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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
atmungsaktive thermoplastische Folien, bei denen Copolymere von Ethylen
und wenigstens einem C4-C8 α-Olefin verwendet
werden. Außerdem
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
solcher Folien.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
atmungsaktive thermoplastische Folien. Solche Materialien weisen eine
grobe Zahl verschiedener Anwendungen auf, insbesondere in den Bereichen
von Artikeln mit eingeschränkter
Verwendung und Wegwerfartikeln.
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Folien werden traditionell verwendet,
um Barriereeigenschaften in Artikeln mit eingeschränkter Verwendung
oder Wegwerfartikeln bereitzustellen. Mit eingeschränkter Verwendung
oder wegwerfbar ist gemeint, dass das Produkt und/oder die Komponente
nur wenige Male oder möglicherweise
nur einmal verwendet wird, bevor es/sie weggeworfen wird. Beispiele
für solche
Produkte umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Produkte aus dem Operations-
und Gesundheitsbereich, wie z. B. Operationstücher und -kittel, wegwerfbare
Arbeitskleidung, wie z. B. Überanzüge und Labormäntel, und
absorbierende Hygieneprodukte, wie z. B. Windeln, Trainingshöschen, Inkontinenzbekleidungsstücke, Damenbinden,
Bandagen, Wischtücher
und ähnliches.
In absorbierenden Hygieneprodukten, wie z. B. Babywindeln und Inkontinenzprodukten
für Erwachsene,
werden Folien als Außenhüllen verwendet
mit dem Zweck, zu verhindern, dass Körperausscheidungen die Bekleidung, die
Bettwäsche
und andere Aspekte der Umgebung bei der Verwendung verschmutzen.
Im Bereich von Schutzbekleidung, einschließlich Spitalskittel, werden
Folien verwendet, um einen Austausch von Mikroorganismen zwischen
dem Träger
und dem Patienten zu verhindern.
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US-Patentschrift 4,705,812 offenbart
ein Verfahren zur Herstellung von porösen Folien, das das Schmelzen
einer Harzzusammensetzung, die im Wesentlichen aus (1) 100 Gewichtsteilen
eines hochdruckverarbeiteten Polyethylenharzes niedriger Dichte
mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 7 und einer Dichte von 0,915
bis 0,935, eines linearen Polyethylenharzes niedriger Dichte mit
einem Schmelzindex von 0,5 bis 8,5 und einer Dichte von 0,915 bis
0,935, oder einem Gemisch daraus und (2) 50 bis 500 Gewichtsteilen
Bariumsulfat mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von
0,1 bis 7 μm;
Bilden der geschmolzenen Harzzusammensetzung zu einer Folie; und dann
Strecken der Folie wenigstens uniaxial um einen Faktor von 1,5 bis 7
umfasst.
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Obwohl diese Folien wirksame Barrieren
sein können,
sind sie ästhetisch
nicht zufrieden stellend, da ihre Oberfläche glatt ist und sich entweder
glitschig oder klebrig anfühlt.
Sie sind auch visuell flach und "plastikartig", was sie für Bekleidungsanwendungen
und andere Anwendungen weniger erwünscht macht, wo sie in Berührung mit
menschlicher Haut stehen. Es wäre
mehr bevorzugt, wenn diese Artikel stoffartiger wären sowohl
vom Standpunkt des Griffs als auch vom visuellen Standpunkt. Zum
Beispiel werden Babywindeln, die das Gefühl und die Erscheinung von
traditioneller Stoffunterwäsche
aufweisen, als hochwertige Produkte angenommen und können in
manchen Fällen
die Tendenz überwinden,
zu glauben, dass sie aus ästhetischen Gründen durch
Außenbekleidung
bedeckt werden müssen.
Kleidungsstückartige
Inkontinenzprodukte für
Erwachsene könnten
das Selbstbild der inkontinenten Person verbessern. Außerdem würden kleidungsstückartigere
Isolationskittel helfen, dass sich die Spitalsumgebung weniger fremd
und bedrohlich für
den Patienten anfühlt,
und die Bequemlichkeit für
den Träger
erhöhen.
Es ist auch bevorzugt, Folien zu haben, die ein Außenmaterial
mit mehr elastischer Nachgiebigkeit und Erholung herstellen können, um
einen besseren Sitz und mehr Bequemlichkeit bereitzustellen.
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Laminierung von Folien wird angewendet,
um Materialien zu schaffen, die sowohl flüssigkeitsundurchlässig als
auch irgendwie stoffartig in ihrer Erscheinung und Textur sind.
Die Außenhüllen bei
Wegwerfwindeln sind nur ein Beispiel. In diesem Zusammenhang kann
Bezug genommen werden auf die gemeinsam übertragene US-Patentschrift
4,818,600 vom 4. April 1989 und US-Patentschrift 4,725,473 vom 16.
Februar 1988. Operationskittel und -tücher sind andere Beispiele.
Siehe in diesem Zusammenhang die gemeinsam übertragene US-Patentschrift
4,379,102 vom 5. April 1983.
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Ein Hauptzweck der Folie in solchen
Laminierungen ist, Barriereeigenschaften bereitzustellen. Es besteht
auch ein Bedarf daran, dass solche Laminate atmungsaktiv sind, so
dass sie die Fähigkeit
aufweisen, Wasserdampf zu übertragen.
Kleidung, die aus Laminaten aus diesen atmungsaktiven oder mikroporösen Folien
hergestellt ist, ist bequemer zu tragen, da die Wasserdampfkonzentration
und die daraus folgende Befeuchtung der Haut unterhalb des Kleidungsstückes verringert
werden. Allerdings kann die Porengröße in atmungsaktiven Folien
nicht allzu groß sein,
insbesondere bei Anwendungen in Schutzkleidung, wo das Durchdringen
von chemischen Dämpfen
ein Verunreinigungsrisiko für
den Träger
darstellt.
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Das herkömmliche Verfahren zum Erzielen
einer atmungsaktiven mikroporösen
Folie ist, eine thermoplastische Folie, die einen Füllstoff
enthält,
zu strecken. Mikrohohlräume
werden durch die Füllstoffpartikel während des
Streckverfahrens geschaffen. Die Folie wird üblicherweise vor diesem Ziehverfahren
erhitzt, um die Folie plastischer oder verformbarer zu machen. Dieses
Ziehen oder Strecken orientiert auch die Molekularstruktur innerhalb
der Folie, was ihre Festigkeit und Dauerhaftigkeit erhöht. Die
molekulare Orientierung, die durch das Strecken verursacht wird,
ist erwünscht,
um die Dauerhaftigkeit zu verbessern.
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Eine Folie kann in Maschinenrichtung
oder in Maschinenquerrichtung gestreckt werden. Das Strecken der
Folie in Querrichtung ist eine besondere Herausforderung, da Kräfte auf
die Kanten der Folie ausgeübt werden
müssen,
um zu verursachen, dass sie sich in die Breite verlängert. Spannrahmen
werden allgemein verwendet. Im Gegensatz dazu ist das Strecken der
Folie in Maschinenrichtung verhältnismäßig leicht.
Es ist nur notwendig, den Zug oder das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen
zwei walzen zu erhöhen,
während
die Folie im erhitzten oder plastischen Zustand ist. Es gibt allerdings
bei einseitig gestreckten Folien, egal ob in Maschinenrichtung oder
in Querrichtung, ein Problem mit der Dauerhaftigkeit. Einseitiges
Strecken verursacht eine molekulare Orientierung nur in die gestreckte
Richtung. Das führt
zu Folien, die leicht entlang dieser Ausdehnung auseinander gerissen
oder gespalten werden. Zum Beispiel weist eine in Maschinenrichtung
orientierte Folie eine Neigung auf, entlang der Maschinenrichtung
zu spalten oder zu reißen.
Außerdem
sind die Zugcharakteristiken der (in Maschinenrichtung gestreckten)
Folie in Maschinenrichtung dramatisch erhöht, aber die Zugfestigkeit
in Querrichtung ist wesentlich kleiner als in Maschinenrichtung.
Daher kann zum Beispiel die Folie, wenn gleichzeitig die CD-Festigkeit
der Folie abnimmt und die CD-Reißdehnung ebenfalls verringert wird,
sich beim Gebrauch sehr leicht spalten, und ein Artikel, der damit
hergestellt wird, wie z. B. eine Windel, kann auslaufen, was offensichtlich
eine unerwünschte
Auswirkung ist.
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Diese Probleme mit der Dauerhaftigkeit
bei einseitig gestreckten oder orientierten Folien sind gut bekannt.
Zwei Ansätze
werden allgemein verwendet, um diese Probleme mit der Dauerhaftigkeit
der Produkte zu umgehen, die durch diese hoch isotropen Festigkeitscharakteristiken
entstehen. Der erste ist, die Folie sowohl in Maschinenrichtung
als auch in Querrichtung zu streckorientieren. Folien, die biaxial
gestreckt worden sind, weisen ausgewogenere Festigkeitseigenschaften
auf. Der zweite Ansatz ist, eine Lage aus in Maschinenrichtung orientierter
Folie mit einer Lage aus in Querrichtung orientierter Folie zu einem
Laminat zu kombinieren.
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Ein anderes Herstellungsergebnis
ist die Festigkeit von "gealterten" Folien. In kommerziellen
Herstellungsvorgängen
sind "frische" Folien, wie z. B.
neu extrudierte Folien, im Allgemeinen nicht für eine Orientierung geeignet.
Extrudierte Folien werden oft für
eine spätere
Orientierung beiseite gelegt oder gelagert, üblicherweise bei Raumtemperatur.
Während
dieser Lagerungszeit kann eine Veränderung in der Morphologie des
Polymers auftreten, und diese Veränderung könnte die Ursache für Veränderungen
der Folieneigenschaft sein. Orientierung einer solchen gealterten
Folie führt
oft zu Produkten mit geringeren Dauerhaftigkeitscharakteristiken,
wie z. B. geringerer CD-Spitzenverformung
(CD Peak Strain) (oder Reißdehnung
in Querrichtung), einer kritischen Eigenschaft zum Beispiel für die Dauerhaftigkeit
einer Außenhülle einer
Windel, die aus dieser Folie hergestellt wird.
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Daher besteht ein Bedarf an einer
elastischen atmungsaktiven Folie und einem Verfahren, das eine Folie
mit der stoffartigen Ästhetik
und der Dauerhaftigkeit und Bequemlichkeit bereitstellt, die gewünscht sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine atmungsaktive thermoplastische Folie, die ein lineares Polyethylenharzmaterial
niedriger Dichte umfasst, das Copolymere von Ethylen und C4-C8-Olefinmonomer
und wenigstens einen Füllstoff
umfasst, der 40 bis 65 Gew.-% des mit Füllstoff versetzten Harzmaterials
Kalziumkarbonat umfasst und wobei das Kalziumkarbonat mehrere Partikel
mit einer Fettsäurebeschichtung
umfasst, wobei der Füllstoff
eine Partikelgröße aufweist,
die zur Porenbildung beiträgt.
Die Folie weist eine Wasserdampf-Durchtrittsrate
von 300–4500
g/m2/24 h und eine kritische Reißdehnung
90° zur
Orientierungsrichtung von mehr als 150% auf. In einer Anwendung,
wo die minimale gewünschte
Wasserdampf-Durchtrittsrate etwa 1.500 g/m2/24
Stunden beträgt,
ist die vorliegende Menge an Füllstoff
etwa 48 Gewichtsprozent.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
auch ein Verfahren zur Herstellung der atmungsaktiven Folie der
vorliegenden Erfindung, umfassend das Bereitstellen eines Polymerharzes,
das ein lineares Polyethylenharzmaterial niedriger Dichte umfasst;
das Hinzufügen
von 40 bis 65 Gew.-% des mit Füllstoff
versetzten Harzmaterials Kalziumkarbonat zu dem Harz, wobei das
Kalziumkarbonat mehrere Partikel mit einer Fettsäurebeschichtung umfasst, die
eine Partikelgröße aufweisen,
die zur Porenbildung beiträgt,
um ein mit Füllstoff
versetztes Harz zu bilden; das Bilden einer Folie mit einer ersten
Länge aus
dem mit Füllstoff
versetzten Harz; und Strecken der Folie, um eine mikroporöse Folie
zu bilden. Das Verfahren der Erfindung ist für Folien anwendbar, die durch
verschiedene Verfahren gebildet werden, d. h. Gießfolien
oder Blasfolien. In einer Ausführungsform
der Erfindung wird die mikroporöse
Folie auf eine zweite Länge
gestreckt, die etwa 160 bis etwa 400% der ersten Länge ist.
In einer anderen Ausführungsform
wird die Folie nach dem Strecken getempert.
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Die Folie der vorliegenden Erfindung
weist eine Wasserdampf-Durchtrittsrate von 300 bis 4.500 Gramm pro
Quadratmeter pro 24 Stunden auf (gemessen durch ASTM Standard Test
E 96-80 mit Celgard® 2500 als Kontrollprobe).
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Solche Folien weisen viele verschiedene
Verwendungsmöglichkeiten
auf, umfassend, aber nicht beschränkt auf Anwendungen in absorbierenden
Hygieneartikeln, umfassend Windeln, Trainingshöschen, Damenbinden, Inkontinenzvorrichtungen,
Bandagen. Diese selben Folien können
auch in Gegenständen,
wie z. B. Operationstüchern
und -kitteln, sowie verschiedenen Bekleidungsartikeln entweder als
gesamter Artikel oder nur als Komponente davon verwendet werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Seitenansicht eines Verfahrens zur Bildung einer
Folie gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
eine Querschnitts-Seitenansicht eines Folien/Vlies-Laminates gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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3 ist
eine teilweise im Schnitt gezeigte Draufsicht auf einen beispielhaften
absorbierenden Hygieneartikel, in diesem Fall eine Windel, bei der
eine Folie verwendet werden kann, die gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellt ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER
BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die vorliegende Erfindung betrifft
atmungsaktive thermoplastische Folien, die Copolymere von Ethylen und
C4-C8 α-Olefinmonomer
umfassen.
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Ein besonders nützliches Beispiel ist bekannt
als "Superokten". Der Ausdruck "Superokten" umfasst, wie hier
verwendet, jene linearen Polyethylenmaterialien niedriger Dichte
(LLDPE), die durch die Polymerisation von Ethylen und 1-Okten-Comonomer
hergestellt werden und mit der Marke Dowlex® NG
("NG Harz") bezeichnet werden,
erhältlich
von Dow Chemical Corporation, Midland, Michigan. Die "Superokten"-Harze werden mit
einem verbesserten anderen Katalysatorsystem als "Metallocen" oder Insite® hergestellt.
Geeignete "Superokten"-Harze, die bei der
vorliegenden Erfindung nützlich
sind, umfassen zum Beispiel Dowlex NG 3347A und Dowlex® NG
3310, von denen beide etwa 7% Okten (Nominalgew.-%), 93% Ethylen
enthalten. Obwohl man nicht an die folgende Theorie gebunden sein
will, wird aufgestellt, dass der verbesserte Katalysator die Verteilung
von Molekulargewicht/Molekulargewicht sowie die Comonomeranordnung
und Verzweigung auf dem Polymermolekül genauer reguliert als herkömmliche
Katalysatoren. Es ist zum Beispiel möglich, dass als Folge der verbesserten
Technologie die NG-Harze eine engere Molekulargewichtsverteilung,
eine homogenere Verzweigungsverteilung sowie kleinere hoch verzweigte
Fraktionen niedriger Dichte und unverzweigte Fraktionen hoher Dichte
aufweisen. Die physikalischen Eigenschaften von nicht mit Füllstoff
versetzten Folien, die aus Superoktenharzen hergestellt werden,
unterscheiden dieses Harz nicht von herkömmlichen LLDPE-Harzen, wie
in Tabelle A unten dargestellt. Tabelle A führt physikalische Daten von
Dowlex® NG
3347A und zum Vergleich Daten von bestimmten "herkömmlichen" LLDPE-Harzen Dowlex® 2045
und 2244A an.
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Wie in Tabelle A oberhalb zu sehen
ist, sind die typischen Eigenschaften ((a) bis (d)) von nicht mit
Füllstoff
versetzten Folien aus diesen verschiedenen Harzen nicht merklich
unterschiedlich. Kleinere Variationen könnten durch Variationen im
Schmelzindex und Dichte oder Kristallinität der α-Olefine erklärt werden.
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Andere Copolymere auf Ethylenbasis
mit C4-C8 α-Olefinen
sind auch in der vorliegenden Erfindung verwendbar, umfassend zum
Beispiel Materialien, die im Handel erhältlich sind von Exxon Corporation
unter dem Markennamen ExactTM. Diese Materialien
werden alle mit einem "neuen" oder "verbesserten" Katalysatorsystem
gegenüber
dem Metallocen-Katalysator oder ähnlichen
single-site Katalysatoren hergestellt.
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Andere geeignete Copolymere auf Ethylenbasis
mit C4-C8 α-Olefinmonomeren der
vorliegenden Erfindung umfassen nicht-elastische Metallocen-katalysierte
Polymere. Der Ausdruck "Metallocen-katalysierte
Polymere" umfasst,
wie hier verwendet, jene Polymermaterialien, die durch die Polymerisation
von wenigstens Ethylen unter Verwendung von Metallocenen oder Katalysatoren
mit zusammengezogener Geometrie, einer Klasse von organometallischen
Komplexen, als Katalysatoren hergestellt werden. Ein bekanntes Metallocen ist
zum Beispiel Ferrocen, ein Komplex mit einem Metall, eingeschlossen
zwischen zwei Cyclopentadienyl-(Cp)-Liganden. Metallocen-Prozesskatalysatoren
umfassen Bis(n-butylcyclopentadienyl)titandichlorid, Bis(n-butylcyclopentadienyl)zirkoniumdichlorid,
Bis(cyclopentadienyl)skandiumchlorid, Bis(indenyl)zirkoniumdichlorid,
Bis(methylcyclopentadienyl)titandichlorid, Bis(methylcyclopentadienyl)zirkoniumdichlorid,
Kobaltocen, Cyclopentadienyltitantrichlorid, Ferrocen, Hafnocendichlorid,
Isopropyl(cyclopentadienyl,-1-flourenyl)zirkoniumdichlorid,
Molybdocendichlorid, Nickelocen, Niobocendichlorid, Ruthenocen,
Titanocendichlorid, Zirkonocenchloridhydrid, Zirkonocendichlorid
und andere. Eine ausführlichere
Liste solcher Verbindungen ist in US-Patentschrift 5,374,696 an
Rosen et al. und übertragen
an die Dow Chemical Company enthalten. Solche Verbindungen werden
auch in US-Patentschrift
5,064,802 an Stevens et al. und ebenfalls übertragen an Dow besprochen.
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Das Metallocenverfahren und insbesondere
die Katalysatoren und Katalysatorunterstützungssysteme sind Gegenstand
einer großen
Zahl von Patenten. US-Patentschrift
4,542,199 an Kaminsky et al. beschreibt einen Vorgang, bei dem MAO
zu Toluen hinzugefügt
wird, der Metallocenkatalysator der allgemeinen Formel (Cyclopentadienyl)2MeRHal,
wobei Me ein Übergangsmetall
ist, Hal ein Halogen und R Cyclopentadienyl oder ein C1 bis C6 Alkylradikal
oder ein Halogen ist, wird hinzugefügt, und Ethylen wird dann hinzugefügt, um Polyethylen
zu bilden. US-Patentschrift 5,189,192 an LaPointe et al. und übertragen
auf Dow Chemical beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Additionspolymerisationskatalysatoren über Metallzentrumsoxidation.
US-Patentschrift 5,352,749 an Exxon Chemical Patents, Inc. beschreibt
ein Verfahren zum Polymerisieren von Monomeren in Fließbetten.
US-Patentschrift
5,349,100 beschreibt Chiralmetallocenverbindungen und deren Herstellung
durch Schaffung eines Chiralitätszentrums
durch enantioselektive Hydridübertragung.
Co-Katalysatoren sind Materialien wie z. B. Methylaluminoxan (MAO),
das das bekannteste ist, andere Alkylaluminiums und borhaltige Verbindungen
wie Tris-(pentafluorphenyl)bor, Lithiumtetrakis(pentafluorphenyl)bor
und Dimethylaniliniumtetrakis(pentafluorphenyl)bor. Die Forschung
nach anderen Co-Katalysatorsystemen oder der Möglichkeit zum Minimieren oder
sogar Eliminieren des Alkylaluminiums geht weiter aus Gründen der
Handhabung und Produktverunreinigung. Der wichtige Punkt ist, dass
der Metallocenkatalysator aktiviert oder ionisiert wird zu einer
kationischen Form zur Reaktion mit dem(n) zu polymerisierenden Monomer(en).
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Die Metallocen-katalysierten Polymere
auf Ethylenbasis, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden,
verleihen der Folie Streck- und Erholungseigenschaften. Vorzugsweise
wird das Metallocen-katalysierte Polymer auf Ethylenbasis ausgewählt aus
Copolymeren von Ethylen und 1-Buten, Copolymeren von Ethylen und
1-Hexen, Copolymeren von Ethylen und 1-Okten und Kombinationen davon.
Im Besonderen umfassen bevorzugte Materialien Metallocen-abgeleitete Copolymere
von Ethylen und 1-Okten der Marke AffinityTM,
beide erhältlich
von Dow Plastics, Freeport, Texas. Ebenfalls bevorzugt sind Metallocen-abgeleitete
Copolymere der Marke ExactTM von Ethylen
und 1-Buten und Copolymere von Ethylen und 1-Hexen, erhältlich von
Exxon Chemical Company, Houston, Texas. Im Allgemeinen weisen die
Metallocen-abgeleiteten Polymere auf Ethylenbasis der vorliegenden
Erfindung eine Dichte von wenigstens 0, 900 g/cm3 auf.
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Wenigstens ein Copolymer von Ethylen
und C4-C8 α-Olefinmonomer ist
die Hauptpolymerkomponente der Folie der vorliegenden Erfindung.
Vorzugsweise enthält
die Folie der vorliegenden Erfindung wenigstens 30 Prozent, insbesondere
etwa 40–50
Gewichtsprozent der mit Füllstoff
versetzten Folienzusammensetzung. Andere Polymerkomponenten können ebenfalls
vorliegen, solange sie nicht die gewünschten Charakteristiken der
Folie negativ beeinflussen.
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Zusätzlich zum Polymermaterial
umfasst die Folienlage auch einen Füllstoff, der die Entwicklung
von Mikroporen während
der Orientierung der Folie ermöglicht.
Wie hier verwendet soll ein "Füllstoff" Partikel und andere
Formen von Materialien umfassen, die zu dem Polymer hinzugefügt werden
können
und die nicht chemisch mit der extrudierten Folie interferieren
oder sie negativ beeinflussen, aber in der Lage sind, gleichmäßig in der
Folie verteilt zu werden. Im Allgemeinen liegen die Füllstoffe
in Partikelform vor und weisen eine irgendwie kugelartige Form mit
durchschnittlichen Partikelgrößen im Bereich
von etwa 0,5 bis etwa 8 Mikron auf. Die Folie enthält 40 bis
65 Prozent Kalziumkarbonatfüllstoff,
der mehrere Partikel mit einer Fettsäurebeschichtung enthält, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Folienlage. Insbesondere liegen etwa 45
bis etwa 55 Prozent Füllstoff
in der Folie vor. Sowohl organische als auch anorganische Füllstoffe
sind im Umfang der vorliegenden Erfindung vorgesehen, vorausgesetzt,
dass sie nicht das Folienbildungsverfahren, die Atmungsaktivität der entstehenden
Folie oder ihre Fähigkeit
stören,
sich an eine andere Lage, wie z. B. eine Polyolefin-Faservliesbahn
zu binden.
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Beispiele für Füllstoffe, die zusätzlich zu
Kalziumkarbonat (CaCO3) verwendet werden
können,
umfassen verschiedene Arten von Ton, Siliziumdioxid (SiO2), Aluminiumoxid, Bariumsulfat, Natriumkarbonat,
Talk, Magnesiumsulfat, Titandioxid, Zeolithe, Aluminiumsulfat, zelluloseartige
Pulver, Kieselgur, Magnesiumsulfat, Magnesiumkarbonat, Bariumkarbonat,
Kaolin, Glimmer, Kohlenstoff, Kalziumoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumhydroxid,
Zellstoffpulver, Holzpulver, Zellulosederivat, Polymerpartikel,
Chitin und Chitinderivate. Die zusätzlichen Füllstoffpartikel können wahlweise
mit einer Fettsäure
beschichtet werden, wie z. B. Stearinsäure oder Behensäure, was
das freie Fließen
der Partikel (im Volumen) und ihre leichte Dispersion in der Polymermatrix
ermöglichen
kann.
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Im Allgemeinen ist es möglich, Folien
mit einer Wasserdampf-Durchtrittsrate (WVTR) von wenigstens etwa
300 Gramm pro Quadratmeter pro 24 Stunden herzustellen, gemessen
durch ASTM E-96-80 WVTR Test (unter Verwendung von Celgard® 2500
als Kontrollprobe). Im Allgemeinen umfassen Faktoren, die die Menge an
Atmungsaktivität
beeinflussen, die Menge an Füllstoff,
die Folienstreckbedingungen (z. B. ob es bei Umgebungstemperatur
oder erhöhter
Temperatur stattfindet), das Orientierungsverhältnis und die Foliendicke.
Die WVTR der Folie der vorliegenden Erfindung, die als Komponente
in einem Artikel mit eingeschränkter
Verwendung oder in einem Wegwerfartikel verwendet werden kann, beträgt 300 bis
4.500 und in einer Anwendung vorzugsweise wenigstens etwa 1.500
g/m2/24 h. Außerdem weisen die bevorzugten
Folien der vorliegenden Erfindung, wenn sie in Maschinenrichtung
gestreckt werden, eine besondere Ausdehnbarkeit und eine erhöhte Widerstandsfähigkeit
gegen ein Versagen im Bereich von Fehlern in der Folie auf.
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Diese Eigenschaften können erzielt
werden, indem zuerst ein Polymerharz aus einem Super-Okten LLDPE
Harz hergestellt wird, das Harz mit einem Füllstoff gefüllt wird, eine Folie aus dem
mit Füllstoff
versetzten Harz extrudiert wird und die mit Füllstoff versetzte Folie danach
in wenigstens eine Richtung, üblicherweise in
Maschinenrichtung gestreckt oder orientiert wird. Wie unterhalb
genauer erklärt,
ist die entstehende Folie mikroporös und weist erhöhte Festigkeitseigenschaften
in die Orientierungsrichtung auf.
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Verfahren zur Bildung von mit Füllstoff
versetzten Folien und zur Orientierung derer sind Fachleuten gut
bekannt. Im Allgemeinen ist ein Verfahren zur Bildung der orientierten,
mit Füllstoff
versetzten Folie 10 in 1 der
Zeichnungen gezeigt. Die Folie 10 wird abgewickelt und
zu einer Folienstreckeinheit 44, wie z. B. einer Orientierungsvorrichtung
in Maschinenrichtung, geführt,
welche ein im Handel erhältliches
Gerät von
Anbietern wie der Marshall and Williams Company, Providence, Rhode
Island, ist. Eine solche Vorrichtung 44 weist mehrere Streckwalzen 46 auf,
die sich mit fortschreitend schnelleren Geschwindigkeiten gegenüber dem Paar
bewegen, das vor ihnen angeordnet ist. Diese Walzen 46 wenden
ein Maß an
Belastung an und strecken dadurch in fortschreitendem Maß die mit
Füllstoff
versetzte Folie 10 auf eine Strecklänge in Maschinenrichtung der
Folie, welche die Laufrichtung der mit Füllstoff versetzten Folie 10 durch
das Verfahren ist, wie in 1 gezeigt.
Die Streckwalzen 46 können
für eine
bessere Verarbeitung erhitzt sein. Vorzugsweise umfasst die Einheit 44 Walzen
(nicht gezeigt) aufwärts
und/oder abwärts
von den Streckwalzen 46, die verwendet werden können, um
die Folie 10 vorzuwärmen,
bevor sie nach dem Strecken orientiert und/oder getempert (oder
gekühlt) wird.
Der Zweck des Temperns ist, die Folie so zu stabilisieren, dass
sie weniger oder gar nicht schrumpft, wenn sie erhöhten Temperaturen
während
der nachfolgenden Verarbeitung, Lagerung, dem Transport oder Gebrauch
des Produktes ausgesetzt wird.
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Uniaxiale Orientierung ist eine gut
bekannte Technik in der Plastikfolienindustrie. Folien werden oft
orientiert, um ihre Festigkeit und andere physikalische Eigenschaften
zu verbessern. Die bekannteste und einfachste Art der uniaxialen
Orientierung ist in Maschinenrichtung (MD) auf einer Ausrüstung, die
oft als Orientierungsvorrichtung in Maschinenrichtung oder kurz
MDO (machine direction orientor) bezeichnet wird. Verschiedene MDO-Ausführungen
werden in der Industrie verwendet, von denen alle temperaturgesteuerte
Walzen zum Erhitzen oder Kühlen
und Transportieren der Folie, die verarbeitet wird, verwenden. Strecken
wird zwischen dem langsamen Spalt und dem schnellen Spalt durchgeführt, wobei
der langsame Spalt die Folie zurückhält, und
der schnelle Spalt die Folie beschleunigt und verursacht, dass sie
länger
und gleichzeitig dünner
und irgendwie enger (necked) wird. In der Praxis wird der Grad an
Orientierung üblicherweise
als Streckverhältnis
beschrieben, wie z. B. 3X oder 4X, was dem Verhältnis der Oberflächengeschwindigkeit
des schnellen Spaltes zur Oberflächengeschwindigkeit
des langsamen Spaltes entspricht. Vor dem langsamen Spalt stehen
im Allgemeinen Vorwärmwalzen,
die die Folie auf die gewünschte
Strecktemperatur erhitzen können,
und nach dem schnellen Spalt folgen Walzen, um die Folie auf irgendeine
Temper-Temperatur zu erhitzen. (Eine) Kühlwalze(n) kann/können verwendet
werden, um die gestreckte Folie vor der weiteren Verarbeitung zu
kühlen.
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Polymerfolien werden über der
Glasübergangstemperatur
und unter der Schmelztemperatur der verwendeten Polymere orientiert.
Gute Folieneigenschaften können
bei verhältnismäßig niedrigen
Strecktemperaturen, wie z. B. Raumtemperatur erreicht werden. Allerdings
kann eine höhere
Temperatur verwendet werden für
eine leichtere Verarbeitung und um praktische Verarbeitungsgeschwindigkeiten
zu ermöglichen.
Zum Beispiel können
der Vorwärmspalt
und der langsame Spalt 71,1°C
(160°F)
aufweisen, der schnelle Spalt und die erste Temperwalze können von
Raumtemperatur bis zu etwa 101,7°C
(215°F)
variieren, und die letzte Temperwalze kann etwa 93,3, 98,9 oder
101,7°C
(200, 210 oder 215°F)
aufweisen. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit kann etwa 24, 24–30, 3 m
(80–100
Fuß) pro
Minute (fpm) beim langsamen Spalt und etwa 96,96–128,8 m/min (320–425 fpm)
beim schnellen Spalt betragen.
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Der nützliche Grad an Streckung für atmungsaktive
Folien für
verschiedene verwendete Polymere ist etwas unterschiedlich. Um ungestreckte
Segmente oder Punkte in der Folie zu vermeiden, d. h. um eine vollständig orientierte
("weißgetrübte") Folie herzustellen,
ist das niedrigste Streckverhältnis
vorzugsweise etwa 3X. Gute Ergebnisse können bei etwa 4X–4,25X erzielt
werden. Wenn eine Folie "überstreckt" (im Allgemeinen über etwa
5X) ist, kann sie übermäßig spaltanfällig werden.
Bei der gestreckten Länge
bilden sich mehrere Mikroporen in der Folie 10. wenn gewünscht wird
die Folie 10 aus der Vorrichtung 44 hinaus geführt, so
dass die Belastung entfernt wird und erlaubt wird, dass sich die
gestreckte Folie 10 entspannt.
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Oftmals kann es erwünscht sein,
eine mit Füllstoff
versetzte Folie 10 auf ein oder mehrere Substrate oder
Trägerlagen 20 zu
laminieren, wie in 2 gezeigt.
Laminierung von Folie kann die Festigkeit und dadurch die Dauerhaftigkeit
der Folie verbessern. Wenn gewünscht
kann die mit Füllstoff
versetzte Folie 10 an einer oder mehreren Trägerlagen 30 befestigt
werden, um ein Laminat 32 zu bilden. Unter erneuter Bezugnahme
auf 1 wird eine herkömmliche
Vorrichtung 48 zur Bildung einer Faservliesbahn, wie z.
B. ein Paar Spinnbindevorrichtungen, verwendet, um die Trägerlage 30 zu
bilden. Die langen, im Wesentlichen endlosen Fasern 50 werden
als ungebundene Bahn 54 auf ein Formsieb 52 abgelegt,
und die ungebundene Bahn 54 wird dann durch ein Paar Bindungswalzen 56 geschickt,
um die Fasern zusammenzubinden und die Reißfestigkeit der entstehenden
Bahnträgerlage 30 zu
erhöhen.
Eine oder beide Walzen werden oft erhitzt, um die Bindung zu unterstützen. Typischerweise
ist eine der Walzen 56 auch gemustert, um der Bahn 30 ein
getrenntes Bindungsmuster mit einer vorgeschriebenen Bindungsoberfläche zu verleihen.
Die andere Walze ist üblicherweise
eine glatte Ambosswalze, aber diese Walze kann auch gemustert sein,
wenn dies gewünscht
ist. Wenn die mit Füllstoff
versetzte Folie 10 ausreichend gestreckt worden ist und
die Trägerlage 30 gebildet
worden ist, werden die zwei Lagen zusammengebracht und aneinander
laminiert unter Verwendung eines Paares von Laminierwalzen oder
anderer Mittel 58. Wie bei den Bindungswalzen 56 können die Laminierwalzen 58 erhitzt sein.
Es kann auch wenigstens eine der Walzen gemustert sein, um ein getrenntes
Bindungsmuster mit einer vorgeschriebenen Bindungsoberfläche für das entstehende
Laminat 32 zu erzeugen. Im Allgemeinen überschreitet die maximale Bindungspunktoberfläche für eine gegebene
Fläche
der Oberfläche
auf einer Seite des Laminates 32 nicht etwa 50 Prozent
der gesamten Oberfläche.
Es gibt eine große
Zahl getrennter Bindungsmuster, die verwendet werden können. Siehe
zum Beispiel Brock et al., US-Patentschrift 4,041,203. Wenn das Laminat 32 die
Laminierwalzen 58 verlässt,
kann es zu einer Rolle 60 aufgewickelt werden für die nachfolgende
Verarbeitung. Als Alternative kann das Laminat 32 in der
Fertigungslinie verbleiben für
eine weitere Verarbeitung oder Umwandlung.
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Obwohl die Trägerlagen 30 und die
Folie 10, die in 1 gezeigt
wurden, durch Wärmepunktbindung zusammengebunden
wurden, können
auch andere Bindungsmittel verwendet werden. Geeignete Alternativen umfassen
zum Beispiel Klebebindung und die Verwendung von Klebrigmachern.
Bei der Klebebindung wird ein Klebstoff, wie z. B. ein Heißschmelzkleber
zwischen der Folie und der Faser aufgebracht, um die Folie und Faser
zusammenzubinden. Der Klebstoff kann zum Beispiel durch Schmelzsprühen, Drucken
oder Schmelzblasen aufgebracht werden. Verschiedene Arten von Klebstoffen
sind erhältlich,
umfassend jene, die aus amorphen Polyalphaolefinen hergestellt werden,
Heißschmelzkleber
auf Ethylenvinylazetatbasis und Klebstoffe der Marke Kraton®,
erhältlich
von Shell Chemical, Houston, Texas, und Klebstoffe der Marke RextacTM von Rexene, Odessa, Texas.
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Wenn die Folie und die Trägerlage(n)
mit Klebrigmachern gebunden werden, kann der Klebrigmacher in die
Folie selbst eingebaut werden. Der Klebrigmacher dient im Wesentlichen
dazu, die Haftung zwischen der Folie und den Faserlagen zu erhöhen. Das
Folien-Faser-Laminat kann nachfolgend wärmepunktgebunden werden, obwohl
im Allgemeinen sehr wenig wärme
erforderlich ist, da der Klebrigmacher dazu neigt, die Druckempfindlichkeit
der Folie zu erhöhen,
und eine Bindung, etwa wie eine Klebebindung, kann gebildet werden. Beispiele
für nützliche
Klebrigmacher umfassen WingtackTM 95, erhältlich von
Goodyear Tire & Rubber
Co., Akron, Ohio, und EscorezTM 5300, erhältlich von
Exxon Chemical Company, Houston, Texas.
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Die Trägerlagen 30, wie in 2 gezeigt, sind Faservliesbahnen.
Die Herstellung solcher Faservliesbahnen ist bekannt. Solche Faservliesbahnen
können
der mit Füllstoff
versetzten Folie 10 zusätzliche
Eigenschaften verleihen, wie z. B. einen weicheren, stoffartigeren
Griff. Das ist besonders vorteilhaft, wenn die mit Füllstoff
versetzte Folie 10 als Barrierelage für Flüssigkeiten in Anwendungen wie
Außenhüllen für absorbierende
Hygieneartikel und als Barrierematerialien für Spitals-, Operations- und
Reinraumanwendungen verwendet wird, wie zum Beispiel für Operationstücher, – kittel
und andere Formen von Kleidung. Die Befestigung der Trägerlagen 30 an
der mit Füllstoff
versetzten Folie 10 kann durch die Verwendung eines separaten
Klebstoffes, wie z. B. eines Heißschmelzklebers oder eines
Klebstoffes auf Lösemittelbasis
erfolgen, oder durch die Anwendung von Wärme und/oder Druck (auch bekannt
als Wärmebindung),
wie z. B. mit erhitzten Bindungswalzen.
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Die Trägerlage in einem Laminat, das
die Folienlage der vorliegenden Erfindung enthält, können verengtes (necked) spinngebundenes
Polypropylen, gekräuseltes
spinngebundenes Polypropylen, gebundene kardierte Bahnen, spinngebundene
oder schmelzgeblasene Elastomerstoffe sein, die aus Elastomerharzen hergestellt
sind. Eine besonders vorteilhafte Trägerlage ist eine Faservliesbahn.
Solche Bahnen können
durch viele Verfahren gebildet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf
Spinnbinde-, Schmelzblas- und gebundene kardierte Bahnverfahren.
Schmelzgeblasene Fasern werden durch Extrudieren eines geschmolzenen
thermoplastischen Materials durch mehrere feine, üblicherweise
runde Kapillare als geschmolzene Fäden oder Filamente in einen
Hochgeschwindigkeitsgasstrom, wie z. B. Luft, der üblicherweise
erhitzt ist, gebildet, der die Filamente aus geschmolzenem thermoplastischem
Material verfeinert, um ihre Durchmesser zu verringern. Danach werden
die schmelzgeblasenen Fasern durch den Hochgeschwindigkeitsgasstrom,
der üblicherweise
erhitzt ist, getragen und auf eine Sammeloberfläche abgelegt, um eine Bahn
aus zufallsmäßig verteilten schmelzgeblasenen
Fasern zu bilden. Das Schmelzblasverfahren ist gut bekannt und wird
in verschiedenen Patenten und Publikationen beschrieben, einschließlich NRL
Report 4364, "Manufacture
of Super-Fine Organic Fibers" von
B. A. Wendt, E. L. Boone und D. D. Fluharty; NRL Report 5265, "An Improved Device
For The Formation of Super-Fine Thermoplastic Fibers" von K. D. Lawrence,
R. T. Lukas, J. A. Young; US-Patentschrift 3,676,242, erteilt am
11. Juli 1972 an Prentice; und US-Patentschrift 3,849,241, erteilt
am 19. November 1974 an Buntin et al.
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Spinngebundene Fasern werden gebildet
durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials
als Filamente aus mehreren feinen, üblicherweise runden Kapillaren
einer Spinndüse,
wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann rasch verringert
wird, zum Beispiel durch nicht-eduktives oder eduktives Fluidziehen
oder andere gut bekannte Spinnbindemechanismen. Die Herstellung
von spinngebundenen Vliesbahnen ist in Patenten wie z. B. Appel
et al., US-Patentschrift 4,340,563; Matsuki et al., US-Patentschrift
3,802,817; Dorschner et al., US-Patentschrift 3,692,618; Kinney,
US-Patentschrift
3,338,992 und 3,341,394; Levy, US-Patentschrift 3,276,944; Peterson, US-Patentschrift
3,502,538; Hartman, US-Patentschrift 3,502,763; Dobo et al., US-Patentschrift
3,542,615; und Harmon, Kanadische Patentschrift 803,714, dargestellt.
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Es können auch mehrere Trägerlagen 30 verwendet
werden. Beispiele für
solche Materialien können zum
Beispiel spinngebundene/schmelzgeblasene Laminate und spinngebundene/schmelzgeblasene/spinngebundene
Laminate umfassen, wie sie in Brock et al., US-Patentschrift 4,041,203
gelehrt werden.
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Gebundene kardierte Bahnen werden
aus Stapelfasern hergestellt, die üblicherweise in Ballen gekauft werden.
Die Ballen werden in einen Picker gegeben, der die Fasern trennt.
Als nächstes
werden die Fasern durch eine Kämm- oder Kardiereinheit
geschickt, die die Stapelfasern weiter auseinander bricht und in
Maschinenrichtung ausrichtet, um eine in Maschinenrichtung orientierte
Faservliesbahn zu bilden. Wenn die Bahn gebildet worden ist, wird
sie dann durch eines oder mehrere von vielen Bindungsverfahren gebunden.
Ein Bindungsverfahren ist Pulverbindung, wobei ein pulverförmiger Klebstoff über die
Bahn verteilt und dann aktiviert wird, üblicherweise durch Erhitzen
der Bahn und des Klebstoffes mit Heißluft.
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Ein anderes Bindungsverfahren ist
Musterbindung, wobei erhitzte Kalanderwalzen oder eine Ultraschallbindungsausrüstung verwendet
wird, um die Fasern üblicherweise
in einem lokalisierten Bindungsmuster zusammenzubinden, obwohl die
Bahn auch über
ihre gesamte Oberfläche
gebunden werden kann, wenn dies gewünscht ist. Wenn Bikomponenten-Stapelfasern
verwendet werden, ist eine Durchluftbindungsausrüstung für viele Anwendungen besonders
vorteilhaft.
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Das Verfahren, das in 1 gezeigt ist, kann auch
verwendet werden, um ein dreilagiges Laminat zu erzeugen. Die einzige
Modifikation am zuvor beschriebenen Verfahren ist, dass eine Zufuhr 62 einer
zweiten Faservliesbahn-Trägerlage 30a in
die Laminierwalzen 58 auf einer Seite der mit Füllstoff
versetzten Folie 10 zugeführt wird, die jener der anderen
Faservliesbahn-Trägerlage 30 gegenüberliegt.
Wie in 1 gezeigt, können eine
oder beide Trägerlagen
direkt in der Fertigungslinie gebildet werden, wie die Trägerlage 30.
Als Alternative kann die Zufuhr von einer oder beiden Trägerlagen
in Form einer vorgeformten Rolle 62 vorliegen, wie die
Trägerlage 30a.
In jedem Fall wird die zweite Trägerlage 30a in
die Laminierwalzen 58 zugeführt und auf die mit Füllstoff versetzte
Folie 10 laminiert auf dieselbe Weise wie die erste Trägerlage 30.
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Wie bereits zuvor erwähnt, können die
mit Füllstoff
versetzte Folie 10 und das atmungsaktive Laminat 32 in
einer großen
Zahl verschiedener Anwendungen verwendet werden, von denen die wichtigsten
absorbierende Hygieneartikel, wie z. B. Windeln, Trainingshöschen, Inkontinenzartikel
und Frauenhygieneprodukte, wie z. B. Damenbinden, umfassen. Ein
beispielhafter Artikel 80, in diesem Fall eine Windel,
ist in 3 der Zeichnungen
gezeigt. Unter Bezugnahme auf 3 umfassen
die meisten solchen absorbierenden Hygieneartikel 80 eine
flüssigkeitsdurchlässige Vorderschicht
oder Einlage 82, eine Unterlagsschicht oder Außenhülle 84 und
einen absorbierenden Kern 86, der zwischen der Vorderschicht 82 und
der Unterlagsschicht 84 angeordnet und zwischen diesen
aufgenommen ist. Artikel 80, wie z. B. Windeln, können auch
irgendeine Art von Verschlussmittel 88 umfassen, wie z.
B. Klebeverschlussbänder
oder mechanische klettverschlussartige Verschlüsse, um das Bekleidungsstück auf dem
Träger
an der Stelle zu halten. Das Verschlusssystem kann Stretchmaterial
enthalten, um "Stretchohren" für größere Bequemlichkeit
zu bilden.
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Die mit Füllstoff versetzte Folie 10 selbst
oder in anderen Formen, wie z. B. das Folien/Trägerlage-Laminat 32, kann verwendet
werden, um verschiedene Abschnitte des Artikels zu bilden, umfassend,
aber nicht beschränkt
auf gestreckte Ohren, die Vorderschicht und die Unterlagsschicht 84.
Wenn die Folie oder das Laminat als Einlage 82 verwendet
werden soll, muss sie/es mit Öffnungen
versehen oder auf andere Weise flüssigkeitsdurchlässig gemacht
werden. Wenn ein Folien/Vlieslaminat als Außenhülle 84 verwendet wird,
ist es üblicherweise
vorteilhaft, die Vliesseite nach außen weg vom Verwender anzuordnen.
Außerdem
kann es in solchen Ausführungsformen
möglich
sein, den Vliesabschnitt des Laminates als Ösenabschnitt der Haken-und-Ösen-(Klettverschluss-)Kombination
zu verwenden.
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Andere Anwendungen für die mit
Füllstoff
versetzte Folie und die Laminate aus atmungsaktiver Folie/Trägerlage
gemäß der vorliegenden
Erfindung umfassen, sind aber nicht beschränkt auf medizinische Schutzartikel,
wie z. B. Operationstücher
und -kittel, sowie Wischer, Barrierematerialien und Bekleidungsartikel oder
Abschnitte davon, umfassend Artikel wie Arbeitskleidung und Labormäntel.
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Die Vorteile und andere Charakteristiken
der vorliegenden Erfindung werden am besten durch die folgenden
Beispiele dargestellt:
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BEISPIELE
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Acht Harzzusammensetzungen, die in
Tabelle I unten aufgelistet sind, wurden hergestellt. Folien wurden
gebildet und in einer Orientierungsvorrichtung in Maschinenrichtung
gestreckt gemäß der Bedingung,
die in Tabelle I unten aufgelistet ist.
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WVTR-Charakteristiken und Reißdehnungscharakteristiken
in Maschinenquerrichtung von jeder gestreckten Folie wurden gemäß den Verfahren,
die unten angeführt
sind, gemessen. Die Ergebnisse dieser Messungen sind in Tabelle
II unterhalb aufgelistet.
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Zugfestigkeitstest
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Die Spitzenlast der Folie ("CD Zugfestigkeit") und Verlängerung
bei Spitzenlast (kritische Reißdehnung
90° zur
Orientierungsrichtung in diesem Fall, "kritische CD Reißdehnung") wurden bestimmt gemäß Method
5102 Federal Test Methods Standard Number 191A. Die Probengröße betrug
7,62 cm × 15,24
cm (drei Inch mal sechs Inch), wobei die Maschinenquerrichtung der
Probe parallel zur 15,24 cm (sechs Inch) Länge der Probe verlief. Drei
Proben wurden für
jedes Material getestet und die Werte wurden gemittelt. Die Klammern
des Zugfestigkeitsprüfgerätes waren
7,62 cm (drei Inch) breit, die anfängliche Spalt- oder Lehrenlänge betrug
7,62 cm (drei Inch) und die Geschwindigkeit des Laufholms betrug
305 mm/min (12 Inch pro Minute).
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Wasserdampfdurchtrittsdaten
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Die Wasserdampf-Durchtrittsrate (WVTR)
für die
Probenmaterialien wurde gemäß ASTM Standard E96-80
berechnet. Runde Proben mit einem Durchmesser von 7,62 cm (drei
Inch) wurden von jedem der Testmaterialien und einer Kontrollprobe
geschnitten, die ein Stück
CELGARD® 2500
Folie von Hoechst Celanese Corporation, Sommerville, New Jersey,
war. CELGARD® 2500
Folie ist eine mikroporöse
Polypropylenfolie. Drei Proben wurden für jedes Material hergestellt.
Das Testgefäß war eine
Nr. 60-1 Vapometerschale, vertrieben durch Thwing-Albert Instrument
Company, Philadelphia, Pennsylvania. Hundert Milliliter Wasser wurden in
jede Vapometerschale geleert und einzelne Proben der Testmaterialien
und des Kontrollmaterials wurden über die offenen Oberseiten
der einzelnen Schalen gelegt. Schraubflansche wurden befestigt,
um eine Abdichtung entlang der Kanten der Schale zu bilden, wodurch
das jeweilige Testmaterial oder Kontrollmaterial der Umgebungsatmosphäre über einem
Kreis mit 6,5 Zentimeter Durchmesser mit einer exponierten Fläche von ungefähr 33,17
Quadratzentimetern ausgesetzt blieb. Die Schalen wurden für 1 Stunde
bei 100°F
(37°C) in einen
Umluftofen gegeben, um ins Gleichgewicht zu kommen. Der Ofen war
ein Ofen mit konstanter Temperatur mit externer Luft, die hindurch
zirkulierte, um eine wasserdampfansammlung im Inneren zu vermeiden. Ein
geeigneter Umluftofen ist zum Beispiel ein Blue M Power-O-Matic 60 Ofen,
vertrieben durch Blue M Electric Company, Blue Island, Illinois.
Nachdem das Gleichgewicht hergestellt war, wurden die Schalen aus
dem Ofen entnommen, gewogen und sofort in den Ofen zurückgegeben.
Nach 24 Stunden wurden die Schalen aus dem Ofen entnommen und wieder
gewogen. Die vorläufigen
Testwerte für
die Wasserdampf-Durchtrittsrate wurden mit der Gleichung (I) unten
berechnet: (I) Test WVTR = (Gramm Gewichtsverlust über 24 Stunden) × 315,5
g/m2/24 h
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Die relative Feuchtigkeit im Ofen
wurde nicht speziell gesteuert.
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Unter vorbestimmten Einstellbedingungen
von 100°F
(32°C) und
relativer Umgebungsfeuchtigkeit, wurde die WVTR für die CELGARD® 2500
Kontrollprobe mit 5000 Gramm pro Quadratmeter für 24 Stunden definiert. Dementsprechend
wurde mit der Kontrollprobe jeder Test durchgeführt und die vorläufigen Testwerte wurden
auf Einstellbedingungen korrigiert unter Anwendung der Gleichung
II unten: (II) WVTR = (Test-WVTR/Kontroll-WVTR) × (5000
g/m2/24 h)
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Wie in Tabelle II oben gezeigt weist
eine Folie der vorliegenden Erfindung (Folie A) eine bessere Reißdehnung
in Maschinenquerrichtung (ein Maß für die Festigkeit) im Vergleich
zu Folie B auf, die die selbe Menge an Füllstoff enthält und einen ähnlichen
WVTR-Wert wie Folie A aufweist. Außerdem waren, obwohl Folie G
und H eine erhöhte
Festigkeit beim gleichen Füllstoffgehalt
aufweisen, ihre WVTR-werte schlechter als jene der Folie der vorliegenden
Erfindung (Folie A). Die Daten für
Folie C, D, E, F, die in Tabelle II oben aufgelistet sind, zeigen,
dass diese Folien der vorliegenden Erfindung eine gute steuerbare
WVTR und eine ausgezeichnete Festigkeit bei niedrigerem Füllstoffgehalt
aufweisen können.
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BEISPIEL 2
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Folie A, G und H, die in Tabelle
I oben aufgelistet sind, wurden jeweils zur Herstellung von Laminaten verwendet.
Ein Blatt von absorbierendem Material, das schmelzgeblasene Polypropylenfasern
gemischt mit Zellstofffasern umfasste, auch bekannt als zusammengesetztes
Material, wurde unter einen Sprühkopf
geführt,
wo es mit einem Heißschmelzkleber,
wie z. B. NS-5610,
erhältlich
von National Starch & Chemical
Co., Bridgewater, NO bei einer Temperatur von 176,7°C (350°F) mit einer
Rate von etwa 2 Gramm pro Quadratmeter besprüht wurde. Eine der oben genannten
Folien wurde von einer Rolle abgewickelt und zu einem Paar Spaltwalzen
geführt,
wo die Folie und das besprühte
absorbierende Material in Kontakt gebracht wurden, um ein Laminat
zu bilden, das dann zu einer Rolle gewickelt wurde. Danach wurde
eine Lage von spinngebundenem Material mit 27,3 g/m2 (0,8
Unzen pro Quadratyard) Flächengewicht
an der Folienseite des Laminates durch das identische Heißschmelz-Laminierverfahren
befestigt. Die WVTR der dreilagigen Laminate wurde mit jeder Folie
gemessen und mit jener der Folien verglichen. Die WVTR des Laminates
mit Folie A sank auf 4220 g/m2/24 h von
den 4735 der Folie, ein Absinken von 10,9%. Das Absinken bei dem
Laminat mit der Folie G betrug 33,4% (von 3220 auf 2143), und der
Abfall bei dem Laminat mit der Folie H betrug 28% (von 3163 auf 2278).
Wie aus dem oben angeführten
Beispiel hervorgeht, nahmen die WVTR-Werte der Folien, die CatalloyTM (G) oder ein Copolymer von Polypropylen
(H) enthielten und bereits bei niedrigeren Werten anfingen, im Wesentlichen
mehr ab als die WVTR bei Folie A, dem Gegenstand der vorliegenden
Erfindung.
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Das veranschaulicht die Stabilität der Folie
der vorliegenden Erfindung. Folie C, D, E und F, die nicht die unerwünschten
instabilen Komponenten enthielten, wurden nicht für instabil
oder anders wärmeempfindlich
auf Abnahmen in der Atmungsaktivität befunden.
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Daher weisen die Folien der vorliegenden
Erfindung eine hohe Wasserdampf-Durchtrittsrate und Festigkeit auf,
was ihnen eine große
Vielzahl verschiedener Funktionen verleiht, einschließlich Dampfdurchlässigkeit,
Flüssigkeitsundurchlässigkeit
und Bequemlichkeit. Darüber
hinaus können
solche Folien auf Trägerlagen befestigt
werden, um Laminate zu bilden.
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Es versteht sich natürlich von
selbst, dass ein großer
Bereich an Veränderungen
und Modifikationen an den oben beschriebenen Ausführungsformen
vorgenommen werden kann. Es ist daher beabsichtigt, dass die vorangegangene
Beschreibung diese Erfindung veranschaulicht und nicht einschränkt, und
dass es die folgenden Ansprüche
sind, die diese Erfindung definieren.
