DE69825881T2

DE69825881T2 - Gereckte,gefüllte,mikroporöse filme und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE69825881T2
Application number: DE1998625881
Authority: DE
Inventors: Ray Steven STOPPER; Lee Robin JACOBS
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1997-04-02
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2018-03-28
Also published as: CA2284596C; KR100580982B1; WO1998044025A1; AU6785098A; BR9808123A; US6156421A; AU734378B2; AR012316A1; EP0973824B1; CN1108336C; CN1259153A; CA2284596A1; EP0973824A1; DE69825881D1; KR20010005896A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft gereckte-gefüllte Filme bzw. Folien (im Folgenden synonym als Filme bezeichnet). Insbesondere betrifft die Erfindung verbesserte gerecktegefüllte, mikroporöse Filme.
Hintergrund der Erfindung
Es gibt heute eine Vielzahl von Stoffen, welche als Barriere für Partikel, Wasser und andere Flüssigkeiten fungieren können, welche jedoch Wasserdampf und Luft hindurch passieren lassen. Derartige Stoffe werden häufig als „atmungsfähige Barrieren" bezeichnet. Atmungsfähige Barrierestoffe wurden in wetterbeständigen Stoffen, Schwergewebeartikeln, Kleidungsstücken, Hygieneprodukten, Produkten für die Infektionskontrolle, sowie in zahlreichen anderen Artikeln verwendet. Darüberhinaus werden atmungsfähige Barrierestoffe oftmals gegenüber nicht-atmungsfähigen Barrierematerialien bevorzugt, da atmungsfähige Barrierestoffe unter dem Stoff eingeschlossene Feuchtigkeit als Wasserdampf abgeben können. Folglich weist Kleidung, welche atmungsfähige Barrieren verwendet, im Allgemeinen einen höheren Tragecomfort auf, da die Wanderung von Wasserdampf durch den Stoff hindurch dazu beiträgt, Unbehagen, was aus einem Überschuss an Feuchtigkeit resultiert, die auf der Haut eingeschlossen ist, zu verringern und/oder beseitigen.
Obwohl eine Vielzahl atmungsfähiger Barrierestoffe auf dem technischen Gebiet bekannt sind, umfasst eine besonders zweckmässige atmungsfähige Barriere gereckte-gefüllte mikroporöse Filme. Derartige Filme sind typischerweise mit Partikeln gefüllt und danach gemahlen oder gereckt worden, so dass ein feines Porennetzwerk durch den Film hindurch gebildet wird. Das feine Porennetzwerk lässt Gas und Wasserdampf durch den Film hindurch passieren, während der Film gleichzeitig als Barriere für Flüssigkeiten oder Partikeln wirkt. Die Menge und Grösse eines Füllstoffs innerhalb des Films und der Reckgrad werden gesteuert, so dass ein Netzwerk aus Mikroporen geschaffen wird, welche eine derartige Grösse und Häufigkeit aufweisen, so dass dem Stoff der erwünschte Atmungsfähigkeitsgrad vermittelt wird. Beispielsweise offenbart US-Patentschrift-Nr. 4,777,07 erteilt an Sheth einen atmungsfähigen Polyolefinfilm, welcher mit etwa 15 bis 35 Volumen-% Calciumcarbonat gefüllt worden ist und auf etwa das 4-fache seiner ursprünglichen Länge gereckt worden ist. Auf ähnliche Weise offenbart US-Patentschrift-Nr. 5,169,712 erteilt an Tapp, einen gerichteten porösen Film, welcher Ethylenpropylenblock-Copolymere umfasst, welcher mit einem Kernbildner und Calciumcarbonat gefüllt worden ist, welcher bis auf etwa das 7-Fache seiner ursprünglichen Länge gereckt werden kann, um einen atmungsfähigen mikroporösen Film zu bilden.
Während gefüllte mikroporöse Filme Artikel mit guten Barriereeigenschaften bereitstellen können, erfordern eine wirksame Kommerzialisierung und praktische Anwendungen derartiger Filme ein verbessertes Recken, Festigkeit und Fehlertoleranz. In dieser Hinsicht führt Recken oder Herabsetzen der Dicke von gefüllten Filmen dazu, dass sie besonders anfällig für Unregelmässigkeiten sind, wie etwa beispielsweise Löcher, Gele, welche grösser als die Filmdicke sind, Partikelkontamination und/oder eine ungleichmässige Polymerverteilung. Ohne gleichzeitig die Filmatmungsfähigkeit zu beeinträchtigen, können die Barriereeigenschaften gereckter-gefüllter Filme beeinträchtigt werden, da diese Unregelmässigkeiten dazu neigen Fehler (d.h. makroskopische Löcher) oder Anfälligkeitszonen im Film hervorzurufen. Dies ist von enormer Bedeutung, wo der Film als eine Barriere für Urin, Blut oder andere Körperfluida und damit verbundenen Krankeitserregern fungieren soll. Darüberhinaus hat Recken der gefüllten Filme bis zum erfolderlichen Grad die gegenteilige Wirkung der Verringerung der Festigkeit und Verlängerung des resultierenden atmungsfähigen Films – während gleichzeitig bewirkt wird, dass der Film gerichtet wird und der Film ebenfalls mikroporös gemacht wird. Im Lichte der vielen Verwendungen derartiger Filme, insbesondere in Kleidungsstücken oder Produkten für die Infektionskontrolle, ist ein atmungsfähiger Barrierestoff mit verbesserter Beständigkeit stark erwünscht, da Filme von geringerer Festigkeit dazu neigen ohne Weiteres zu reissen und gegenüber Bewegung stärker eingeschränkt sind.
Daher besteht ein Bedürfnis nach verbesserten gefüllten mikroporösen Filmen und insbesondere derartigen Filmen mit verbesserten Festigkeits- und Reckeigenschaften. Darüberhinaus besteht ein Bedürfnis nach gefüllten Filmen, welche verringerte Mengen Unregelmässigkeiten nach Recken aufweisen, und/oder solchen, die eine höhere Toleranz gegenüber diesen aufweisen. Ferner besteht ein Bedürfnis nach einem Verfahren derartiger gereckter-gefüllter Filme und, insbesondere einem Verfahren zur Herstellung eines atmungsfähigen Films, welcher die physikalischen Eigenschaften des resultierenden Films verbessert und/oder das Potential für Filmfehler verringert.
Zusammenfassung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein atmungsfähiger, gereckter-gefüllter Film, wie in Anspruch 1 definiert, und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Films, wie in Anspruch 15 definiert. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen davon.
Die zuvor erwähnten Bedürfnisse werden erfüllt und die von der Fachwelt wahrgenommenen Probleme werden gelöst durch den gereckten-gefüllten Film der vorliegenden Erfindung, welcher umfasst: (i) 30 bis 70 Gewichts-% thermoplastisches Polymer, (ii) 30 bis 70 Gewichts-% Füllstoffpartikel mit einer mittleren Partikelgrösse von weniger als 10 Mikrometern in ihrem grössten Durchmesser oder ihrer grössten Länge und (iii) 100 bis 1500 ppm Chromanderivat mit einer längeren Kohlenstoffkette, wobei der gereckte-gefüllte Film eine atmungsfähige Barriere ist. In einem weiteren Aspekt umfasst das Chromanderivat auf Wunsch ein Tocopherol, wie etwa beispielsweise 2,5,7,8-Tetramethyl-2-(4',8',12'-trimethyltridecyl)-6-chromanol. In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Chromanderivat, wie etwa ein alpha-Tocopherol in einer Menge von etwa 100 bis 600 ppm im Film vorhanden sein.
Gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der atmungsfähige Barrierefilm ein Tocopherol in einer Menge von 100 – 1000 ppm, das thermoplastische Polymer umfasst ein Polyolefin-Homopolymer, -Copolymer oder ein Gemisch davon, wobei der Film ein Flächengewicht von weniger als 35 g/m² und eine Wasserdampftransmissionsrate (WVTR) von über 300 g/m²/24 Stunden aufweist.
Gemäss einer anderen Ausführungsform umfasst der atmungsfähige Barrierefilm ein Tocopherol in einer Menge von 100 bis 1000 ppm, das thermoplastische Polymer umfasst ein Gemisch oder Copolymer, ausgewählt aus Polyethylen und Polypropylen, wobei der Film erwärmt wurde und danach in wenigstens einer Richtung gereckt wurde, so dass er ein Flächengewicht von weniger als 35 g/m² und eine Wasserdampftransmissionsrate (WVTR) von über 1500 g/m2/24 Stunden aufweist.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform umfasst der atmungsfähige Barrierefilm ein Tocopherol in einer Menge von 100 bis 1000 ppm, das thermoplastische Polymer umfasst ein Gemisch oder Copolymer, ausgewählt aus Polyethylen und Polypropylen, der Füllstoff umfasst Calciumcarbonat-Partikel, wobei der Film eine Spitzenlast von über 6,81 kg (15 Pounds), ein Flächengewicht von weniger als 35 g/m² und eine Wasserdampftransmissionsrate (WVTR) von über 300 g/m²/24 Stunden aufweist.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können atmungsfähige Barrieren aus gereckten-gefüllten Filmen gemäss der vorliegenden Erfindung durch die Schritte des Bildens eines Filmextrudats umfassend 30 bis 70 Gewichts-% thermoplastisches Polymer, 30 bis 70 Gewichts-% Füllstoffpartikel mit einer mittleren Grösse von weniger als 10 Mikrometern in ihrem grössten Durchmesser oder ihrer grössten Länge und 100 bis 1000 ppm Chromanderivat mit einer längeren Kohlenstoffkette. Ein Film wird danach aus dem Extrudat gebildet und danach in wenigstens einer Richtung ausreichend gereckt, so dass dem Film Atmungsfähigkeit vermittelt wird. Der Film wird auf Wunsch auf zwischen 50 bis 90 % der Bruchdehnung gereckt, wobei ein atmungsfähiger Barrierefilm mit einer Wasserdampftransmissionsrate (WVTR) von über 300 g/m²/24 Stunden gebildet wird. In einem weiteren Aspekt kann der Film uniaxial in Maschinenlaufrichtung bis zu einem ausreichenden Grad gereckt werden, wobei der gerecktegefüllte Film eine Wasserdampftransmissionsrate (WVTR) von wenigstens 1500 g/m²/24 Stunden aufweist.
Gemäss einer Ausführungsform des Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren Erwärmen des Films vor Recken, wodurch ein gereckter-gefüllter Film mit einer Wasserdampftransmissionsrate (WVTR) von über 300 g/m²/24 Stunden gebildet wird. Dieses Verfahren kann ferner Recken des gefüllten Films zwischen 50 bis 90 % der Bruchdehnung in einer einzigen Richtung umfassen. Alternativ kann dieses Verfahren ferner uniaxiales Recken des gefüllten Films in Maschinenlaufrichtung auf wenigstens das 2,5-fache seiner ursprünglichen Länge umfassen, wobei ein gerecktergefüllter Film mit einer Wasserdampftransmissionsrate (WVTR) von wenigstens 1500 g/m²/24 Stunden gebildet wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht eines gerecktengefüllten Film-/Vlieslaminats der vorliegenden Erfindung.
Definitionen
Wie hierin verwendet bezeichnet der Begriff "Vliesstoff oder -bahn (nonwoven fabric or web)" eine Bahn mit einer Struktur aus einzelnen Fasern oder Fäden, die ineinandergelegt sind, jedoch nicht in einer erkennbaren Art und Weise, wie in einem gewirkten Stoff. Vliesstoffe oder -bahnen wurden durch viele Verfahren gebildet, wie etwa beispielsweise Schmelzblasverfahren, Spinnbindeverfahren und Verfahren für gebundene kardierte Bahnen.
Wie hierin verwendet bezeichnet der Begriff "spinngebundene Fasern (spunbonded fibers)" Fasern mit kleinem Durchmesser, aus orientiertem polymerem Material. Spinngebundene Fasern können gebildet werden durch Extrudieren von geschmolzenem thermoplastischem Material als Filamente aus einer Mehrzahl an feinen, üblicherweise runden Kapillaren einer Spinndüse, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente danach rasch verringert wird, wie beispielsweise in US-Patentschrift Nr. 4,340,563 an Appel et al, und US-Patentschrift Nr. 3,692,618 an Dorschner et al., US-Patentschrift Nr. 3,802,817 an Matsuki et al., US-Patentschrift Nr. 3,338,992 und 3,341,394 an Kinney, US-Patentschrift Nr. 3,502,763 an Hartman, US-Patentschrift Nr. 3,542,615 an Dobo et al. und US-Patentschrift Nr. 5,418,045 an Pike et al.. Spinngebundene Fasern sind im Allgemeinen nicht klebrig, wenn sie auf eine Sammelfläche abgelegt werden und sind im Allgemeinen fortlaufend. Feine spinngebundene Faserbahnen, wie etwa mit spaltbaren Fasern erhalten werden können, sind in der mitübertragenen US-Patentanmeldung Nr. 08/756,426 beschrieben, sind gleichermassen innerhalb dieser Bezeichnung eingeschlossen.
Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "schmelzgeblasene Fasern (meltblown fibers)" Mikrofasern aus weniger orientiertem Polymermaterial (im Verhältnis zu spinngebundenen Fasern) und können durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials durch eine Mehrzahl von feinen, üblicherweise runden Düsenkapillaren als geschmolzene Fäden oder Filamente in einen konvergierenden Hochgeschwindigkeits- gewöhnlich heissen Gasstrom (z.B. Luft), gebildet werden, der die Filamente aus geschmolzenem thermoplastischem Material dämpft, um ihren Durchmesser, was auf Mikrofaser-Durchmesser sein kann, zu verringern. Danach können die schmelzgeblasenen Fasern durch den Hochgeschwindigkeits-Gasstrom getragen werden und werden auf einer Sammelfläche abgelegt, so dass eine Bahn aus unregelmässig verteilten schmelzgeblasenen Fasern gebildet wird. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in US-Patentschrift Nr. 3,849,241 an Buntin offenbart, wobei der gesamte Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Schmelzgeblasene Fasern sind Mikrofasern, welche fortlaufend oder nicht-fortlaufend sind, üblicherweise kleiner als 10 Mikrometer im mittleren Durchmesser sind, und im Allgemeinen klebrig sind, wenn sie auf eine Sammelfläche abgelegt sind.
Wie hierin verwendet bezeichnet ein „Mehrlagenlaminat (multilayer laminate)" ein Laminat, wobei einige der Lagen spinngebunden und einige schmelzgeblasen sind, wie etwa ein Laminat aus Spinngebundenem Material/Schmelzgeblasenem Material/Spinngebunden Material (SMS-Laminat) und andere, wie in US-Patentschrift Nr. 4,041,203 an Brock et al., US-Patentschrift Nr. 5,169,706 an Collier et al. und US-Patentschrift Nr 5,145,727 an Potts, US-Patentschrift Nr. 5,178,931 an Perkins et al. und US-Patentschrift Nr. 5,188,885 an Timmons et al. offenbart ist. Ein solches Laminat kann hergestellt werden, indem auf ein sich bewegendes formgebendes Band nacheinander zunächst eine spinngebundene Vliesstofflage, dann eine schmelzgeblasene Vliesstofflage und zuletzt eine weitere spinngebundene Lage abgelegt werden, und danach das Laminat durch thermische Bindung – wie nachfolgend beschrieben wird – gebunden wird. Alternativ können die Vliesstofflagen individuell hergestellt werden, auf Rollen gesammelt und in einem separaten Bindungsschritt (Bonding step) kombiniert werden.
Wie hierin verwendet umfasst der Begriff "Polymer" im Allgemeinen – ist aber nicht beschränkt auf – Homopolymere, Copolymere, wie etwa beispielsweise Block-, Pfropf-, statistische und alternierende Copolymere, Terpolymere, etc. und Gemische und Modifikationen davon. Darüber hinaus umfasst der Begriff "Polymer", wenn nicht anders spezifisch eingeschränkt, alle möglichen geometrischen Konfigurationen des Moleküls. Diese Konfigurationen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf isotaktische, syndiotaktische und unregelmässige Symmetrien.
Wie hierin verwendet bezeichnet der Begriff "Maschinenlaufrichtung (machine direction)" oder MD hier die Länge eines Stoffes in der Richtung, in der er hergestellt wird. Der Begriff "Quermaschinenrichtung" oder CD bezeichnet die Breite eines Stoffes, d.h. eine Richtung, die im Allgemeinen senkrecht zu der Maschinenlaufrichtung ist.
Wie hierin verwendet bezeichnet der Begriff „Gemisch (blend)" ein Gemisch bzw. eine Mischung von zwei oder mehr Polymeren, während die Bezeichnung „Komposition" (alloy) eine Unterklasse von Gemischen bedeutet, bei denen die Komponenten nicht mischbar sind, jedoch kompatibel gemacht wurden. „Mischbarkeit" und „Nichtmischbarkeit" sind definiert als Gemische mit negativem bzw. positivem Wert hinsichtlich der freien Enthalpie des Mischvorgangs. Ferner wird „Kompatibilisierung" definiert als das Verfahren des Modifizierens der Grenzflächeneigenschaften einer nichtmischbaren Polymermischung um eine Komposition herzustellen.
Wie es hierin verwendet wird, bezeichnet „Ultraschallbindung (ultrsonic bonding)" ein Verfahren, das beispielsweise durchgeführt wird, indem der Stoff zwischen einem Schalltrichter und einer Ambosswalze geführt wird, wie in US-Patent-Nr. 4,374,888 an Bornslaeger veranschaulicht wird.
Wie hier verwendet bezeichnet "Punktbindung (point bonding)" das Binden einer oder mehrerer Lagen eines Laminats an einer Mehrzahl von einzelnen, beabstandeten Gebieten. Als ein bestimmtes Beispiel kann thermische Punktbindung im Allgemeinen das Durchführen einer oder mehrerer Lagen eines Laminats, die gebunden werden sollen, zwischen einer erwärmten gravierten Musterwalze und einer glatten Kalanderwalze umfassen. Die gravierte Walze ist auf irgendeine Weise gemustert, so dass nicht der gesamte Stoff über seine gesamte Oberfläche gebunden wird, und die Ambosswalze ist üblicherweise flach. In der Folge sind verschiedene Muster für gravierte Walzen aus funktionellen und ästhetischen Gründen entwickelt worden. Ein Beispiel für ein Muster weist Punkte auf und ist das Hansen Pennings oder "H&P"-Muster mit einer Bindungsfläche von etwa 30 Prozent im Neuzustand, und mit etwa 200 Bindungen/Quadratinch, wie in US-Patentschrift Nr. 3,855,046 an Hansen und Pennings gelehrt. Das H&P-Muster weist quadratische Punkt- oder Nadelbindungsflächen auf, wobei jede Nadel eine Seitenabmessung von 0,038 Inch (0,965 mm), einen Abstand von 0,070 Inch (1,778 mm) zwischen den Nadeln und eine Bindungstiefe von 0,023 Inch (0,584 mm) aufweist. Das entstehende Muster weist eine gebundene Fläche von etwa 29,5 Prozent auf im Neuzustand. Ein anderes typisches Punktbindungsmuster ist das expandierte Hansen und Pennings oder "EHP"-Bindungsmuster, das eine Bindungsfläche von 15 Prozent im Neuzustand herstellt, wobei eine quadratische Nadel eine Seitenabmessung von 0,037 Inch (0,94 mm), einen Nadelabstand von 0,097 Inch (2,464 mm) und eine Tiefe von 0,039 Inch (0,991 mm) aufweist. Ein anderes typisches Punktbindungsmuster, das als "714" bezeichnet wird, weist quadratische Nadelbindungsflächen auf, wobei jede Nadel eine Seitenabmessung von 0,023 Inch, einen Abstand von 0,062 Inch (1,575 mm) zwischen den Nadeln und eine Bindungstiefe von 0,033 Inch (0,838 mm) aufweist. Das entstehende Muster weist eine gebundene Fläche von etwa 15 Prozent im Neuzustand auf. Ramisch-Bindungsmuster, welche ein Wiederholungsmuster aus beabstandeten Diamamten umfasst, sind ein weiteres Beispiel für bestehende Bindungsmuster. Ein noch weiteres übliches Muster ist das C-Star-Muster, das eine gebundene Fläche von etwa 16,9 Prozent aufweist. Das C-Star-Muster weist ein Querbalken – oder "Kord-" Design auf, das durch Sternschnuppen unterbrochen wird. Andere übliche Muster umfassen ein Diamantmuster mit sich wiederholenden und leicht versetzten Diamanten mit etwa einem Bindungsgebiet von 16 und ein Drahtgewebemuster, das, wie ein Fenstergitter aussieht, mit einem Bindungsgebiet von etwa 15 %. Typischerweise variiert die prozentuale Bindungsfläche von etwa 5 % bis etwa 35 % der Fläche der Vliesstofflaminatbahn und einer Nadeldichte von etwa 40 bis etwa 400 Nadelstichen pro Quadratinch. Wie auf dem Fachgebiet gut bekannt ist, hält das Spotbinden die Laminatlagen zusammen und vermittelt auch jeder einzelnen Lage Integrität durch Binden der Filamente und/oder Fasern innerhalb jeder Lage.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Blutbarriere (blood barrier)" einen Stoff, welcher verhältnismässig undurchlässig für den Transport von Blut ist, d.h. einen Stoff, welcher den Blutdurchschlagstest, wie in ASTM Test F 1670-97 beschrieben ist, besteht. Zusätzlich zur Beständigkeit gegenüber Blutdurchdringung, kann es ferner erforderlich sein, dass die Filme und/oder Laminate der vorliegenden Erfindung als Barrieren für Bakterien, Viren und andere vergleichbare Organismen fungieren.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff „Krankeitserregerbarriere (pathogen barrier)" einen Stoff, welcher verhältnismässig undurchlässig für die Übertragung von Krankheitserregern ist, d.h. einen Stoff, der den Blutkrankheitserregerdurchdringungstest, wie in ASTM Test F 1670-97a beschrieben, besteht.
Hydrohead (hydrohead, Wassersäulenhöhe), wie hierin verwendet bezeichnet eine Messung der Flüssigkeitsbarriereeigenschaften eines Stoffes in Millibar (mbar), wie im folgenden beschrieben wird. Mikroporöse Filme der vorliegenden Erfindung können einen Hydrohead von mehr als 50 mbar aufweisen, und können in Abhängigkeit von dem Erfordernis der bestimmten Anwendung einen Hydroheadwert von mehr als etwa 80 mbar, 150 mbar oder sogar 200 mbar aufweisen.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "atmungsfähig" ein Material, welches durchlässig für Wasserdampf ist, welches eine Minimumwasserdampfübertragungsrate (WVTR) von wenigstens etwa 300 Gramm/m²/24 Stunden aufweist. Der, WVTR eines Stoffes ist die Wasserdampfübertragungsrate, welche in einem Aspekt angibt, welchen Tragekomfort ein Stoff aufweisen würde . WVTR wird in Gramm/m²/d angegeben und kann wie hierin im folgenden angegeben, gemessen werden.
Wie hierin verwendet bezeichnet der Begriff "Flächengewicht (basis weight)" die Masse eines Films oder eines anderen Materials pro Flächeneinheit, wie etwa in Gramm pro Quadratmeter (g/m²) .
Wie hierin verwendet bezeichnet der Begriff „Kleidungsstück (garment)" jeglichen Typ nicht-medizinisch ausgerichteter Kleidung, welche getragen werden kann. Dies schließt industrielle Arbeitskleidung und Overalls, Unterbekleidung, Hosen, Hemden, Jacken, Handschuhe, Socken und dergleichen ein.
Wie hierin verwendet bezeichnet der Begriff „Produkt für die Infektionskontrolle (infection control product)" medizinisch ausgerichtete Gegenstände, wie etwa chirurgische Kittel und Tücher, Gesichtsmasken, Kopfbedeckungen wie Hauben, chirurgische Hauben und Kapuzen, Fußbekleidung wie Schuhabdeckungen, Stiefelabdeckungen und Slipper, Wunddressagen, Bandagen, Sterilisationswickel, Wischtücher, Kleidungsstücke wie Laborkittel, Overalls, Schürzen und Jacken, Bettzeug für Patienten, Bettücher mit Gummizug und Wiegentücher, und dergleichen.
Wie hierin verwendet bezeichnet der Begriff „Hygieneprodukt (personal care product)" Windeln, Trainingshöschen, absorbierende Unterhosen, Produkte für Erwachseneninkontinenz und Produkte für die weibliche Hygiene.
Wie hierin verwendet bezeichnet der Begriff „Schutzabdeckung (protective cover)" eine Abdeckung für Fahrzeuge, wie etwa Autos, Lastwagen, Boote, Flugzeuge, Motorräder, Fahrräder, Golfwagen, etc., Abdeckungen für Gerätschaft, welche oft im Freien gelassen wird, wie Grillgeräte, Hof- und Gartengeräte (Mäher, Rotor-Pflüge, etc.) und Rasenmöbel, sowie Bodenabdeckungen, Tischtücher und Picknickbereichabdeckungen.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff „wetterbeständiger Stoff (outdoor fabric)" einen Stoff, welcher primär, jedoch nicht ausschliesslich im Freien (outdoors) verwendet wird. Ein wetterbeständiger Stoff umfasst Stoffe, welche in Schutzabdeckungen, Wohnwagen/-Anhängerstoff, Schwergewebeartikeln, Markisen, Wetterdächern, Zelten, Stoffen für landwirtschaftliche Zwecke und wetterbeständiger Bekleidung, wie etwa Kopfbedeckungen, Industriebekleidung und -overalls, Hosen, Hemden, Jacken, Socken, Schuhabdeckungen und dergleichen verwendet werden.
Beschreibung der Erfindung
Unter Bezugnahme auf 1, wird ein Laminat 10 gemäss der vorliegenden Erfindung aus gerecktem-gefülltem Film/Vliesstoff umfassend eine erste Filmlage 12 und eine erste Stützlage 14 aus einer Vliesstoffbahn gezeigt. Das Laminat kann zusätzliche Film- und/oder Stützlagen enthalten, wie etwa beispielsweise umfassend ein Laminat aus spinngebundenem Material/Film, ein Laminat aus spinngebundenem Material/Film/ spinngebundenem Material, ein Laminat aus spinngebundenem Material/Film/Film/spinngebundenem Material, ein Laminat aus schmelzgeblasenem Material/Film/spinngebundenem Material, etc.
Die Filmlage 12 kann aus jeglichem thermoplastischem Film hergestellt werden, welcher in wenigstens einer Richtung gereckt werden kann, wodurch die Filmstärke oder -dicke verringert wird. Geeignete Filmmaterialien umfassen wenigstens drei Komponenten: ein thermoplastisches Polyolefinpolymer, einen Füllstoff und ein Chromanderivatstabilisator mit einer längeren Kohlenstoffkette. Diese (und weitere) Komponenten können zusammengemischt, erwärmt und danach in einen Monolage- oder Mehrlagenfilm extrudiert werden. Der Film kann durch irgendeine zahlreicher Filmbildungsverfahren, die der Fachwelt bekannt sind, wie etwa beispielsweise durch Verwendung entweder einer Giess- oder Blasfilmausstattung, hergestellt werden. Vorzugsweise ist der Film ein „flach"gegossener (flat cast) oder kokillengegossener (chill cast) Film. Verfahren zur Herstellung gereckter-gefüllter Filme sind beschrieben in US-Patentschrift Nr. 4,777,073 an Sheth; US-Patentschrift Nr. 5,695,868 an McCormack et al.; US Patentanmeldung mit Serien-Nr. 08/929,562; US Patentanmeldung mit Serien-Nr. 08/854,460 an Stopper et al.; und Europäische Patentanmeldung-Veröffentlichung WO 96/19346.
Thermoplastische Polymere, welche in der Fabrikation von Filmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Polyolefine, einschließlich Homopolymere, Copolymere und Gemische davon. Beispielsweise können Filme „auf Polyolefinbasis" ebenfalls zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sein. Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung wird ein Film als „auf Olefinbasis" betrachtet, wenn der polymere Teil des Films , ausgenommen jegliche Füllstoffmaterialien, wenigstens 50 Gewichtsprozent Polyolefin, bezogen auf das Polymergesamtgewicht, im Film aufweist. Zusätzliche filmbildende Polymere, welche allein oder in Kombination mit anderen Polymeren zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet sein können, umfassen Ethylenvinylacetat (EVA), Ethylenethylacrylat (EEA), Ethylenacrylsäure (EAA), Ethylenmethylacrylat (EMA), Ethylennormalbutylacrylat (EnBA), Polyester (PET), Nylon, Ethylenvinylalkohol (EVOH), Polystyrol (PS), Polyurethan (PU), Polybutylen (PB) und Polybutylenterephthalat (PBT). Bevorzugt sind jedoch vorwiegend lineare Polymere, wie etwa beispielsweise Polymere von Ethylen, Propylen, 1-Buten, 4-Methyl-penten, 1-Hexen, 1-Octen und dergleichen, sowie Copolymere und Gemische davon. Weitere geeignete Polymere können Olefinpolymere umfassen, welche Mehrstufenreaktorprodukte sind, wobei ein amorphes Ethylenpropylen-ran- Copolymer in einer überwiegend kontinuierlichen Matrix aus semikristallinem hoch-Polypropylenmonomer/niedrig-Ethylenmonomer molekular verteilt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Polymere von Ethylen und/oder Propylen innerhalb der Filme verwendet; Beispiele umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Polyethylen mit niedriger linearer Dichte (LLDPE), Polyethylen mit hoher linearer Dichte (HLDPE), Polyolefin-Plastomere und Ethylen-Propylen-Elastomer-Gemische.
Zusätzlich zu dem thermoplastischen Polymer umfasst der Film einen Füllstoff, so dass dem Film nach Recken Atmungsfähigkeit vermittelt wird. Wie hierin verwendet, soll "Füllstoff" Partikel und andere Materialformen bezeichnen, die dem Filmpolymerextrusionsgemisch zugesetzt werden können, und welche den extrudierten Film weder chemisch beeinträchtigen noch nachteilig beeinflussen, und ferner, welche im gesamten Film gleichförmig verteilt werden können. Im Allgemeinen weisen die Füllstoffe eine Partikelform mit mittleren Partikelgrößen im Bereich von etwa 0,1 bis 10 Mikrometer, vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 4 Mikrometer auf. Wie hierin verwendet, beschreibt der Begriff „Partikelgrösse" den grössten Durchmesser oder die grösste Länge eines Füllstoffpartikels. Sowohl organische als auch anorganische Füllstoffe sollen zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung enthalten sein, vorausgesetzt, sie beeinträchtigen nicht das Bildungsverfahren und/oder nachfolgende Laminierungs-verfahren. Beispiele für Füllstoffe umfassen Calciumcarbonat (CaCO₃), verschiedene Arten von Ton, Siliciumdioxid (SiO₂), Aluminiumoxid, Bariumsulfat, Natriumcarbonat, Talk, Magnesiumsulfat, Titandioxid, Zeolithe, Aluminiumsulfat, celluloseartige Pulver, Kieselgur, Magnesiumsulfat, Magnesiumcarbonat, Bariumcarbonat, Kaolin, Glimmer, Kohlenstoff, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumhydroxid, Zellstoffpulver, Holzpulver, Cellulosederivate, Polymerpartikel, Chitin und Chitinderivate. In einer Ausführungsform können die Füllstoffpartikel gemahlenes Calziumcarbonat sein. Die Füllstoffpartikel können gegebenenfalls mit einer Fettsäure überzogen sein, wie Behensäure oder Stearinsäure, die den freien Fluss der Partikel (Grossteil) und deren leichte Verteilung in das Polymer erleichtern kann. Der Film enthält wenigstens 30 % Füllstoff bezogen auf das Gesamtgewicht der Filmlage, und stärker bevorzugt etwa 40 Gewichts-% bis 70 Gewichts-% Füllstoff.
Ein gefüllter Film mit verbesserten Charakteristika und Reckeigenschaften wird erreicht durch Zugabe des Chromanderivates mit einer längeren Kohlenstoffkette, welches vor Extrusion zu dem/den Basispolymer en) zugegeben werden kann. In dieser Hinsicht wurde unerwartet und überraschend herausgefunden, dass Chromanderivatstabilisatoren mit einer längeren Kohlenstoffkette auf signifikante Weise die Reckcharakteristika gefüllter Filme verbessern, wie etwa beispielsweise das Verbessern der Fehlertoleranz gefüllter Filme nach Recken gegenüber „Weisswerden (whitening)". Wie hierin verwendet, bezeichnet „Weisswerden (whitening)" des Films die Undurchsichtigkeit eines Films, wobei ausgehend von einem durchsichtigen Film, der Film infolge von Lichtbrechung – hervorgerufen durch Ausrichtung der Füllstoffpartikel und der im Film gebildeten mikroporbsen Poren – einheitlich undurchsichtig wird. Der Punkt des „Weisswerdens" wird im Allgemeinen im Bereich von etwa 50 % bis etwa 90 % der Bruchdehnung erreicht.
Chromanderivate mit einer längeren Kohlenstoffkette werden in der vorliegenden Erfindung verwendet und zum Beispiel Tocopherole (Vitamin E) umfassend α-Tocopherol oder 2,5,7,8-Tetramethyl-2-(4',8',12'-trimethyl-tridecyl)-6-chromanol sind zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Geeignete Tocopheroladditive sind kommerziell erhältlich von Ciba Speciality Chemicals, Terrytown, NY unter den Handelsbezeichnungen IRGANOX E 17 (früher erhältlich von Hoffman-LaRoche, Inc., Paramus, N.J. unter der Bezeichnung RONOTEC Dry 17) und IRGANOX E217 DF. Weitere geeignete gehinderte Phenole, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind, umfassen IRGANOX 1076, erhältlich von Ciba Speciality Chemicals, Terrytown, NY. IRGANOX 1076 ist Octadecyl-3,5-di tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamat. 100 bis 1000 ppm, und stärker bevorzugt von 100 bis etwa 600 ppm (Teilchen pro Million bezieht sich auf das Filmgesamtgewicht) Chromanderivat mit einer längeren Kohlenstoffkette wird vor Extrusion zu dem/den Basispolymer en) zugegeben.
Bindungsmittel, wie etwa Klebrigmacher können ebenfalls zum Filmextrudat zugegeben werden. Bindungsmittel und/oder klebrigmachende Harze werden in US-Patentschrift-Nr. 4,789,699 an Kieffer et al. diskutiert, deren gesamter Inhalt zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird. Der Zweck des Bindungsmittels in der vorliegenden Erfindung besteht darin, Binden von Film- und Vliesstofflagen bei einer tiefen Temperatur zu ermöglichen. Beispiele für Bindungsmittel umfassen hydrierte Kohlenwasserstoffharze, wie etwa Klebrigmacher der REGALREZ-Serie, erhältlich von Hercules, Inc. Wilmington, Delaware. REGALREZ-Klebrigmacher sind hochstabile, nicht-polare Harze von niedrigem Molekulargewicht. REGALREZ 3102, –1094 sind besondere Beispiele geeigneter Bindungsmittel zur Verwendung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung. Weitere Beispiele für geeignete Bindungsmittel umfassend die Folgenden: Serie ARKON P-Harze sind, welche synthetische hergestellte klebrigmachende Harze sind, die von Arakawa Chemical (U.S.A.), Inc., Chicago, Illinois; aus Erdölkohlenwasserstoffharzen gemacht werden. ZONATAC-Harze sind Klebrigmacher umfassend ein Terpen-Kohlenwasserstoff mit Erweichungspunkten von etwa 105 °C, hergestellt von Arizona Chemical Company, Panama City, Florida; EASTMAN 1023PL-Harz ist ein amorpher Polypropylen-Klebrigmacher, erhältlich von Eastman Chemical Company Longview, Texas; amorphe Poly-alphaolefine, wie etwa REXTAC von Huntsman Corporation, Salt Lake City, UT und VESTOPLAST von Hüls AG, Marl, Deutschland.
Im Allgemeinen umfassen weitere Beispiele für Bindungsmittel, sind jedoch nicht beschränkt auf Polyamide, Ethylencopolymere, wie etwa Ethylenvinylacetat (EVA), Ethylenethylacrylat (EEA), Ethylenacrylsäure (EAA), Ethylenmethylacrylat (EMA) und Ethylennormal-butylacrylat (EnBA), Holzharz und dessen Derivate, Kohlenwasserstoffharze, Polyterpenharze, ataktisches Polypropylen und amorphes Polypropylen. Ebenfalls enthalten sind überwiegend amorphe Ethylenpropylencopolymere, allgemein bekannt als Ethylenpropylenkautschuk (EPR) und eine Klasse von Materialien – bezeichnet als zähgemachtes Polypropylen (TPP) – und olefinische thermoplastische Polymere, wobei EPR via Mehrstufenpolymerisation im Reaktor in Polypropylen oder Polypropylen/Polyethylen-Gemischen mechanisch verteilt oder molekular verteilt wird.
Die vorangehende Liste an Bindungsmitteln und Klebrigmachern dient allein der Anschauung und soll keinesfalls den Umfang der vorliegenden Erfindung beschränken. Im Allgemeinen umfasst das Bindungsmittel etwa 2 bis etwa 20 Prozent des gesamten Gewichts des Films. Obwohl Gewichtsprozentmengen ausserhalb dieses Bereichs verwendet werden können, wird bei höheren Prozentmengen die Atmungsfähigkeit des Films beeinträchtigt, was für Kleidungsstücke oder Hygieneartikel im Allgemeinen nicht erwünscht ist.
Zusätzlich können weitere Additive, welche kompatibel mit dem Filmbildungsverfahren, Recken und jeglichen nachfolgenden Laminierungsschritten sind, ebenfalls im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispielsweise können zusätzliche Additive zugegeben werden, um dem Film erwünschte Eigenschaften zu ermitteln, wie etwa beispielsweise Schmelzstabilisatoren, Verfahrensstabilisatoren, Wärmestabilisatoren, Lichtstabilisatoren, Wärmealterungsstabilisatoren und weitere der Fachwelt bekannte Additive. Im Allgemeinen sind Phosphitstabilisatoren (d.h. IRGAFOS 168, erhältlich von Ciba Speciality Chemicals, Terrytown, NY und DOVERPHOS, erhältlich von Dover Chemical Corporation, Dover, Ohio) vorbildliche Schmelzstabilisatoren, während gehinderte Aminstabilisatoren (d.h. CHIMASSORB erhältlich von Ciba Speciality Chemicals, Terrytown, NY) vorbildliche Wärme- und Lichtstabilisatoren sind.
Wie oben erwähnt, können Filme durch Verwendung von Verfahren gebildet werden, die der Fachwelt bekannt sind. Das thermoplastische Polymer, der Füllstoff, das Chromanderivat mit einer längeren Kohlenstoffkette und weitere optionalen Additive werden in den geeigneten Verhältnissen, wie oben diskutiert, gemischt, erwärmt und danach in einen Film extrudiert. Es ist wünschenswert, dass ein Film, wenn er gebildet worden ist, ein Flächengewicht von weniger als etwa 100 Gramm pro Quadratmeter aufweist. Der Film kann danach in wenigstens einer Richtung gereckt werden, wie der Fachwelt bekannt ist, beispielsweise unter Verwendung eines Maschinenlaufrichtungorientierungselements (MDO, machine direction orientor). MDO-Einheiten sind kommerziell erhältlich von der Marshall and Williams Company, Providence, Rhode Island und anderen. Eine MDO-Einheit weist eine Mehrzahl an Reckrollen auf, welche den Film schrittweise in Maschinenlaufrichtung recken und ausdünnen. Ferner kann der Film in einer einzigen kontinuierlichen Zone gereckt oder in vielen verschiedenen Zonen gereckt werden. Der gerecktegefüllte Film weist auf Wunsch nach Recken und Ausdünnen ein Flächengewicht von weniger als etwa 50 g/m² und sogar stärker bevorzugt zwischen 10 /m² und 35 g/m² auf.
Infolge des Reck- und Ausdünnverfahrens verändert der Film seine Undurchsichtigkeit. Bei Bildung des Films ist dieser verhältnismässig transparent, jedoch nach Recken wird er typischerweise einheitlich undurchsichtig. Wie angegeben, wird der Film während des Reckverfahrens ausgerichtet. Um dem nicht-gereckten Film die erwünschte Atmungsfähigkeit zu vermitteln, wird der Film in einer Richtung auf wenigstens das 2-fache seiner ursprünglichen Länge gereckt. Oftmals wird der nicht-gereckte Film auf das 2- bis etwa das 7-fache seiner ursprünglichen Länge gereckt, um den Punkt des Weisswerdens zu erreichen und das erwünschte Mass an Atmungsfähigkeit zu vermitteln. Jedoch variiert der Reckgrad, welcher erforderlich ist die erwünschte Atmungsfähigkeit zu vermitteln, mit der Polymerzusammensetzung, Anfangsdicke, sowie Menge und Art des Füllstoffes. Alternativ kann der Film in Quermaschinenrichtung oder biaxial gereckt werden.
Die gereckten-ausgedünnten mikroporösen Filme der vorliegenden Erfindung können in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, umfassend die Verwendung in Kleidungsstücken, Produkten für die Infektionskontrolle, Hygieneprodukten, wetterbeständigen Stoffen, Schutzabdeckungen und anderen Artikeln oder Stoffen mit Barriereeigenschaften. Ferner können die gerecktenausgedünnten mikroporösen Filme der vorliegenden Erfindung einen Film mit hervorragenden Barriereeigenschaften bereitstellen, zum Beispiel kann der mikroporöse Film einen Hydrohead von über 80 mbar aufweisen , sowie als eine Blutbarriere und/oder Krankeitsheitserregerbarriere fungieren. Der atmungsfähige Film wird typischerweise an eine oder mehrere Stützlagen laminiert, wie etwa beispielsweise Vliesbahnen, Mull, Wirkwaren, Schaumstoffe und andere atmungsfähige Materialien. Erwünschte Stützlagen können atmungsfähige Vliesbahnen aus gebundenen/kardierten Stapelfasern, spinngebundenen Fasern, schmelzgeblasenen Fasern, sowie Mehrlagenlaminate, die vorgenannte verwenden, umfassen. Der Film und die Stützlagen können laminiert werden durch Mittel, die der Fachwelt bekannt sind, umfassend, jedoch nicht beschränkt auf thermische Bindung, Ultraschallbindung und Adhäsivbindung. Auf Wunsch wird thermische Bindung durch thermische Punktbindung erreicht unter Verwendung eines Bindungsmusters mit einem Gesamtbindungsgebiet von weniger als etwa 35 %, und sogar stärker bevorzugt mit einem Bindungsgebiet zwischen etwa 5 und 25 % der Stoffoberfläche. Wie der Fachwelt bekannt ist, kann ferner ein Adhäsiv in einer nicht-kontinuierlichen Art bzw. Muster quer über dem Film und/oder Stützlagen aufgetragen werden. Geeignete Verfahren zur Bildung der atmungsfähigen Film/Stützlage(n) sind in US-Patentschrift-Nr. 5,695,868 und mitübertragenen US-Patentanmeldung-Nr. 08/777,365, eingereicht am 27. Dezember 1996 und 08/359,986, eingereicht am 20. Dezember 1994, offenbart.
Daher wurde herausgefunden, dass der vorliegende gefüllte Film beträchtliche Verfahrensvorteile und Eigenschaften gegenüber anderen gefüllten Filmen aufweist. Zum Beispiel verursacht das Extrudat einen geringeren Düsenlippenaufbau und führt ebenfalls zu einem Film mit einer besseren Polymerverteilung (d. h. zu einer einheitlicheren Quermaschinenrichtung-Filmdicke). Gereckte-gefüllte Filme enthalten oftmals Unregelmässigkeiten, wie etwa Polymergele, Schmutzpartikel (particulate contaminants), Füllstoffagglomerate und eine nichteinheitliche Polymerverteilung. Obwohl jedoch diese Unregelmässigkeiten im Zusammenhang mit vielen Filmanwendungen von nur geringer Bedeutung sind, werden potentielle Probleme infolge derartiger Unregelmässigkeiten vergrössert, wenn die Filmdicke verringert wird. Aufgrund Recken können Unterschiede in Filmdicke und/oder andere Unregelmässigkeiten im Film im Allgemeinen tropfenförmige Bereiche oder „Ausläufer" (tails) hervorrufen, die sich in Maschinenlaufrichtung um jede Seite der Unregelmässigkeit herum bilden. Die Ausläufer nehmen an Bedeutung im Verhältnis zum Reckgrad zu und führen oftmals zu extrem dünnen, schwachen Bereichen oder zu einem Bruch im Film. In dieser Hinsicht wurde herausgefunden, dass Filme der vorliegenden Erfindung gegenüber Unregelmässigkeiten, welche im Film (vor Recken) vorliegen, stärker tolerant sind, und folglich werden schwache Bereiche und/oder Risse im Film zu einem grösseren Ausmass vermieden. Infolge ihres verbesserten Reckverhaltens oder Fliessverhaltens aus der Düse, weisen gereckte-ausgedünnte Filme zusätzlich auch eine einheitlichere Dicke oder Stärke auf. Darüberhinaus weist das Extrudat der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Stabilisierung der Schmelzflussrate, allgemein verringerte Unregelmässigkeiten auf und verringert Temperatur-abhängige Unregelmässigkeiten, was höhere Schmelztemperaturen ermöglicht und daher ermöglicht, dass ein grösserer Durchsatz erreicht wird. Zusätzlich zu den Eigenschaften der gerecktenausgedünnten Filme treten eine höhere Spitzenlast und eine höhere Bruchdehnung auf, das heisst ein allgemein „zäherer" Film liegt vor. Entsprechend bieten die Filme der vorliegenden Erfindung und die Verfahren zur Herstellung derselben beträchtliche Vorteile gegenüber bestehenden gereckten-gefüllten Filmen.
Tests
Flächengewicht (basis weight): Die Flächengewichte verschiedener Materialien können gemäss Bundestestverfahren Nr. 191A/5041 bestimmt werden. Die Probengrösse für die Probenmaterialien betrug 15,24 × 15,24 Centimeter, und wenigstens drei Werte wurden für jedes Material erhalten und anschliessend gemittelt.
WVTR: Die Wasserdampfübertragungsrate (WVTR) für die Materialproben kann in Übereinstimmung mit ASTM Standard E96-80 berechnet werden. Kreisförmige Proben mit einem Durchmesser von drei Inch wurden von jedem Versuchsmaterial und einem Kontrollmaterial abgeschnitten, bei dem es sich um ein Stück eines CELGARD^TM 2500-Films von Hoechst Celanese Corporation aus Sommerville, New Jersey handelte. Der CELGARD^TM 2500-Film ist ein mikroporöser Polypropylenfilm. Für jedes Material wurden drei Proben vorbereitet. Bei dem Versuchsauffanggefäß handelte es sich um eine Nummer-60-1-Vapometer-Schale, wie sie von Thwing-Albert Instrument Company aus Philadelphia, Pennsylvania vertrieben wird. Ein Hundert Milliliter (ml) destilliertes Wasser wurden in jede Vapometer-Schale gegossen und einzelne Proben der Versuchsmaterialien und Kontrollmaterial wurden über die offenen Kopfflächen der einzelnen Schalen gelegt. Aufschraubbare Flansche wurden festgezogen, damit entlang der Kanten jeder Schale (es wird keine Dichtungsschmiere verwendet) eine Abdichtung gebildet wird, wobei das zugehörige Versuchsmaterial oder Kontrollmaterial der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt bleibt über einen Kreis mit einem Durchmesser von 6,5 Zentimeter (cm), der eine ungeschützte Fläche von ungefähr 33,17 Quadratzentimeter hat. Die Schalen wurden gewogen und danach in einen Umluftofen mit einer Temperatur von 100 °F (37 °C) gelegt bis zur Gleichgewichtseinstellung. Bei dem Ofen handelte es sich um einen Ofen mit konstanter Temperatur durch den Außenluft zirkulierte, um die Ansammlung von Wasserdampf im Innern zu vermeiden. Ein geeigneter Umluftofen ist, zum Beispiel ein Blue M Power-O-Matic 60 Ofen, der von Blue M Electric Company aus Blue Island, Illinois, vertrieben wird. Nach Einstellung des Gleichgewichts wurden die Schalen aus dem Ofen entfernt, gewogen und ohne Verzögtern zurück in den Ofen getan. Nach 24 Stunden wurden die Schalen aus dem Ofen entfernt und wieder gewogen. Die Werte für die Wasserdampfübertragungsrate in der Vorprüfung wurden mit Hilfe folgender Gleichung berechnet: (I) Test WVTR = (Gramm Gewichtsverlust über 24 Stunden)
× 315,5 g/m²/24h.
Die relative Feuchtigkeit innerhalb des Ofens wurde nicht ausdrücklich kontrolliert. Unter vorbestimmten festgesetzten Bedingungen von 100 °F (32 °C) und einer relativen Umgebungsfeuchtigkeit ist für das CELGARD^TM 2500 Film-Kontrollstück die WVTR zu 5000 Gramm pro Quadratmeter für 24 Stunden bestimmt worden. Entsprechend wurde jeder Versuch mit dem Kontrollmaterial durchgeführt und die Werte der Vorprüfung wurden unter Verwendung der folgenden Gleichung (22) an die festgesetzten Bedingungen angepasst bzw. korrigiert:
(II) WVTR = (Test WVTR/Kontroll-WVTR)× 5000 g/m²/24 h.
Der obige Test wird geeigneterweise zur Bestimmung der WVTR von Stoffen von bis zu etwa 3000 g/m²/d verwendet. Auf Wunsch können zur Bestimmung von WVTR-Werten von über 3000 g/m²/d andere Testsysteme verwendet werden, wie etwa beispielsweise das PERMATRAN-W 100K-Wasserdampfpermeationsanalysensystem, welches von Modern Controls, Inc. (MOCON), Minneapolis, MN. kommerziell erhältlich ist.
Hydrohead (Hydrohead, Wassersäulenhöhe): Ein Maß für die Flüssigkeitsbarriereeigenschaften eines Stoffes ist der Hydrohead-Test. Der Hydrohead-Test bestimmt die Höhe des Wassers oder die Höhe des Wasserdrucks (in Millibar), welcher der Stoff standhält, bevor Flüssigkeit durch ihn durchtritt. Ein Stoff mit einer höheren Hydrohead-Ablesung gibt einen Hinweis darauf, dass er eine bessere Barriere gegenüber Flüssigkeitsdurchdringung darstellt als ein Stoff mit einem geringeren Hydrohead. Der Hydrohead kann nach Bundeststandardtest 191A, Methode 5514 ausgeführt werden. Die Hydrohead-Daten können auch durch einen dem zuvor genannten Bundesstandardtest ähnlichen Test erhalten, außer, dass dieser wie nachfolgend angegeben modifiziert wurde. Der Hydrohead kann ebenfalls unter Verwendung eines hydrostatischen-Head-Testers, erhältlich von Marlo Enterprises, Inc., Concord, N.C. bestimmt werden. Die Probe wird einem standardisierten Wasserdruck ausgesetzt, bei konstanter Rate erhöht bis das erste Anzeichen einer Undichtigkeit in drei verschiedenen Bereichen auf der Stoffoberfläche erscheinen. (Undichtigkeit am Rand neben den Klemmen wird außer Acht gelassen). Dünne Stoffe und /oder Materialien, wie etwa ein dünner Film werden gestützt um ein vorzeitiges Reissen der Probe zu verhindern.
Spitzenlast (peak load): Die Spitzenlast misst die Spitzen- oder Bruchlast eines Stoffes und misst die Last in Gramm. Im Spitzenlast-Test halten zwei Klemmen, die jeweils zwei Klemmbacken aufweisen, wobei jede Klemmbacke eine Fläche in Kontakt mit der Probe hat, das Material in der gleichen Ebene, für gewöhnlich vertikal, 3 Inch auseinander und bewegen sich bei einer spezifischen Dehnrate auseinander. Spitzenlastwerte werden erhalten unter Verwendung einer Probengrösse von 3 Inch mal 6 Inch, mit einer Klemmbackenflächengröße von 1 Inch hoch und 3 Inch breit und einer konstanten Dehnungsrate von 300 mm/min. Der Sintech 2 Tester, erhältlich von der Sintech Corporation, 1001 Sheldon Dr., Cary, NC 27513, das Instron Modell TM, erhältlich von der Instron Corporation, 2500 Washington St., Canton, MA 02021, oder ein Thwing-Albert Modell INTELLECT II, erhältlich von der Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Rd., Philadelphia, PA 19154, können für diesen Test verwendet werden. Ergebnisse werden als ein Durchschnittswert von drei Proben angegeben und können ausgeführt werden mit der Probe in der Quermaschinenrichtung (CD) oder der Maschinenrichtung (MD).
Beispiele
Ein 60 g/m²-Precursorfilm umfassend 60 Gewichts-% FILMLINK 2029 CaCO₃ von English China Clays, 23,5 % Union Carbidenichtstabilisiertes 6D82 (7 MFR Propylen/Ethylencopolymer mit etwa 5,5 % Ethylen), 12,5 % Montell-nichtstabilisiertes X11395-49-1(5 MFR Catalloycopolymer) und 4,0 % Montellnichtstabilisiertes X11395-49-2 (10 MFR Catalloycopolymer). Zu diesem Precursorgemisch wurden zahlreiche primäre und sekundäre Stabilisatoren in unterschiedlichen Mengen gemäss Tabelle 1 – unten angegeben- zugegeben. Enthaltene primäre Stabilisatoren waren Ciba-Geigy-IRGANOX 1076 oder Ciba-Geigy-IRGANOX E17. Sekundäre Stabilisatoren umfassten Ciba-Geigy-IRGAFOS 168, -DOVERPHOS S-9228 und/oder den gehinderten Aminlichtstabilisator CHIMASSOORB 119. Alle Mischkomponenten Stabilisatoren umfassend wurden vor dem Filmherstellungsschritt vermengt.
Diese Verbindung wies eine MFR (i.e. melt flow rate, Schmelzflussrate) (230 °C) von 3,32 und eine Dichte von 1,49 g/cm³ auf. Der Film wurde auf einer Blasfilmanlage mit 13 Lb./Inch/h bei 414 °F Schmelztemperatur hergestellt und dies lieferte ein 1,5 Mil-Produkt. Der resultierende gefüllte Film wurde nicht-gereckt aufgerollt zum Transport an ein Offline-Maschinenlaufrichtungsorientierungselement (MDO) (MDO = machine direction orientor). Der Film wurde im MDO in mehreren Stufen gereckt zwischen auf –185 °F-erwärmten-Rollen und wurde danach bei 210 °F erwärmt (annealed). Das endgültige Reckverhältnis betrug das 3,4-fache der ursprünglichen Länge und die endgültige Dicke betrug etwa 0,5 Mil. Die Output-Geschwindigkeit des MDO wurde auf 600 Feet per Minute gesetzt. Der gereckte-ausgedünnte Film -nun einheitlich undurchsichtig- wurde danach an einen thermischen Punktbinder übergeben, bei 80 % der MDO-Austrittsgeschwindigkeit ausgeführt, mit einer gravurhaltigen Musterwalze und einer balligen glatten Ambosswalze – im Walzenspalt zusamengebracht- so dass ein integrales Laminat mit einer 17 g/m²-thermisch punktgebundenen, spinngebundenen Polypropylenbahn gebildet wird. Das resultierende Laminat enthielt eine Vielzahl gleichmässig beabstandeter Vertiefungen – erzeugt durch die aus der Ebene tretenden Gravur der Musterwalze, d.h., dort wo die thermische Bindung vermittelt wurde. Das Bindungsmuster war ein „C-Star"-Muster, welches einen etwa 15 % Bindungsbereich aufwies.
Tabelle 1
Zu Zwecken des vorliegenden Beispiels, wird ein „Fehler (defect)" als ein Loch mit einer Fläche von 0,0174 cm² (0,0027 Inch²) oder grösser bezeichnet. Fehlermengen können festgestellt werden durch Vergleich der offenen Fläche (Löcher) in Quadratcentimeter pro 100 Quadratmeter gereckter Film und können visuell oder mit einem automatischen Kamerasystem berechnet werden. Zur Unterstützung der visuellen Berechnung kann eine Lichtquelle hinter dem Film bei Analysierung desselben bereitgestellt werden. Fehler in den gereckten-gefüllten Filmen werden bei Verwendung eines IRGANOX E 17-Stabilisators signifikant verringert. Der IRGANOX 1076 weist gleichermassen eine signifikant verringerte Fehlermenge auf, wies jedoch mehr Fehler als die gereckten-gefüllten Filme mit IRGANOX E17 auf. Sowohl die Chromanderivat-Stabilisatoren wiesen signifikant geringerere Fehler auf als nicht-stabilisierte Kontrollversuche. Ferner weisen gereckte-gefüllte mikroporöse Filme -hergestellt mit Chromanderivaten mit einer längeren Kohlenstoffkettegleichermassen eine Zähigkeitserhöhung auf, wie etwa eine höhere Spitzenlast und eine einheitlichere Filmdicke und/oder ein einheitlicheres Flächengewicht. In dieser Hinsicht wird die Variation des Flächengewichts (Gramm pro Quadratcentimeter) quer durch den Film verbessert und, wie oben gezeigt, eine kleine Standardabweichung des Flächengewichts einzelner Abschnitte des Films, im Verhältnis zum mittleren Flächengewicht des Films erreicht.
Obwohl hier zahlreiche Bereiche bereitgestellt worden sind, sollen derartige Bereiche jeglichen Unterbereich darin umfassen. Beispielsweise würde folglich ein Bereich von 100 – 1000 ebenfalls 101 – 1000, 101 – 999, 101 – 998 etc. umfassen. Obwohl die Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen davon und insbesondere durch die darin beschriebenen Beispiele beschrieben wurde, ist es ferner für die Fachwelt ersichtlich, dass zahlreiche Veränderungen, Modifikationen und Änderungen gemacht werden können ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher sollten alle derartigen Modifikationen, Veränderungen und andere Änderungen von den Patentansprüchen umfasst sein.

Claims

Atmungsfähiger, gereckter-gefüllter, mikroporöser Film umfassend: 30 bis 70 Gewichts-% thermoplastisches Polymer; 30 bis 70 Gewichts-% Füllstoff mit einer mittleren Grösse von weniger als 10 Mikrometern in seinem grössten Durchmesser oder seiner grössten Länge; dadurch gekennzeichnet, dass er ferner 100 bis 1500 ppm Chromanderivat mit einer längeren Kohlenstoffkette umfasst.
Film gemäss Anspruch 1, wobei das Chromanderivat ein Tocopherol umfasst.
Film gemäss Anspruch 1, wobei das Chromanderivat 2,5,7,8-Tetramethyl-2-(4',8',12'-trimethyltridecyl)-6-chromanol umfasst.
Film gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Chromanderivat in einer Menge von 100 bis 1000 ppm im Film vorhanden ist.
Film gemäss Anspruch 4, wobei das Chromanderivat in einer Menge von 100 bis 600 ppm im Film vorhanden ist.
Film gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das thermoplastische Polymer ein Polyolefin-Homopolymer, -Copolymer oder ein Gemisch davon umfasst.
Film gemäss Anspruch 6, wobei das thermoplastische Polymer ein Gemisch oder Copolymer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen und Polypropylen, umfasst.
Film gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Füllstoff Calciumcarbonat-Partikel umfasst.
Film gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Wasserdampftransmissionsrate (WVTR) von über 300 g/m²/24 Stunden.
Film gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der gefüllte Film ein Flächengewicht zwischen 10 und 35 g/m² aufweist.
Film gemäss Anspruch 1, wobei der Film ein Tocopherol in einer Menge von 100 – 1000 ppm umfasst, das thermoplastische Polymer ein Polyolefin-Homopolymer, -Copolymer oder ein Gemisch davon umfasst, und ferner, wobei der Film ein Flächengewicht von weniger als 35 g/m² und eine Wasserdampftransmissionsrate (WVTR) von über 300 g/m²/24 Stunden aufweist.
Film gemäss Anspruch 1, wobei der Film ein Tocopherol in einer Menge von 100 – 1000 ppm umfasst, das thermoplastische Polymer ein Gemisch oder Copolymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen und Polypropylen, umfasst, der Füllstoff Calciumcarbonat-Partikel umfasst, und ferner, wobei der Film ein Flächengewicht von weniger als 35 g/m², eine Spitzenlast von über 6,81 kg (15 Pounds) und eine Wasserdampftransmissionsrate (WVTR) von über 300 g/m²/24 Stunden aufweist.
Film gemäss Anspruch 1, wobei der Film ein Tocopherol in einer Menge von 100 – 1000 ppm umfasst, das thermoplastische Polymer ein Gemisch oder Copolymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen und Polypropylen umfasst, und ferner, wobei der Film erwärmt wurde und danach in wenigstens einer Richtung gereckt wurde, so dass er ein Flächengewicht von weniger als 35 g/m² und eine Wasserdampftransmissionsrate (WVTR) von über 1500 g/m2/24 Stunden aufweist.
Laminat umfassend den Film gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10, welcher an eine atmungsfähige Stützlage laminiert ist.
Verfahren zum Herstellen des atmungsfähigen, gereckten-gefüllten mikroporösen Films gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10 umfassend: Bilden eines Filmextrudats umfassend 30 bis 70 Gewichts-% thermoplastisches Polymer, 30 bis 70 Gewichts-% Füllstoff mit einer mittleren Grösse von weniger als 10 Mikrometern in seinem grössten Durchmesser oder seiner grössten Länge und 100 bis 1000 ppm Chromanderivat mit einer längeren Kohlenstoffkette; und Recken des Films in wenigstens einer Richtung.
Verfahren gemäss Anspruch 15, wobei der gefüllte Film auf zwischen 50 bis 90 % der Bruchdehnung gereckt wird, wobei der gereckte Film eine Wasserdampftransmissionsrate (WVTR) von über 300 g/m²/24 Stunden aufweist.
Verfahren gemäss Anspruch 15, ferner umfassend das Erwärmen des Films vor dem Recken, und wobei der gereckte-gefüllte Film eine Wasserdampftransmissionsrate (WVTR) von über 300 g/m²/24 Stunden aufweist.
Verfahren gemäss Anspruch 17, wobei der gefüllte Film auf zwischen 50 bis 90 % der Bruchdehnung in einer einzigen Richtung gereckt wird.
Verfahren gemäss Anspruch 17, wobei der gefüllte Film uniaxial in Maschinenlaufrichtung auf wenigstens das 2,5-fache seiner ursprünglichen Länge gereckt wird und ferner, wobei der gerecktegefüllte Film eine Wasserdampftransmissionsrate (WVTR) von wenigstens 1500 g/m²/24 Stunden aufweist.
Verfahren gemäss Anspruch 15 oder 16, ferner umfassend den Schritt des Laminierens des Films an eine Vliesstoffbahn.