DE3882187T2

DE3882187T2 - Atmende Verbundlaminate für Gehäuseeinwickelung.

Info

Publication number: DE3882187T2
Application number: DE88304281T
Authority: DE
Inventors: Paresh Jaswantlal Sheth
Original assignee: Exxon Chemical Patents Inc
Current assignee: ExxonMobil Chemical Patents Inc
Priority date: 1987-09-25
Filing date: 1988-05-11
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2008-05-12
Also published as: JPS6490746A; EP0309073A2; AU1615088A; AU621048B2; EP0309073B1; EP0309073A3; US4929303A; DE3882187D1; CA1311181C; ATE91252T1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Laminate zur Verwendung als Hausumhüllung in der Bauindustrie für Wohn- und Bürogebäude, um die Isolierung zu verbessern und eine Wassersperre zu liefern.

Verwandter Stand der Technik

Eine kommerziell verfügbare Hausumhüllungsfolie ist eine einzelne Schicht aus Polyethylen hoher Dichte, die zu Fasern flashgesponnen und gepreßt worden ist, um die Folie zu bilden. Eine andere kommerziell erhältliche Folie, die als Hausumhüllung verwendet wird, ist schmelzgeblasenes, spinngebundenes Polyethylen.
Ein noch anderes Hausumhüllungsmaterial wird aus Polyethylenfolie hergestellt, die an einem Trägerstoff angebracht ist, um verbesserte Festigkeit zu liefern. Das Material weist winzige einpunktierte Löcher auf, um so das Eindringen von Wasser zu vermeiden aber das Atmen zu erlauben.
Alle zuvor genannten Materialien versagen in bestimmten Härtetests, wenn Wasser in einem durch die Folie gebildeten Hohlraum steht und Tensid vorhanden ist. Das Wasser tröpfelt schnell hindurch.
Die Erfindung hat unter anderem die Aufgabe, ein Material zu liefern, das stark ist, ein gutes Gleichgewicht zwischen Atmungsfähigkeits- und Sperreigenschaften aufweist und dem Eindringen von Wasser sogar unter extremen Umständen widersteht.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einem ersten Aspekt liefert die Erfindung ein atmungsfähiges Verbundlaminat, das zur Verwendung als Hausumhüllung geeignet ist und eine atmungsfähige Polyolefinfolie aufweist, die auf einen Vliesstoff laminiert ist und dadurch gekennzeichnet ist, daß
a. die Folie 15 bis 35 Vol.-% eines porenbildenden Füllstoffs, bezogen auf die Polyolefin/Füllstoff-Kombination, und
b. die Folie an den Füllstoffstellen miteinander verbundene Hohlräume umfaßt.
Gemäß einem zweiten Aspekt liefert die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines atmungsfähigen Verbundlaminats, das zur Verwendung als Hausumhüllung geeignet ist, bei dem:
eine atmungsfähige Folie aus Polyolefin extrudiert wird, die 15 bis 35 Vol.-% eines porenbildenden Füllstoffs enthält, bezogen auf die Polyolefin/Füllstoff-Kombination,
die Folie gestreckt wird, damit der Füllstoff von dem Polyolefin weggezogen wird, um miteinander verbundene Hohlräume zu bilden, und
die Folie mit einem atmungsfähigen Vliesstoff laminiert wird.
Die poröse Polyolefinschicht kann nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Eine mit Calciumcarbonat gefüllte Vorläuferfolie kann gestreckt werden, um "atmungsfähige" Folien zu ergeben, die gas-/dampfdurchlässig und flüssigkeitsundurchlässig sind, und ist in der US-A-4 472 328 von Mitsubishi Chemical Industries Ltd. beschrieben. In dem Mitsubishi-Patent ist eine atmungsfähige Polyolefinfolie beschrieben, die aus einer Polyolefin/Füllstoff-Zusammensetzung mit 20 bis 80 Gew.-% eines Füllstoffs wie einem oberflächenbehandelten Calciumcarbonat hergestellt worden ist. Es wurde gefunden, daß ein flüssiges oder wachsartiges Kohlenwasserstoffpolymerelastomer wie flüssiges Butadien mit endständigen Hydroxygruppen eine Vorläuferfolie ergibt, die monoaxial oder biaxial gestreckt werden kann, um eine atmungsfähige Folie herzustellen. Die von Mitsubishi beschriebene atmungsfähige Folie ist auch in der GB-A-2 115 702 der Kao Corporation beschrieben. Neue Folien, bei denen die Folie wie in dieser Schrift beschrieben geprägt und gestreckt ist, können ebenfalls verwendet werden.
Die offene Struktur kann ein kommerziell erhältliches Material sein. Ungewebte, über Kreuz laminierte, fibrilierte Folienstoffe aus Polyethylen hoher Dichte sind ebenfalls bekannt wie beispielsweise in der US-A-4 681 781 von C-I-L Inc. beschrieben und sind kommerziell beispielsweise unter der Handelsbezeichnung CLAF von Conwed Plastics erhältlich. Die CLAF-Folien werden beispielsweise während des Herstellungsverfahrens ausgebreitet und dann an den Kreuzungspunkten laminiert, um einen dünnen, offenen siebartigen Stoff mit guter Festigkeit und Haltbarkeit zu bilden.
Erfindungsgemäß werden poröse Polyolefinfolien, die weit verbreitet für windelartige Anwendungen verwendet werden, mit Verstärkungsstrukturen durch Lamination auf eine Weise kombiniert, die die Folienporosität weitgehend erhält, um ein kombiniertes folienartiges Material zu liefern, das sehr brauchbare Eigenschaften für Hausumhüllungsanwendungen aufweist.
Die erfindungsgemäßen Verbundlaminate weisen eine gute Atmungsfähigkeit, verbesserte Festigkeit und andere Eigenschaften auf. Ein solches Laminat kann formuliert werden, um eine hohe Wasserdampfdurchlässigkeit zu liefern und dennoch eine geringe Durchlässigkeit für Luft, eine hohe Bruchfestigkeit, Reißfestigkeit und Punktierungsfestigkeit zu haben.
Atmungsfähige Hausumhüllungslaminate können hergestellt werden, die eine Wasserdampfdurchgangsrate wie bestimmt gemäß ASTM F372- 73 von mindestens 1000 g/m² pro Tag wie 3000 g/m² pro Tag, vorzugsweise mindestens 6000 g/m² pro Tag und insbesondere mindestens 8000 g/m² pro Tag sowie einen Gurley-Widerstand gegenüber Luftdurchlässigkeit von nicht weniger als etwa 100 s/100 ml aufweisen. Das Laminat widersteht dem Durchgang von Wasser sogar in Gegenwart von tensidartigen Materialien.
Die in dem erfindungsgemäßen Laminat verwendete atmungsfähige Folie wird aus einer Vorläuferfolie hergestellt, die aus einer Polymerzusammensetzung hergestellt worden ist, welche mindestens eine Polyolefinkomponente und einen Füllstoff umfaßt. Die Polyolefinkomponente kann jedes Polyolefin sein, das zur Folienherstellung geeignet ist wie Polypropylen, Copolymere aus Propylen, Homopolymere und Copolymer aus Ethylen oder Mischungen derselben. Ein bevorzugtes Polyolefin ist ein Copolymer aus Ethylen und anderen α-Olefinen mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen und ist insbesondere bevorzugt lineares Polyethylen niederer Dichte.
Das lineare Polyethylen niederer Dichte (LLDPE) wird durch Copolymerisierung von Ethylen mit C&sub4;-C&sub1;&sub0;-α-Olefin hergestellt. Im allgemeinen schließen die bevorzugten α-Olefine diejenigen ein, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Buten-1, Penten-1, Hexen-1, 4-Methylpenten-1, Hepten-1 und Octen umfaßt. Die Comonomere können in Mengen von bis zu 20 Gew.-%, normalerweise zwischen 3 und 14 Gew.-% vorhanden sein.

Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung

Die Erfindung ist ein Laminat aus einer atmungsfähigen Polyolefinfolie und einem Stoff. Geeignete atmungsfähige Polyolefinfolien, die in dem erfindungsgemäßen Laminat verwendet werden, sollten vorzugsweise eine Wasserdampfdurchgangsrate wie bestimmt gemäß ASTM F372-73 von mindestens 1000 g/m² pro Tag, vorzugsweise mindestens etwa 3000 g/m² pro Tag und insbesondere mindestens 6000 oder 8000 g/m² pro Tag sowie einen Gurley-Widerstand gegenüber Luftdurchlässigkeit von nicht weniger als etwa 100 s/100 ml und vorzugsweise nicht weniger als etwa 500 s/100 ml aufweisen.
Die Polymerisation zur Bildung von LLDPE kann bei geringem Druck unter Verwendung eines Chrom-Katalysators oder Ziegler-Katalysators und in der Gasphase durchgeführt werden. Das nach solchen Verfahren hergestellte LLDPE weist eine Dichte zwischen 0,900 und 0,935 g/cm³ und einen Schmelzindex (MI) zwischen 0,1 und 5,0 g pro 10 Minuten auf. Herstellungsverfahren für LLDPE sind bekannt wie diejenigen, die in den US-A-4 076 698 und 4 205 021 beschrieben sind. Aufgrund seiner hohen Reißfestigkeit, einfachen Mischbarkeit und geringen Kosten ist LLDPE die bevorzugte Polyolefinfolienkomponente zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Laminat. Es ist jedoch umfaßt, daß Polyethylen mit ultra niedriger Dichte oder Plastomere mit ultra niedriger Dichte ebenfalls zur Verwendung als Folienkomponente geeignet sind.
Füllstoffe, die in der atmungsfähigen Folie des erfindungsgemäßen Laminats brauchbar sind, können jedes anorganische und organische Material mit einer geringen Affinität für und einer signifikant niedrigeren Elastizität als die Polyolefinkomponente sein. Vorzugsweise ist der Füllstoff ein starres Material mit einer rauhen, hydrophoben Oberfläche oder ein Material, das behandelt worden ist, um seine Oberfläche hydrophob zu machen. Die bevorzugte mittlere Teilchengröße des Füllstoffs liegt zwischen etwa 3 und 5 um für Folien mit einer Dicke zwischen 102 und 152 um (4-6 mils) vor der Streckung. Beispiele der anorganischen Füllstoffe schließen Calciumcarbonat, Talkum, Ton, Kaolin, Siliciumndioxid, Diatomeenerde, Magnesiumcarbonat, Bariumcarbonat, Magnesiumsulfat, Bariumsulfat, Calciumsulfat, Aluminiumhydroxid, Zinkoxid, Magnesiumhydroxid, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Titanoxid, Aluminiumoxid, Mika, Glaspulver, Zeolith, Siliciumdioxid, Ton usw. ein. Calciumcarbonat ist aufgrund der geringen Kosten, Weißheit, Inertheit und Verfügbarkeit besonders bevorzugt. Die anorganischen Füllstoffe wie Calciumcarbonat sind vorzugsweise oberflächenbehandelt, so daß sie hydrophob sind und der Füllstoff Wasser abweisen kann, um die Agglomeration des Füllstoffs zu verringern. Auch sollte die Oberflächenbeschichtung die Dispersion des Füllstoffs in dem Polymer vereinfachen, wobei sie erlaubt, daß der Füllstoff von dem Polyolefin unter Spannung weggezogen werden kann. Ein bevorzugtes Beschichtungsmittel ist Calciumstearat, das von der FDA zugelassen und leicht verfügbar ist. Organische Füllstoffe wie Holzpulver, Pulpenpulver und andere celluloseartigen Pulver können verwendet werden. Polymerpulver wie Teflon -Pulver und Kevlar -Pulver können ebenfalls verwendet werden.
Die Menge an dem Polyolefin zugesetzten Füllstoff hängt von den gewünschten Eigenschaften der atmungsfähigen Folie ab einschließlich der Reißfestigkeit, Wasserdampfdurchgangsrate und der Dehnbarkeit ab. Es wird jedoch angenommen, daß eine atmungsfähige Folie nicht mit einer Menge Füllstoff hergestellt werden kann, wie es hier gelehrt wird, die kleiner als etwa 15 Vol.-% der Polyolefin/Füllstoffzusammensetzung ist (z.B. LLDPE/CaCO&sub3; mit weniger als etwa 38 Gew.-% CaCO&sub3;). Die minimale Menge Füllstoff wird benötigt, um innerhalb der Folie die Verbindung von Hohlräumen, die an den Stellen des Füllstoffs gebildet werden, insbesondere durch den Streckvorgang, sicherzustellen, der anschließend mit der Vorläuferfolie durchgeführt wird. Ferner wird angenommen, daß brauchbare Folien nicht mit einer Menge Füllstoff hergestellt werden können, die mehr als etwa 35 Vol.-% der Polyolefin/Füllstoff-Zusammensetzung beträgt (z.B. LLDPE/CaCO&sub3; mit mehr als etwa 65 Gew.-% CaCO&sub3;). Größere Mengen Füllstoff können Schwierigkeiten beim Mischen und signifikante Verluste hinsichtlich der Festigkeit der fertigen atmungsfähigen Folie hervorrufen.
Polyolefin/Füllstoff-Zusammensetzungen, die in der atmungsfähigen Folie des erfindungsgemäßen Laminats brauchbar sind, können auf verschiedenen Wege gemischt werden. Die Komponenten können beispielsweise durch Trockenmischung dieser Materialien und anschließende Führung der Gesamtzusammensetzung durch einen Mischextruder in innigen Kontakt gebracht werden. Alternativ können die Polyolefin- und Füllstoffkomponenten direkt zu einer Mischvorrichtung geführt werden wie einem Mischextruder, einem kontinuierlichen Mischer mit hoher Scherung, einer Zweiwalzenmühle oder einem internen Mischer wie einem Banbury-Mischer geführt werden. Insgesamt besteht das Ziel darin, eine gleichmäßige Dispersion des Füllstoffs in dem Polymer ohne Agglomeration zu erhalten und dies wird leicht erreicht, indem ausreichende Scherung und Hitze angewendet wird, uxn die Polyolefinkomponente zu schmelzen. Die Mischzeit und -temperatur sollten jedoch kontrolliert werden, wie es normalerweise erfolgt, um einen Molekulargewichtsabbau zu vermeiden. Das Vermischen von LLDPE und Calciumcarbonat, das mit Calciumstearat oberflächenbehandelt worden ist, wird durch Vakuumtrocknung der Mischung innerhalb des Extruders verbessert.
Die Reißfestigkeit und Weichheit einer aus der Polyolefin/Füllstoff-Zusammensetzung hergestellten Folie kann durch Zugabe von kleinen Mengen Olefinelastomer verbessert werden.
Die folienbildende Zusammensetzung kann durch herkömmliche Schlauchextrusion (Verfahren der aufgeblasenen Folienblasen), Gießextrusion oder Quenchverfahren, die in der Technik bekannt sind, zu einer Vorläuferfolie geformt werden. Folienbildung durch Gießextrusion ist bevorzugt, weil die Gießfolie sofort wie im folgenden beschrieben schmelzgeprägt werden kann.
Bei dem Gießextrusionsverfahren wird das geschmolzene Harz aus einer länglichen Düse in Form einer Bahn extrudiert. Die Bahn wird gegen eine kalte Walze gepreßt, um die Folie abzukühlen und zu verfestigen. Auf die Folie kann unter Verwendung einer geprägten Walze ein geprägtes Muster übertragen werden. Die Vorläuferfolie wird vorzugsweise auf ein Maß von 102 bis 152 um (4 bis 6 mils) hergestellt, was eine weitere Streckung wie im folgenden beschrieben erlaubt. Die Extrusionstemperaturen, Düsentemperaturen und Prägewalzentemperaturen hängen von der verwendeten Zusammensetzung ab, liegen aber im allgemeinen für Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung, die durch Gießextrusion hergestellt worden sind, in den folgenden Bereichen:
Schmelztemperatur 177 - 232ºC (350 - 450ºF)
Düsentemperatur 177 - 232ºC (350 - 450ºF)
Prägewalzentemperatur 21 - 54ºC ( 70 - 130ºF).
Folienbildung durch Schlauchextrusion erzeugt ausgewogene Folien mit erhöhter Folienfestigkeit sowohl in Maschinenrichtung als auch quer zur Maschinenrichtung. Beim Verfahren der schlauchförmigen Blasfolien wird die folienbildende Zusammensetzung zuerst geschmolzen und dann durch eine ringförmige Düse extrudiert. Die Düse sollte vorzugsweise einen Düsenspalt aufweisen, der zur Extrusion von LLDPE-Harz geeignet und normalerweise größer als etwa 0,5 mm und vorzugsweise größer als 0,75 mm ist. Die folienbildende Zusammensetzung wird bei einer Schmelztemperatur zwischen etwa 150ºC und 300ºC, vorzugsweise zwischen 190ºC und 240ºC extrudiert. Die geschmolzene Zusammensetzung wird vorzugsweise in einer senkrecht nach oben weisenden Richtung in Form entweder einer Blase oder eines Schlauchs extrudiert, obwohl sie auch abwärts oder horizontal extrudiert werden kann. Das schlauchförmige Extrudat wird auf die gewünschten Abmessungen expandiert und dann durch eine von verschiedenen herkömmlichen Verfahrensweisen, die in der Technik bekannt sind, abgekühlt, z.B. Druckluft, Kern und Wasserquench. Die schlauchförmige Folie oder Blase wird dann geebnet, indem die Folie durch einen Faltrahmen und einen Satz von Quetschwalzen geführt wird. Die Quetschwalzen werden angetrieben, wodurch Mittel zum Ziehen der schlauchförmigen Folie oder Blase weg von der ringförmigen Düse geliefert werden.
Ein positiver Druck eines Gases wie Luft oder Stickstoff wird im Innern der schlauchförmigen Blase aufrechterhalten. Wie beim Betrieb von herkömmlichen Blasfolienverfahren bekannt ist, wird die Gegenwart des Gase kontrolliert, um dem Folienschlauch oder der Folienblase eine gewünschte dimensionale Orientierung zu vermitteln. Das Ausmaß der Expansion der schlauchförmigen Blase kann als Verhältnis des Umfangs der expandierten Blase zum Umfang des Düsenringes gemessen werden. Dieses Verhältnis liegt im allgemeinen im Bereich von 1:1 bis 6:1 und für eine atmungsfähige Vorläuferfolie liegt es vorzugsweise im Bereich von 2:1 bis 4:1.
Prägung wird typischerweise auf der Oberfläche von Polyolefinfolien verwendet, um den Glanz zu verringern. Die Prägung kann der Vorläuferfolienoberfläche zur Zeit der Folienherstellung für die Gießextrusion oder zu einem daran anschließenden Zeitpunkt für die Gieß- oder Schlauchextrusion nach in der Technik bekannten Verfahren aufgebracht werden. Bei der in dem erfindungsgemäßen Laminat verwendeten vorliegenden Folie wird durch Prägung ein Muster verschiedener Foliendicken innerhalb der Vorläuferfolie aufgebracht und die Prägung kann mit jedem Mikro-/Makro-Muster durchgeführt werden, z.B. Schraffierung, Punkten, Linien, Kreisen, Rauten, Hexagons usw. Das Muster kann entweder in Linie und/oder nicht in Linie sein und die Walzen können mit Konfigurationen entweder vom Pin up- und/oder Pin down-Typ geprägt sein.
Die Endherstellung von atmungsfähigen Folien zur Verwendung in dem vorliegenden Laminat wird erreicht, indem die Vorläuferfolie gestreckt wird, um miteinander verbundene Hohlräume zu bilden. Die Streckung oder "Orientierung" der Folie kann monoaxial in Maschinenrichtung (MD) oder in Querrichtung (TD) oder in beide Richtungen (biaxial) erfolgen, entweder gleichzeitig oder nacheinander unter Verwendung von herkömmlichen Anlagen und Verfahren im Anschluß an die Abkühlung der Vorläuferfolie.
Blasfolien werden vorzugsweise in Maschinenrichtung oder in beide Richtungen gestreckt, während Gießfolien vorzugsweise in Querrichtung gestreckt werden. Zur Orientierung in MD wird die Vorläuferfolie um zwei Walzen herumgeführt, die mit verschiedenen Oberflächengeschwindigkeiten angetrieben werden, und schließlich zu einer Aufnahmewalze geführt. Die zweite angetriebene Walze, die der Aufnahmewalze am dichtesten liegt, wird schneller angetrieben als die erste angetriebene Walze. Als Konsequenz wird die Folie zwischen den angetriebenen Walzen gestreckt.
Folienorientierung kann auch in einer Spannvorrichtung mit oder ohne MD-Orientierung durchgeführt werden, um der Folie TD-Orientierung zu vermitteln. Die Folie wird von den Kanten zur Verarbeitung durch die Spannvorrichtung eingeklemmt. Die Streckung von schmelzgeprägten Vorläuferfolien mit einer Spannvorrichtung bei einer Foliengeschwindigkeit von etwa 60 m/min erzeugt atmungsfähige Folien mit den gewünschten Wasserdampfdurchlässigkeiten. Die resultierenden Folien hatten eine größe Durchlässigkeit in den Bereichen mit verringerter Dicke im Vergleich zu den Bereichen mit größerer Dicke.
Obwohl es noch nicht gründlich untersucht worden ist, wird angenommen, daß die Kontrolle der Spannung der Folie während der Streckung für die Kontrolle der Durchlässigkeit wichtig ist. Zur Streckung in der Querrichtung kann die Spannung für ein gegebenes Streckverhältnis durch Einstellung der Foliengeschwindigkeit und der Streckentfernung kontrolliert werden. Die Streckentfernung wird zwischen dem Punkt gemessen, an dem die Folie beginnt an Breite zuzunehmen, bis zu dem dichtesten Punkt, an dem die Folie vollständig gestreckt ist. Zur Streckung in Maschinenrichtung kann die Spannung für ein gegebenes Streckverhältnis durch Kontrolle der Foliengeschwindigkeit und des Spaltes zwischen der ersten und der zweiten getriebenen Walze kontrolliert werden.
Ein Bereich von Streckverhältnissen von 1:2 bis 1:5 hat sich als ausreichend für MD-Streckung erwiesen, wobei ein Verhältnis von 1:4 bevorzugt ist. Ein Bereich von Streckverhältnissen von 1:2 bis 1:5 hat sich für TD-Streckung als zufriedenstellend erwiesen, wobei ein Verhältnis von 1:4 bevorzugt ist.
Die Wasserdampfdurchlässigkeit der geprägten Folie im Anschluß an die Streckung wie gemessen durch die letztendliche WVTR (Wasserdampfdurchgangsrate) der Folie wurde als umgekehrt proportional zur Strecktemperatur gefunden. Streckung bei einer Temperatur von etwa 45ºC ergab eine Folie mit einer etwas höheren WVTR als Streckung bei Temperaturen von etwa 60ºC.
Die gestreckte Folie kann heißfixiert werden, um die Folie für eine anschließende Verarbeitung bei Temperaturen oberhalb der Strecktemperatur zu stabilisieren. Die Folie kann bei jeder Temperatur oberhalb der Strecktemperatur und unterhalb der Erweichungstemperatur heißfixiert werden, um Stabilität hinzuzufügen. Höhere Temperaturen rufen jedoch Steifheit und eine leichte Verringerung hinsichtlich der WVTR hervor. Heißfixierung bei etwa 80ºC erzeugt eine weichere Folie mit wesentlich höherer WVTR im Vergleich zur Heißfixierung bei etwa 95ºC.
Es ist bevorzugt, daß während der Heißfixierung und Kühlung an der Folie Spannung aufrechterhalten wird, um ein Zurückschrumpfen zu minimieren. Beim Kühlen auf Umgebungstemperatur (z.B. Raumtemperatur) oder nahezu auf Umgebungstemperatur kann die Haltekraft verringert werden. Die Folie kann sich etwas in Querrichtung zusammenziehen (zurückschnappen), behält aber einen erheblichen Teil seiner gestreckten Ausmaße bei.
Heißfixierung kann verwirklicht werden, indem die Folie unter Spannung im gestreckten Zustand etwa 1 bis 2 Minuten bei der Heißfixiertemperatur gehalten wird. Vorzugsweise wird die Heißfixierung und Kühlung jedoch durchgeführt, während die Folie etwas kontrahieren gelassen wird, aber immer noch unter Spannung. Die kontrollierte Zurückschrumpfung von 5 bis 30 %, vorzugsweise zwischen 15 und 25 % der maximalen gestreckten Breite hat besonders gute Ergebnisse bei der Beseitigung von Lagerschrumpfung ergeben.
Stoffe, die geeigneterweise auf die atmungsfähige Folie in der Hausumhüllung gemäß der vorliegenden Erfindung laminiert sind, schließen jeden hochfesten Stoff ein, der an die atmungsfähige Folie gebunden werden kann, ohne die Wasserdampfdurchlässigkeit oder den Widerstand gegenüber Luftdurchlässigkeit der atmungsfähigen Folie nachteilig zu beeinflussen, d.h. der Stoff muß im allgemeinen ein geeigneterweise offener Stoff sein, um ein wesentliches Blockieren der Mikroporen der atmungsfähigen Folie zu vermeiden. Der Stoff ist Vlies-Polyolefin wie beispielsweise Polyethylen niederer Dichte, Polypropylen und vorzugsweise lineares Polyethylen niederer Dichte oder Polyethylen hoher Dichte. Der bevorzugte Stoff weist eine Dehnung (ASTM D1682) kleiner als etwa 30 %, eine Elmendorf-Reißfestigkeit (ASTM D689) von mindestens 300 g, vorzugsweise mindestens 600 g und speziell mindestens 900 g und eine Bruchbelastung (ASTM D1682) von mindestens 268 kg/m (15 lb/in), vorzugsweise mindestens 447 kg/m (25 lb/in) und insbesondere mindestens 536 kg/m (30 lb/in) auf. Geeignete Stoffe können auch aus HDPE-Folien mit äußeren Heißsiegelschichten sein, z.B. aus Ethylen-Vinylacetat, die auf jeder Seite des HDPE koextrudiert sind. Die Folien sind fibriliert und die resultierenden Fasern werden in mindestens zwei Querrichtungen bei einer Strangzahl von 2 bis 4 pro cm (6 bis 10 per inch) ausgebreitet. Die ausgebreiteten Fasern werden dann durch Hitze über Kreuz laminiert, um einen ungewebten Stoff (Vliesstoff) mit 76 bis 127 um (3 bis 5 mils) zu ergeben und ungefähr gleicher MD- und TD-Festigkeit. Diese Stoffe haben ausgezeichnete Festigkeitseigenschaften sowohl in MD als auch TD zur Verstärkung der atmungsfähigen Folie, eine offene Struktur zur Vermeidung einer wesentlichen Blockierung der Mikroporen der atmungsfähigen Folie, wenn sie darauf laminiert sind, und eine äußere Heißsiegelschicht aus beispielsweise Ethylen-Vinylacetat- Copolymer.
Der Stoff und die atmungsfähige Folie werden zusammen laminiert, um den erfindungsgemäßen atmungsfähigen Verbund zu bilden. Die Laminierung kann bewirkt werden, indem die Folie und der Stoff einander gegenüber angeordnet und Hitze und Druck angewendet werden. Die Laminierungstemperaturen, denen die Folie und der Stoff ausgesetzt sind, sollten ausreichen, um Laminierung zu erreichen, sollten aber nicht zu hoch sein, um das Fließen des Folienpolymers in die mikroporösen Räume und eine damit verbundene Verringerung der Wasserdampfdurchlässigkeit zu vermeiden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Stoff auf einer heißen Walze erhitzt, vorzugsweise bei 93 bis 116ºC (200 bis 240ºF) und dann vorzugsweise bei einem Druck von etwa 35 bis 70 N/cm² (50 bis 100 psi) in Kontakt mit der unerhitzten Folie gepreßt, um den Stoff und die Folie zu dem Laminat zu verbinden.
Bevorzugte Stoffe sind kommerziell unter den Handelsbezeichnungen CC-1001, CC-2001 und CC-3001 CLAF , ungewebte HDPE-Stoffe, erhältlich.

BEISPIELE

Die folgenden Beispiel, die die schmelzgeprägten atmungsfähigen Folien und Stofflaminate daraus, die erfindungsgemäß hergestellt worden sind, illustrieren, sollen die Erfindung nicht auf die spezifischen Zusammensetzungen beschränken. Andere Verbindungen wie Elastomere, Stabilisatoren gegen Hitze und Ultraviolettstrahlen, Pigmente, antistatische Mittel usw. können den Zusammensetzungen auf herkömmliche Weise zugesetzt werden. In den folgenden Beispielen wurden die Wasserdampfdurchgangsraten (WVTR) gemäß ASTM F372-73 unter Verwendung eines Permatran W1 Analysator, hergestellt durch Modern Controlls International, Inc., gemessen und der Luftwiderstand wurde auf einem Gurley H-P-S-Tester Nr. 4200 gemäß den Herstelleranleitungen gemessen.

Beispiel 1 (Vergleich)

Ein lineares Polyethylen niederer Dichte, das aus einem Copolymer aus Ethylen und Hexen-1 bestand, wurde mit einem gleichen Gewicht eines oberflächenbehandelten Calciumcarbonats gemischt. Das Calciumcarbonat war mit Calciumstearat oberflächenbehandelt, um die Oberfläche der Teilchen hydrophob zu machen. Die resultierende Formulierung wurde zu einer Vorläuferfolie mit einer Dicke von ungefähr 102 bis 152 um (4 bis 6 mils) gießextrudiert.
Die resultierende Vorläuferfolie wurde gekühlt und dann in Querrichtung bei einem Streckverhältnis von 4:1 und einer Foliengeschwindigkeit von etwa 60 m pro Minute einer Spannbeanspruchung unterzogen. Die Streckung wurde in einem Spannrahmen durchgeführt, wobei Hitze nur der Endzone des Spannrahmens zugeführt wurde. Die Temperatur der Folie in der Endzone wurde bei etwa 93ºC gehalten. Als ein Ergebnis der Konvektion innerhalb des Spannrahmens trat bei ungefähr 60ºC eine Streckung der Folie auf. Die Folie wurde weiß und atmungsfähig, wenn sie gestreckt wurde, und behielt diese Eigenschaften im Anschluß an die Heißfixierungsbehandlung. Die fertige atmungsfähige Folie hatte bei 38ºC eine Wasserdampfdurchgangsrate von bis zu 5800 g/m² pro Tag.

Beispiel 2

Die LLDPE/Calciumcarbonat-Zusammensetzung von Beispiel 1 wurde unter den gleichen Bedingungen wie bei Beispiel 1 gießextrudiert. Die Vorläuferfolie wurde zwischen einer glatten Walze und einer mit Rauten gemusterten Prägewalze durchgeführt. Die resultierende Folie hatte eine Dicke von ungefähr 102 bis 152 um (4 bis 6 mils) und auf einer Seite ein Rautenmuster. Die Folie wurde weißer, wenn sie bei der Temperatur und den Bedingungen, die in Beispiel 1 angegeben sind, gestreckt wurde. Wie bei Beispiel 1 beschrieben wurde außerdem eine Heißfixierung durchgeführt. Diese Folie hatte einen WTVR-Wert von 8100 g/m² pro Tag. Eine Streckung führt zu größerer Durchlässigkeit in den dünneren Bereichen der Folie, die durch die Prägewalze erzeugt wurde, im Vergleich zu dem dicken Gebiet, die größere Festigkeit behielt. Die fertige Folie hatte eine faltige und weichere Folienstruktur und eine höhere Reißfestigkeit als die Folie von Beispiel 1.

Beispiel 3

Die LLDPE/Füllstoff-Zusammensetzung von Beispiel 1 wurde unter den gleichen Bedingungen von Beispiel 1 extrudiert und schmelzgeprägt. Die Vorläuferfolie wurde dann mit der Spannvorrichtung von Beispiel 2 gestreckt. Die Temperatur der Folie in der Heißfixierzone wurde bei etwa 78ºC gehalten und die Streckung trat bei etwa 35ºC auf. Die fertige Folie hatte einen WTVR-Wert von 10 300 g/m² pro Tag.

Beispiel 4

Eine atmungsfähige Folie wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 3 hergestellt, ausgenommen, daß die Strecktemperatur auf 70ºC eingestellt wurde. Die fertige Folie hatte einen WVTR-Wert von 10 000 g/m² pro Tag.

Beispiel 5

Eine atmungsfähige Folie wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 3 hergestellt, ausgenommen, daß die Strecktemperatur auf 93ºC eingestellt wurde. Die fertige Folie hatte einen WVTR-Wert von 9 900 g/m² pro Tag.
Die folgende Tabelle I zeigt einen Vergleich der Variablen der Beispiele 1 bis 5. Tabelle I Strecktemp.,ºC Heißfixierungstemp., ºC Beispiel 1 (Vergleich) Beispiel

Beispiele 6 - 19

Verschiedene atmungsfähige Folien ("BF"), die auf die oben beschriebene Weise unter den Bedingungen, die in Tabelle II angegeben sind (50 Gew.-% LDPE/50 Gew.-% CaCO&sub3;) hergestellt wurden, wurden mit kommerziell erhältlichen ungewebten CLAF Stoffen bezeichnet als CLAF-1001, CLAF-2001, CLAF-3001 und CLAF-5001 mit den in Tabelle 2 angegebenen Eigenschaften heißlaminiert. Die CLAF -Stoffe wiesen eine Heißsiegelschicht auf, die Ethylen- Vinylacetat-Copolymer umfaßte. Die atmungsfähigen Folien und Stoffe wurden heißlaminiert, indem der Stoff auf 93 bis 116ºC (200 bis 240ºF) erhitzt wurde und die unerhitzte BF zwischen Walzen mit 70 N/cm² (100 psi) auf den erhitzten Stoff gepreßt wurde. Zwei kommerziell erhältliche Hausumhüllungen mit den Handelsbezeichnungen BARRICADE (spinngebundenes Polyethylen) und TYVEK (flash-gesponnenes HDPE) sind in Tabelle II als Beispiele 18 und 19 für Vergleichszwecke enthalten. Tabelle II Bruchbelastung Dehnung (%) Elmendorf-Reißen (%) Beispiel Folie/Stoff/Verbund Strecktemperatur ºC (ºF) Heißfixierungstemp. ºC (ºF) Laminierungstemp. ºC (ºF) Gewicht g/m² (oz/yd²) Gurley-Luftwiderstand (s/100 ml) Barricade Tyvek
Aus den Daten der vorangegangenen Tabelle II ist leicht ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Hausumhüllung der kommerziell erhältlichen Hausumhüllung weit überlegen ist, sowohl hinsichtlich des Luftwiderstandes als auch der Reißfestigkeit und vergleichbar in der Wasserdampfdurchlässigkeit. Ziemlich überraschend ist, daß das atmungsfähige Folie/CLAF-Stoff-Laminate die gewünschte Wasserdampfdurchlässigkeit und den Luftwiderstand der atmungsfähigen Folie im wesentlichen behält, aber dennoch im allgemeinen durchschnittliche Reiß-, Dehn- und Bruchbelastungseigenschaften aufweist, die besser sind als die der atmungsfähigen Folie oder des CLAF-Stoffes, ein wirklich synergistisches Ergebnis.
Obwohl die Erfindung als eine Hausumhüllung beschrieben worden ist, sind der laminierte Stoff und die laminierte Folie gleichermaßen für andere Anwendungen brauchbar einschließlich beispielsweise die Herstellung von Einwegabsorbierstoffen wie Windeln und Inkontinenzvorrichtungen, medizinische und chirurgische Materialien, Kleidung und Haushaltseinrichtungsgegenstände, Band und Verpackung sowie Filtermembranen. Spezifische Beispiele können Verbrennungsverbände, sterile Verpackung, Regenmäntel, Schuhauskleidungen, beschlagfreie Verpackungsfolien, Bakterienfilter, Wasserreinigungsfilter und dergleichen einschließen.

Claims

1. Atmungsfähiges Verbundlaminat, das zur Verwendung als Hausumhüllung geeignet ist und eine atmungsfähige Polyolefinfolie umfaßt, die auf einen Vliesstoff laminiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a. die Folie 15 bis 35 Vol.-% eines porenbildenden Füllstoffs, bezogen auf die Polyolefin/Füllstoff-Kombination, und

b. die Folie miteinander verbundene Hohlräume an den Füllstoffstellen umfaßt.

2. Laminat nach Anspruch 1, bei dem der Stoff aus Polyolefin ausgewählt aus Polyethylen hoher Dichte, Polypropylen und linearem Polyethylen niederer Dichte besteht.

3. Laminat nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Stoffschicht des Laminats eine äußere Heißsiegelschicht aufweist.

4. Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Stoff aus fibrillierter Polyethylenfolie hoher Dichte besteht, wobei die resultierenden Fasern in mindestens zwei Querrichtungen ausgebreitet und über Kreuz laminiert sind und auf jeder Seite der Folie äußere Heißsiegelschichten vorhanden sind, wobei der Stoff MD- und TD-Strangzahlen von 2 bis 4 pro cm (6 bis 10 pro inch) und eine Dicke von 76 bis 127 um (3 bis 5 mils) aufweist.

5. Laminat nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei dem die Heißsiegelschicht oder -schichten aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymer bestehen.

6. Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Stoff eine Dehnung von weniger als 30 %, eine Elmendorf- Reißfestigkeit von mindestens 300 g und eine Bruchbelastung von mindestens 268 kg/m (15 lb/inch) aufweist.

7. Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Folie eine Wasserdampfdurchgangsrate von mindestens 1000 g/m² und eine Gurley-Luftwiderstandsrate von nicht weniger als 100 s/100 ml aufweist.

8. Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Folie eine Wasserdampfdurchgangsrate von mindestens 8 000 g/m² und eine Gurley-Luftwiderstandsrate von nicht weniger als 500 s/100 ml aufweist.

9. Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Folie aus einem Copolymer aus Polyethylen und einem C&sub4;-&sub1;&sub0;-α- Olefin besteht.

10. Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Folie aus linearem Polyethylen niederer Dichte besteht.

11. Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Füllstoff aus Calciumcarbonat besteht, das mit einem hydrophoben Beschichtungsmittel oberflächenbehandelt ist.

12. Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Folie geprägt ist.

13. Verfahren zur Herstellung eines atmungsfähigen Verbundlaminats, das zur Verwendung als Hausumhüllung geeignet ist, bei dem:

eine atmungsfähige Folie aus Polyolefin extrudiert wird, die 15 bis 35 Vol.-% an porenbildendem Füllstoff enthält, bezogen auf die Polyolefin/Füllstoff-Kombination, die Folie gestreckt wird, damit der Füllstoff von dem Polyolefin weggezogen wird, um miteinander verbundene Hohlräume zu bilden, und

die Folie mit einem atmungsfähigen Vliesstoff laminiert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Stoff wie in einem der Ansprüche 2 bis 6 definiert ist.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, bei dem die Folie wie in einem der Ansprüche 7 bis 12 definiert ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem der Füllstoff aus Calciumcarbonat besteht, das mit einem hydrophoben Beschichtungsmittel oberflächenbehandelt ist.