worden sind, wird das Polymer zu Fasern geformt. Die Fasern werden anschließend zur Erzeugung eines Nonwoven-Gewebes verwendet. Die Mischung von Füllstoffen, die dem Polymermaterial einverleibt wird, wird in einer Menge zugegeben, die ausreicht, um die Steifheit der Bahn zu verringern und ihre Weichheit zu erhöhen, verglichen mit Nonwoven-Geweben aus dem thermoplastischen Polymermaterial, das keine Füllstoffe enthält.
Bei den meisten erfindungsgemäßen Anwendungen werden die Fasern hergestellt durch Extrudieren des thermoplastischen Polymermaterials. Beispielsweise kann ein Nonwoven-Gewebe(-Bahn) hergestellt werden aus Meltblown-Fasern oder Spunbond-Fasern. Das zur Herstellung der Faser verwendete thermoplastische Polymermaterial kann beispielsweise sein ein Polyolefin, ein Polyamid, z. B. Nylon, ein Polyester, eine Mischung der oben genannten Polymeren und Copolymere aus den oben genannten Polymeren, z. B. Copolymere, die Propylen-Einheiten umfassen. Bei einer Ausführungsform ist das thermoplastische Polymer Polypropylen oder ein Copolymer, das Polypropylen enthält.
Die Menge der dem thermoplastischen Polymermaterial zugesetzten Füllstoffe hängt im allgemeinen von der jeweiligen Verwendung ab. So sollte für die meisten Anwendungen der mineralische Füllstoff dem Polymermaterial in einer Menge von bis zu etwa 10 Gew.-% zugesetzt werden, während das Titandioxid dem Polymermaterial in einer Menge von bis zu etwa 4 Gew.-% zugegeben werden kann. Für die meisten Anwendungen sollte der mineralische Füllstoff insbesondere dem Polymermaterial in einer Menge von etwa 2,5 bis etwa 5 Gew.-% zugesetzt werden, während das Titandioxid in einer Menge von etwa 1 bis etwa 2 Gew.-% zugegeben wird. Im allgemeinen sollten die Füllstoffe dem Polymer in einer Menge zugegeben werden, die so niedrig ist, dass die Füllstoffe im wesentlichen nicht aus der Oberfläche der Fasern herausragen. Die Oberfläche der Fasern sollte beispielsweise durch die Anwesenheit der Füllstoffe nicht rauh werden.
Zur Einarbeitung der Füllstoffe in das thermoplastische Polymer können die Füllstoffe dem Polymer in Kombination mit einem Träger, beispielsweise einem Wachs mit niedrigem Molekulargewicht, zugesetzt werden. So kann beispielsweise bei einer Ausführungsform der Träger ein Wachs sein, das mit den Füllstoffen gemischt wird, bevor diese dem polymeren Material zugesetzt werden. Das Wachs kann beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen mit niedriger Dichte und mit niedrigem Molekulargewicht sein. Das Wachs kann mit den Füllstoffen in einer Menge von etwa 50 Gew.-% gemischt werden.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass dann, wenn ein mineralischer Füllstoff in Kombination mit Titandioxid einem thermoplastischen Polymer während der Herstellung von Nonwoven-Geweben(-Bahnen) zugesetzt wird, die Gewebe (Bahnen) verbesserte stoffartige Eigenschaften, einen verbesserten Oberflächeschimmer und einen geringeren Glanz aufweisen. Es wurde beispielsweise gefunden, dass die Nonwoven-Gewebe (Bahnen) weicher und weniger steif sind. Die Füllstoffe beeinflussen auch nur minimal die Festigkeit oder Abriebsbeständigkeit des Nonwoven-Gewebes oder der zur Herstellung des Gewebes verwendeten Fasern. Es wurde ferner gefunden, dass die Füllstoffe auch die thermische Alterungsbeständigkeit des Gewebes verbessern, welche die Fähigkeit des Gewebes betrifft, hohen Temperaturen für einen langen Zeitraum standzuhalten, ohne abgebaut zu werden.
Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden auch erreicht durch Bereitstellung von Fasern und Geweben (Bahnen), die aus den Fasern hergestellt werden. Die erfindungsgemäß hergestellten Fasern sind dazu bestimmt, stoffartige Gewebe (Bahnen) zu ergeben, die für viele verschiedene Anwendungen geeignet sind. Die Fasern werden hergestellt aus einem thermoplastischen Polymer, das eine Mischung von Füllstoffen enthält. Die Füllstoffe umfassen Titandioxid und mindestens einen mineralischen Füllstoff. Die Füllstoffe sind innerhalb des thermoplastischen Polymers eingeschlossen und sie werden in einer Menge zugegeben, die niedrig genug ist, sodass die Füllstoffe aus der Oberfläche der Fasern nicht herausragen.
Die hergestellten Fasern können diskontinuierliche oder kontinuierliche (Stapel- oder Endlos)-Fasern sein und sie können unter Anwendung eines Meltblown- oder Spunbond-Verfahrens hergestellt werden.
Weitere Ziele, Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierteren Diskussion hervor.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Für den Fachmann auf diesem Gebiet ist klar, dass die vorliegende Diskussion nur eine Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen ist und nicht dazu dienen soll, die breiteren Aspekte der vorliegenden Erfindung einzuschränken, wie sie sich aus dem beispielhaften Aufbau ergeben.
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein stoffartige Gewebe (Bahnen), die aus thermoplastischen Polymern hergestellt sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Gewebe (Bahnen). Die Nonwoven-Gewebe werden hergestellt aus thermoplastischen Polymerfasern. Erfindungsgemäß wird eine Mischung von Füllstoffen dem thermoplastischen Polymer einverleibt, das zur Herstellung der Fasern verwendet wird. Die Mischung von Füllstoffen läßt nicht nur Nonwoven-Gewebe, die aus den Fasern hergestellt sind, wie Stoff aussehen, sondern verleiht den Nonwoven-Geweben auch stoffartige Eigenschaften.
Insbesondere wurde gefunden, dass die Mischung von Füllstoffen, die dem thermoplastischen Polymer zugegeben wird, Nonwoven-Gewebe ergibt, die weicher und weniger steif sind als Gewebe aus Polymeren, welche die Füllstoffe nicht enthalten. Es wurde ferner gefunden, dass die Nonwoven-Gewebe nicht nur weicher und weniger steif sind, sondern auch eine verbesserte thermische Alterungsbeständigkeit aufweisen, die sich auf die Fähigkeit des Gewebes bezieht, hohen Temperaturen für längere Zeiträume standzuhalten, ohne abgebaut zu werden. Es wird angenommen, dass die Füllstoffe bei einigen Anwendungen die Gewebe auch geruchsabsorbierend machen können. Es wurde ferner gefunden, dass die Füllstoffe die Festigkeit der Gewebe, die Abriebsbeständigkeit (Abnutzungsbeständigkeit) der Gewebe und die Bindungseigenschaften und die Faserspinn-Eigenschaften des Polymers nicht in nachteiliger Weise beeinflussen.
Erfindungsgemäß hergestellte Nonwoven-Gewebe (Vliesstoffbahnen) können für verschiedene Anwendungszwecke verwendet werden. Beispielsweise sind die Nonwoven-Gewebe gut geeignet für die Verwendung in Produkten wie Windeln, Frauen-Hygiene-Produkten, Wischtüchern, Handtüchern, Arbeitskleidungsstücken, medizinischen Kleidungsstücken, medizinischen Tüchern, Arztkitteln, Fußabdeckungen, Sterilisationsumhängen und verschiedenen anderen Produkten. Die Grundgewebe können allein verwendet werden oder sie können mit anderen Geweben kombiniert werden unter Bildung von Laminaten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Nonwoven-Gewebe verwendet als Oberflächengewebe für Windeln und Körperhygieneartikel. Es ist jedoch klar, dass die vorstehend aufgezählten Waren nur beispielhaft sind und dass die Grundgewebe auch für verschiedene andere Anwendungszwecke verwendet werden können.
Die Mischung von Füllstoffen, die einem erfindungsgemäßen thermoplastischen Polymer einverleibt wird, ist eine Kombination von Titandioxid und mindestens einem mineralischen Füllstoff. Der mineralische Füllstoff ist vorzugsweise Kaolin-Ton (der Aluminiumsilicathydroxid enthält), Calciumcarbonat, Talk oder Attapulgit-Ton (der hydratisiertes Aluminium-magnesiumsilicat enthält). Es wird jedoch angenommen, dass auch viele andere mineralische Füllstoffe erfindungsgemäß verwendet werden können, z. B. synthetische Tone. Ein einzelner mineralischer Füllstoff oder eine Kombination von mineralischen Füllstoffen kann mit dem Titandioxid kombiniert und dem Polymer einverleibt werden.
Zu handelsüblichen Materialien auf Kaolinbasis, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, gehören ECC 90, ECC 195, ECC 360 und ECC A-TEX 501 Ultra, alle erhältlich von der Firma ECC International, Sandersville, Georgia. FCC 90 ist ein delaminierter 0,45 μm-Kaolin, während ECC 195 und ECC 360 eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,25 μm bzw. 0,45 μm aufweisen. ECC A-TEX 501 Ultra, das, wie gezeigt wurde, bisher die besten Ergebnisse liefert, ist ein wasserfreies Kaolin mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 0,2 μm. ECC A-TEX 501 Ultra ist praktisch frei von Feuchtigkeit.
Zu weiteren handelsüblichen Kaolin-Materialien gehören MIRAGLOSS 91 und ULTRAGLOSS 90, beide erhältlich von der Firma Engelhard Corporation, Iselin, New Jersey. Ein weiteres Kaolin-Material, das ebenfalls sehr gute Ergebnisse liefert, ist ANSILEX 93, ebenfalls erhältlich von der Firma Engelhard Corporation. ANSILEX 93 ist ein calciniertes Kaolin, bei dem 90% der Teilchen eine Größe von weniger als 2 μm haben.
Zu handelsüblichen Calciumcarbonat-Produkten, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, gehören MAGNIUMGLOSS, erhältlich von der Firma Mississippi Lime Company, Genevieve, Missouri; ALBAGLOSS, erhältlich von der Firma Speciality Minerals, Inc., New York, New York; und OMYACARB; erhältlich von der Firma OMYA; Inc., Proctor, Vermont. Insbesondere MAGNIUMGLOSS-Calciumcarbonat weist eine Aragonit-Struktur auf, ALGABLOSS-Calciumcarbonat hat eine Calcit-Struktur, während OMYACARB abgebautes und oberflächenbehandeltes Calciumcarbonat ist.
Ein Beispiel für einen handelsüblichen Attapulgit-Ton, der erfindungsgemäß verwendet werden kann, ist ATTAGEL 50, auf den Markt gebracht von der Firma Engelhard Corporation. ATTAGEL 50 weist eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 0,1 μm auf und erfährt bei etwa 100°C einen Gewichtsverlust von 12%. Im allgemeinen kann der erfindungsgemäß verwendete mineralische Füllstoff verschiedene Teilchengrößen und Teilchenmorphologien aufweisen. Es wurde gefunden, dass es besonders vorteilhaft ist, dass die Eigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Fasern variiert werden können durch Variieren des Typs des verwendeten mineralischen Füllstoffs. Auf diese Weise kann ein spezieller mineralischer Füllstoff mit einer ausgewählten Teilchengröße und Morphologie zur Herstellung von Fasern und Geweben (Bahnen) verwendet werden, welche die gewünschten Eigenschaften haben.
Die Mengen an mineralischem Füllstoff und Titandioxid, die dem polymeren Material bei der Herstellung von Fasern und Geweben (Bahnen) gemäß der vorliegenden Erfindung zugegeben werden, können ebenfalls variieren. Vorzugsweise sollte jedoch die Mischung von Füllstoffen dem polymeren Material in einer solchen Menge zugegeben werden, dass die Füllstoffe innerhalb der aus dem polymeren Material hergestellten Fasern eingekapselt werden. Das heißt mit anderen Worten, die Füllstoffe sollten im wesentlichen nicht aus der Oberfläche der aus dem Polymer hergestellter Faser hervorstehen. Im allgemeinen hängt die zugegebene Menge von den jeweils verwendeten Füllstoffen, der Morphologie der Füllstoffe, der Teilchengröße der Füllstoffe, dem Denier-Wert der gebildeten Fasern, neben verschiedenen anderen Faktoren ab.
Für die meisten Anwendungszwecke kann der mineralische Füllstoff dem Polymer in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-% zugegeben werden. Besonders bevorzugt kann der mineralische Füllstoff in einer Menge von etwa 2,5 bis etwa 5 Gew.-% zugegeben werden.
Andererseits kann die dem polymeren Material erfindungsgemäß zugegebene Titandioxid-Menge in dem Bereich von etwa 0,5 bis etwa 4 Gew.-%, besonders bevorzugt von etwa 1 bis etwa 2 Gew.-%, liegen. Einer der Hauptzwecke zur Zugabe von Titandioxid zu dem polymeren Material gemäß der vorliegenden Erfindung besteht dann, nicht nur die physikalischen Eigenschaften der resultierenden Fasern und Gewebe zu verbessern, sondern auch Gewebe mit einem mehr stoffartigen Aussehen zu erhalten. insbesondere wurde gefunden, dass durch Titandioxid das glänzende Aussehen, das normalerweise mit Polymer-Geweben verbunden ist, beseitigt werden kann. So sollte für die meisten Anwendungszwecke das Titandioxid in einer Menge vorhanden sein, die ausreicht, um das visuelle Aussehen der Fasern und Gewebe, die aus den Polymeren hergestellt werden, zu verbessern. Wenn jedoch zu viel Titandioxid innerhalb des Polymers enthalten ist, kann dies einen nachteiligen Einfluss auf die Weichheit der aus dem Polymer hergestellten Gewebe haben.
Wie vorstehend beschrieben, wurde gefunden, dass durch Zugabe einer Mischung aus mindestens einem mineralischen Füllstoff und Titandioxid zu Polymermaterialien die Fasern und Gewebe (Bahnen), die aus dem Polymer hergestellt werden, weicher und weniger steif sind als Fasern und Gewebe (Bahnen), die aus dem Polymer allein hergestellt werden. Obgleich es bisher nicht bekannt ist, wird angenommen, dass die Mischung von Füllstoffen, die dem Polymer einverleibt wird, tatsächlich die physikalischen Eigenschaften des Polymers verändert. Insbesondere wird angenommen, dass die Füllstoffe den Modul der Faser und Gewebe verändern, wobei verbesserte stoffartige Eigenschaften erhalten werden.
Neben der Herstellung von Geweben mit mehr stoffartigem Charakter aus Polymermaterialien verbessert auch die den Polymeren erfindungsgemäß zugegebene Mischung von Füllstoffen die Fähigkeit des Polymers, extrudiert und zu Fasern ausgezogen zu werden. So wurde beispielsweise gefunden, dass Polymere, welche die Füllstoffe enthalten, höheren Ausziehungskräften standhalten können. Bisher wurden Spunbond-Fasern hergestellt, die einen Denier-Wert von etwa 1 bis etwa 3 dpf haben, es wird jedoch angenommen, dass auch Fasern mit einem Denier-Wert von weniger als 1 hergestellt werden können.
Neben der Zugabe von mineralischen Füllstoffen und von Titandioxid zu einem Polymermaterial gemäß der vorliegenden Erfindung kann es bei einigen Anwendungszwecken auch erwünscht sein, optische Aufheller dem Polymer zuzusetzen. So verleihen beispielsweise einige mineralische Füllstoffe, insbesondere Tone, wenn sie einem Polymer zugesetzt werden, dem Polymer eine Tonfarbe oder ungebleichte Tönung. Bei einigen Ausführungsformen kann diese Farbe bevorzugt sein. Bei anderen Anwendungszwecken kann es jedoch erwünscht sein, optische Aufheller dem Polymer zuzusetzen, wodurch das Polymer weißer aussehen kann.
Das thermoplastische Polymer, das mit der Mischung von Füllstoffen erfindungsgemäß gemischt wird, kann variieren und dies hängt im allgemeinen von dem jeweiligen Verwendungszweck ab. Für die meisten Verwendungszwecke wird ein Polyolefin-Polymer, beispielsweise rheologisch kontrolliertes Polypropylen, Polyethylen und Copolymere davon, verwendet. Zu anderen thermoplastischen Polymeren, die gut geeignet sind für die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren, gehören Polyamide wie Nylon, Polyester, Mischungen der oben genannten Polymeren und Copolymere der oben genannten Polymeren.
Bei einer Ausführungsform umfasst das thermoplastische Polymer ein Gemisch von Polymeren, z. B. rheologisch kontrolliertem Polypropylen im Gemisch mit einem Polyamid oder einem Polypropylen von Reaktor-Qualität. Beispielsweise wird bei einer Ausführungsform Polypropylen mit etwa 2 bis etwa 5 Gew.-% eines Polyamids gemischt. Die oben genannte Polymer-Kombination verbessert auch, wie angenommen wird, die Festigkeit der Fasern und sie verbessert weiterhin die stoffartigen Qualitäten der resultierenden Gewebe. Das Mischen von Polypropylen mit einem Polyamid zur Herstellung von starken, weichen Nonwoven-Geweben ist beispielsweise in der von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 08/769 820 beschrieben, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
Zu handelsüblichen Polymeren, die verwendet werden können, gehören PF 305-Polypropylen, das von der Firma Montell USA, Inc., Wilmington, Delaware, auf den Markt gebracht worden ist; E5D47-Polypropylen, das von der Firma Union Carbide auf den Markt gebracht worden ist, und 6D43, ein Polypropylen-Polyethylen-Copolymer, das ebenfalls von der Firma Union Carbide auf den Markt gebracht worden ist. PF 305-Polypropylen und E5D47-Potypropyl weisen beide eine Schmelzfluss-Bewertung von etwa 38 g/10 min auf. Das 6D43-Copolymer, das Ethylen in einer Menge von etwa 3,2% enthält, weist andererseits eine Schmelzfluss-Bewertung von etwa 35 g/10 min auf, gemessen bei 230°C unter Anwendung des ASTM D1238-Tests, Bedingung E.
Die erfindungsgemäße Kombination von Polymer und Füllstoff kann zur Herstellung von diskontinuierlichen Fasern und kontinuierlichen Fasern, die Spunbond-Filamente umfassen, verwendet werden. Außerdem können die Fasern Einkomponenten-Fasern oder Multikomponenten-Fasern, z. B. Bikomponenten-Fasern, sein.
Im allgemeinen wird die Mischung von Füllstoffen mit dem thermoplastischen Polymer vor oder während der Herstellung der Fasern kombiniert. Bei einer Ausführungsform werden die Füllstoffe in der Schmelze mit dem thermoplastischen Polymer gemischt vor dem Extrudieren des Polymers zu Fasern. Bei einigen Anwendungen kann ein Träger, beispielsweise ein Wachs, mit dem Füllstoff gemischt werden, bevor der Füllstoff mit dem Polymer kombiniert wird.
Zu dem Wachs, das erfindungsgemäß verwendet werden kann, gehören beispielsweise Polymere mit einer niedrigen Dichte und einem niedrigen Molekulargewicht, wie Polyethylen oder Polypropylen. Bei einer Ausführungsform kann der Träger mit den Füllstoffen in einem Gewichtsverhältnis von etwa 1:1 gemischt werden, bevor er dem thermoplastischen Polymer zugesetzt wird. Es wurde gefunden, dass einige Wachse, z. B. Polyethylen mit niedriger Dichte, in besonders vorteilhafter Weise die Weichheit des resultierenden Polymers verbessern.
Neben der Verwendung eines Wachses können die Füllstoffe auch in der Weise verwendet werden, dass sie mit einem organischen Material beschichtet sind. Beispielsweise können die Füllstoff-Teilchen mit Stearinsäure beschichtet sein, wodurch eine bessere Dispersion des Füllstoffs in der Polymerschmelze erzielt und die Herstellung der Fasern erleichtert wird.
Wenn einmal die erfindungsgemäßen Füllstoffe mit dem Polymer gemischt worden sind, kann das Polymer zu Fasern bearbeitet werden, beispielsweise unter Anwendung eines Spunbond-Verfahrens oder eines Meltblown-Verfahrens. So kann beispielsweise in einem Spunbond-Verfahren die Mischung aus dem Polymer und dem Füllstoff in der Schmelze zu Fasern versponnen werden durch Pumpen der Polymermischung durch eine Vielzahl von Kapillarröhren, die in einer einheitlichen Anordnung von Kolonnen und Reihen angeordnet sind. Obgleich die Extrusionsgeschwindigkeit und -temperatur dramatisch variieren können in Abhängigkeit von dem Verwendungszweck, wird für die meisten Anwendungen die Polymermischung mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,4 bis etwa 2,5 g/min und bei einer Temperatur von etwa 180 bis etwa 235°C versponnen.
Nach der Extrusion werden die Fasern durch einen Hochgeschwindigkeits-Luftstrahl dünner gemacht. Die Luft übt eine Zugkraft auf die Fasern aus, sodass sie bis zu dem gewünschten Denier-Wert ausgezogen werden. Nach dem Ausziehen werden die ausgezogenen Fasern auf eine poröse Oberfläche, beispielsweise ein sich bewegendes Gitter oder einen Formdraht, gelegt. Die Fasern werden willkürlich auf der porösen Oberfläche abgelagert unter Bildung einer Folie. Die Folie kann mittels Vakuumkraft auf der porösen Oberfläche festgehalten werden.
Wenn sie einmal gebildet worden ist, kann die Folie aus Fasern dann in dem gewünschten Umfang gebunden werden. Zu Beispielen für unterschiedliche Verfahren zum Binden der Folie gehören die thermische Punktbindung, die Ultraschallbindung, die Hydroverfilzung und die Bindung durch Hindurchleiten von Luft.
Die thermische Punktbindung ist sehr üblich und umfasst das Hindurchführen eines Gewebes oder einer Bahn aus miteinander zu verbindenden Fasern durch eine erhitzte Kalenderwalze und eine Andruckwalze. Die Kalenderwalze ist in der Regel etwas gemustert, sodass das gesamte Gewebe nicht über seine gesamte Oberfläche gebunden wird. In dem erfindungsgemäßen Verfahren können verschiedene Muster verwendet werden, ohne dass dadurch die mechanischen Eigenschaften des Gewebes (der Bahn) beeinflusst werden. Beispielsweise kann das Gewebe (die Bahn) unter Anwendung eines gerippten Wirkmusters, eines Drahtwebemusters, eines Rhombenmusters und dgl. gebunden werden.
Nach dem Binden kann das resultierende Gewebe gewünschtenfalls nachbehandelt werden. Beispielsweise kann das Gewebe einem Verfahren zur Orientierung in der Maschinenlaufrichtung, einem Kreppverfahren, einem Hydroverfilzungsverfahren und einem Prägeerfahren unterworfen werden. Es wurde gefunden, dass die Kombination von Füllstoffen, die dem Gewebe erfindungsgemäß zugesetzt wird, das Aussehen eines Gewebes nach irgendeinem der oben genannten Nachbehandlungs-Verfahren weiter verbessert, insbesondere gegenüber Geweben, die nur Titandioxid enthalten. Es wurde gefunden, dass insbesondere nach der Nachbehandlung die Gewebe stoffähnlicher aussehen als konventionelle Gewebe.
Neben Spunbond-Geweben kann das erfindungsgemäße Polymergemisch auch zur Herstellung von Meltblown-Geweben verwendet werden. Meltblown-Gewebe können hergestellt werden durch Extrudieren der Polymermischung durch eine Düse unter Bildung von Fasern. Wenn die geschmolzenen Polymerfasern aus der Düse austreten, kann ein Hochdruckfluid, beispielsweise ein erhitzter Luft- oder Wasserdampfstrom, dazu verwendet werden, die geschmolzenen Polymerfasern dünner zu machen. Dann kann die umgebende kühle Luft in den Heißluftstrom eingeleitet werden, um die Fasern abzukühlen und zu verfestigen. Die Fasern werden dann auf einer porösen Oberfläche willkürlich abgelagert unter Bildung eines Gewebes (einer Bahn). Da die Fasern beim Ablagern auf der porösen Oberfläche teilweise geschmolzen sein können, weist das Gewebe (die Bahn) eine Anfangsintegrität auf. Gewünschtenfalls kann das Gewebe (die Bahn) jedoch zusätzlich gebunden werden, ähnlich dem vorstehend in Bezug auf die Herstellung von Spunbond-Geweben beschriebenen Bindungsverfahren.
Die vorliegende Erfindung ist unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele leichter verständlich.
In den folgenden Beispielen wurden zur Bestimmung der interessierenden Eigenschaften jeder der hergestellten Gewebeproben Routine-Test-Verfahren angewendet. Eine kurze Beschreibung jedes Tests folgt.
Basisgewicht: Das Basisgewicht ist die Masse des Materials pro Einheitsfläche und wird bestimmt nach dem ASTM-Test-Nr. D3776-96, Option C. Das Basisgewicht wird in ounces/yard² gemessen.
Festigkeit: Die Grab-Zugfestigkeit ist ein Maß für die Bruchfestigkeit und die Dehnung oder Beanspruchung eines Gewebes, wenn dieses einer Zugkraft (Spannung) in einer Richtung unterworfen wird. Dieser Test ist allgemein bekannt und entspricht den Spezifikationen des Verfahrens 5100 des Federal-Test Methods-Standards Nr. 191A. Die Ergebnisse werden ausgedrückt in Pounds oder Gramm beim Bruch und den Prozentsatz der Verstreckung (Dehnung) vor dem Bruch. Höhere Zahlen zeigen ein stärkeres, besser verstreckbares Gewebe an. Der Ausdruck ”Belastung” steht für die maximale Belastung oder Kraft, ausgedrückt in Gewichts-Einheiten, die erforderlich ist, um die Probe in einem Zugtest zum Brechen oder Zerreissen zu bringen. Der Ausdruck ”Beanspruchung” oder ”Gesamtenergie” steht für die Gesamtenergie unter einer Belastung, aufgetragen gegen die Dehnungskurve, ausgedrückt in Gewichtslängen-Einheiten. Der Ausdruck ”Dehnung” steht für die Zunahme der Länge einer Probe während eines Zugtests. In dem Grab-Zugtest werden zwei Klammern verwendet, die jeweils zwei Einspannklemmen aufweisen, von denen jede Einspannklemme eine mit der Probe in Kontakt stehende Oberfläche aufweist. Die Einspannklemmen halten das Material in der gleichen Ebene, in der Regel vertikal, in einem Abstand von 76 mm (3 inches) voneinander entfernt und sie bewegen sich auseinander mit einer angegebenen Ausdehnungs-Geschwindigkeit. Die Werte für die Grab-Zugfestigkeit und die Grab-Dehnung werden erhalten unter Verwendung einer Probe mit einer Größe von 102 mm (4 inches) × 152 mm (6 inches) bei einer Einspannklemmen-Oberflächengroße von 25 mm (1 inch) × 25 mm (1 inch) und einer konstanten Ausdehnungsgeschwindigkeit von 300 mm/min. Die Probe ist breiter als die Einspannklemmen, sodass Ergebnisse erhalten werden, die repräsentativ sind für die wirksame Festigkeit der Fasern in der Einspannbreite, kombiniert mit einer zusätzlichen Festigkeit, die durch die benachbarten Fasern in dem Gewebe beigetragen wird. Die Probe wird beispielsweise eingespannt in einer Sintech 2-Test-Vorrichtung, erhältlich von der Firma Sintech Corporation, Cary, North Carolina, einem Instron Modell TM, erhältlich von der Firma Instron Corporation, Canton, Massachusetts, oder einem Thwing-Alber-Modell INTELLECT II, erhältlich von der Firma Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, Pennsylvania. Diese simuliert sehr genau die Gewebe-Belastungs-Bedingungen bei der tatsächlichen Verwendung. Die Ergebnisse sind angegeben als Durchschnittswert von drei Proben und der Test kann durchgeführt werden mit der Probe quer zur Maschinenlaufrichtung (CD) od in der Maschinenlaufrichtung (MD).
Trap-Reißtest: Der Trapezoid- oder Trap-Reißtest ist ein Spannungstest, der sowohl bei Woven- als auch Nonwoven-Geweben angewendet werden kann. Die gesamte Breite der Probe wird zwischen Klemmen eingespannt, sodass bei dem Test in erster Linie die Bindung oder Verflechtung und Festigkeit der einzelnen Fasern direkt bei der Spannungsbelastung anstatt der Festigkeit der Gesamtstruktur des Gewebes als Ganzem gemessen wird. Das Verfahren ist geeignet zur Abschätzung der relativen Leichtigkeit des Zerreißens eines Gewebes. Es ist insbesondere anwendbar zur Bestimmung eines deutlichen Unterschieds in Bezug auf die Festigkeit des Gewebes zwischen der Maschinenlaufrichtung und der Richtung quer zur Maschinenlaufrichtung.
Bei der Durchführung des Trap-Reißtests wird der Umriss eines Trapezoids auf eine 75 mm × 152 mm (3 inch × 6 inch)-Probe gezeichnet, wobei die längere Dimension in der zu testenden Richtung liegt, und die Probe wird auf die Form des Trapezoids zugeschnitten. Das Trapezoid weist eine 102 mm (4 inch) lange Seite und eine 25 mm (1 inch) lange Seite auf, die parallel zueinander verlaufen und durch 76 mm (3 inches) voneinander getrennt sind. Ein kleiner Voreinschnitt von 15 mm (5/8 inches) Länge wird in der Mitte der kürzeren der beiden parallelen Seiten vorgenommen. Die Proben werden beispielsweise in einem Instron-Modell TM, erhältlich von der Firma Instron Corporation, Canton, Massachusetts, oder in einem Thwing-Albert Modell INTELLECT II, erhältlich von der Firma Thwing-Albert Instrument Co., Philadelphia, Pennsylvania, eingespannt, die 76 mm (3 inch) lange parallele Einspannklemmen aufweisen. Die Probe wird entlang der nicht-parallelen Seiten des Trapezoids so eingespannt, dass das Gewebe auf der längeren Seite locker ist und das Gewebe entlang der kürzeren Seite gespannt ist, und wobei sich der Mitteleinschnitt zwischen den Einspannklemmen befindet. An die Probe wird eine kontinuierliche Belastung so angelegt, dass der Riss über die Breite der Probe hinweg fortschreitet. Es sei darauf hingewiesen, dass die längere Richtung die getestete Richtung ist, obgleich der Riss senkrecht zur Länge der Probe verläuft. Die zum vollständigen Zerreißen der Probe erforderliche Kraft wird in Pounds aufgezeichnet, wobei eine höhere Zahl eine höhere Beständigkeit gegen Zerreiben anzeigt. Das angewendete Test-Verfahren entspricht dem ASTM-Standard-Test D-1117-14 mit Ausnahme der Reißbelastung, die als Durchschnittswert zwischen den aufgezeichneten ersten und höchsten Peaks errechnet wird anstatt als Durchschnittswert zwischen den niedrigsten und höchsten Peaks. Für jedes Gewebe sollten 5 Proben getestet werden.
Weichheit: Die Weichheit eines Nonwoven-Gewebes kann nach dem ”Becher-Zerknitterungs-Test” bestimmt werden. Der Becher-Test bewertet die Gewebesteifheit durch Messung der Spitzenbelastung, die erforderlich ist, um mit einem halbkugelförmigen Fuß mit einem Durchmesser von 4,5 cm ein 23 cm × 23 cm großes Stück Gewebe zu zerknittern, das zu einem umgekehrten Becher mit einem Durchmesser von etwa 6,5 cm und einer Höhe von 6,5 cm geformt ist, wobei das zu einem Becher geformte Gewebe von einem Zylinder mit einem Durchmesser von etwa 6,5 cm umgeben ist, um eine gleichmäßige Verformung des zu einem Becher geformten Gewebes aufrechtzuerhalten. Es wird ein Durchschnittswert von 10 Ablesungen verwendet. Der Fuß und der Becher werden so aufeinander ausgerichtet, dass ein Kontakt zwischen den Becherwänden und dem Fuß vermieden wird, da dadurch die Ablesungen beeinflusst würden. Die Spitzenbelastung wird gemessen, während der Fuß mit einer Geschwindigkeit von etwa 38 cm pro Minute (0,25 inch/s) herabfallen gelassen wird und in Gramm gemessen. Ein niederer Becher-Zerknitterungswert zeigt ein weicheres Laminat an. Der Becher-Zerknitterungstest ergibt auch einen Wert für die Gesamtenergie, die erforderlich ist, um eine Probe zu zerknittern (die ”Becher-Zerknitterungsenergie”), bei der es sich um die Energie ab Beginn des Tests bis zu dem Spitzenbelastungspunkt, d. h. die Fläche unter der Kurve handelt, die von der Belastung in Gramm auf einer Achse und der Wanderungsstrecke des Fußes in mm auf der anderen Achse gebildet wird. Die Becherzerknitterungsenergie ist in g × mm angegeben. Eine geeignete Einrichtung zur Messung der Becherzerknitterung ist eine Belastungszelle, Modell FTD-G500 (500 g-Bereich), erhältlich von der Firma Schaevitz Company, Pennsauken, New Jersey.
Der Drapierungstest wurde ebenfalls angewendet zur Bestimmung der Steifheit der Materialien. Der Drapierungs-Steifheitstest, gelegentlich auch als Cantilever-Biegetest bezeichnet, bestimmt die Biegelänge eines Gewebes bei Anwendung des Prinzips einer Cantilever-Biegung des Gewebes unter seinem Eigengewicht. Die Umbiegungslänge ist ein Maß für die Wechselwirkung zwischen dem Gewicht des Gewebes und der Steifheit des Gewebes. Ein 2,54 cm × 20,3 cm (1 inch × 8 inch) großer Gewebestreifen gleitet mit einer Geschwindigkeit von 12 cm/min (4,75 inch/min) in einer Richtung parallel zu seiner Längsdimension, sodass sein vorderes Ende über den Rand einer horizontalen Oberfläche übersteht. Die Länge des Überstandes wird gemessen, wenn die Spitze der Probe unter ihrem Eigengewicht bis zu einem Punkt herabgedrückt wird, an dem die Linie, welche die Spitze des Gewebes mit dem Rand der Plattform verbindet, einen Winkel von 41,5 Grad gegenüber der Horizontalen bildet. Je länger der Überhang ist, um so langsamer wurde die Probe umgebogen, was ein steiferes Gewebe anzeigt. Die Drapierungs-Steifheit wird errechnet als das 0,5-fache der Biegelänge. Es sollten insgesamt 5 Proben jedes Gewebes getestet werden. Dieses Verfahren entspricht dem ASTM-Standard-Test D-1388 mit der Ausnahme, dass die Länge des Gewebes verschieden (größer) ist, und dem Verfahren 5206 des Federal Test-Verfahrens-Standards Nr. 191A. Die verwendete Testvorrichtung ist eine Cantilever-Biegetestvorrichtung, Modell 79-10, erhältlich von der Firma Testing Machines, Inc., 400 Bayview Avenue, Amityville, New York 11701. Wie bei den meisten Testverfahren sollten die Probe nicht konditiioniert werden gemäß ASTM auf 65 + 2 in Bezug auf die relative Feuchtigkeit und 22 + 1°C (72 + 2°F) in Bezug auf die Temperatur oder in Bezug auf die TAPPI-Bedingungen von 50 + 2% relativer Feuchtigkeit und 22 + 0,9°C (72 + 1,8°F) vor Durchführung des Tests.
Handle-O-Meter: Die Weichheit eines Nonwoven-Gewebes kann unter Anwendung des ”Handle-O-Meter-”Tests bestimmt werden. Der hier angewendete Test ist der INDA-Standard-Test 1st 90.0-75 (R 82) mit zwei Modifikationen: 1. die Größe der Probe betrug 4 inches × 4 inches und 2. es wurden fünf Proben anstelle von zwei Proben getestet. Der Test wurde mit einem Handle-O-Meter, Modell Nr. 211-5, der Firma Thwing-Albert Instrument Ca., Philadelphia, Pennsylvania, durchgeführt.
Abrieb: Der Taber-Abriebstest zeigt die Beständigkeit des Gewebes gegen Abrieb (Abnutzung) an. Der hier verwendete Test entspricht dem Verfahren 5306 des Federal Test Methods-Standards Nr. 191A und einem ASTM-Standard-Test Nr. D 1175 (unter Verwendung eines Doppelrades). Das Gewebe wird einer wiederholten Rotationsreibwirkung unter kontrolliertem Druck und einer Abriebwirkung (Abnutzungswirkung) ausgesetzt. Nach einer bestimmten Anzahl von Cyclen wird das abgenutzte Gewebe visuell bewertet im Vergleich zu einem Satz von Kontrollfotografien unter Anwendung eines Systems, in dem die Ziffer 1 eine starke Abnutzung und die Ziffer 5 die geringste Abnutzung anzeigen.
In dem Martendale-Test wird die Probe abgerieben (abgenutzt), während die Richtung der Abriebseinrichtung sich kontinuierlich ändert. Dieser Test mißt die relative Beständigkeit eines Gewebes gegen Abrieb (Abnutzung). Die Testergebnisse sind in einer Skala von 1 bis 5 angegeben, wobei die Ziffer 5 den schlechtesten Wert und die Ziffer 1 den besten Wert angibt, nach 120 Cyclen mit einem Gewicht von 1,3 lbs/inch². Der Test wird durchgeführt mit einer Martindate-Reiß- und Abriebs-Testvorrichtung, z. B. Modell 103 oder Modell Nr. 403, erhältlich von der Firma James H. Heal Company, Ltd., Yorkshire, England. Das verwendete Reibmittel ist ein 36 inch × inch großes, 0,05 inch dickes Silicon-Kautschukrad, das in einem Kautschuk-Oberflächenhärte 81A-Durometer eine Shore A-Härte von 81 ± 9 aufweist. Das Reibmittel ist erhältlich von der Firma Flight Insulation, Inc., einem Verteiler für Connecticut Hard Rubber, 925 Industrial Park, NE, Marietta, Georgia 30065.
Der Reziprokations-Abriebtest wird angewendet zur Beurteilung des Abriebs (der Abnutzung) und der Oberflächenbindungsintegrität des Materials. Schlecht gebundenes Material weist eine Rillenbildung und Flockenbildung in der Oberfläche auf. Das getestete Material wird mit Standard-Fotografien verglichen und bewertet mit den Ziffern 1, 3 oder 5, wobei die Ziffer 1 die stärkste Rillenbildung oder Flockenbildung anzeigt.
Absorption: Der Wasser- und Öl-Absorptionstest wird angewendet, um die Fähigkeit eines Gewebes zu bestimmen, entweder Wasser oder Mineralöl zu absorbieren, der Test ist aber auch auf andere Flüssigkeiten anwendbar. Der hier angewendete Test entspricht dem ASTM-Test Nr. D 1117.5.3-80. Die Absorption wird bestimmt als Gewicht der von der Probe absorbierten Flüssigkeit und als Prozentsatz des Einheitsgewichtes der Probe. Bessere Ergebnisse zeigen ein höheres Absorptionsvermögen der Probe an.
Farbe: Der Hunter-Farbtest bestimmt die Farbwerte eines gegebenen Gewebes unter Verwendung eines Colorimeters bei einer Beleuchtung, die aus einer Standard-CIE-Quelle stammt, und er gibt die unter simulierten trüben Tageslicht-Bedingungen festgestellten Werte wieder.
Der hier angegebene Weißgrad wurde bestimmt nach dem ASTM-Verfahren E3313-73 D 1925-70 mittels eines Hunter Colormeters, Modell D25A9, bei einer Beleuchtung mit einer CIE-Quelle C. Der hier angegebene Glanz wurde bestimmt nach ASTM 523 unter Verwendung eines D48-7 Hunterlab Modular-Glanzmeters unter Verwendung von 60° Glanzwerten.
Beispiel Nr. 1
Die vorstehend beschriebenen Tests wurden durchgeführt, um die Festigkeit, die Weichheit und die Haltbarkeit von Fasergeweben (Faserbahnen), die erfindungsgemäß hergestellt worden sind, zu zeigen.

Acht (8) unterschiedliche Gewebeprodukte wurden hergestellt und getestet. Die getesteten Gewebe wurden hergestellt aus einem Random-Copolymer mit 97% Polypropylen und 3% Polyethylen. Die Proben waren folgende: Tabelle 1

Probe	Probe Nr.
Random-Copolymer	1
Random-Copolymer + 2% TiO₂	2
Random-Copolymer + 5% Wachs	3
Random-Copolymer + 5% Wachs + 2% TiO₂	4
Random-Copolymer + 5% Wachs + 5% CaCO₃ (Calcit)	5
Random-Copolymer + 5% Wachs + 5% CaCO₃ (Calcit) + 2% TiO₂	6
Random-Copolymer + 5% Wachs + 5% CaCO₃ (Aragonit)	7
Random-Copolymer + 5% Wachs + 5% CaCO₃ (Aragonit) + 2% TiO₂	8

Bei dem in diesem Beispiel verwendeten Random-Copolymer handelte es sich um das 6D43-Polymer, das von der Firma Union Carbide erhalten wurde. In der obigen Tabelle bezieht sich das Wachs auf ein lineares Polyethylen mit niedriger Dichte, im Handel vertrieben als AC16 von der Firma Allied Signal of Morristown, New Jersey. Bei dem in den Proben verwendeten Calciumcarbonat mit Calcit-Struktur handelte es sich um den ALBAGLOSS-Füllstoff, erhältlich von der Firma Specialty Mineral, Inc.; während es sich bei dem in den Proben verwendeten Calciumcarbonat mit ARAGONIT-Struktur um den MAGNUM GLOSS-Füllstoff, erhältlich von der Firma Mississippi Lime Company, handelte. Das Titandioxid wurde den Proben in Form eines 50%-igen Konzentrats von Titandioxid in einem Polypropylen mit einer Schmelzflussrate von 35 und mit gesteuerter Rheologie zugesetzt.
Die obigen Proben wurden unter Anwendung eines Spunbond-Verfahrens zu Fasern verarbeitet und aus ihnen wurden Nonwoven-Gewebe hergestellt. Die Spinn-Bedingungen und die Bindungs-Temperatur wurden nicht optimiert, sondern waren bei allen Proben konstant. Das Basisgewicht jeder Probe betrug etwa 1 oz/yd². Wenn einmal das Gewebe gebildet worden war, wurde unter Verwendung von Bindungswalzen ein Bindungsmuster in die Gewebe eingeprägt. Der Denier-Wert der gebildeten Fasern lag in dem Bereich von etwa 2,0 bis etwa 2,5. Mit jeder der Proben wurden verschiedene Tests durchgeführt. Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten.
Aufgrund der obigen Daten wurde eine Reihe von Allgemeingültigkeiten festgestellt. So führt beispielsweise die Zugabe von Titandioxid zu dem Polymer dazu, dass das Gewebe fester und steifer wird. Die Zugabe von Wachs führt jedoch zu einer Aufhebung des negativen Effekts des Titandioxids auf die Weichheit. Das Wachs führt jedoch zu einer Verminderung der Festigkeit des Gewebes, wenn es in größeren Mengen zugegeben wird.
Durch Zugabe von Calciumcarbonat mit Calcit-Struktur wurde die Trap-Reiss-Spitzenbelastung verringert, die Grab-Zug-Spitzenbelastung wurde jedoch höher, was vermuten läßt, dass die Faser-Festigkeit abnimmt, während die Festigkeit des Verbundgewebes zunimmt. Andererseits führte Calciumcarbonat mit Aragonit-Struktur zu einer Zunahme sowohl der Trap-Reiss-Spitzenbelastung als auch der Grab-Zug-Spitzenbelastung. Die Zugabe von Calciumcarbonat zu dem Polymer führte ebenfalls zu einer Erhöhung der Weichheit.
Beispiel Nr. 2
Spunbond-Gewebe wurden nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt. In diesem Beispiel wurden die Gewebe jedoch, anstatt ein Random-Copolymer zu verwenden, aus Polypropylen hergestellt.

Es wurden sechs (6) verschiedene Gewebe-Produkte hergestellt und getestet. Die Proben waren wie folgt: Tabelle 3

Probe	Probe Nr.
Polypropylen	1
Polypropylen + 2% TiO₂	2
Polypropylen 44% TiO₂	3
Polypropylen + 5% Wachs + 5% Kaolin + 2% TiO₂	4
Polypropylen + 5% Wachs + 5% Kaolin (0,6 ghm) + 2% TiO₂	5
Polypropylen + 5% Wachs + 5% CaCO₃ (Aragonit) + 2% TiO₂	6

Bei dem oben verwendeten Polypropylen handelte es sich um PF305, erhältlich von der Firma Montell USA, Inc., mit einer Schmelzflussbewertung von 38 g/10 min. Das oben genannte Kaolin wurde erhalten von der Firma ECC, Inc. Bei der Herstellung der Spunbond-Fasern wurde das Polymer mit einer Geschwindigkeit von 0,7 ghm extrudiert, mit Ausnahme der Probe Nr. 5, die mit einer Geschwindigkeit von 0,6 ghm extrudiert wurde.
Zum Testen dieser Polypropylen-Produkte wurden die gleichen konventionellen Verfahren angewendet, wie die in Beispiel 1 angegebenen Testverfahren. Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:
Wie oben angegeben, führte die Zugabe von Titandioxid zu Polypropylen zu einer Abnahme der Weichheit. Die Zugabe von Calciumcarbonat oder von Kaolin führte jedoch zu einer Umkehr der Effekte von Titandioxid und die Weichheit nahm zu. Während der Tests wurde auch visuell festgestellt, dass die Zugabe von Titandioxid zu Geweben mit einem mehr stoffartigen Aussehen führte.
Beispiel Nr. 3
Spunbond-Nonwoven-Gewebe wurden nach den in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren aus dem Polypropylen-Polymer, wie es in Beispiel 2 genannt ist, hergestellt. In diesem Beispiel wurde die Bindungs-Temperatur der Gewebeprodukte variiert, um die Ergebnisse zu optimieren. Es wurden drei (3) verschiedene Gewebeprodukte hergestellt und anschließend bei mehreren verschiedenen Bindungs-Temperaturen getestet Die Proben und eine Liste ihrer Komponenten sind nachstehend angegeben. Tabelle 5

Probe Probe Nr.

Polypropylen + 2% TiO₂ 1

Polypropylen + 2,5% Wachs + 2,5% Kaolin + 2% TiO₂ 2

Polypropylen + 5% Wachs + 5% Kaolin + 2% TiO₂ 3
Die Proben wurden wie vorstehend angegeben getestet und es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:
Wie vorstehend angegeben, nimmt im allgemeinen die Weichheit bei niedrigeren Bindungs-Temperaturen zu, während die Festigkeit bei höheren Bindungs-Temperaturen ansteigt. In diesem Beispiel stieg, wie vorstehend angegeben, die Weichheit dramatisch an, wenn ein mineralischer Füllstoff dem Polypropylen zugesetzt wurde.
Beispiel Nr. 4

Die folgenden Versuche wurden durchgeführt, um die Effekte der Zugabe von Wachs zu den Gewebeprodukten zu zeigen. Es wurden fünf (5) verschiedene Gewebeprodukte aus Spunbond-Polypropylen-Fasern entsprechend den in den Beispielen Nr. 1 und 2 beschrieben Verfahren hergestellt. Die Proben und eine Liste ihrer Komponenten sind nachstehend angegeben. Während der Herstellung der Nonwoven-Gewebe wurde die Bindungs-Temperatur erneut variiert, um die Ergebnisse zu optimieren. Tabelle 7

Probe	Probe Nr.
Polypropylen + 2,5% Polyethylen (Wachs), + 2% TiO₂	1
Polypropylen + 2,5% Polyethylen (Wachs), + 2,5% Kaolin + 2% TiO₂	2
Polypropylen + 2,5% Kaolin + 2% TiO₂	3
Polypropylen + 2,5% Polypropylen (Wachs) + 2% TiO₂	4
Polypropylen + 2% TiO₂	5

Zum Testen dieser Proben wurde die gleichen konventionellen Verfahren wie vorstehend beschrieben angewendet. Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten.
Wie oben angegeben, führte die Zugabe von Polyethylen-Wachs zu der Mischung zu einer Zunahme der Weichheit des Gewebes, aber auch zu einer Abnahme der Festigkeit. Die erfindungsgemäß hergestellte Probe Nr. 3 zeigte ebenfalls eine Zunahme der Weichheit Die Zugfestigkeit des Beispiels Nr. 3 ist höher als in den Beispielen Nr. 1 und 2.
Beispiel Nr. 5
Das folgende Beispiel wurde durchgeführt, um die Effekte von TiO₂ und von Ton auf den Glanz und den Weißgrad von Spunbond-Geweben zu zeigen, die nach den in den obigen Beispielen Nr. 1 und 2 beschriebenen Verfahren hergestellt wurden.
Der Glanz ist definiert als das von einem spiegelglänzenden Material reflektierte Licht. Er kann auch als Oberflächenglanz oder Helligkeit bezeichnet werden. Der Glanz ist eine geometrische Eigenschaft des Aussehens, die mit der Verteilung des Lichtes von dem Objekt in Verbindung steht. Der Test wurde durchgeführt unter Verwendung des Hunterlab-Modular-Glossmeters 048-7. Höhere Werte des Glossmeters zeigen eine höhere Lichtmenge an, die von dem Material reflektiert wurde.
Der Weißgrad und die Gelbverfärbung wurden unter Verwendung des Hunterlab-Tristimulus-Colorimeters D25A-9 bei den Geweben bestimmt. Der Weißgrad basiert auf einer bläulich-weißen Farbe, dem bevorzugten Weiß, und er nimmt ab durch Spuren von Gelb und Grau. Die Gelbfärbung wird verursacht durch eine Absorption im blauen Teil des Spektrums.
Die beiden Komponenten TiO₂ und mineralischer Füllstoff wie Ton kooperieren in Bezug auf die Verringerung des Glanzes und verleihen dem Gewebe ein mehr stoffartiges Aussehen. Diese Kombination von TiO₂ und mineralischen Füllstoffen ist wesentlich für den ästhetischen Vorteil gegenüber konventionellen Polypropylen-Geweben sowie für die verbesserte Weichheit. Dies ist darauf zurückzuführen, dass TiO₂ den Glanz selbst signifikant herabsetzt, während die in dem Ton zu findende Mineral-Kombination den Glanz weiter verringert und die Weichheit des Materials stark verbessert.
Eine Probe eines gut gebundenen Polypropylen-Gewebes wurde in Bezug auf Glanz und Weißgrad vor und nach der Zugabe von TiO₂ und Kaolin getestet. Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten. Tabelle 9

Probe Glanz Weißgrad

Polypropylen 11 -

Polypropylen + 2% TiO₂ 3,5 85

Polypropylen + 2% TiO₂ + 2,5% Kaolin 2,9 81

Polypropylen + 2% TiO₂ + 5% Kaolin 2,5 79
Der Effekt der Verringerung des Glanzes von Polypropylen-Gewebe ist auch ersichtlich bei einem anderen Datensatz, der mit Geweben gesammelt wurde, die bei unterschiedlichen Bindungs-Temperaturen hergestellt wurden. Drei (3) unterschiedliche Spunbond-Gewebeprodukte wurden hergestellt und getestet.
Die Proben, ihre Komponenten und ihre entsprechenden Probe-Nummern sind in der nachstehenden Tabelle 10 angegeben. Tabelle 10

Probe Probe Nr.

Polypropylen + 2% TiO₂ 1

Polypropylen + 2% TiO₂ + 2,5% Kaolin 2

Polypropylen + 2% TiO₂ + 5% Kaolin 3
Diese Gewebe wurden im Hinblick auf den Glanz getestet und es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten.
Wie oben angegeben, wird durch Zugabe von Titandioxid der Glanz von Polypropylen dramatisch vermindert. Durch Zugabe eines mineralischen Füllstoffs wird jedoch der Glanz der Gewebe weiter verringert. Weniger glänzende Gewebe haben ein stoffähnlicheres Aussehen.
Während des Versuchs wurde festgestellt, dass die Gewebe um so mehr die Tönung oder den Farbton von ungebleichtem Ton hatten, je größer die Mengen an Ton waren, die den Geweben zugesetzt wurden. Bei einigen Anwendungen ist diese Farbe erwünscht. Wenn ein Gewebe mit einem weißeren Aussehen bevorzugt ist, können jedoch optische Aufheller zugegeben werden oder der Ton kann durch Calciumcarbonat ersetzt werden.
Beispiel Nr. 6
Spunbond-Nonwoven-Gewebe wurden nach den in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren unter Verwendung eines Polypropylen-Polymers hergestellt. In diesem Beispiel wurden die Einflüsse der Nachbehandlung eines Gewebes durch Orientieren der innerhalb eines Bonded-Gewebes in der Maschinenlaufrichtung enthaltenen Fasern untersucht. Die Proben und eine Liste ihrer Komponenten sind nachstehend angegeben. Tabelle 12

Probe Probe Nr.

Polypropylen + 2% TiO₂ 1

Polypropylen + 2,5% Kaolin + 2% TiO₂ 2

Polypropylen + 5% Kaolin + 2% TiO₂ 3
Jede der obigen Proben wurde einer orientierenden Behandlung in Maschinenlaufrichtung (einer MDO-Behandlung), gelegentlich auch als ”Einschnürung” oder” Einschnürungs-Verstreckung” bezeichnet, unterworfen. Insbesondere wurden die Proben unter Verwendung von Walzen in der Maschinenlaufrichtung verstreckt. Die Verstreckung bewirkte, dass die in den Geweben enthaltenen Fasern in der Maschinenlaufrichtung orientiert wurden. Diese mechanische Behandlung der Gewebe ist in der US-Patentanmeldung Nr. 08/639 637 der gleichen Anmelderin wie der vorliegenden Erfindung, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird, näher beschrieben.
Bei jeder der vorstehend aufgezählten Proben wurde die Weichheit bestimmt. insbesondere wurde für jede Probe ein Gewebe getestet, das der vorstehend beschriebenen Orientierung in Maschinenlaufrichtung unterworfen worden war, und es wurde ein Gewebe getestet, das dieser Behandlung nicht unterworfen worden war. Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten. Tabelle 13

Probe Nr. Becher-Zerknitterungs-Belastung (g) Becher-Zerknitterungs-Energie (q/mm)

1 91 1852

2 80 1332

3 67 1207

1 + MDO 66 1135

2 + MDO 51 815

3 + MDO 40 693
Wie angegeben, führte die Orientierungs-Behandlung in Maschinenlaufrichtung zu einer weiteren Erhöhung der Weichheit der Gewebe.
Beispiel Nr. 7
Nach den in Beispiel Nr. 1 beschriebenen Verfahren wurden Spunbond-Nonwoven-Gewebe aus dem in Beispiel Nr. 2 angegebenen Polypropylen-Polymer hergestellt. In diesem Beispiel wurden die Langzeit-Wärmealterungs-Eigenschaften von erfindungsgemäß hergestellten Geweben untersucht. Es wurden drei verschiedene Gewebeprodukte hergestellt und getestet. Die Proben und die Liste ihrer Komponenten sind nachstehend angegeben. Tabelle 14

Probe Probe Nr.

Polypropylen + 2% TiO₂ 1

Polypropylen + 5% Polyethylenwachs + 2% TiO₂ + 5% Kaolin 2

Polypropylen + 5% Polyethylenwachs + 2% TiO₂ + 5% Aragonit (Calciumcarbonat) 3
Die oben genannten Gewebe wurden zu Proben mit den Dimensionen von etwa 3 inches × 6 inches zugeschnitten. Es wurden mindestens drei Probestücke jeder Probe getestet. Die Beständigkeit gegen thermische Alterung wurde getestet, indem jede Probe in einen auf eine Temperatur von 140°C eingestellten Umwälz-Luftofen eingeführt wurde. Die Proben wurden flach auf eine PYREX-Schale gelegt und periodisch getestet, bis ein Versagen auftrat. Der Punkt des Versagens bei dem Test war der, als das Gewebe so spröde wurde, dass das Gewebe zerfiel, wenn eine geringe Kraft auf das Gewebe in einer Richtung quer zur Maschinenlaufrichtung ausgeübt wurde. Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten. Tabelle 15

Probe Nr. Zeit bis zum Verspröden (h)

1 27

2 53

3 53
Wie oben angegeben, wird durch die erfindungsgemäße Füllstoff Formulierung die Beständigkeit gegen thermische Alterung der Gewebe stark verbessert, verglichen mit einem Gewebe, das nur Titandioxid enthält.
Diese und weitere Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung können vom Fachmann auf diesem Gebiet praktisch angewendet werden, ohne dass dadurch der Geist und der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird, der sich insbesondere aus den nachfolgenden Patentansprüchen ergibt. Außerdem ist es selbstverständlich, dass Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen insgesamt oder teilweise gegeneinander ausgetauscht werden können. Ferner ist für den Fachmann auf diesem Gebiet klar, dass die vorgenannte Beschreibung nur beispielhaft ist und nicht beabsichtigt ist, die Erfindung, wie sie in den nachfolgenden Patentansprüchen beschrieben ist, darauf einzuschränken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

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US 4340563 [0008]
US 3692618 [0008]
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US 3338992 [0008]
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US 3849241 [0009]
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US 5336552 [0013]
EP 0586924 [0013]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

”Polymer Elends and Composites” von John A. Manson und Leslie H. Sperling, Plenum Press, 1976, einer Abteilung der Plenum Publishing Corporation in New York, IBSN 0-306-30831-2, auf den Seiten 273 bis 277 [0014]
ASTM D1238-Tests, Bedingung E [0048]
ASTM-Test-Nr. D3776-96, Option C [0061]
Federal-Test Methods-Standards Nr. 191A [0062]
ASTM-Standard-Test D-1117-14 [0064]
ASTM-Standard-Test D-1388 [0066]
Federal Test-Verfahrens-Standards Nr. 191A [0066]
Federal Test Methods-Standards Nr. 191A [0068]
ASTM-Standard-Test Nr. D 1175 [0068]
ASTM-Test Nr. D 1117.5.3-80 [0071]
ASTM-Verfahren E3313-73 D 1925-70 [0073]
ASTM 523 [0073]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Nonwoven-Gewebes, das stoffartiger aussieht, aus Polymerfasern wobei das genannte Verfahren die folgenden Stufen umfasst: Einarbeitung einer Mischung von Füllstoffen in ein thermoplastisches Polymermaterial, wobei die genannte Mischung von Füllstoffen Titandioxid und einen mineralischen Füllstoff umfasst; Verarbeitung des genannten thermoplastischen Polymermaterials zu Fasern und Herstellung eines Nonwoven-Gewebes aus den genannten Fasern, wobei die genannte Mischung von Füllstoffen dem genannten Polymermaterial in einer Menge einverleibt wird, die ausreicht um die Steifheit des genannten Nonwoven-Gewebes zu verringern und seine Weichheit zu erhöhen, verglichen mit einem Nonwoven-Gewebe, das aus dem genannten thermoplastischen Polymermaterial hergestellt worden ist, das die genannten Füllstoffe nicht enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der genannte mineralische Füllstoff ein Material umfasst, das ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Kaolin-Ton, Calciumcarbonat, Talk, Attapulgit-Ton und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der genannte mineralische Füllstoff ein Material umfasst, das ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Calciumcarbonat, Kaolin und Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die genannte Mischung von Füllstoffen dem genannten thermoplastischen Polymermaterial in einer Menge zugegeben wird, die nicht ausreicht um zu bewirken, dass die genannten Füllstoffe aus der Oberfläche der genannten gebildeten Fasern im wesentlichen herausragen.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das genannte Titandioxid dem genannten thermoplastischen Polymermaterial in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 4 Gew.-% zugegeben wird und der genannte mineralische Füllstoff dem genannten thermoplastischen Polymermaterial in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-% zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das genannte Titandioxid dem genannten thermoplastischen Polymermaterial in einer Menge von etwa 1 bis etwa 2 Gew.-% zugegeben wird und der genannte mineralische Füllstoff dem genannten thermoplastischen Polymermaterial in einer Menge von etwa 2,5 bis etwa 5 Gew.-% zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der genannte mineralische Füllstoff einen Ton umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das genannte thermoplastische Polymermaterial Polypropylen oder ein Propylen-Einheiten enthaltendes Copolymer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die genannten Fasern unter Anwendung eines Spunbond-Prozesses oder eines Meltblown-Prozesses hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das genannte thermoplastische Polymermaterial eine Mischung von Polypropylen und eines Polyamids umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die genannte Mischung außerdem ein Wachs umfasst.
Faser, die geeignet ist zur Herstellung von Geweben, die stoffartige Eigenschaften aufweisen, die umfasst ein thermoplastisches Polymer, das eine Mischung von Füllstoffen enthält, wobei die genannte Mischung von Füllstoffen Titandioxid und einen mineralischen Füllstoff umfasst, wobei die genannten Füllstoffe innerhalb des genannten thermoplastischen Polymers so eingekapselt sind, dass die genannten Füllstoffe aus der Oberfläche der genannten Faser im wesentlichen nicht herausragen.
Faser nach Anspruch 12, worin das genannte Titandioxid innerhalb des genannten thermoplastischen Polymers in einer Menge vorliegt, die weniger als etwa 4 Gew.-% beträgt und worin der genannte mineralische Füllstoff innerhalb des genannten thermoplastischen Polymers in einer Menge von weniger als etwa 10 Gew.-% vorliegt.
Faser nach Anspruch 12, worin das genannte Titandioxid innerhalb des genannten thermoplastischen Polymers in einer Menge von etwa 1 bis etwa 2 Gew.-% vorliegt und der genannte mineralische Füllstoff innerhalb des genannten thermoplastischen Polymers in einer Menge von etwa 2,5 bis etwa 5 Gew.-% vorliegt.
Faser nach Anspruch 12, in der das genannte thermoplastische Polymer Polypropylen oder ein Propylen-Einheiten enthaltendes Copolymer umfasst.
Faser nach Anspruch 15, worin das genannte Titandioxid innerhalb des genannten thermoplastischen Polymers in einer Menge von etwa 1 bis etwa 2 Gew.-% vorliegt und der genannte mineralische Füllstoff innerhalb des genannten thermoplastischen Polymers in einer Menge von etwa 2,5 bis etwa 5 Gew.-% vorliegt.
Faser nach Anspruch 12, worin der genannte mineralische Füllstoff ein Material umfasst, das ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Kaolin, Calciumcarbonat und Mischungen davon.
Faser nach Anspruch 12, die außerdem umfasst einen Träger zur Erleichterung der Zugabe der genannten Füllstoffe zu dem genannten thermoplastischen Polymer, wobei der genannte Träger ein Wachs umfasst.
Faser nach Anspruch 12, worin die genannte Faser eine Meltblown-Faser oder eine Spunbond-Faser umfasst.
Faser nach Anspruch 12, worin das genannte thermoplastische Polymer eine Mischung von Polypropylen und eines Polyamids umfasst, wobei das genannte Polyamid in dem genannten thermoplastischen Polymer in einer Menge von bis zu etwa 5 Gew.-% vorliegt.
Faser nach Anspruch 12, worin die genannte Mischung außerdem ein Wachs umfasst.
Nonwoven-Gewebe, das Fasern umfasst, die aus einem thermoplastischen Polymer hergestellt sind, wobei das genannte thermoplastische Polymer eine Mischung von Füllstoffen enthält, wobei die genannte Mischung von Füllstoffen Titandioxid und einen mineralischen Füllstoff umfasst, wobei die genannten Füllstoffe innerhalb des genannten thermoplastischen Polymers so eingekapselt sind, dass die genannten Füllstoffe aus der Oberfläche der genannten Fasern im wesentlichen nicht herausragen.
Nonwoven-Gewebe nach Anspruch 22, worin der genannte mineralische Füllstoff ein Material umfasst, das ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Kaolin, Calciumcarbonat und Mischungen davon.
Nonwoven-Gewebe nach Anspruch 22, worin das genannte Titandioxid innerhalb des genannten thermoplastischen Polymers in einer Menge von bis zu etwa 4 Gew.-% vorliegt und der genannte mineralische Füllstoff innerhalb des genannten thermoplastischen Polymers in einer Menge von bis zu etwa 10 Gew.-% vorliegt.
Nonwoven-Gewebe nach Anspruch 22, worin das genannte thermoplastische Polymer Polypropylen oder ein Propylen-Einheiten enthaltendes Copolymer umfasst.
Nonwoven-Gewebe nach Anspruch 22, worin die genannten Fasern Meltblown-Fasern oder Spunbond-Fasern umfassen.
Nonwoven-Gewebe nach Anspruch 22, worin das genannte thermoplastische Polymer eine Mischung von Polypropylen und eines Polyamids umfasst, wobei das genannte Polyamid in dem genannten thermoplastischen Polymer in einer Menge von bis zu etwa 5 Gew.-% vorliegt.
Nonwoven-Gewebe nach Anspruch 22, worin die genannte Mischung außerdem ein Wachs umfasst.
Stoffartiges Nonwoven-Gewebe, das Fasern umfasst, die aus einem extrudierten Polymer hergestellt sind, wobei das genannte Polymer umfasst ein thermoplastisches Polymer, das eine Mischung von Füllstoffes enthält, wobei die genannte Mischung von Füllstoffen Titandioxid umfasst, das in einer Menge von bis zu etwa 4 Gew.-% vorliegt, und einen mineralischen Füllstoff, der in einer Menge von bis zu etwa 10 Gew.-% darin enthalten ist, wobei die genannten Füllstoffe innerhalb des genannten thermoplastischen Polymers eingekapselt sind.
Nonwoven-Gewebe nach Anspruch 29, worin das genannte thermoplastische Polymer Polypropylen oder ein Propylen-Einheiten enthaltendes Copolymer umfasst.
Nonwoven-Gewebe nach Anspruch 29, worin das genannte Titandioxid innerhalb des genannten thermoplastischen Polymers in einer Menge von etwa 1 bis etwa 2 Gew.-% vorliegt und der genannte mineralische Füllstoff innerhalb des genannten thermoplastischen Polymers in einer Menge von etwa 2,5 bis etwa 5 Gew.-% vorliegt.
Nonwoven-Gewebe nach Anspruch 31, worin der genannte mineralische Füllstoff Kaolin umfasst.
Nonwoven-Gewebe nach Anspruch 31, worin der genannte mineralische Füllstoff Calciumcarbonat umfasst.
Nonwoven-Gewebe nach Anspruch 29, worin die genannten extrudierten Fasern Meltblown-Fasern oder Spunbond-Fasern umfassen.
Nonwoven-Gewebe nach Anspruch 29, worin das genannte thermoplastische Polymer umfasst eine Mischung von Polypropylen und eines Polyamids, wobei das genannte Polyamid in dem genannten thermoplastischen Polymer in einer Menge von bis zu etwa 5 Gew.-% vorliegt.
Nonwoven-Gewebe nach Anspruch 29, worin die genannte Mischung außerdem ein Wachs umfasst.
Stoffartiges Nonwoven-Gewebe, das Fasern umfasst, die aus einem extrudierten Polymer hergestellt sind, wobei das genannte Polymer umfasst eine Mischung von Polypropylen und eines Polyamids, wobei das genannte Polymer eine Mischung von Füllstoffen enthält, wobei die genannte Mischung von Füllstoffen umfasst Titandioxid, das in einer Menge von bis zu etwa 4 Gew.-% vorliegt, und einen mineralischen Füllstoff, der in einer Menge von bis zu etwa 10 Gew.-% vorliegt, wobei die genannten Füllstoffe innerhalb des genannten Polymers eingekapselt sind.
Nonwoven-Gewebe nach Anspruch 37, worin das genannte Polymer bis zu etwa 5 Gew.-% des genannten Polyamids umfasst.
Nonwoven-Gewebe nach Anspruch 37, worin der genannte mineralische Füllstoff Kaolin umfasst.
Nonwoven-Gewebe nach Anspruch 37, worin der genannte mineralische Füllstoff Calciumcarbonat umfasst.
Nonwoven-Gewebe nach Anspruch 37, worin die genannte Mischung außerdem ein Wachs enthält
Verfahren zur Verbesserung der thermischen Alterungsbeständigkeit eines Nonwoven-Gewebes, das aus polymeren Fasern hergestellt ist, wobei das genannte Verfahren die Stufen umfasst: Einarbeitung einer Mischung von Füllstoffen in ein thermoplastisches Polymermaterial, wobei die genannte Mischung von Füllstoffen Titandioxid und einen mineralischen Füllstoff umfasst; Verarbeitung des genannten thermoplastischen Polymermaterials zu Fasern und Herstellung eines Nonwoven-Gewebes aus den genannten Fasern, wobei die genannte Mischung von Füllstoffen dem Polymermaterial in einer Menge einverleibt wird, die ausreicht, um die thermische Alterungsbeständigkeit des genannten Nonwoven-Gewebes zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 42, worin das genannte thermoplastische Polymermaterial Polypropylen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 42, worin der genannte mineralische Füllstoff ein Material umfasst, das ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Kaolin-Ton, Calciumcarbonat und Mischungen davon, wobei der genannte mineralische Füllstoff in dem genannten Polymermaterial in einer Menge von bis zu etwa 10 Gew.-% vorliegt und das genannte Titandioxid in dem genannten Polymermaterial in einer Menge von bis zu etwa 4 Gew.-% vorliegt.