DE60021918T2

DE60021918T2 - Mikroporöser mehrschichtfilm und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE60021918T2
Application number: DE60021918T
Authority: DE
Inventors: Bo Gustafson
Original assignee: Trioplanex France S A; TRIOPLANEX FRANCE SA
Current assignee: Trioplanex France S A; TRIOPLANEX FRANCE SA
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2020-12-29
Also published as: DE60021918T3; DE60021918D1; FR2802849A1; ES2248166T5; EP1250225A1; AU3181501A; EP1250225B2; ATE301543T1; EP1250225B1; ES2248166T3; WO2001047710A1; FR2802849B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mikroporösen Mehrschichten-Films, der für Flüssigkeiten undurchlässig, jedoch für Gase und insbesondere für Wasserdampf durchlässig ist.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines mikroporösen Mehrschichten-Films, der für Flüssigkeiten undurchlässig, jedoch für Wasserdampf durchlässig ist, durch Coextrusion von thermoplastischen Zusammensetzungen, die bestehen aus Mischungen von Olefinpolymeren und/oder Olefincopolymeren und gegebenenfalls aus teilchenförmigen Füllstoffen, wobei jede Schicht des Films eine spezifische Zusammensetzung hat.
Die Erfindung betrifft außerdem einen mikroporösen dünnen Film mit Mehrschichten-Struktur, der undurchlässig für Flüssigkeiten und für Wasserdampf durchlässig ist, sowie Laminatprodukte, in denen der genannte Film auf mindestens ein nicht gewebtes Gewebe (Vliesstoff) auflaminiert ist, und wegwerfbare bzw. Einweg-Hygieneartikel, wie z.B. Windeln für Kinder, für inkontinente Erwachsene oder für Frauenhygiene-Artikel, in denen der mikroporöse Film und/oder das Laminatprodukt enthalten ist (sind).
Stand der Technik
Filme, die aus Polymeren hergestellt sind, sind normalerweise undurchlässig für Flüssigkeiten und für Wasserdampf, d.h. sie stellen eine echte Sperrschicht für diese Materialien dar.
Wenn diese Sperrschichtfilme als Komponenten von wegwerfbaren bzw. Einweg-Sanitärartikeln, wie z.B. Windeln für Kinder oder für inkontinente Erwachsene oder auch für Frauenhygiene-Artikel verwendet werden, können sie Hautreizungen und ein unangenehmes Tragegefühl hervorrufen, da die Feuchtigkeit während des Tragens des Artikels nicht daraus entweichen kann. Deshalb wurden umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, um insbesondere Filme zu entwickeln, die für die Herstellung von Windeln für Kinder, für inkontinente Erwachsene und für Frauenhygiene-Artikel bestimmt sind, wobei insbesondere geachtet wurde auf die Atmungsaktivität des Films, auf seinen textilen Griff (Anfühlen), speziell wenn es sich dabei um einen äußeren (Unterlagen) Film handelt. Es wurden bereits mehrere Verfahren entwickelt zur Herstellung von Polymerfilmen, die für Wasser undurchlässig, jedoch für Wasserdampf (allgemein für Gase) durchlässig sind mit einer erhöhten Transmissionsgeschwindigkeit.
Diese Verfahren haben größtenteils zur Herstellung von atmungsaktiven Filmen (die für Gase durchlässig sind) geführt, bei denen das eine oder andere Mittel angewendet wurde, um auf physikalischem Wege eine Mikroporosität in diesen Filmen zu erzeugen, oder spezifische Polymere, wie z.B. hydrophile Polymere, verwendet wurden, deren Kettenstrukturen gleichzeitig die Absorption von Wasserdampf und den Transport von Gasen erlauben.
Was die Mikroporosität der unter Anwendung der bekannten Verfahren erhaltenen Filme angeht, so kann diese erzielt werden durch Anwendung zahlreicher Methoden, wie z.B. durch mechanische Mikroperforation.
Das am häufigsten angewendete Verfahren zur Herstellung von mikroporösen Filmen besteht jedoch darin, dass in einer ersten Stufe eine Mischung von Polymeren und mineralischen Füllstoffen verwendet wird, die extrudiert (oder blasextrudiert) wird zur Bildung eines Vorläuferfilms, und dass dann in einer zweiten Stufe dieser Vorläuferfilm in Längsrichtung und/oder in Querrichtung bei einer Temperatur, die niedriger ist als der Schmelzpunkt der Polymermischung, ausgezogen bzw. verstreckt wird zur Erzeugung einer Vielzahl von Poren oder mikrofeinen Löchern.
Diese Poren (oder mikrofeinen Löcher) haben Durchmesser, die ausreichend klein sind, um den Durchgang von Flüssigkeiten zu verhindern, die jedoch den Transport (Durchgang) von Gasen (Wasserdampf) mit Transmissionsgeschwindigkeiten, die von sehr niedrig bis zu sehr hoch reichen, erlauben.
Der Bereich der Eigenschaften, die mit Systemen auf der Basis von Polyolefinen verbunden sind, zeigt, dass die Verfahren und die Ausgangsmaterialien eine kritische Rolle bei der Festlegung des Profils der Endeigenschaften spielen: Elektro nenmikroskop-Mikrofotografien erlauben beispielsweise die Darstellung der Unterschiede in der Form der Poren der uniaxial oder biaxial verstreckten Filme.
Der Test, der darin besteht, die Wasserdampf-Transmissionsgeschwindigkeit zu bestimmen, ist ein Mittel, um die Atmungsaktivität des Films, d.h. die Masse oder das Volumen des durch die Dicke des Films transportierten Gases pro Oberflächeneinheit und pro Zeiteinheit unter gut definierten Umgebungsbedingungen zu bestimmen (zu messen).
Darüber hinaus können die für Gase durchlässigen (atmungsaktiven) Filme, die für Flüssigkeiten undurchlässig sind, eine Einschichten- oder neuerdings eine Mehrschichtenstruktur haben. Filme mit Mehrschichtenstruktur sind allgemein bekannt auf dem Gebiet der Verpackungen von Lebensmitteln, die eine Sauerstoff-Sperrschicht enthalten. Diese Filme mit Mehrschichtenstruktur dienen dazu, unterschiedliche Klassen (Typen) von Polymeren, die untereinander nicht kompatibel sind, miteinander zu kombinieren und die daher bei ihrer Verwendung in einem Film die Anwesenheit von Polymeren mit einer Funktionalität erfordern, die einen polaren Charakter haben. Diese Filme mit Mehrschichtenstruktur können entweder unter Anwendung eines Verfahrens, das darin besteht alle Schichten gemeinsam zu extrudieren (direkt oder gleichzeitig), gefolgt von ihrem Ausziehen bzw. Verstrecken, oder nach einem Verfahren hergestellt werden, das darin besteht, mehrere Schichten (die vorher extrudiert oder verstreckt worden sind) durch Aufeinanderlaminieren miteinander zu vereinigen, oder auch nach einem Verfahren, bei dem auf eine bereits vorhandene Lage (Schicht), wie z.B. einen Vliesstoff, ein Überzug extrudiert wird, gefolgt von einem Verstrecken.
Beispiele für solche Filme mit Mehrschichtenstruktur, die atmungsaktiv sind, jedoch für Flüssigkeiten undurchlässig sind, sind in zahlreichen Dokumenten bereits beschrieben.
In dem US-Patent 5 164 258 ist ein Film mit Mehrschichtenstruktur beschrieben, der für Wasserdampf durchlässig ist, der äußere Schichten aufweist, die aus einem mikroporösen hydrophoben Polymermaterial hergestellt sind, und der eine innere (zentrale) Schicht aufweist, die aus einem hygroskopischen Polymermaterial hergestellt ist, der, so lange er trocken ist, sehr gute Sperrschichteigenschaften gegenüber Sauerstoff aufweist, diese Eigenschaft jedoch verliert, wenn er feucht wird. Dieser Film mit Mehrschichtenstruktur weist außerdem Klebstoffschichten auf, die zwischen den äußeren Schichten und der mittleren (zentralen) Schicht angeordnet sind. In dieser Patentschrift ist angegeben, dass die Wasserdampf-Transmissionsgeschwindigkeit für die äußeren Schichten etwa 500 g/m²/24 h betragen muss, um die aus der Sterilisationsbehandlung resultierende Feuchtigkeit abziehen zu können. Dieser Film mit Mehrschichtenstruktur ist somit insbesondere geeignet für Verpackungszwecke (bei denen eine Sauerstoff-Sperrschicht erforderlich ist) und er kann nicht verwendet werden für Sanitär- oder Hygiene-Anwendungszwecke.
In dem US-Patent 4 828 556 ist eine Mehrschichtenstruktur beschrieben, die besteht aus einem atmungsaktiven Film aus polymeren Materialien, der eine Sperrschicht gegenüber Flüssigkeiten bildet, der zwischen zwei mikroporösen Vliesstoff-Schichten angeordnet ist. Diese Struktur umfasst einen porösen Film (Lage), auf den durch Beschichten ein Polyvinylalkoholfilm aufgebracht ist oder der mit einem vorher hergestellten Polyvinylalkoholfilm laminiert ist.
Eine zusätzliche Haftfähigkeit ist nicht erforderlich, weil der Polyvinylalkoholfilm gleichzeitig als Klebstoffschicht und als für Wasserdampf durchlässige Schicht fungiert.
In dem US-Patent 4 758 239 ist ebenfalls eine atmungsaktive Mehrschichten-Struktur beschrieben, die eine Sperrschicht gegenüber Flüssigkeiten bildet, die umfasst eine erste Schicht, hergestellt aus einem porösen Vliesstoff, und eine zweite Schicht, die auf eine der Oberflächen der ersten Schicht aufgebracht ist. Diese zweite Schicht wird gebildet durch einen zusammenhängenden Film, der durch Beschichten mit einem wasserlöslichen polymeren Material hergestellt worden ist: dieser Film ist nicht mikroporös in dem Sinne, dass er im Wesentlichen Poren enthält, er kann jedoch in seiner Dickenrichtung von Wassermolekülen durchquert werden, die in dem Filmmaterial löslich sind und die dadurch von einer Oberfläche zur anderen Oberfläche des Films transportiert werden.
Anstelle eines durch Beschichten hergestellten Films kann der kontinuierliche (zusammenhängende) Film auch ein vorher hergestellter Film sein, der aus einem wasserlöslichen polymeren Material hergestellt worden ist, der auf die erste Schicht der genannten Struktur, die aus einem porösen Vliesstoff besteht, auflaminiert worden ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem wasserlöslichen polymeren Material um einen Polyvinylalkohol.
Diese verschiedenen Mehrschichten-Strukturen werden hergestellt aus unterschiedlichen Arten (Klassen) von Polymeren in unterschiedlichen Schichten: wobei bekannt ist, dass die Polyvinylalkohole schwieriger zu verformen sind als die Polyolefine.
In der Internationalen Patentanmeldung WO 97/04955 ist ein Verfahren zur Herstellung eines atmungsaktiven Films mit symmetrischer Mehrschichten-Struktur beschrieben. Die Struktur dieses atmungsaktiven Films umfasst insbesondere fünf Schichten, wobei die erste Schicht die zentrale (mittlere) Schicht ist, die beiden anderen Schichten die Hautschichten sind und die beiden letzten Schichten die Klebstoff- bzw. Adhäsionsschichten zwischen den Hautschichten und der zentralen (mittleren) Schicht sind. Diese verschiedenen Schichten werden unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Klassen von Polymeren hergestellt:

– die zentrale (mittlere) Schicht wird hergestellt aus einer Mischung von Polyolefinen und mineralischen Füllstoffen,
– die Hautschichten werden hergestellt aus hydrophilen polymeren Materialien, die im Wesentlichen frei von mineralischen Füllstoffen sind, und
– die dazwischenliegenden Haft- bzw. Klebstoffschichten bestehen aus einer Mischung von (recyclisierten) Polymeren, die aus Schichten stammen, welche die Hautschichten und die zentrale Schicht des atmungsaktiven Films aufbauen, um eine Haftung zwischen diesen drei Schichten zu ermöglichen.

Alle diese Verfahren zur Herstellung von Filmen mit Mehrschichten-Struktur weisen größere Nachteile (bei ihrer technischen Herstellung) auf, von denen einige bestimmte nachstehend genannt sind:

– zunächst bringen die hydrophilen Polymeren, oder sogar wasserlöslichen Polymeren, die als Ausgangsmaterialien zur Herstellung des atmungsaktiven, jedoch undurchlässigen Films verwendet werden, sehr hohe wirtschaftliche Kosten mit sich, verglichen mit den Polyolefinen, die gleichzeitig in der Struktur des genannten Films verwendet werden;
– darüber hinaus sind diese symmetrischen Mehrschichten-Strukturen nicht speziell konzipiert, um ihre spätere Zusammenfügung zu erlauben, weil ihre Konzeption im Wesentlichen ausgerichtet ist auf die Erlangung einer maximalen Atmungsaktivität;
– außerdem ist es auch bekannt, dass die Coextrusionsverfahren zur Herstellung eines Films mit Mehrschichten-Struktur technisch kritisch sind, schwer zu regulieren sind wegen der Viskositätsunterschiede, die zwischen den verschiedenen Klassen von Polymeren bestehen, welche die verschiedenen Schichten aufbauen; und
– schließlich sind die Verfahren zur Herstellung durch Coextrusion eines Films mit Mehrschichten-Struktur schwierig durchzuführen, wenn sie aus Produktivitätsgründen in einem schnellen Durchlauf hergestellt werden sollen.

Ziele der Erfindung
Daher wird mit der vorliegenden Erfindung eine bestimmte Anzahl von Zielen verfolgt, um die oben genannten Nachteile zu eliminieren.
In der nachfolgenden Beschreibung des Gegenstandes der Erfindung wird die Durchlässigkeit des Films für Gase allgemein ausgedrückt durch die Durchlässigkeit des Films für Wasserdampf.
Ein erstes Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Films mit Mehrschichten-Struktur bereitzustellen, der für Flüssigkeiten undurchlässig und für Wasserdampf durchlässig ist, wobei das Verfahren mit hohen Produktitionsgeschwindigkeiten durchgeführt werden kann und in dem Verfahren Polyolefine als Materialien verwendet werden, welche die verschiedenen Schichten aufbauen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Films mit Mehrschichten-Struktur bereitzustellen, der für Flüssigkeiten undurchlässig, jedoch für Wasserdampf durchlässig ist, bei dem man von einer Mehrschichten-Coextrusion ausgeht, in der Weise, dass eine große Anpassungsfähigkeit des Aufbaus der verschiedenen Schichten besteht. Insbesondere wird erfindungsgemäß angestrebt die Herstellung eines asymmetrischen Aufbaus von Schichten, um in den Mehrschichten-Film Adhäsionsmittel einzuarbeiten für das spätere Zusammenfügen des Films mit anderen Strukturen, wie z.B. einem Vliesstoff.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin:

– das Verfahren zur Herstellung eines Films mit Mehrschichten-Struktur, der für Flüssigkeit undurchlässig, jedoch für Wasserdampf durchlässig ist, durch Coextrusion zu optimieren durch spezifische Zusammensetzungen der Hautschichten, der Viskositäten der die Schichten aufbauenden Materialien, die zwischen den Schichten gut aneinander angepasst sind (für gegebene hohe Geschwindigkeits- und Temperaturbedingungen), mit einer ausgezeichneten Kompatibilität zwischen den Schichten und
– die Gefahren der Anhäufing (Anreicherung) von Polymermaterialien an der Zieh- bzw. Spinndüse zu vermindern, um dadurch die Häufigkeit eines Eingriffs zur Reinigung derselben zu verringern.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, alle flüchtigen Materialien, die in den Ausgangsmaterial-Mischungen vorhanden sind (Feuchtigkeit, Luft oder andere) zu eliminieren, die bei der Extrusion durch Erwärmen freigesetzt werden könnten und welche die kontrollierte Bildung von Poren in den verschiedenen Schichten des mikroporösen Films stören könnten.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die Atmungsaktivität des Films mit Mehrschichten-Struktur, d.h. die Wasserdampf-Transmissionsgeschwindigkeit in der Endstruktur, zu optimieren bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Undurchlässigkeit des Films für Flüssigkeiten.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, unter Anwendung des genannten Verfahrens einen dünnen Film mit Mehrschichten-Struktur herzustellen, der für Flüssigkeiten undurchlässig und für Wasserdampf durchlässig ist, der eine ausreichende Reißfestigkeit aufweist, sodass er als Unterlagenfilm für Windeln für Kinder, für inkontinente Erwachsene und für Frauenhygiene-Artikel verwendet werden kann und durch Auflaminieren auf einen Vliesstoff aufgebracht werden kann, wobei das daraus resultierende Laminatprodukt dann in den genannten Artikeln verwendet werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Polyolefinfilms mit Mehrschichten-Struktur, der gleichzeitig die Eigenschaften hat, für Wasserdampf durchlässig und für Flüssigkeiten undurchlässig zu sein, wobei dieses Verfahren die folgenden Stufen umfasst:

das Coextrudieren von mindestens drei Schichten, die aus thermischen polymeren Materialien bestehen, unter Verwendung einer Ziehdüse, wobei ein Vorläuferfilm gebildet wird, der mindestens die folgende Struktur ABC oder ABA oder CBC aufweist, worin "A" eine Hautschicht darstellt, "B" eine zentrale (mittlere) Schicht darstellt und "C" eine Adhäsions/Hautschicht darstellt;
– das Ausziehen (Verstrecken) des Vorläuferfilms mit coextrudierten Mehrfachschichten unter Bildung des Mehrschichtenfilms, der für Wasserdampf durchlässig, jedoch für Flüssigkeiten undurchlässig ist, wobei
– die Hautschicht "A" mindestens ein polares thermisches Polyolefin-Copolymer und/oder Polyolefin-Pfropfpolymer enthält, die aufweist einen E-Modul von < 50 mPa (nach der ASTM-Norm Nr. 882 für einen 15 μm dicken gegossenen Film), eine Fließfähigkeit, bestimmt durch den "Schmelzflussindex" (MFI-Norm nach ASTM D1238, 2,16 kg, 190°C für Polyethylene und 230°C für Polypropylene), zwischen 1,5 und 10 g/10 min und eine Wasserdampf-Transmissionsgeschwindigkeit von mindestens 100 g/m²/24 h bei 38°C und 90% relativer Feuchtigkeit;
– die mittlere Schicht "B" mindestens ein thermoplastisches Polyolefin-Homopolymer und/oder -Copolymer, mindestens einen teilchenförmigen Füllstoff und gegebenenfalls ein oder mehrere Elastomere enthält; und
– die Adhäsions/Hautschicht "C" mindestens ein Adhäsions-Bindemittel und/oder ein thermoplastisches Polyolefin-Homopolymer und/oder -Copolymer und mindestens einen teilchenförmigen Füllstoff enthält.

Die Erfindung betrifft außerdem einen dünnen Film mit Mehrschichten-Struktur, der für Wasserdampf durchlässig und für Flüssigkeiten undurchlässig ist, der sowohl allein als auch in Kombination durch Auflaminieren auf einen Vliesstoff als Unterlagenfilm für wegwerfbare bzw. Einweg-Sanitärartikel für Kinder, für inkontinente Erwachsene und für Frauenhygiene-Artikel verwendet werden kann.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß umfasst die Extrusionsstufe, in deren Verlauf der Vorläuferfilm gebildet wird, die gleichzeitige Coextrusion von mindestens drei Schichten "A", "B" und "C", wobei die Dicken jeder dieser Schichten, ausgedrückt als Prozentsatz der Gesamtdicke des atmungsaktiven Mehrschichten-Films, vorzugsweise betragen:

• 5 bis 30% der Gesamtdicke für die Schicht "A"
• 40 bis 90% der Gesamtdicke für die Schicht "B" und
• 5 bis 30% der Gesamtdicke für die Schicht "C".

Die Schichten "A", "B" und "C" bestehen vollständig aus Polyolefin-Materialien.
Zentrale Schicht "B"
Die erfindungsgemäße zentrale Schicht "B", die durch Ausziehen bzw. Verstrecken mikroporös gemacht worden ist, besteht aus mindestens einem Polyolefin-Homopolymer und/oder -Copolymer und mindestens einem teilchenförmigen Füllstoff sowie gegebenenfalls aus mindestens einem oder mehreren Elastomeren auf Polyolefinbasis.
Diese Homopolymeren oder Copolymeren werden ausgewählt aus der Gruppe, die umfasst Homo- und/oder Copolymere von Polyethylenen, vorzugsweise linearen Polyethylenen mit niedriger Dichte, und/oder Homo- und/oder Copolymeren von Polypropylenen.
Wenn Homo- oder Copolymere von Ethylen verwendet werden, werden sie unter solchen ausgewählt, die eine Dichte in dem Intervall zwischen 0,915 und 0,965 (ASTM-Norm 1505) und vorzugsweise in dem Intervall einer niedrigeren Dichte von 0,915 bis 0,935 aufweisen.
Was die linearen Polyethylene mit niedriger Dichte angeht, so haben sie eine Dichte zwischen 0,890 und 0,940 und sie können ausgewählt werden aus der Gruppe der Copolymeren von Ethylen und α-Olefin-Comonomeren, wie z.B. solchen mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, die beispielsweise erhalten werden können durch katalytische Polymerisation in Gegenwart eines Katalysators, wie z.B. eines Metallocens oder nach anderen Verfahren. Diese Comonomeren mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen werden vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, die umfasst Buten, Penten, Hexen, 4-Methylpenten, Hepten und Octen.
Die Homo- und Copolymeren von Propylen umfassen Homopolymere von Propylen, Copolymere von Propylen und Ethylen, Copolymere von Propylen und α-Olefin-Comonomeren mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen. Für die Propylen-Copolymeren können ein oder mehrere α-Olefin-Comonomere verwendet werden. Die Copolymeren von Propylen und α-Olefin-Comonomeren müssen einen Gehalt an α-Olefin haben, der zwischen 0,1 und 40 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 1 und 10 Gew.-%, liegt.
Wenn Propylen-Copolymere verwendet werden, werden sie vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Ethylen/Propylen-Copolymeren.
Die Polymeren und/oder Copolymeren der zentralen Schicht "B" werden in der Weise ausgewählt, dass der Fließfähigkeitsindex, bestimmt unter Anwendung des "Schmelzflussindex"-Verfahrens (MFI) zwischen 0,2 und 15 g/10 min liegt, bestimmt bei einer Belastung von 2,16 kg, einer Temperatur von 190°C für die Polyethylene und von 230°C für die Polypropylene bei einer Standard-Düsenöffnung (ASTM-Norm D 1238).
Für das Gießverfahren kann der Fließfähigkeitsindex variieren zwischen 0,8 und 15 g/10 min, und für das Blasverfahren kann er variieren zwischen 0,2 und 10,0 g/10 min.
Die zentrale Schicht "B" wird jedoch vorzugsweise hergestellt aus einem linearen Polyethylen mit niedriger Dichte.
Alle diese Polymeren oder Copolymeren können zusammen mit Gleitmitteln und Antiblockierungsmitteln und sogar zusammen mit Antioxidationsmitteln und Stabilisierungsmitteln formuliert werden.
Die erfindungsgemäße zentrale Schicht "B" enthält außerdem mindestens einen teilchenförmigen Füllstoff in einer Menge von 30 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise von 45 bis 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von teilchenförmigem Füllstoff und Polymermaterial.
Die aus dem Stand der Technik bekannten teilchenförmigen Füllstoffe können umfassen alle organischen oder anorganischen Materialien, die von Natur aus oder durch eine geeignete Behandlung eine geringe Affinität für Wasser und eine Steifigkeit im Gegensatz zur Elastizität des Polymermaterials aufweisen.
Die teilchenförmigen organischen Füllstoffe können beispielsweise umfassen Polymere mit einem hohen Schmelzpunkt und/oder mit hoher Viskosität, deren Teilchen eine Teilchengröße haben, die mit der Auszieh- bzw. Verstreckungsstufe des Verfahrens kompatibel ist. Beispiele für solche Polymere sind Polyethylene, Polypropylene, Polyamide, Polyester, Polyurethane mit hoher Dichte und mit extrem hohem Molekulargewicht.
Die anorganischen teilchenförmigen Füllstoffe können umfassen Metallsalze, wie z.B. Bariumcarbonat; Calciumcarbonat; Magnesiumcarbonat; Magnesiumsulfat; Bariumsulfat; Calciumsulfat, Metallhydroxide, wie z.B. Aluminiumhydroxid; Magnesiumhydroxid; Metalloxide, wie z.B. Calciumoxid; Magnesiumoxid; Titandioxid und Zinkoxid; oder andere teilchenförmige Materialien, wie z.B. Ton, Kaolin, Talk, Siliciumdioxid, Diatomeenerde, Glas-, Glimmer-, Aluminium- und Zeolith-Pulver.
Die teilchenförmigen anorganischen Füllstoffe werden vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Kaolin und Talk.
Calciumcarbonat ist besonders bevorzugt wegen seiner geringen Kosten, seiner weißen Farbe und seiner Inertheit und leichten Verfügbarkeit.
Die anorganischen teilchenförmigen Füllstoffe (wie z.B. Calciumcarbonat) können einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden, um sie hydrophob zu machen und um die Bindung des Füllstoffs an das Polymer zu verbessern. Ein bevorzugter Überzug besteht aus Calciumstearat, das in der Lebensmittelindustrie verwendet wird. Es sind aber auch andere Überzüge möglich.
Obgleich die Menge der in die zentrale Schicht "B" eingeführten teilchenförmigen Füllstoffe bereits weiter oben erwähnt worden ist, ist es wünschenswert, die Mengen zu präzisieren auf Grenzwerte in %, bezogen auf das oben genannte Gewicht.
Die Menge der den Polyolefinen zugesetzten teilchenförmigen Füllstoffe hängt nämlich von den gewünschten Eigenschaften des atmungsaktiven Films ab, der unter anderem eine gute Reißbeständigkeit, eine ausreichend hohe Wasserdampftransmissionsgeschwindigkeit und eine ausreichende Elastizität aufweisen muss. Es ist jedoch offensichtlich so, dass ein Film keine ausreichende Atmungsaktivität aufweist, wenn er mit einer Füllstoffmenge von weniger als 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyolefin-Vliesstnff-Zusammensetzung, hergestellt worden ist. Die minimale Menge von 30 Gew.-% Füllstoffen ist erforderlich, um die Erzeugung einer ausreichenden Mikroporosität des Films beim Verstrecken zu gewährleisten. Darüber hinaus scheint es, dass die Filme nicht verwendet werden können, wenn sie eine Füllstoffmenge von mehr als etwa 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyolefin-Füllstoff-Zusammensetzung, enthalten, weil größere Mengen an Füllstoffen Probleme beim Vermischen und signifikante Verluste an Atmungsaktivität für den Film hervorrufen können.
Deshalb liegt die Menge der teilchenförmigen Füllstoffe, die in die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Schichten eingearbeitet werden soll, zwischen etwa 30 und etwa 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Polymermaterial und Füllstoff.
Die mittleren Durchmesser der teilchenförmigen Füllstoffe, die erfindungsgemäß verwendet werden, wird ausgewählt aus dem Bereich zwischen 0,5 und 5 μm, vorzugsweise zwischen 0,8 und 2,2 μm für die zentrale Schicht "B" für Filme mit einer Dicke zwischen 20 und 100 μm vor dem Ausziehen bzw. Verstrecken.
Die Polymermaterialien und die Füllstoffe, die erfindungsgemäß verwendet werden, können unter Anwendung verschiedener, an sich bekannter Verfahren miteinander gemischt werden.
Erfindungsgemäß werden die Elastomeren, die in der zentralen Schicht "B" verwendet werden, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Ethylen-Propylen-Kautschuken (EPR), modifizierten Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuken (EPDM), Styrol-Butadien-Styrol (SBS), Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol (SEBS), Styrol-Butadien-Kautschuken (SBR), Styrol-Isopren-Styrol (SIS), Butyl-Kautschuken (BR), Nitril-Kautschuken (NBR), Wasserstoff-Nitril-Butyl-Kautschuken und Polyvinylacetat; oder solchen, die gemeinsam verwendet werden mit einer Mischung (entweder in einem Reaktor oder durch Extrusion) von semikristallinen Polymeren, ausgewählt aus der Gruppe Polyethylen mit mindestens einem weiteren Elastomer, wie z.B. Polyethylen/Ethylen-Propylen-Kautschuk (PE/EPR), Polyethylen/modifizierter Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (PE/EPDM). Es ist auch möglich, dass die Elastomer-Fraktion teilweise oder vollständig vernetzt ist oder gehört zur Gruppe der Polypropylene (Homopolymeren) mit amorphen Blöcken und halbkristallinen Blöcken und der Propylen/Ethylen oder α-Olefin-Copolymeren mit amorphen und halbkristallinen Blöcken.
Alle diese Polymeren oder Copolymeren können außerdem verschiedene Agentien enthalten, wie z.B. Gleitmittel und Antiblockierungsmittel, Antioxidationsmittel und Stabilisierungsmittel.
Da die zentrale Schicht "B" die dickste Schicht ist und nicht mit den Lippen der Ausziehdüse in Kontakt steht, kann sie erfindungsgemäß verwendet werden zur Recyclisierung der Abfälle der Mehrschichten-Materialien, die in dem Verfahren zurückgewonnen werden, vor dem Ausziehen oder nach dem Ausziehen oder potentiell nach den Zusammenfügungsstufen. Die Menge der in die zentrale Schicht "B" recyclisierten Mehrschichten-Materialien kann von 0 bis 30 Gew.-% variieren und sie liegt vorzugsweise zwischen 0 und 15 Gew.-%.
Hautschicht "A"
Die erfindungsgemäße mikroporöse Hautschicht "A" besteht aus mindestens einem Polyolefin-Copolymer, das einen E-Modul von < 50 mPa (ASTM 882) hat. Dieses Copolymer wird ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus polaren Copolymeren auf Basis von Ethylen und/oder bepfropften Polyolefinpolymeren.
Diese polaren Copolymeren und bepfropften Polyolefinpolymeren weisen unterschiedliche Grade der Kristallinität auf, verglichen mit denjenigen der Homopolymer-Versionen: sie weisen bessere Wasserdampf-Durchlässigkeitseigenschaften auf und verleihen der Schicht "A" Anfühl- bzw. bessere Griff-Eigenschaften.
Die Durchlässigkeit der genannten Schicht "A" für Gase und Wasserdampf wird bestimmt anhand der Wasserdampf-Transmissionsgeschwindigkeit (ausgedrückt in g/m²/24 h bei einer gegebenen Temperatur und einer gegebenen relativen Feuchtigkeit, beispielsweise bei 38°C und 90% für eine gegebene Dicke).
Die Griff-Eigenschaften (weichen Eigenschaften beim Anfühlen) werden bestimmt (nach dem Taktilitäts-Test ASTM D882) durch einen E-Modul, der unterhalb 50 mPa liegen muss.
Das bei der Herstellung der Schicht "A" eingesetzte polare Ethylen-Copolymer ist ein Copolymer, das besteht aus Ethylen und mindestens einem Comonomer mit polarem Charakter, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus der Familie der Vinylester, der Familie der Acryl- und Methacrylsäuren und -ester. Vorzugsweise kann das polare Comonomer ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Vinylacetat, Vinylpropionat, Aclsäure, Methacrylsäure und ihren Estern, wie z.B. den Acrylaten mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Propylacrylat, Isopropylacrylat, n-Butylacrylat, t-Butylacrylat, Isobutylacrylat und den Methacrylaten mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Propylmethacrylat, Isopropylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, t-Butylmethacrylat und Isobutylmethacrylat. Ein oder mehrere dieser Comonomeren können gleichzeitig verwendet werden.
Die Copolymeren von Ethylen und mindestens einem polaren Comonomer bestehen zu höchstens 30 Gew.-% aus dem Comonomer. Ein Comonomer-Gehalt von mehr als 30 Gew.-%, copolymerisiert mit Ethylen, führt zu Geruchs- und Adhäsionsproblemen.
Die Copolymeren von Ethylen und mindestens einem polaren Comonomer müssen einen Fließfähigkeitsindex in dem Intervall von 1 bis 10 g/10 min unter Standard-Bedingungen haben (MFI gemäß ASTM-Norm D 1238 – 2,16 kg – 190°C).
Die bei der Herstellung der Schicht "A" eingesetzten bepfropften Polyolefinpolymeren können hergestellt werden durch chemische Bepfropfung mittels Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäureanhydrid und Alkylacrylaten und -methacrylaten, in denen der Alkylrest eine Kohlenwasserstoffkette mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist.
Der Fließfähigkeitsindex dieser bepfropften Polymeren liegt in dem gleichen Intervall wie derjenige der oben genannten polaren Copolymeren.
Alle diese Polymeren oder Copolymeren können Gleitmittel und Antiblockierungsmittel sowie Antioxidationsmittel und Stabilisierungsmittel enthalten.
Haut/Adhäsions-Schicht "C"
Erfindungsgemäß umfasst die Haut/Adhäsions-Schicht "C", die beim Ausziehen bzw. Verstrecken mikroporös wird, mindestens ein Adhäsionsbindemittel und/oder ein thermoplastisches Polyolefin-Homopolymer und/oder -Copolymer und mindestens einen teilchenförmigen Füllstoff.
Diese Polyolefin-Polymeren werden ausgewählt aus der Gruppe, die umfasst Polyethylene und vorzugsweise lineare Polyethylene mit niedriger Dichte und/oder Polypropylene und/oder Copolymere von Ethylen-Propylen und von Ethylen und α-Olefin.
Die homopolymeren und/oder copolymeren Polyolefin-Komponenten der mikroporösen Hautschicht "C" stellen lineare Polyethylene mit niedriger Dichte, die eine Dichte zwischen 0,880 und 0,940 haben, Copolymere von Ethylen und α-Olefin-Comonomeren, z.B. solche mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, und/oder ein Polyethylen mit einer Dichte zwischen 0,915 und 0,965 und vorzugsweise zwischen 0,915 und 0,935 und/oder ein Polypropylen und ein Copolymer von Propylen und Ethylen, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der statistischen (Random)-Block-Copolymeren, dar.
Die derzeitige Entwicklung der Märkte geht hin zu mehr funktionellen derartigen atmungsaktiven Filmen, die gegenüber Flüssigkeiten undurchlässig sind, die einen sich weich anfühlenden Überzug aufweisen und die Fähigkeit haben, mit Vliesstoffen kombiniert zu werden. In den meisten Fällen haben die mikroporösen Filme eine mäßige Dehnbarkeit bzw. Verstreckbarkeit und eine ziemlich geringe Beständigkeit gegen Zerreißen, weshalb sie häufig mit einem Substrat kombiniert werden, bei dem es sich beispielsweise um einen Vliesstoff handelt, um ihre mechanische Beständigkeit (Festigkeit) zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird das Adhäsions/Klebemittel, das in der Haut/Adhäsionsschicht "C" vorliegt, ausgewählt aus der Gruppe der Copolymeren von Ethylen und polaren oder nicht polaren Comonomeren, der Copolymeren von Propylen und polaren oder nicht polaren Comonomeren und/oder der bepfropften Homopolymeren oder Copolymeren (auf Basis von Ethylen oder Propylen).
Die nicht polaren Copolymeren können ausgewählt werden aus der Gruppe der Elastomeren, wie sie weiter oben für die zentrale Schicht "B" angegeben worden sind. Das Adhäsions/Bindemittel wird in die Zusammensetzung der genannten Schicht in einer Menge von 2 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 15 Gew.-%, eingearbeitet.
Was die polaren Copolymeren angeht, so können sie ausgewählt werden aus der weiter oben für die Hautschicht "A" genannten Gruppe.
Die Haut/Adhäsionsschicht "C" gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst 30 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 45 bis 55 Gew.-%, teilchenförmige Füllstoffe.
Diese verschiedenen Füllstoffe, die bereits weiter oben für die Schicht "B" genannt worden sind, umfassen organische Füllstoffe oder mineralische Füllstoffe, vorzug weise werden sie jedoch ausgewählt aus der Gruppe der mineralischen Füllstoffe, die umfassen Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Kaolin, Talk und besonders bevorzugt Calciumcarbonat. Die mittleren Durchmesser der teilchenförmigen Füllstoffe werden ausgewählt aus dem Bereich zwischen 0,2 und 3 und vorzugsweise zwischen 0,8 und 1,5 μm für die Haut/Adhäsionsschicht "C", um die Dicke am Ende der genannten Schicht "C" gering zu machen.
Die Zugabe von weißem TiO₂ (oder anderen Pigmenten) ist in jeder beliebigen Schicht "A", "B" oder "C" möglich.
Alle diese Polymeren können nach bekannten Verfahren formuliert werden zur Erzielung einer verbesserten thermischen Stabilisierung.
Coextrusionsverfahren und Verfahren zur Herstellung des atmungsaktiven Mehrschichtenfilms
Der Mehrschichten-Vorläuferfilm wird in einer Ziehdüse extrudiert und auf der Kühlwalze mittels einer Vakuumkammer und/oder einer Luftbürste fixiert. Der Mehrschichten-Vorläuferfilm wird anschließend wieder erwärmt und ausgezogen (verstreckt) zwischen mindestens zwei Auszieh- bzw. Verstreckungs-Walzensystemen (Primärwalze und Sekundärwalze). In die Herstellungskette bzw. -anlage ist eine Stufe der thermischen Stabilisierung integriert, um die in dem Film in der Ausziehstufe erzeugten Spannungen zu beseitigen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann auch eine spätere Bedruckungs- und Prägungsstufe für den Film vorgesehen sein.
Coextrusionsverfahren/Filmgießen
Wie weiter oben angegeben, besteht das Verfahren darin, dass man:

– gleichzeitig coextruidert mindestens einen Vorläuferfilm mit drei Schichten unter Verwendung einer Ziehdüse, wobei der genannte Mehrschichten-Vorläuferfilm mindestens die folgende Struktur hat: ABC oder ABA oder CBC, wobei "A" für eine Hautschicht steht, "B" für eine zentrale (mittlere) Schicht steht und "C" für eine andere (weitere) Binder-Hautschicht steht, und
– anschließend den genannten coextrudierten Mehrschichten-Vorläuferfilm auszieht bzw. verstreckt, um auf diese Weise den atmungsaktiven Mehrschichtenfilm herzustellen, indem man in der zentralen Schicht und in den Hautschichten Mikroporositäten erzeugt, wobei selbstverständlich die verschiedenen Schichten so formuliert sind, dass sie die Erzeugung einer Mikroporosität ermöglichen, die den Durchgang von Wasserdampf erlaubt, jedoch im Wesentlichen den Durchgang von Flüssigkeiten verhindert.

Die konventionellen Verfahren zur Herstellung von Mehrschichten-Filmen oder -Folien können leicht modifiziert werden, um die Durchführung der Erfindung zu erlauben. So kann der Mehrschichten-Film hergestellt werden unter Verwendung einer Coextrusionskette für einen dünnen Film durch Vergießen (Gießfilm) oder eine Coextrusionskette für einen geblasenen Film (Blasgießen).
Wenn es sich dabei um das Verfahren zur Coextrusion des Films durch Gießen handelt, kann die Schmelztemperatur des polymeren Materials so eingestellt werden, dass sie zwischen etwa 200 und etwa 250°C liegt, je nach Einstellung des Extruders und Einstellung der Temperatur der Ziehdüse. Erfindungsgemäß kann der Mehrschichten-Vorläuferfilm extrudiert werden und fixiert werden wie weiter oben angegeben mit einer Kühlwalze und mit einer Luftbürste und/oder einer Vakuumkammer. Der Mehrschichten-Vorläuferfilm wird schnell abgekühlt. Die Temperatur des Mehrschichten-Vorläuferfilms beim Verlassen der Kühlwalze wird auf einen Wert zwischen 15 und 60°C eingestellt.
Verfahren zur Coextrusion eines geblasenen Films
Der atmungsaktive Mehrschichtenfilm kann auch unter Verwendung einer Anlage bzw. Kette zur Coextrusion eines geblasnen Films hergestellt werden. Das geschmolzene Polymer wird durch eine ringförmige Mehrschichten-Ziehdüse extrahiert, dann zu einer Kugel aufgeblasen, die durch Luft, die durch einen Luftring gelenkt wird, abgekühlt wird.
Die Schmelztemperatur des polymeren Materials kann auf einen Wert zwischen 150 und 240°C eingestellt werden.
Die Höhe der Abkühlungskette (die Abkühlungskette entspricht der Änderung des trockenen Nebels, der aus der Verfestigung des geschmolzenen Polymers resultiert) ist ein wichtiger Steuerungsparameter. Diese Höhe der Abkühlungskette wird normalerweise so eingestellt, dass sie zwischen 10 und 80 cm über der Oberfläche der Ziehdüse liegt. Das Blasverhältnis entspricht dem Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Kugeln und dem Durchmesser der Ziehdüse und ist ein weiterer Parameter zur Steuerung des Verfahrens: dieses Blasverhältnis steuert die Orientierung in der Querrichtung. Dieses Blasverhältnis variiert normalerweise zwischen etwa 1,5 und 4,0.
Die Blase wird anschließend zusammengedrückt zur Bildung eines ebenen Films, der auf eine Walze aufgelegt und aufgerollt wird oder der geschlitzt und in Form von zwei getrennten Walzen aufgerollt wird. Die Geschwindigkeit der Kette (Anlage) liegt zwischen 20 und 150 m/min für einen Vorläuferfilm mit einer Dicke von 100 bis 20 μm.
Anschließend wird der Vorläuferfilm ausgezogen (verstreckt) auf ähnliche Weise wie für die technische Durchführung der Extrusion eines Mehrschichten-Films durch Gießen beschrieben.
Anhäufung von Material in der Ziehdüse
Wenn ein Mehrschichtenfilm, der teilchenförmige Füllstoffe enthält, extrudiert wird, reichert sich das Füllstoffmaterial auf den Lippen des Extruder-Ziehdüse an und blockiert das Extraktionsverfahren.
Je nach Temperatur und Form der Ziehdüse, Öffnung der Ziehdüse, Länge der Lippe der Ziehdüse und je nach Zusammensetzung, die zu extrudieren ist, bestehend aus Polymeren und teilchenförmigen Ladungen, beeinflusst die Anreicherung im Bereich der Ziehdüse das Aussehen des Films und führt zu rillenförmigen Linien, welche die Dicke des Films vermindern. Bei Polymerzusammensetzungen, die eine sehr große Menge von Füllstoffen enthalten, ist die Anreicherung auf der Extruderdüse nach mehrstündiger Verwendung derselben so, dass der Extruder gestoppt werden muss und die angereicherten Rückstände mechanisch von den Lippen des Extruders entfernt werden müsse. Eine solche Unterbrechung ist bei diesem Verfahrenstyp sehr kostspielig und zeitraubend. Deshalb sind Mehrschichtenfilme, die dann, wenn sie extrudiert werden, eine geringere Anreicherung auf den Lippen der Ziehdüse hervorrufen, besonders erwünscht. Um dieses Phänomen zu vermindern oder zu eliminieren, ist es wünschenswert, dass die Hautschicht keinen teilchenförmigen Füllstoff enthält und dass der Feuchtigkeitsgehalt und der Gehalt an flüchtigen Materialien in den verwendeten Materialien gut kontrolliert wird: wenn nämlich gleichzeitig ein hoher Feuchtigkeitsgehalt und hohe Gehalte an flüchtigen Materialien in dem geschmolzenen Polymeren vorliegen, beschleunigt sich das Phänomen der Anreicherung auf der Ziehdüse und wird sehr störend.
Deshalb besteht, wie weiter oben angegeben, eines der Ziele der vorliegenden Erfindung darin, den Grad der Materialanreicherung auf der Ziehdüse zu kontrollieren durch Entgasung des geschmolzenen Polymers bei der Bildung jeder Schicht, um daraus Feuchtigkeit und flüchtige Materialien im Verlaufe der Extrusion zu eliminieren.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, durch Entgasung im Verlaufe der Extrusion die flüchtigen Materialien und die Feuchtigkeit, die vorhanden sind, zu eliminieren, die unter dem Einfluss der Wärme freigesetzt werden könnten und die Steuerbarkeit der Bildung von Löchern, die dem Film seine Mikroporosität verleihen, verhindern könnten.
Die Stufe der Entgasung muss unter einem Vakuum von weniger als 200 hPa in jedem der Extruder durchgeführt werden.
Verwendung von recyclisierten Materialien
Die Randabschnitte, die bei der Herstellung des atmungsaktiven Films erhalten werden, können in die zentrale Schicht recyclisiert werden. Daher ist es wün schenswert, dieses recyclisierte Material, das eingeschlossene Luft enthalten kann, zu entgasen. Dieser Entgasungsvorgang wird in einem für die Recyclisierung bestimmten Extruder durchgeführt, der mit einer Entgasungseinrichtung ausgestattet ist.
Die polymeren Ausgangsmaterialien und teilchenförmigen Füllstoffe können zweckmäßig getrocknet werden vor Durchführung der Extrusion ebenso wie die polymeren Ausgangsmaterialien, die hygroskopische Füllstoffe enthalten.
Ausziehen bzw. Verstrecken
Der stark mit Füllstoff beladene Vorläuferfilm ergibt, wenn er auf kontrollierte Weise ausgezogen bzw. verstreckt wird, einen mikroporösen Film einer viel geringeren Dicke, der die gewünschten Eigenschaften in Bezug auf Atmungsaktivität und Undurchlässigkeit für Flüssigkeiten hat.
Erfindungsgemäß werden die Extrusions- und Auszieh- bzw. Verstreckungsstufen in der Weise durchgeführt, dass der erhaltene mikroporöse Mehrschichtenfilm eine Dicke von höchstens 40 μm und vorzugsweise von höchstens 25 μm hat.
Vor dem Ausziehen bzw. Verstrecken wird der die Abkühlungswalze verlassende Mehrschichten-Vorläuferfilm wieder auf eine Temperatur erhitzt, die für das Ausziehen bzw. Verstrecken geeignet ist, dann wird er verstreckt zur Bildung eines atmungsaktiven Mehrschichtenfilms.
Der coextrudierte Mehrschichten-Vorläuferfilm kann durch Anwendung eines beliebigen konventionellen Verfahrens verstreckt werden, beispielsweise durch monoaxiale oder biaxiale Verstreckung. Vorzugsweise wird der Mehrschichten-Vorläuferfilm in einer Richtung ausgezogen bzw. verstreckt, welche die Maschinenlaufrichtung (Längsrichtung) ist.
Das Ausziehen bzw. Verstrecken wird zwischen mindestens zwei Walzensystemen durchgeführt, die mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten angetrieben werden, in einer Standard-Verstreckungsanlage. Der Mehrschichten-Vorläuferfilm wird bei einer Temperatur zwischen 20 und 95°C verstreckt und das Verstreckungsverhältnis liegt zwischen 1:1,5 und 1:6.
Das Verstrecken des Mehrschichten-Vorläuferfilms kann in einer oder in mehreren Stufen durchgeführt werden, woran sich gegebenenfalls eine thermische Stabilisierungsstufe anschließt.
Wie bereits erwähnt, arbeiten die Verstreckungswalzensysteme bei unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten, um dadurch, wenn man beispielsweise von einem Vorläuferfilm mit einer Dicke von 80 μm ausgeht, einen dünneren Film von beispielsweise 20 μm zu erhalten, was einem monoaxialen Verstreckungsverhältnis von 4:1 entspricht, je nach Relaxation. Das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen den Walzensystemen ist unter der Bezeichnung Verstreckungsgrad bekannt: dieses Geschwindigkeitsverhältnis wird gemessen zwischen den Eintritts- und Austrittswalzen des Verstreckungssystems. Außerdem ist die Verminderung der Breite des verstreckten Films umso stärker, je größer der Abstand zwischen den beiden Walzensystemen ist.
Nachdem der atmungsaktive Film verstreckt worden ist, wird er schließlich thermisch stabilisiert durch Beseitigung der Spannungen, indem man ihn über erwärmte Walzensysteme führt. Die thermischen Stabilisierungstemperaturen (die eingestellt werden durch die Temperaturen der Stabilisierungswalzen-Systeme) liegt zwischen 30 und 90°C für Polyethylen und zwischen 30 und 120°C für Polypropylen.
Der erfindungsgemäße atmungsaktive Mehrschichtenfilm kann nach dem Verstrecken außerdem einer Prägungsstufe unterworfen werden: diese Prägung führt zu einem weicheren Anfühlen und vermindert den Glanz des Films. Das Prägen findet statt zwischen zwei Walzen, die auf eine Temperatur zwischen 35 und 100°C eingestellt werden.
Verwendung des Films
Der erfindungsgemäße atmungsaktive Mehrschichtenfilm weist eine Wasserdampf-Transmissionsgeschwindigkeit von mindestens 500 g/m²/24 h (bei 38°C, 90 relativer Feuchtigkeit) und vorzugsweise zwischen 2000 und 5000 g/m²/24 h (bei 38°C, 90% relativer Feuchtigkeit) auf, ohne seine Undurchlässigkeit für Flüssigkeiten zu verlieren.
Der erfindungsgemäße atmungsaktive Mehrschichtenfilm kann verwendet werden zur Herstellung des Unterlagenfilms einer Windel für Kinder, inkontinente Erwachsene und Einweg-Hygiene-Artikel oder er kann auch mit einem Vliesstoff durch Auflaminieren verbunden und als Laminatprodukt für den Unterlagenfilm einer Windel für Kinder, inkontinente Erwachsene und Einweg-Hygiene-Artikel verwendet werden.
Erfindungsgemäß hat der atmungsaktive Mehrschichtenfilm eine Dicke von weniger als 40 μm und vorzugsweise von weniger als 25 μm.
Beispiel 1
Erfindungsgemäß betrifft dieses Beispiel die Herstellung eines mikroporösen Mehrschichtenfilms mit asymmetrischer Struktur ABC.
Der Film ist verwendbar als Unterlagenfilm (Rückseitenlage) in wegwerfbaren bzw. Einweg-Hygieneprodukten. Die Schicht "A", die aus einem Ethylen/Methylmethacrylat-Copolymer besteht, fühlt sich weich an, während die Schicht "C" aus Polypropylen das thermische Verschweißen/Laminieren erlaubt.
Die zentrale Schicht "B" (Mittelschicht) trägt zur Wasserdampf-Transmission bei.
Es wurden drei verschiedene Polymerzusammensetzungen in Form von trockenen Mischungen von im Handel erhältlichen Granulaten und Verbundgranulaten zur Beschickung der drei Extruder "A", "B" und "C", die in diesem Fall den drei verschiedenen Schichten "A", "B" und "C" entsprechen, hergestellt. Die Polymerzusammensetzung, die in jedem Extruder und somit in jeder Schicht vorliegt, ist in der nachfolgenden Tabelle I beschrieben.
Tabelle I
Die Einstellung der Dicke jeder Schicht wird mit Hilfe eines Mikroskops gemessen. Um dies durchzuführen, wird jede Schicht schwach gefärbt und der erhaltene Film wird nach dem Extrudieren-Verstrecken zerschnitten: die Dicke jeder Schicht wird kontrolliert und gesteuert durch Messungen mit dem Mikroskop.
Die bei der Herstellung des Films eingesetzten verschiedenen Materialien, wie sie in der Tabelle I angegeben sind, werden nachstehend beschrieben:

– "Daplen K-2033" der Firma Borealis ist ein statistisches Heterophasen-Copolymer (RAHECO). Die Polypropylen-Copolymer-Heterophasen haben im Prinzip eine Zwei-Phasen-Struktur, die umfasst eine Matrix und eine Elastomer-Phase. Der Fließfähigkeitsindex beträgt 8,0 g/10 min (MFI, ASTM-Norm D 1238 – 2,16 kg – 230°C) und der Schmelzpunkt, bestimmt durch differentielle Abtastkalorimetrie, beträgt etwa 140°C;
– "Daploy HMS 110F" der Firma Borealis ist ein Polypropylen mit verstärktem hohem Schmelzpunkt. Dabei handelt es sich um ein Polypropylen-Homopolymer mit sehr langer Verzweigung. In Mischungen, die diesen Polypropylen-Typ enthalten, wird durch dessen Anwesenheit das Schmelzvermögen der Mischung, die Recyclisierbarkeit und die Kompatibilität zwischen den verschiedenen polymeren Materialien stark verbessert. Der Fließfähigkeitsindex beträgt 5,0 g/10 min (MFI, ASTM-Norm D 1238 – 2,16 kg – 230°C) und der Schmelzpunkt beträgt etwa 163°C;
– "Filmlink 520" der Firma English China Clay (ECC) ist ein Füllstoff aus Calciumcarbonat (CaCO₃), das nass gemahlen worden ist und einen mittleren Durchmesser D50 der Teilchen von 2,0 μm aufweist. Er weist eine hydrophobe Umhüllung von 1% und einen Elrepho-Wert (ISO-Glanz) von 90 auf;
– "Filmlink 400" der Firma English China Clay (ECC) ist ein Füllstoff aus nass gemahlenem Calciumcarbonat (CaCO₃) mit einem mittleren Teilchendurchmesser D₅₀ von 1,2 μm. Dieser Füllstoff weist einen hydrophoben Überzug von 1% und einen Elrepho-Wert (ISO-Glanz) von 90 auf;
– "Dowlex 2035" der Firma Dow ist ein lineares Polyethylen mit einer niedrigen Dichte auf Basis von Octen, das einen Fließfähigkeitsindex von 6,0 g/10 min (MFI, ASTM-Norm D 1238 – 2,16 kg – 190°C) und eine Dichte von 0,919 aufweist;
– "Lotryl 20 MB08" der Firma Atochem ist ein Ethylen/Methylmethacrylat-Copolymer mit einem Fließfähigkeitsindex von 8,0 g/10 min (MFI, ASTM-Norm D 1238 – 2,16 kg – 190°C) mit einem Methylmethacrylat-Gehalt von 20%, das mit Gleitmitteln und Antiblockierungsmitteln formuliert ist, um die Durchführung des Verfahrens zu erleichtern.

Der zentralen Schicht "B" gibt man 10% recyclisiertes Material auf den Walzen zu, das aus dem coextrudierten Film stammt, in Form von Randabschnitten und/oder Abfällen. Das recyclisierete Material wurde vorher in einer Regranulierungskette verarbeitet, in der der Film zerschnitten und durch einen Recyclisierungsextruder erneut extrudiert wurde.
Die Ausgangsmaterialien wurden so formuliert, dass sie wärmebeständig waren entsprechend den Formulierung des Standes der Technik.
Das CaCO₃ wurde vorher der Formulierung LLDPE "Dowlex 2035" und der Mischung PP von "Daplen K20333" und "Daploy HM 110F" in einem Doppelschnecken-Extruder, der mit Düsen ausgestattet war, zugemischt. Die Mischung wurde etwa 4 h lang bei 80°C getrocknet, bevor der Film hergestellt wurde.
Der aus drei Schichten bestehende Vorläuferfilm wurde durch Coextrusion auf eine Kühlwalze gegossen und mit einer Luftbürste und einer Vakuumkammer fixiert. Letztere wurde auch verwendet, um den Rauch von den Lippen der Ziehdüse mittels einer Ansaug-Einrichtung zu entfernen.
Die Temperatur des Extruders wurde auf einen Wert zwischen 180 und 230°C eingestellt, die Temperatur des Adapters und der Ziehdüse lagen geringfügig über 235°C. Für eine genaue Kontrolle der Dicke wurde eine automatische Ziehdüse verwendet. Es wurde eine Dickentoleranz von weniger als ±4% erhalten. Die gemessene Schmelztemperatur betrug etwa 230°C.
Alle aus den drei Extrudern austretenden geschmolzenen Polymeren waren stark entgast worden durch Einstellung der Entgasungs-Temperatur in jedem Extruder bei einem Vakuum von weniger als 200 hPa.
Es wurde ein Mehrschichten-Vorläuferfilm mit einer Dicke von 80 μm mit einer Anlagen- bzw. Kettengeschwindigkeit von etwa 25 m/min erzeugt. Nachdem dieser in einem Verhältnis von 4:1 verstreckt worden war, erreichte der Film eine Dicke von 20 μm und eine Atmungsaktivität von etwa 2500 g/m²/24 h (bei 38°C und einer relativen Feuchtigkeit von 90%).
Alle Mischungen waren leicht verarbeitbar in einer Extrusionskette. Sowohl während des Verfahrens als auch in dem Film wurde kein Feuchtigkeitsproblem festgestellt. Die guten Entgasungs-Bedingungen in den Extrudern erlaubten es, die üblicherweise festzustellende Anreicherung von Material auf der Ziehdüse auch nach mehr als 8-stündigem kontinuierlichem Betrieb zu vermeiden.
Außerdem wurde die Hautschicht, die das Ausgangsmaterial "Lotryl" enthielt, so angeordnet, dass sie mit der Kühlwalze in Kontakt stand, wobei auf diese Weise die Abscheidung von CaCO₃ auf der Walze verhindert wurde.
Die Randabschnitte wurden aus dem Verfahren abgezogen und in einem Entgasungsextruder erneut granuliert, der bei einem Vakuum von 200 hPa arbeitete. Die recyclisierten Granulate wurden in die zentrale Schicht "B" in einer Menge von 10 Gew.-% eingearbeitet.
Nach der thermischen Stabilisierung wurde der Film einer Prägung unterworfen durch Erwärmen und Pressen des Films unter hohem Druck in einer geeigneten Prägeeinrichtung. Die Prägewalzen wiesen das gewünschte Muster auf.
Ein Bedrucken wurde in der Anlage nach der Prägestufe durchgeführt. Der Film wurde in der Anlage gekühlt und gelagert als Endprodukt in Form einer Rolle.
Beispiel 2
Dieses Beispiel betrifft die Herstellung eines mikroporösen Mehrschichtenfilms mit symmetrischer Struktur CBC gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Polymerzusammensetzung, die in jedem Extruder vorliegt, ist in der nachstehenden Tabelle II beschrieben.
Tabelle II
Die Bedingungen beim Durchlauf durch den Extruder, welche die Dickenverteilung der Schichten in % angeben, wurden auf 15:70:15 eingestellt.
Die bei der Herstellung der Schichten verwendeten verschiedenen Materialien, wie sie in der Tabelle II angegeben sind, werden nachstehend näher beschrieben:

– "Elite 5200" der Firma Dow ist ein lineares Polyethylen mit niedriger Dichte auf Basis von Octen, der Fließfähigkeitsindex beträgt 4,0 g/10 min (MFI, ASTM-Norm D 1238 – 2,16 kg – 190°C) und die Dichte beträgt 0,917;
– "Dow SC 7641" der Firma Dow ist ein LDPE (ein verzweigtes Polyethylen mit niedriger Dichte) mit einem Fließfähigkeitsindex von 2,0 g/10 min (MFI, ASTM-Norm D 1238 – 2,16 kg – 190°C) mit einer Dichte von 0,924.

In die Schichten "C" wurden die Materialien eingeführt in Form von gebrauchsfertigen Mischungen, die in einem Doppelschneckenextruder mit Entgasung hergestellt wurden mit dem Ziel, den Feuchtigkeitsgehalt zu vermindern. Die Mischungen wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt.
In der zentralen Schicht "B" bestand das verwendete polymere Material aus einer trockenen Mischung, enthaltend 52% CaCO₃, 38% "Dow Elite 5200" und 10% "Dow SC 7641".
Der Vorläuferfilm wurde auf eine Kühlwalze gegossen wie in Beispiel 1. Die Schmelztemperatur betrug etwa 235°C, die Temperatur der Ziehdüse wurde auf 230°C eingestellt. Die Geschwindigkeit der Kette (Fertigungsstraße) betrug etwa 30 m/min für die Herstellung eines Mehrschichten-Vorläuferfilms mit einer Dicke von 60 um.
Alle geschmolzenen polymeren Materialien wurden in jedem Extruder stark entgast durch Einstellung der Entgasungsapparatur bei einem Vakuum von weniger als 200 hPa. Alle Mischungen ließen sich in der Gießkette leicht verarbeiten. Es wurde kein Feuchtigkeitsproblem festgestellt. Diese guten Entgasungs-Bedingungen in den Extrudern äußerten sich in dem Fehlen einer Ablagerung auf der Ziehdüse: es wurde keine Materialanreicherung auf der Ziehdüse festgestellt, auch nicht nach kontinuierlichem 6-stündigem Betrieb.
Nach dem Verstrecken in einem Verhältnis von etwa 3:1 erreichte der Drei-Schichten-Vorläuferfilm mit einer Dicke von 60 μm bei einer Aufrollgeschwindigkeit von 90 m/min eine Dicke von 20 μm. Die Wasserdampf-Transmissionsgeschwindigkeit betrug 3000 g/m²/24 h (bei 38°C und einer relativen Feuchtigkeit von 90%).
Der mikroporöse Film wurde entlang der Kette (Fertigungsstraße) vor dem Aufrollen zugeschnitten, dann wurde er entlang einer seiner Oberflächen auf einen Vliesstoffe aus Polypropylen auflaminiert. Die andere Oberfläche des Films wurde unter Anwendung von Wärme auf einen Einweg-Artikel aufgeklebt. Die Klebekraft in der Wärme zwischen den beiden Komponenten, dem atmungsaktiven Mehrschichtenfilm und dem Vliesstoff, war ausgezeichnet, was sich darin äußerte, dass beim Abziehen Fäden ausgerissen wurden.
Beispiel 3
Dieses Beispiel betrifft die Herstellung eines mikroporösen Mehrschichtenfilms mit symmetrischer Struktur ABA gemäß der vorliegenden Erfindung.
Tabelle III
Die Bedingungen beim Durchgang durch den Extruder, welche die Dickenverteilung der Schichten in % darstellen, wurden eingestellt auf 10:80:10.
Die verschiedenen Materialien, die bei der Herstellung der verschiedenen Schichten verwendet wurden und in der Tabelle III angegeben sind, werden nachstehend näher beschrieben:
Die Geschwindigkeit der Fertigungsanlage betrug etwa 20 m/min zur Herstellung eines 100 μm dicken Vorläuferfilms. Das Verstreckungsverhältnis betrug etwa 4 1 und führte zu einem 25 μm dicken Film bei einer Aufwickelgeschwindigkeit von 80 m/min.
Die Temperaturen der Extruder, in denen die Schicht "A" gebildet wurde, wurden in der Schlusszone auf etwa 220°C eingestellt, während die Temperatur in der Schlusszone des Extruders, der die Schicht "B" bildete, auf 240°C eingestellt wurden. Die Temperatur der Ziehdüse lag etwas unter 230°C.
Der gebildete Film wies eine Oberfläche auf, die sich sehr weich anfühlte und er wies eine Wasserdampf-Transmissionsgeschwindigkeit von etwa 1500 g/m²/24 h (bei 38°C und einer relativen Feuchtigkeit von 90%) auf.
Die Materialanreicherung auf der Ziehdüse war stark vermindert, da auch nach 12-stündigem Betrieb kein Anzeichen einer Materialanreicherung auf der Ziehdüse festgestellt werden konnte. Es wurde auch keine Anwesenheit von CaCO₃ auf der Kühlwalze oder auf irgendeiner andere Walze der Vorrichtung festgestellt.
Durch Zugabe von TiO₂ zu der zentralen Schicht wurde die Opazität des Films verbessert.
Beispiel 4
Dieses Beispiel betrifft die Herstellung eines mikroporösen Mehrschichtenfilms mit symmetrischer Struktur ACBCA gemäß der vorliegenden Erfindung.
Tabelle IV
Die für die Herstellung der verschiedenen Schichten verwendeten verschiedenen Materialien, wie sie in der Tabelle IV angegeben sind, werden nachstehend näher beschrieben:
"Adflex X102S" von der Firma Montell ist ein elastomeres Copolymer von Polypropylen mit einem Fließfähigkeitsindex von 8,0 g/10 min (MFI, ASTM-Norm D 1238 – 2,16 kg – 230°C) und einer Dichte von 0,890. Es erlaubt die Kompatibilität zwischen den Polymermaterialien, wobei auf diese Weise die Haftung zwischen der Schicht "A" und der Schicht "B" verbessert wird und außerdem ein sich weich anfühlender Griff erzielt wird.
Der Extruder, in dem die Schicht "A" hergestellt wurde, wurde auf eine Temperatur von 220°C eingestellt. In dem Extruder, in dem die Schichten "B" und "C" hergestellt wurden, wurde die Schmelztemperatur auf 240°C eingestellt.
Es wurde ein 80 μm dicker Vorläuferfilm mit einer Geschwindigkeit von 25 m/min hergestellt. Der Film wurde in einem Verhältnis von etwa 4:1 verstreckt mit dem Ziel, einen atmungsaktiven Film mit einer Dicke von etwa 20 μm zu erhalten.
In der Anlage wurden 12% recyclisiertes Material der zentralen Schicht "B" zugesetzt. Das recyclisierte Material wurde vorher in einem Extruder mit Entgasung unter Anwendung eines Vakuums von weniger als 200 hPa regranuliert.
Es wurde keine Materialansammlung auf der Ziehdüse festgestellt, auch nicht nach 12-stündigem kontinuierlichem Betrieb. Auf den Walzen wurde keine Ablagerung (Anwesenheit) von CaCO₃ festgestellt.
Der Film wies eine Wasserdampf-Transmissionsgeschwindigkeit von 3200 g/m²/24 h (bei 38°C und einer relativen Feuchtigkeit von 90%) auf.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Polyolefin-Films mit Mehrschichtenstruktur, der gleichzeitig die Eigenschaften aufweist, für Wasserdampf durchlässig und für Flüssigkeiten undurchlässig zu sein, wobei das Verfahren die folgenden Stufen umfasst: – das Coextrudieren von mindestens drei Schichten, die aus thermoplastischen polymeren Materialien bestehen, unter Verwendung einer Ziehdüse, wobei ein Vorläuferfilm gebildet wird, der mindestens die folgende Struktur ABC oder ABA oder CBC aufweist, worin "A" eine Hautschicht darstellt, "B" eine zentrale (mittlere) Schicht darstellt und "C" eine Adhäsions/Hautschicht darstellt; – das Ausziehen (Verstrecken) des Vorläufer-Films mit coextrudierten Mehrfachschichten unter Bildung des Mehrschichten-Films, der für Wasserdampf durchlässig, jedoch für Flüssigkeiten undurchlässig ist, wobei – die Hautschicht "A" mindestens ein polares thermoplastisches Polyolefin-Copolymer und/oder ein Polyolefin-Pfropfpolymer enthält, die aufweist einen E-Modul von < 50 mPa (nach der ASTM-Norm Nr. 882 für einen 15 μm dicken gegossenen Film), eine Fließfähigkeit, bestimmt durch den "Schmelzflussindex" (MFI-Norm nach ASTM D1238, 2,16 kg, 190°C für Polyethylene und 230°C für Polypropylene), zwischen 1,5 und 10 g/10 min und eine Wasserdampf-Transmissionsgeschwindigkeit von mindestens 100 g/m²/24h bei 38°C und 90% relativer Feuchtigkeit; – die mittlere Schicht "B" mindestens ein thermoplastisches Polyolefin-Homopolymer und/oder -Copolymer, mindestens einen teilchenförmigen Füllstoff und gegebenenfalls ein oder mehrere Elastomere enthält; und – die Adhäsions/Hautschicht "C" mindestens ein Adhäsions-Bindemittel und/oder ein thermoplastisches Polyolefin-Homopolymer und/oder -Copolymer und mindestens einen teilchenförmigen Füllstoff enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusionsstufe umfasst die gleichzeitige Coextrusion von mindestens drei Schichten "A", "B" und "C", deren Dicken jeweils betragen, ausgedrückt als Prozentsatz der Gesamtdicke des atmungsaktiven Mehrschichten-Films, • 5 bis 30% für die Schicht "A", • 40 bis 90% für die Schicht "B", • 5 bis 30% für die Schicht "C".
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Homopolymeren oder Copolymeren, die in der Zusammensetzung der mittleren Schicht "B" enthalten sind, ausgewählt werden aus der Gruppe, die umfasst die homo- und/oder copolymeren Polyethylene und/oder die homo- und/oder copolymeren Polypropylene.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyethylene, die in der Zusammensetzung der mittleren Schicht "B" enthalten sind, lineare Polyethylene mit niedriger Dichte sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Homo- und/oder Copolymeren von Ethylen, die in der Zusammensetzung der mittleren Schicht "B" enthalten sind, ausgewählt werden unter denjenigen, die eine Dichte in dem Bereich von 0,915 bis 0,965 (nach der ASTM-Norm 1505) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Homo- oder Copolymeren von Ethylen, die in der Zusammensetzung der mittleren Schicht "B" enthalten sind, vorzugsweise ausgewählt werden unter denjenigen, die eine Dichte zwischen 0,915 und 0,935 aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die linearen Polyethylene mit niedriger Dichte ausgewählt werden unter denjenigen, die eine Dichte zwischen 0,890 und 0,940 haben.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die linearen Polyethylene mit niedriger Dichte ausgewählt werden aus der Gruppe der Copolymeren von Ethylen und α-Olefin-Comonomeren mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die α-Olefin-Comonomeren mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen ausgewählt werden aus der Gruppe, die Buten, Penten, Hexen, 4-Methylpenten-, Hepten- und Octen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Homo- oder Copolymeren von Propylen ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus den Homopolymeren von Propylen, den Copolymeren von Propylen und Ethylen, und den Copolymeren von Propylen und α-Olefin-Comonomeren mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Copolymeren von Propylen und α-Olefin mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen einen Gehalt an α-Olefin zwischen 0,1 und 40 Gew.-% aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Copolymeren von Propylen und α-Olefin mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen einen Gehalt an α-Olefin zwischen 1 und 10 Gew.-% aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymeren und/oder Copolymeren der mittleren Schicht "B" so ausgewählt werden, dass ihr Fließfähigkeitsindex, bestimmt nach dem "Schmelzflussindex (MFI)-Verfahren" zwischen 0,2 und 15 g/10 min liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Schicht "B" mindestens einen teilchenförmigen Füllstoff mineralischen oder anorganischen Ursprungs in einer Menge von 30 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von teilchenförmigem Füllstoff und Polymermaterial, enthält.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Schicht "B" mindestens einen teilchenförmigen Füllstoff mineralischen oder organischen Ursprungs in einer Menge von vorzugsweise 45 bis 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von teilchenförmigem Füllstoff und polymerem Material, enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die in der mittleren Schicht "B" eingesetzten Elastomeren ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Ethylen-Propylen-Kautschuken (EPR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuken (EPDM), Styrol-Butadien-Styrol (SBS), Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol (SEBS), Styrol-Butadien-Kautschuken (SBR), Styrol-Isopren-Styrol (SIS), Butyl-Kautschuken (BR), Nitril-Kautschuken (NBR), Hydrogen-Nitril-Butyl-Kautschuken und Polyvinylacetat, die einzeln oder in Form einer Mischung mit semikristallinen Polymeren, ausgewählt unter Polyethylen und Polypropylen, verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die elastomere Fraktion ausgewählt wird aus der Gruppe der Polypropylene (Homopolymere) mit amorphen und semikristallinen Blöcken, der Propylen/Ethylen- oder α-Olefin-Copolymeren mit amorphen und semikristallinen Blöcken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass die elastomere Fraktion teilweise oder vollständig vernetzt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Schicht "B" einen bestimmten Mengenanteil an recyclisierten Mehrschichten-Materialien enthält, die bei dem Verfahren vor dem Ausziehen, nach dem Ausziehen oder nach dem Zusammenfügen des Films abgetrennt (gewonnen) worden sind.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Abfälle an Mehrschichten-Materialien, die in die mittlere Schicht "B" recyclisiert worden sind, zwischen 0 und 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der genannten Schicht, variiert.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Abfälle an Mehrschichten-Materialien, die in die mittlere Schicht "B" recyclisiert worden sind, vorzugsweise zwischen 0 und 15 Gew.-%, bezogen auf die genannte Schicht, variiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroporöse Hautschicht "A" besteht aus mindestens einem polaren Copolymer auf Basis von Ethylen und/oder einem Polyolefin-Pfropfpolymer.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das bei der Herstellung der Schicht "A" verwendete polare Ethylen-Copolymer besteht aus Ethylen und mindestens einem Comonomer mit polarem Charakter, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Vinylestern, Acryl- und Methacrylsäuren und -estern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das polare Ethylen-Copolymer umfasst Ethylen und mindestens ein Comonomer, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Vinylacetat, Vinylpropionat, Acrylsäure, Methacrylsäure, Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Propylacrylat, Isopropylacrylat, n-Butylacrylat, t-Butylacrylat, Isobutylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Propylmethacrylat, Isopropylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, t-Butylmethacrylat und Isobutylmethacrylat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Copolymeren von Ethylen und mindestens einem polaren Comonomer zu mindestens 30 Gew.-% aus dem Comonomer bestehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Olefinpolymeren bepfropft sind mit Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäureanhydrid, Alkylacrylaten und -methacrylaten, in denen die Alkylgruppe eine Kohlenwasserstoffkette mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Olefin-Homopolymeren und/oder -Copolymeren der Adhäsions/Haut-Schicht "C" ausgewählt sind aus der Gruppe, die Polyethylene und/oder Polypropylene und/oder Ethylen/Propylen- und Ethylen-α-Olefin-Copolymere umfasst.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die homopolymeren und/oder Copolymeren Polyolefin-Komponenten der Adhäsions/Haut-Schicht "C" ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus linearen Polyethylenen mit niedriger Dichte, solchen mit einer Dichte zwischen 0,880 und 0,940, Copolymeren von Ethylen und α-Olefin-Comonomeren mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, Polyethylenen mit einer Dichte zwischen 0,915 und 0,965, Polypropylenen und Copolymeren von Propylen und Ethylen, die unter den aleatorischen (stochastischen) Block-Copolymeren ausgewählt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Adhäsions/Haut-Schicht "C" vorliegende Bindemittel/Adhäsionsmittel ausgewählt wird aus der Gruppe der Copolymeren von Ethylen und polaren oder nicht-polaren Comonomeren, der Copolymeren von Propylen und polaren oder nicht-polaren Comonomeren und/oder Homopolymeren oder Pfropfcopolymeren auf Basis von Ethylen und Propylen.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die polaren Copolymeren ausgewählt werden unter solchen, wie sie in einem der Ansprüche 22 bis 25 definiert sind.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-polaren Copolymeren ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Elastomeren, wie sie in einem der Ansprüche 16 bis 18 definiert sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel/Adhäsionsmittel in der Adhäsions/Haut-Schicht "C" in einer Menge von 2 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung der genannten Schicht, enthalten ist.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel/Adhäsionsmittel vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-% in der Zusammensetzung der genannten Schicht "C" enthalten ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Hautschicht "C" 30 bis 80 Gew.-% teilchenförmige Füllstoffe umfasst.
Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Hautschicht "C" vorzugsweise 45 bis 55 Gew.-% teilchenförmige Füllstoffe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die in der mittleren Schicht "B" und in der Adhäsions/Haut-Schicht "C" verwendeten teilchenförmigen Füllstoffe anorganischen oder organischen Ursprungs sind, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Pulvern aus Polyethylenen, Polyamiden, Polyestern, Polyurethanen mit hoher Dichte und mit hohem Molekulargewicht; Bariumcarbonat; Calciumcarbonat; Magnesiumcarbonat; Magnesiumsulfat; Bariumsulfat; Calciumsulfat, Aluminiumhydroxid; Magnesiumhydroxid, Calciumoxid; Magnesiumoxid; Titandioxid und Zinkoxid, Ton, Kaolin, Talk, Siliciumdioxid, Diatomeenerde, Pulvern aus Glas, Glimmer, Aluminium und Zeolithen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten teilchenförmigen Füllstoffe in der mittleren Schicht "B" einen mittleren Durchmesser, ausgewählt aus dem Bereich von 0,5 bis 5 μm, und in der Adhäsions/Haut-Schicht "C" einen mittleren Durchmesser zwischen 0,2 und 3 μm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Schichten "B" und "C" verwendeten teilchenförmigen Füllstoffe einen mittleren Durchmesser haben, der vorzugsweise zwischen 0,8 und 2,2 μm für die Schicht "B" und zwischen 0,8 und 1,5 μm für die Schicht "C" liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrschichten-Vorläuferfilm erhalten wird durch Coextrusion eines gegossenen Films durch eine Breitschlitz-Ziehdüse bei einer Temperatur zwischen 200 und 250°C und anschließendes Abkühlen mittels einer geeigneten Walze auf eine Temperatur zwischen 15 und 60°C.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrschichten-Vorläuferfilm erhalten wird durch Coextrusion eines geblasenen Films durch eine ringförmige Ziehdüse bei einer Temperatur zwischen 150 und 240°C, gefolgt von einer Abkühlung in einer Kette eingestellt auf einen Wert zwischen 10 und 80 cm der Oberfläche der Ziehdüse und bei einem Blasverhältnis zwischen 1,5 und 4,0.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die polymeren Materialien, die Füllstoffe und die Verbindungen, die an der Herstellung der verschiedenen Schichten des Mehrschichten-Vorläuferfilms beteiligt sind, vor der Extrusion einer Trocknung unterworfen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass die flüchtigen Materialien, die Feuchtigkeit und die Luft, die in den Materialien enthalten sind, die an der Herstellung der verschiedenen Schichten des Mehrschichten-Vorläuferfilms beteiligt sind, durch Entgasung während der Extrusion eliminiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrschichten-Vorläuferfilm in Maschinenlaufrichtung ausgezogen (verstreckt) wird in einer oder mehreren Stufen bei einer Temperatur zwischen 20 und 95°C und mit einem Verstreckungs- bzw. Ausziehverhältnis (gemessen zwischen dem Eintritt und dem Austritt aus der Verstreckungs- bzw. Ausziehzone) zwischen 1:1,5 und 1:6 ausgezogen (verstreckt) wird, sodass der Mehrschichtenfilm eine Dicke von höchstens 40 μm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstreckungs- bzw. Ausziehgrad so eingestellt wird, dass der ausgezogene (verstreckte) Mehrschichtenfilm eine Dicke von vorzugsweise höchstens 25 μm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass der nach dem Ausziehen (Verstrecken) austretende mikroporöse Mehrschichten-Film einer Gaufrage (Prägung), bei einer Temperatur zwischen 35 und 100°C unterworfen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass der am Ende des Ausziehens erhaltene mikroporöse Mehrschichten-Film einer thermischen Stabilisierung bei einer Temperatur zwischen 30 und 120°C unterworfen wird.
Atmungsaktiver mikroporöser Mehrschichten-Film, wie er nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 46 erhältlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass seine Dicke unter 40 μm liegt.
Atmungsaktiver mikroporöser Mehrschichten-Film nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass seine Dicke vorzugsweise unter 25 μm liegt.
Atmungsaktiver mikroporöser Mehrschichten-Film nach einem der Ansprüche 47 und 48, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Wasserdampf-Transmissionsgeschwindigkeit von mindestens 500 g/m²/24 h (bei 38°C, 90% relativer Feuchtigkeit) aufweist.
Atmungsaktiver mikroporöser Mehrschichten-Film nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass seine Wasserdampf-Transmissionsgeschwindigkeit vorzugsweise zwischen 2000 und 5000 g/m²/24 h liegt.
Atmungsaktiver mikroporöser Mehrschichten-Film nach einem der Ansprüche 47 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass er durch Auflaminieren auf ein nicht-gewebtes Gewebe (Vliesstoff) hergestellt worden ist.
Verwendung des atmungsaktiven mikroporösen Mehrschichten-Films nach einem der Ansprüche 47 bis 50 als Unterlagenfilm für eine Windel für Kinder, inkontinente Erwachsene und für Einweg-Hygieneartikel.
Verwendung eines atmungsaktiven mikroporösen Mehrschichten-Films nach Anspruch 51, der durch Auflaminieren auf ein nicht-gewebtes Gewebe (Vliesstoff) hergestellt worden ist, als Laminatprodukt für eine Windel für Kinder, inkontinente Erwachsene und für Einweg-Hygieneartikel.