DE69520667T2

DE69520667T2 - Verfahren zur herstellung einer tenside enthaltenden, geformten kunstoffolie

Info

Publication number: DE69520667T2
Application number: DE69520667T
Authority: DE
Inventors: John Koger; Julian Wnuk
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1994-03-01
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2015-02-24
Also published as: ATE200411T1; CA2183236C; US5520875A; KR970701029A; JPH09509902A; DE69520667D1; AU1927095A; WO1995023571A1; JP3836129B2; EP0748198B1; MX9603801A; EP0748198A1; CA2183236A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer geformten Polymerbahn und insbesondere ein Verfahren zum Erzeugen einer geformten Polymerbahn, die mit einem grenzflächenaktiven Stoff behandelt ist.
Die mit einem grenzflächenaktiven Stoff behandelte, geformte Polymerbahn ist besonders gut geeignet zur Verwendung als Oberschicht in absorbierenden Artikeln, wie Damenbinden, Höscheneinlagen, Einwegwindeln, Inkontinenzartikeln und dergleichen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Makroskopisch expandierte, dreidimensional geformte Polymerbahnen sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "makroskopisch expandiert", wenn er zur Beschreibung von dreidimensionalen Kunststoffbahnen, Bändern und Filmen verwendet wird, auf Bahnen, Bänder und Filme, welche dazu veranlaßt wurden, sich an die Oberfläche einer dreidimensional geformten Struktur anzupassen, so daß beide Oberflächen das dreidimensionale Muster der Formstruktur zeigen, wobei das Muster ohne weiteres für das bloße Auge sichtbar ist, wenn der senkrechte Abstand zwischen dem Auge des Betrachters und der Ebene der Bahn etwa 12 Inch beträgt. Im Gegensatz dazu bezieht sich der Ausdruck "planar", wenn er hier verwendet wird, um Kunststoffbahnen, -bänder und -filme zu beschreiben, auf den Gesamtzustand der Bahn, des Bandes oder des Films, wenn dieser mit bloßem Auge in makroskopischem Maßstab betrachtet wird. In diesem Zusammenhang können "planare" Bahnen, Bänder und Filme mit sehr feinen Oberflächenunebenheiten auf einer oder beiden Seiten umfassen, wobei die Oberflächenunebenheiten nicht für das bloße Auge ohne weiteres sichtbar sind, wenn der Abstand zwischen dem Auge des Betrachters und der Ebene der Bahn etwa 12 Inch oder größer ist.
Beispiele von makroskopisch expandierten, dreidimensionalen, offenen Kunststoffbahnen, welche besonders zur Verwendung als Oberschicht in absorbierenden Artikeln geeignet sind, sind offenbart in dem gemeinsam übertragenen US Patent Nr. 3,929,135, veröffentlicht für Thompson am 30. Dezember 1975 und im gemeinsam übertragenen US Patent Nr. 4,342,314, veröffentlicht für Radel et al., am 03. August 1982.
Ein Verfahren des Standes der Technik zum Erzeugen makroskopisch expandierter, dreidimensionaler, offener Kunststoffbahnen ist offenbart im gemeinsam übertragenen US Patent Nr. 4, 609,518, veröffentlicht für Curro et al. am 02. September 1986. Das Patent von Curro et al. offenbar ein kontinuierliches, mehrphasiges Verfahren zum Prägen und Perforieren einer im wesentlichen kontinuierlichen Bahn eines im wesentlichen planaren Polymerfilms, um mit dem Bild einer oder mehrerer Formstrukturen zusammen zu passen, die jeweils eine gemusterte Formoberfläche mit einer Vielzahl von Öffnungen haben. Ein Fluiddruckdifferential ist über die Dicke der Bahn des Films angelegt, um die Bahn des Films zu veranlassen, sich an die Formstruktur anzupassen. Dieses Dokument bildet also den nächsten Stand der Technik gemäß Anspruch 1. Obwohl sich herausgestellt hat, daß dieses Verfahren besonders geeignet zum Formen von Polymerbahnen in verschiedenen Strukturen ist, wäscht die Aufbringung eines Fluiddruckdifferentials über die Dicke der Bahn des Films grenzflächenaktive Stoffe innerhalb des Films aus, welche während des Formvorganges dem Fluid ausgesetzt sind. Demgemäß haben, wenn die geformten Bahnen in ihrer Endverwendung angeordnet sind, das heißt, als Oberschicht in einem absorbierenden Artikel, wie einer Einwegwindel oder einer Damenbinde, diese nicht die gewünschten Oberflächeneigenschaften, da der grenzflächenaktive Stoff während des Formvorgangs entfernt wurde.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erzeugen von mit grenzflächenaktiven Stoffen behandelte, geformte Polymerbahnen zu schaffen, in welchem das Material von solcher Struktur ist, daß der grenzflächenaktive Stoff während des Formvorgangs nicht entfernt wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erzeugen einer mit einem grenzflächenaktiven Stoff behandelte, geformte Polymerbahn zu schaffen, in welchem ein Fluiddruckdifferential über die Dicke des Films aufgebracht wird, um den Film zu veranlassen, sich an eine Formstruktur anzupassen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft in einer besonders bevorzugten Ausführungsform ein Verfahren zum Herstellen einer mit einem grenzflächenaktiven Stoff behandelten, geformten Polymerbahn. Ein mehrlagiger Polymerfilm mit einer Kernlage und wenigstens einer äußeren Lage wird coextrudiert. Die Kernlage umfaßt einen grenzflächenaktiven Stoff, wohingegen die äußere Lage vorzugsweise frei von einem grenzflächenaktiven Stoff ist. Vorzugsweise wird der coextrudierte mehrlagige Film in einer Umgebung mit kontrollierter Temperatur gelagert, um zu verhindern, daß der grenzflächenaktive Stoff in der Kernlage zu der äußeren Lage migriert. Der mehrlagige Film wird dann auf einer Formstruktur gelagert, welche eine Vielzahl von Öffnungen zeigt, welche die entgegen gesetzten Oberflächen der Formstruktur in eine Fluidkommunikation miteinander versetzt. Die Formstruktur bewegt sich in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung des mehrlagigen Films und trägt den mehrlagigen Film in diese Richtung. Ein Fuiddruckdifferential wird über die Dicke des mehrlagigen Films entlang der Bewegungsrichtung der Formstruktur aufgebracht, bevor der grenzflächenaktive Stoff in der Kernlage in die äußere Lage migriert. Das Fluiddruckdifferential ist ausreichend groß, um den mehrlagigen Film zu veranlassen, sich an die Formstruktur, welche eine geformte Polymerbahn formt, anzupassen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fluiddruckdifferential ausreichend groß, um den mehrlagigen Film in den Bereichen, die mit den Öffnungen in der Formstruktur zusammen fallen, zu unterbrechen. Der grenzflächenaktive Stoff in der Kernlage der geformten Polymerbahn kann zu der äußeren Lage migrieren, wenn die geformte Polymerbahn einer Temperatur ausgesetzt wird, die ausreichend groß ist, um der Kernlage zu erlauben, zu der äußeren Lage der geformten Polymerbahn zu migrieren, um so eine mit einem grenzflächenaktiven Stoff behandelte, geformte Polymerbahn zu bilden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Obwohl die Beschreibung mit den Ansprüchen übereinstimmt, welche die vorliegende Erfindung besonders herausstellen und deutlich beanspruchen, wird davon ausgegangen, daß die vorliegende Erfindung aus der folgenden Beschreibung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden wird, in welchen:
Fig. 1 eine Ansicht im Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform eines coextrudierten mehrlagigen Films der vorliegenden Erfindung ist, der eine Kernlage und zwei äußere Lagen aufweist;
Fig. 2 eine Ansicht im Querschnitt einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines coextrudierten mehrlagigen Films der vorliegenden Erfindung ist, der eine Kernlage und eine äußere Lage aufweist;
Fig. 3 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Filmformungsverfahrens der vorliegenden ist;
Fig. 4 eine weitgehend vergrößerte Teilansicht einer Formstruktur ist, die verwendet wird, um den mehrlagigen Film anzustützen, wenn der Film einem Fluiddruckdifferential im wesentlichen in Übereinstimmung mit dem in Fig. 3 dargestellten Verfahren ausgesetzt wird;
Fig. 5 ein stark vergrößerter Ausschnitt, der, vereinfacht dargestellt, den Zustand des mehrlagigen Films zeigt, nachdem dieser einem Fluiddruckdifferential auf einer Formstruktur ausgesetzt wurde; und
Fig. 6 ein stark vergrößerter Ausschnitt einer geformten Polymerbahn, nachdem diese von der Formstruktur entfernt wurde.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Obwohl die vorliegende Erfindung im Kontext des Bereitstellens einer mit einem grenzflächenaktiven Stoff behandelten, makroskopisch expandierten, dreidimensionalen, offenen Kunststoffbahn beschrieben wird, die besonders geeignet ist zur Verwendung als eine tragkontaktseitige Oberfläche von absorbierenden Artikeln, wie Einwegwindeln, Damenbinden, Inkontinenzeinlagen und dergleichen, ist die vorliegende Erfindung keineswegs durch solche Anwendungen beschränkt. Im Gegensatz dazu kann die vorliegende Erfindung mit großen Vorteil eingesetzt werden, wann immer gewünscht ist, Kunststoffilme oder -bahnen zu erzeugen, die Eigenschaften und Charakteristika zeigen, welche früher unter Verwendung von einphasigen oder mehrphasigen Bahnformverfahren des Standes der Technik erhältlich waren. Die detaillierte Beschreibung der hier offenbarten Strukturen und ihre vorgeschlagene Verwendung als Oberschicht und/oder Unterschicht in einem absorbierenden Einwegartikel, erlauben dem Fachmann, die vorliegende Erfindung ohne weiteres so auszulegen, daß Bahnen hergestellt werden, die für andere Anwendungen geeignet sind.
Bezug nehmend nun auf Fig. 1, so ist dort eine bevorzugte Ausführungsform eines coextrudierten mehrlagigen Polymerfilms 20 der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der mehrlagige Film 20 umfaßt eine zentrale Kernlage 22 und zwei äußere Lagen 24. Die zentrale Kernlage 22 hat entgegen gesetzte erste und zweite Seiten, wobei jede Seite im wesentlichen kontinuierlich mit einer Seite einer der äußeren Lagen 24 verbunden ist.
Bevorzugte Polymermaterialien für die Kernlage 22 und die äußeren Lagen 24 umfassen Polyolefine, insbesondere Polyethylene, Polypropylen und Copolymere mit wenigstens einem Olefinbestandteil. Weitere Materialien, wie Polyester, Nylons, Copolymere davon und Verbindungen aus den vorstehenden können für die Kernlage 22 und die äußeren Lagen 24 ebenfalls geeignet sein.
Die Kernlage 22 umfaßt vorzugsweise einen grenzflächenaktiven Stoff 26, während die äußeren Lagen 24 anfänglich frei von grenzflächenaktiven Stoffen sind. Molekille grenzflächenaktiver Stoffe sind Verbindungen, die zusammengesetzt sind aus chemischen Gruppen mit entgegengesetzten Löslichkeitsneigungen innerhalb des gleichen Moleküls. Typischerweise ist eine Gruppe eine nicht polare/öllösliche/wasserunlösliche/hydrophobe Kohlenwasserstoffkette, und die entgegengesetzte Gruppe ist eine polare/wasserlösliche/hydrophile Gruppe. Grenzflächenaktive Stoffe werden entsprechend der elektrischen Ladung des aktiven Anteils der polaren Oberfläche klassifiziert. In anionischen grenzflächenaktiven Stoffen trägt die polare Gruppe eine negative Ladung. In kationischen grenzflächenaktiven Stoffen trägt die Gruppe eine positive Ladung. In amphoterischen grenzflächenaktiven Stoffen sind positive und negative Ladungen im gleichen Molekül vorhanden. In nicht ionischen grenzflächenaktiven Stoffen gibt es keine elektrische Ladung auf dem Molekül. Die polare hydrophile Gruppe in nicht ionischen grenzflächenaktiven Stoffen kann eine Kette aus wasserlöslichen Ethylenoxideinheiten sein oder eine Gruppe, die mehrfache Hydroxilfunktionalitäten trägt, z. B. Gruppen, die von Glycerol oder Sorbitol abgeleitet werden. Die chemischen Beschaffenheit von grenzflächenaktiven Stoffen ist sehr breit und ist vollständiger beschrieben in der Kirk- Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 3. Ausgabe, Band 22, Seiten 332- 432.
In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können grenzflächenaktive Stoffe von jeder oben offenbarten Klasse in der Kernlage 22 verwendet werden. Wenn jedoch die sich ergebende, makroskopisch expandierte, dreidimensionale, offene Kunststoffbahn in absorbierenden Artikeln, wie Damenbinden, Höscheneinlagen, Einwegwindeln, Inkontinenzartikeln und dergleichen, verwendet werden soll, wobei ein Kontakt mit der menschlichen Haut zu Erwarten ist, muß das Potential einer Hautirritation des grenzflächenaktiven Stoffes berücksichtigt werden. Im allgemeinen neigen kationische grenzflächenaktive Stoffe dazu, irritierender zu sein, als anionische, welche dazu neigen, irritierender zu sein als entweder amphoterische oder nicht ionische Typen. Bevorzugte grenzflächenaktive Stoffe umfassen diejenigen der nicht ionischen Familien, wie: Alkoholetoxylate, Alkylphenoletoxylate, Carboxylsäureester, Glycerolester, Polyoxyethylenester von Fettsäuren, Polyoxyethylenester, von aliphatischen Carboxylsäuren, die mit Abietinsäure verwandt sind, Anhydrosorbitolester, ethoxylierte Anhydrosorbitolester, ethoxylierte natürliche Fette, Öle und Wachse, Glycolester von Fettsäuren, Carboxylamide, Diehtanolaminkondensatze, Monoalkanolaminkondensate, Polyoxyethylenfettsäurenamide, Polyalkylenoxidblockcopolymere.
Die Molekulargewichte von für die vorliegende Erfindung ausgewählten grenzflächenaktiven Stoffen sind derart, daß ihre Masse je mol in den Bereich von 200 Gramm pro mol bis etwa 10.000 Gramm pro mol fällt. Bevorzugte grenzflächenaktive Stoffe haben ein Molekulargewicht derart, daß die Masse pro mol etwa 300 bis etwa 1.000 Gramm pro mol beträgt.
Die Menge des grenzflächenaktiven Stoffes, der anfänglich in die Kernlage 22 gemischt wird, kann bis zu 10 Gew.-% der gesamten mehrlagigen Struktur (Kernlage 22 plus äußere Lagen 24) betragen. Grenzflächenaktive Stoffe in dem bevorzugten Molekulargewichtsbereich mit einer Masse pro mol (300-1000 Gramm/mol) können in geringeren Mengen hinzu gegeben werden, im allgemeinen von oder in weniger als 5 Gew.-% der gesamten mehrlagigen Struktur.
Der mehrlagige Film 20 der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zum Erzeugen von mehrlagigen Filmen auf einer herkömmlichen Herstellungsanlage für einen coextrudierten Film verarbeitet werden. Wenn Lagen mit Mischungen erforderlich sind, können Pellets der oben beschriebenen Komponenten zuerst trocken gemischt werden und dann in dem die Lage zuführenden Extruder geschmolzen und gemischt werden. Alternativ könne, falls in dem Extruder eine nicht zufrieden stellende Mischung erfolgt, die Pellets zuerst trocken gemischt werden und dann in einem vormischenden Extruder geschmolzen und gemischt werden, gefolgt von einer Repelletierung vor der Filmextrusion.
Im allgemeinen können Polymere geschmolzen in Filme verarbeitet werden, indem entweder Zug- oder Blas-Filmextrusionverfahren verwendet werden, die beide in "Plastics Extrusion Technology", 2. Ausgabe, von Allan A. Griff (Van Nostrand Reinhold - 1976) beschrieben sind. Ein gezogener Film wird durch eine lineare Schlitzdüse extrudiert. Im allgemeinen wird die flache Bahn auf einer großen polierten, sich bewegenden Metallrolle gekühlt. Sie kühlt schnell ab und zieht sich von der ersten Rolle ab, gelangt über eine oder mehrere Hilfsrollen, dann durch einen Satz von gummigeschichteten Zug- oder "Abziehrollen" hindurch und schließlich zu einem Wickler.
Bei einer Blasfilmextrusion wird die Schmelze nach oben durch eine dünne runde Düsenöffnung extrudiert. Dieses Verfahren wird auch als eine rohrförmige Filmextrusion bezeichnet. Luft wird durch das Zentrum der Düse eingeführt, um das Rohr aufzublasen und zu bewirken, daß dieses expandiert. Eine sich bewegende Blase wird somit geformt, welche durch Kontrolle eines inneren Luftdrucks auf konstanter Größe gehalten wird. Das Filmrohr wird durch Luft abgekühlt, die durch einen oder mehrere Kokillenringe, welche das Rohr umgeben, geblasen wird. Das Rohr wird als nächstes zur Kollabierung gebracht, indem dieses durch ein Paar von Zugwalzen in einen Abflachungsrahmen und in einen Aufwickler gezogen wird.
Ein Coextrusionsverfahren erfordert mehr als einen Extruder und entweder einen Zuführblock oder ein Mehrverteiler-Düsensystem oder eine Kombination der beiden, um die mehrlagige Filmstruktur zu erhalten.
Die US Patente Nr. 4,152,387 und 4,197,069 offenbaren das Zuführblockprinzip einer Coextrusion. Mehrfachextruder sind mit dem Zuführblock verbunden, welcher bewegbare Strömungsteiler verwendet, um die Geometrie jedes einzelnen Strömungskanals in direkter Beziehung zum Volumen des durch den Strömungskanal hindurch gehenden Polymers proportional zu ändern. Die Strömungskanäle sind derart ausgebildet, daß an ihrer Stelle des Zusammenflusses die Materialien in der gleichen Strömungsgeschwindigkeit und unter dem gleichen Strömungsdruck zusammenfließen, was eine Grenzflächenspannung und Strömungsinstabilitäten wegfallen läßt. Sobald die Materialien in dem Zuführblock zusammen gefunden haben, fließen sie in eine einzelne Verteilerdüse als Verbundstruktur. Es ist in einem solchen Verfahren wichtig, daß die Viskositäten der Schmelze und die Temperaturen der Schmelze des Materials nicht zu stark unterschiedlich sind. Andernfalls können sich Strömungsinstabilitäten in der Düse ergeben, was zu einer schlechten Steuerung der Verteilung einer Lagendicke in den mehrlagigen Film führt.
Eine Alternative zur Zurführblock-Coextrusion ist eine Mehrverteiler- oder Tellerdüse, wie sie offenbart ist in den vorerwähnten US Patenten Nr. 4,152,387, 4,197,069 und in US Patent Nr. 4,533,308, die hier durch Bezugnahme mit aufgenommen sind. Während in dem Zuführblock-System Schmelzströme außerhalb und vor dem Eintritt des Körpers zusammen gebracht werden, hat in einer Mehrverteiler- oder Tellerdüse jeder Schmelzstrom seinen eigenen Verteiler in der Düse, wo die Polymere unabhängig in ihre jeweiligen Verteiler verteilt werden. Die Schmelzströme vereinigen sich nahe des Düsenausgangs mit jedem Schmelzstrom auf voller Düsenbreite. Bewegbare Teller sorgen für eine Einstellbarkeit des Ausgangs jedes Strömungskanals in direkter Proportion zum Volumen des durch diesen hindurch fließenden Materials, was den Schmelzen erlaubt, in der gleichen linearen Strömungsgeschwinddigkeit, bei gleichem Druck und in der gewünschten Breite zusammen zu fließen.
Da die Schmelzflußeigenschaften und Temperaturen der Schmelzen der Polymere stark variieren, hat die Verwendung einer Tellerdüse mehrere Vorteile. Die Düse eignet sich für thermische Isolationseigenschaften, in welchen Polymere von stark differierenden Schmelztemperaturen, z. B. bis zu 80ºC (175ºF) zusammen verarbeitet werden können.
Jeder Verteiler in einer Tellerdüse kann für ein spezifisches Polymer ausgebildet und entsprechend zugeschnitten sein. Somit wird die Strömung jedes Polymers nur durch die Ausbildung seines Verteilers beeinflußt und nicht durch Kräfte, die durch andere Polymere ausgeübt werden. Dies erlaubt, daß Materialien mit stark differierenden Schmelzviskositäten in mehrlagigen Filmen coextrudiert werden können.
Zudem liefert die Tellerdüse auch die Fähigkeit, die Breite einzelner Verteiler zu begrenzen, derart, daß eine interne Lage vollständig durch die äußere Lage umgeben sein kann, ohne frei liegende Ränder zu belassen. Die vorerwähnten Patente offenbaren auch die kombinierte Verwendung von Zuführblock-Systemen und Tellerdüsen, um komplexere mehrlagige Strukturen zu erhalten.
Die mehrlagigen Filme der vorliegenden Erfindung können zwei oder mehrere Lagen umfassen. Im allgemeinen werden ausgewogene, symmetrisch dreilagige und fünflagige Filme bevorzugt. Ausgewogene dreilagige Mehrlagenfilme, wie der Mehrlagenfilm 20, umfassen eine zentrale Kernlage 22 und zwei identische äußere Lagen 24, wobei die zentrale Kernlage 22 zwischen den zwei äußeren Lagen 24 positioniert ist. Ausgewogene fünflagige Mehrlagenfilme umfassen eine zentrale Kernlage, zwei identische Verbindungslagen und zwei identische äußere Lagen, wobei die zentrale Kernlage zwischen der zentralen Kernlage und jeder äußeren Lage positioniert ist. Ausgewogene Filme, obwohl dies für die Filme der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich ist, sind weniger anfällig gegenüber einem Wellen oder Verziehen als unausgewogene Mehrlagenfilme.
In dreilagigen Filmen umfaßt die zentrale Kernlage etwa 10 bis 90 Prozent der gesamten Filmdicke und jede äußere Lage kann etwa 5 bis 45 Prozent der gesamten Filmdicke umfassen. Verbindungslagen können, wenn sie verwendet werden, jeweils etwa 5 Prozent bis etwa 10 Prozent der gesamten Filmdicke umfassen.
Ein Beispiel eines unausgewogenen zweilagigen Mehrlagenfilms ist der in Fig. 2 dargestellte Mehrlagenfilm 30. Der Mehrlagenfilm 30 umfaßt eine Kernlage 32 und eine äußere Lage 34. Die Kernlage hat eine zu einer entgegen gesetzte erste und zweite Seite, wobei eine Seite im wesentlichen kontinuierlich verbunden ist mit einer Seite der äußeren Lage 34. Die Kernlage 32 umfaßt vorzugsweise einen grenzflächenaktiven Stoff 36, während die äußere Lage 34 anfänglich von einem grenzflächenaktiven Stoff frei ist.
Nachdem der mehrlagige Polymerfilm coextrudiert worden ist, wird dieser vorzugsweise in eine Wickelstation geführt und dann für eine Zeitdauer gelagert, bevor er in eine geformte Polymerbahn geformt wird. Ein besonders bevorzugter Formungsprozeß ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird eine Bahn aus einem im wesentlichen planaren, coextrudierten Mehrlagenfilm 100 von einer Zuführrolle 102 auf die Oberfläche einer Formungstrommel 118 geführt, über welche eine Formungsstruktur 115 bei im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit wie die ankommende Bahn kontinuierlich dreht. Die Formungstrommel 118 umfaßt vorzugsweise eine innen angeordnete Unterdruckkammer 20, welche vorzugsweise im Bezug zu der sich bewegenden Formungsstruktur 115 stationär ist. Ein Paar stationärer Einbauplatten 125, 130, die in etwa mit dem Anfang und dem Ende der Vakuumkammer 120 zusammen fallen, sind angrenzend an die äußere Oberfläche der Formungsstruktur angeordnet. Zwischen den stationären Einbauplatten 125, 130 ist vorzugsweise ein Mittel zum Aufbringen eines Fluiddruckdifferentials auf die im wesentlichen planare, mehrlagige Polymerfilmbahn 100, wenn diese über die Saugkammer hinweg geht, vorgesehen. In der dargestellten Ausführungsform umfaßt die Applikationseinrichtung für das Fluiddruckdifferential eine Hochdruck-Flüssigkeitsdüse 135, welche einen Flüssigkeitsstrahl 140, wie Wasser, im wesentlichen gleichförmig über die gesamte Breite der Bahn 100 abgibt. Details zu der Konstruktion, der Positionierung und dem Betriebsdruck der Flüssigkeitsdüse 135 sind vollständig ausgeführt in dem gemeinsam übertragenen US Patent Nr. 4,695,422, veröffentlicht für Curro et al., am 22. September 1987, wobei dieses Patent hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
Der Flüssigkeitsstrahl 140 wird vorzugsweise über die Dicke des Mehrlagenfilms aufgebracht, bevor der grenzflächenaktive Stoff in der Kernlage zur äußeren Lage migriert. Falls der grenzflächenaktive Stoff von der Kernlage zu der äußeren Lage bzw. zu den äußeren Lagen des Mehrlagenfilm migriert, bevor der Flüssigkeitsstrahl 140 aufgebracht wird, ist der grenzflächenaktive Stoff dann dem Flüssigkeitsstrahl ausgesetzt, und es wird in Teil des grenzflächenaktiven Stoffes wahrscheinlich während des Formationsschrittes weg gewaschen. Um den grenzflächenaktiven Stoff innerhalb der Kernlage des Mehrlagenfilms zu halten, bevor das Fluiddruckdifferential über die Dicke des Mehrlagenfilms aufgebracht wird, wird der coextrudierte Mehrlagenfilm unterhalb einer Temperatur gelagert, welche ausreichend groß ist, um dem grenzflächenaktiven Stoff in der Kernlage zu erlauben, zu der äußeren Lage des Mehrlagenfilms zu migrieren. Nachdem die Bahn des Mehrlagenfilms bei einer kontrollierten Temperaturumgebung gelagert wurde, wird diese dann in den Formungsschritt geführt, in welchem das Formationsverfahren stattfinden kann, ohne den grenzflächenaktiven Stoff, der sich in der Kernlage befindet, dem Flüssigkeitsstrahl 140 von der Düse 135 auszusetzen. Für eine gegebene Polymer/grenzflächenaktiver Stoff/Kombination beträgt die Geschwindigkeit, mit welcher der ursprünglich in der Kernlage befindliche grenzflächenaktive Stoff durch die äußere Lage bzw. die äußeren Lagen migrieren wird, primär eine Funktion der Dicke der äußeren Lagen, der Konzentration des anfänglich in der Kernlage befindlichen grenzflächenaktiven Stoffs und der Temperatur.
Eine zunehmende Dicke der äußeren Lage bzw. der äußeren Lagen erhöht die Zeitdauer, die der grenzflächenaktive Stoff benötigt, um zu der äußersten Oberfläche bzw. den äußersten Oberflächen des Mehrlagenfilms zu migrieren. Umgekehrt verringert das Abnehmen der Dicke der äußeren Lage bzw. der äußeren Lagen die Zeit, die der grenzflächenaktive Stoff für seine Migration zu den äußersten Oberflächen benötigt.
Die Geschwindigkeit der Migration des grenzflächenaktiven Stoffs von der Kernlage durch die äußere Lage bzw. den äußeren Lagen steigt im allgemeinen mit Zunahme der Konzentration des grenzflächenaktiven Stoffs. Jedoch kann eine signifikant hohe Konzentration des grenzflächenaktiven Stoffs in der Kernlage Filmverarbeitungsprobleme mit sich bringen und bewirken, daß der grenzflächenaktive Stoff selbst bei niedrigeren Temperaturen zu schnell migriert. Umgekehrt kann eine niedrige Konzentration des grenzflächenaktiven Stoffs in der Kernlage verhindern, daß die gewünschten Oberflächeneigenschaften des mehrlagig geformten Films erreicht werden.
Die Geschwindigkeit der Migration des grenzflächenaktiven Stoffs von der Kernlage durch die äußere Lage bzw. die äußeren Lagen steigt im allgemeinen mit zunehmender Temperatur und fällt mit abnehmender Temperatur. Je niedriger die Temperatur, desto länger wird der grenzflächenaktive Stoff in der Kernlage gehalten. Umkehrt gilt, je höher die Temperatur, desto schneller wird der grenzflächenaktive Stoff in die äußere Lage bzw. die äußeren Lagen und durch diese hindurch migrieren. Um zu verhindern, daß der grenzflächenaktive Stoff vorzeitig migriert, kann der Mehrlagenfilm unter kontrollierten Bedingungen, etwa bei Raumtemperatur von 38,9ºC (70ºF) oder darunter, gelagert werden, vorzugsweise nicht niedriger als normale Kühl- oder Kühlhaltetemperaturen von 17,8ºC-22,2ºC (32-40ºF). Dies kann eine wesentliche Migration des grenzflächenaktiven Stoffs zu der äußeren Oberfläche der Filme für mehrere Stunden bis mehrere Wochen verhindern. Demgemäß kann die Zeit, die erforderlich ist, um ein mit einem grenzflächenaktiven Stoff behandelte, geformte Polymerbahn zu erzeugen, wenn der grenzflächenaktive Stoff von der Kernlage zu der äußeren Lage bzw. zu den äußeren Lagen migriert ist, signifikant verkürzt werden, indem die geformte Polymerbahn in einer kontrollierten Temperaturumgebung bei Raumtemperatur oder darüber, vorzugsweise weniger als etwa 77,8ºC (140ºF) gelagert wird.
Die Formungsstruktur 115, von der ein stark vergrößertes, teilweise perspektivisches Segment in Fig. 4 dargestellt ist, umfaßt eine Vielzahl von relativ kleinen Öffnungen 116 über den gesamten oder einen gewünschten Teil ihrer Oberfläche. Für Oberschichtanwendungen für eine Einwegwindel reichen diese Öffnungen typischerweise größenmäßig von zwischen 25,4 Mikrometer (1 mil) bis etwa 0,254 mm (10 mil) im Durchmesser. Ihr Abstand kann in der sich ergebenden Bahn bedarfsweise in einem regelmäßigen Muster vorliegen, oder kann zufällig variieren. Verfahren zum Aufbau geeigneter dreidimensional rohrförmiger Formungselemente dieses allgemeinen Typs sind offenbart im allgemein übertragenen US Patent Nr. 4,508,256, veröffentlicht für Radel et al., am 02. April 1985 und dem gemeinsam übertragenen US Patent Nr. 4,509,908, veröffentlicht für Mulane, Jr. am 09. April 1985.
Die Öffnungen 116 und die Formungsstruktur 115 kann jede gewünschte Form bzw. jeden gewünschten Querschnitt haben, wenn die Formstruktur unter Verwendung der Laminarkonstruktionstechniken, die allgemein in den vorerwähnten, gemeinsam übertragenen Patenten offenbart sind, gefertigt wird.
Alternativ kann die rohrförmig geformte Formungsstruktur 115 eine nicht laminare Konstruktion und mit Hilfe von Laserbohren oder dergleichen erzeugten Öffnungen 116 im gewünschten Muster umfassen. Es ist auch möglich, Bänder oder dergleichen zu verwenden, die aus einem geschmeidigen Material bestehen und kontinuierlich um ein Paar von Rollen herum betrieben werden. Im letzteren Fall ist es im allgemeinen wünschenswert, eine geeignete Abstützung unterhalb des geschmeidigen Bandes zu schaffen, wenn es dem Fluiddruckdifferential ausgesetzt wird, um eine Störung zu vermeiden.
Was immer der Ursprung der ankommenden Bahn aus Polymermaterial 100 sein mag, nachdem dieses unterhalb eines Fluidstrahls 140 durchgegangen ist, wird sein Zustand im wesentlichen derart sein, wie er in stark vergrößertem Ausschnitt in Fig. 5 gezeigt wird. An dieser Stelle wurden sehr feine Öffnungen 111 entsprechend dem relativ kleinen Öffnungen 116 in der Formungsstruktur 115 in dem Film 100 erzeugt. Die kleinen vulkanartigen Krater 113, die um die Kante jeder Öffnungen 111 herum gebildet sind, reflektieren einen Grad einer Ausdünnung des Films kurz vor dem Reißen.
Nach der Aufbringung des Fluiddruckdifferentials auf den Film wird die fein geöffnete, geformte Polymerbahn 100 von der Oberfläche der Formungsstruktur 115 um eine Leerlaufwalze 145 herum in dem in großem Maßstab im Ausschnitt aus Fig. 6 dargestellten Zustand entfernt. Wegen des Vorhandenseins der Krater 113, welche jede der winzigen Öffnungen 111 umgeben, zeigt die Oberfläche 117, welche die Formungsstruktur 115 berührt hatte, eine sehr viel weichere taktile Wahrnehmbarkeit als die Oberfläche 114, welche durch Flüssigkeitsstrahl 140 berührt wurde. Demgemäß wird die Oberfläche 117 der Bahn im allgemeinen der Oberfläche 114 als Tragkontaktfläche vorgezogen.
Bei Beendigung dieser Phase kann die fein geöffnete, geformte Polymerbahn 100 verwendet werden, ohne weiter in ein Endprodukt verarbeitet zu werden, in welchem die Fluiddurchlässigkeit und weiche taktile Anfühlbarkeit besonders bevorzugt sind, aber ein makroskopisch expandierter, dreidimensionaler Querschnitt ist nicht wesentlich.
Alternativ kann die geformte Polymerbahn einer zweiten Phase für eine makroskopische Expansion oder einer Wiederaufwickelstation für eine temporäre Lagerung zugeführt werden. Im ersten Fall wird die fein geöffnete, geformte Polymerbahn auf eine zweite Formungsstruktur geführt, um sich einer makroskopischen, dreidimensionalen Expansion zu unterziehen. Beispiele geeigneter Formungsstrukturen sind offenbart in dem allgemein übertragenen US Patent Nr. 4,342,314, veröffentlicht für Radel et al., am 03. August 1982 und dem gemeinsam übertragenen US Patent Nr. 4,463,045, veröffentlicht für Ahr et al., am 31. Juli 1984. Im letzteren Fall kann die Anwendung der zusätzlichen Phase des Verfahrens auf ein späteres Datum verschoben werden, vielleicht auch an einem unterschiedlichen Ort.
Nachdem die Bildung der geformten Polymerbahn abgeschlossen ist, kann der grenzflächenaktive Stoff innerhalb der Kernlage der geformten Polymerbahn zu der äußeren Lage bzw. den äußeren Lagen migrieren, wodurch eine mit einem grenzflächenaktiven Stoff behandelte, geformte Polymerbahn gebildet wird. Der grenzflächenaktive Stoff innerhalb der Kernlage der geformten Polymerbahn kann zu der äußeren Lage bzw. zu den äußeren Lagen migrieren, indem die geformte Polymerbahn einer Temperatur ausgesetzt wird, die ausreichend groß ist, um dem grenzflächenaktiven Stoff in der Kernlage zu erlauben, zu der äußeren Lage bzw. zu den äußeren Lagen zu migrieren. Durch das Zurückhalten des grenzflächenaktiven Stoffs in der Kernlage während des Formungsschrittes, wäscht der Flüssigkeitsstrahl 140 nicht den grenzflächenaktiven Stoff weg, wie dies der Fall sein würde, wenn der grenzflächenaktive Stoff während des Coextrusionsschrittes in der äußeren Lage 24 vorhanden wäre, wodurch der grenzflächenaktive Stoff dem Flüssigkeitsstrahl 140 ausgesetzt wäre.
Es wird davon ausgegangen, daß die hier enthaltene Beschreibung den Fachmann in die Lage versetzt, die folgende Erfindung in vielen und verschiedenen Formen in die Praxis umzusetzen. Dennoch wird die folgende beispielhafte Ausführungsform zum Zwecke der Darstellung gegeben:

Beispiel I:

Ein Polyethylen mit geringer Dichte (Quantum Chemical Corp., NA-951-00), ein Konzentrat eines grenzflächenaktiven Stoffes (5% Atmer 645 in Polyethylen) und ein Pigmentkonzentrat (Quantum Chemical Corp., DM80582 TiO&sub2; Konzentrat), alle in Pelletform, werden in dem Gewichtsverhältnis 77/15/8 jeweils in einem Schaufelmischer (Kelly Duplex) gemischt. Dieses Gemisch kann dann von einem NRM (John Brown Plastics Machinery Inc.) 6,35 cm (2 l/&sub4; "), 30/l LID, Einfachschraubenextruder, der mit einer für allgemeine Zwecke vorgesehene Polyolefineschraube ausgerüstet ist, extrudiert werden. Das Extrudergefäß wird unter Verwendung eines Satzes von vier Wärmezonen bei Temperaturen von 117,2ºC (221ºF), 188,9ºC (340ºF), 233,3ºC (420ºF) und 255,6ºC (460ºF) und gleichmäßig ansteigend vom Gefäßanfang zum Gefäßende erwärmt. Konkurrierend dazu wird ein Polyethylen mit niedriger Dichte (Quantum Chemical Corp., NA- 951-00), das frei von Pigmenten und grenzflächenaktiven Stoffen ist, von zwei 30 mm Extrudern (Zahnradwerk Kollman) extrudiert, die mit für allgemeine Zwecke vorgesehene Polyolefinschrauben ausgerüstet sind. Beide Extruder werden vom Gefäßanfang zum Gefäßende in einem Satz von zwei Wärmzonen bei Temperaturen 340ºF bzw. 460ºF erwärmt. Die Ausgänge aller drei Extruder werden durch Adapter, die bei 255,6ºC (460ºF) gehalten werden, zu 60,96 cm (24") breiten, mit flexiblen Lippen versehenen, eine variable Tellergröße aufweisen, drei Lagen bildenden, Coextrusionsfilmdüse (Cloeren Co.) geleitet. Die Düse hat neun Wärmezonen, drei für jede Lage. Die Steuerung eingestellten Punkte sind 255,6ºC (460ºF) an allen Rändern der Wärmzone und 222,2ºC (400ºF) an allen zentralen Wärmzonen. Die Düsenlippen sind um etwa 0,1016 cm (0,40") geöffnet und die Teller sind auf die mittlere Position eingestellt. Das Herabziehen, Kühlen, Schlitzen und Aufwickeln des Films wird mit einem Johnson (John Brown Plastics Machinery, Inc.) Aufnahmesystem durchgeführt. Die polierten Walzen werden auf etwa Raumtemperatur gehalten und die Abziehgeschwindigkeit beträgt 82 Fuß pro Minute. Die Extruderausgangsgeschwindigkeiten sind so eingestellt, daß ein Film mit etwa 0,0305 mm (0,0012") Dicke geschaffen wird, der etwa 60% eines Polyethylen enthaltenden grenzflächenaktiven Stoffes als mittlere Lage und etwa 20% reinen Polyethylens für jede äußere Lage umfaßt.
Die Rolle wird in Kühlung bei etwa 22,2ºC (40ºF) für eine Zeitdauer angeordnet, vorzugsweise mehr als 12 Stunden. Die Rolle wird dann aus der Kühlung entfernt und einem Formungsvorgang, ähnlich demjenigen, der in Fig. 3 dargestellt ist, unterzogen. Vorzugsweise erfolgt der Formungsvorgang an einem Ort bei Umgebungstemperatur.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer mit einem grenzflächenaktiven Stoff behandelten, geformten Polymerbahn, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

(a) Coextrudieren eines mehrlagigen Polymerfilms (100), wobei der mehrlagige Film (100) eine Kernlage und wenigstens eine äußere Lage umfaßt;

(b) Abstützen des mehrlagigen Films (100) auf einer Formungsstruktur (115), wobei sich die Formungsstruktur (115) in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung des mehrlagigen Films (100) bewegt und den mehrlagigen Film (100) in diese Richtung transportiert;

(c) Aufbringen eines Fluiddruckdiffentials über die Dicke des mehrlagigen Films entlang der Bewegungsrichtung der Formungsstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernlage einen grenzflächenaktiven Stoff umfaßt und daß ein Fluiddruckdifferential aufgebracht wird bevor der grenzflächenaktive Stoff in der Kernlage in die äußere Lage migriert, wobei das Fluiddruckdifferential ausreichen groß ist, um den mehrlagigen Film (100) zu veranlassen, sich an die Formungsstruktur (115), die die geformte Polymerbahn formt, anzupassen; und

(d) Aussetzen der geformten Polymerbahn einer Temperatur, welche ausreichend groß ist, um dem grenzflächenaktiven Stoff in der Kernlage zu erlauben, zu der äußeren Lage der geformten Polymerbahn zu migrieren, um eine mit einem grenzflächenaktiven Stoff behandelte, geformte Polymerbahn zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt des Lagerns des mehrlagigen Films (100) unterhalb einer Temperatur, welche ausreichend groß ist, um dem grenzflächenaktiven Stoff in der Kernlage zu erlauben, zu der äußeren Lage des mehrlagigen Films zu migrieren, bevor der mehrlagige Film auf einer Formungsstruktur abgestützt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, in welchem die äußere Lage des mehrlagigen Films (100) frei von einem grenzflächenaktiven Stoff ist.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welchem der mehrlagige Film (100) zwei äußere Lagen (24) umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, in welchem die äußeren Lagen des mehrlagigen Films (100) frei von einem grenzflächenaktiven Stoff sind.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welchem die Formungsstruktur (115) eine Vielzahl von Öffnungen (116) zeigt, welche die frei gelegten Oberflächen der Formungsstruktur (115) in Fluidkommunikation miteinander bringen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, in welchem das Fluiddruckdifferential ausreichend groß ist, um zu bewirken, daß der mehrlagige Film (100) in denjenigen Flächen reißt, die mit den Öffnungen (116) in der Formungsstruktur (115) zusammen fallen.

8. Verfahren zur Herstellung einer mit einem grenzflächenaktiven Stoff behandelten, geformten Polymerbahn, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

(a) Coextrudieren eines mehrlagigen Polymerfilms (100), wobei der mehrlagige Film (100) eine Kernlage und wenigstens eine äußere Lage umfaßt, wobei die äußere Lage frei von einem grenzflächenaktiven Stoff ist;

(b) Lagern des mehrlagigen Films (100) unterhalb einer Temperatur, welche ausreichend groß ist, um den grenzflächenaktiven Stoff in der Kernlage zu erlauben, zu der äußeren Lage des mehrlagigen Films zu migrieren;

(c) Abstützten des mehrlagigen Films (100) auf einer Formungsstruktur (115), wobei die Formungsstruktur (115) sich in einer Richtung parallel zu der Bewegungsrichtung des mehrlagigen Films (100) bewegt und den mehrlagigen Film (100) in diese Richtung transportiert;

(d) Aufbringen eines Fluiddruckdifferentials über die Dicke des mehrlagigen Films (100) entlang der Bewegungsrichtung der Formungsstruktur (115), dadurch gekennzeichnet, daß die Kernlage einen grenzflächenaktiven Stoff umfaßt und das Fluiddruckdifferential aufgebracht wird, bevor der grenzflächenaktive Stoff in der Kernlage zu der äußeren Lage migriert, wobei das Fluiddruckdifferential ausreichend groß ist, um den mehrlagigen Film (100) zu veranlassen, sich an die Formungsstruktur (115) anzupassen, um eine geformte Polymerbahn zu bilden; und

(e) Aussetzen der geformten Polymerbahn einer Temperatur, welche ausreichend groß ist, um dem grenzflächenaktiven Stoff in der Kernlage zu erlauben, zu der äußeren Lage der geformten Polymerbahn zu migrieren, um eine mit einem grenzflächenaktiven Stoff behandelte, geformte Polymerbahn zu bilden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, in welchem der mehrlagige Film (100) zwei äußere Lagen (24) umfaßt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, in welchem die äußere Lage des mehrlagigen Films (100) frei von einem grenzflächenaktiven Stoff ist.