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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Zusammensetzung für eine luftdurchlässige Folie
und insbesondere eine Zusammensetzung, die zu einer luftdurchlässigen Folie
mit überlegener
Verarbeitbarkeit, Zugfestigkeit und Durchlässigkeit geformt werden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung
einer solchen Folie.
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STAND DER
TECHNIK
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Es
sind viele Verfahren zur Herstellung von luftdurchlässigen oder
porösen
Folien offenbart. Von diesen ist bekannt, dass der nachfolgende
Prozess der wirtschaftlich günstigste
ist und gegenwärtig
vermarktet wird: eine Mischung eines Polyolefinharzes und eines
anorganischen Füllstoffs
wird zu einer Folie ausgeformt, die dann mono- oder bi-axial verstreckt
wird, um das Harz und den Füllstoff
der Grenzflächentrennung
zu unterwerfen, wobei so die feinen Poren gebildet werden.
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Der
Stand de Technik betreffend die Herstellung von luftdurchlässigen Folien,
der anorganische Füllstoffe
vorteilhaft einsetzt, kann in zahlreichen Patenten gefunden werden.
Zum Beispiel offenbaren die Offenlegungsschriften europäischer Patente
mit den Nummern 66,672, 307,116, 456,142 und 779,325 (auf die zur Vereinfachung
nachfolgend mit „erste
Patentgruppe" Bezug
genommen wird) dritte Materialien wie aliphatische Säuren, die
zusammen mit Polyolefin und anorganischen Füllstoffen eingesetzt werden,
um die Folie glatter zu machen, oder Zusammensetzungen mit denen
das Ungleichgewicht der physikalischen Eigenschaften zwischen der
Maschinenrichtung und der Querrichtung einer Folie beseitigt werden
kann. Mit Bezug auf die erste Patentgruppe spielen die dritten Additive
eine wichtige Rolle beim Mischen und bei der Dispersion einer großen Menge
anorganischer Füllstoffe
während
der Extrusion und bei der Herstellung gleichmäßig verstreckter Folien bei
der Verarbeitbarkeit. Die zu einer zweiten Patentgruppe gehörende Offenlegungsschrift
des europäischen
Patents Nr. 232,060 offenbart einen Nachbehandlungsprozess, wie
das Prägen,
durch das die mechanische Festigkeit von luftdurchlässigen Folien
kontrolliert werden kann, während
das U.S.-Patent Nr. 4,777,073 eine Technik zur Erhöhung der
Durchlässigkeit
und zur Verbesserung der Reißfestigkeit
lehrt.
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Der
Stand der Technik der ersten Patentgruppe ist aufgrund der teuren
dritten Additive wirtschaftlich ungünstig. Zusätzlich haben sie eine schlechte
Kompatibilität
zu Polyolefinen, wodurch sie eine Abnahme der Zugfestigkeit der
Folien verursachen. Außerdem,
nachdem die Folien geformt worden sind, werden die Additive während der
Lagerung in die Oberflächen
der Folien abgegeben. Was die Nachbehandlungsprozesse betrifft,
durch die die physikalischen Eigenschaften von Folien kontrolliert
werden können,
hat der Stand der Technik der zweiten Patentgruppe den Nachteil,
dass er sich im Vergleich zur Veränderung von Folienzusammensetzungen
auf die Kontrolle der physikalischen Eigenschaften von Folien beschränkt.
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Die
jetzige Tendenz zielt auf die Produktivitätsverbesserung von Folien,
um eine Hochgeschwindigkeitsherstellung von Folien zu erreichen.
Die Zusammensetzungen, die zur Zeit käuflich zu erwerben sind, sind jedoch
schlecht zu verarbeiten, da sie im Polyolefin Calciumcarbonat in
einer Menge enthalten sind, die mindestens 50% beträgt. Um die
gewünschte
Durchlässigkeit
zu erhalten, muss Calciumcarbonat in einer Menge von mehr als 55%
enthalten sein, oder die Folien müssen übermäßig verstreckt werden. Deswegen
hat der Stand der Technik es schwer, das Ungleichgewicht der physikalischen
Eigenschaften zu beseitigen.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Vor
diesem Hintergrund hat die vorliegende Erfindung ein Ziel zur Bereitstellung
einer Zusammensetzung für
eine luftdurchlässige
Folie, die hinsichtlich der Verarbeitbarkeit und Durchlässigkeit überlegen
ist.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein solch eine
Zusammensetzung einsetzendes Verfahren zur Herstellung einer luftdurchlässigen Folie
bereitzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielfalt
an geeigneten Harzbindern eingesetzt wird, damit sie Ihre eigenen
vorteilhaften Funktionen zur Geltung bringen können und damit der Gehalt an
eingesetztem anorganischem Füllstoff
reduziert wird. In dieser Hinsicht wird ein Polyethylenharz mit einer
breiten Molekularverteilung eingesetzt, um die Verarbeitbarkeit
bei der Ausformung einer Folie zu verbessern. Zur Kontrolle der
Weichheit, der Zugfestigkeit in Maschinenrichtung sowie der thermischen Haftfestigkeit
einer Folie an nicht gewebte Stoffe aus Propylen wird auch ein Polypropylenharz
eingesetzt. Um das Ziel zur Verbesserung der dichten Haftung an
einer Streckwalze beim Verstrecken der Folie und zur Vereinfachung
der Grenzflächentrennung
von dem anorganischen Füllstoff
zu erreichen, sind ein Polyolefin mit einem hohen Schmelzindex (MI)
und ein Ethylen-Propylen-Copolymer
in der Zusammensetzung enthalten. Zusammenwirkend haben diese Polymere
die Vorteile, selbst bei einem niedrigen Verstreckverhältnis, eine
hohe Durchlässigkeit
zu garantieren, wobei das Ungleichgewicht hinsichtlich der physikalischen
Eigenschaften zwischen der Maschinenrichtung und der Querrichtung
der verstreckten Folie minimiert wird, wodurch die Zugfestigkeit
der Folie verbessert und der Abbau der physikalischen Eigenschaften
aufgrund des anorganischen Füllstoffs
verhindert wird. Demzufolge erfolgt eine wesentliche Verbesserung
der luftdurchlässigen
Folie hinsichtlich der Durchlässigkeit
und der Verarbeitbarkeit, und sie besitzt ausgewogene physikalische
Eigenschaften zwischen der Maschinenrichtung und der Querrichtung.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Zusammensetzung für eine luftdurchlässige Folie
bereitgestellt, beinhaltend: 30 bis 100 Gewichtsteile eines linearen
Polyethylenharzes niederer Dichte, welches einen Schmelzindex von
0,5 bis 5 g/10 min hat und welches hinsichtlich der Molekulargewichtsverteilung
von 7 bis 20 reicht; 1 bis 100 Gewichtsteile eines Polypropylenharzes;
1–30 Gewichtsteile
eines Ethylen-Propylen-Copolymers; 5 bis 30 Gewichtsteile eines
Polyolefinharzes, das einen Schmelzindex von 20 oder mehr hat; und
50 bis 200 Gewichtsteile eines anorganischen Füllstoffs, basierend auf 100
Gewichtsteile der gesamten Harze. Der Schmelzindex wurde gemäß ASTM D
1238 bestimmt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung einer luftdurchlässigen
Folie bereitgestellt, in dem eine Zusammensetzung beinhaltend 30
bis 100 Gewichtsteile eines linearen Polyethylenharzes niederer
Dichte, welches hinsichtlich der Molekulargewichtsverteilung von
7 bis 20 reicht; 1 bis 100 Gewichtsteile eines Polypropylenharzes;
1 bis 30 Gewichtsteile eines Ethylen-Propylen-Copolymers; 5 bis
30 Gewichtsteile eines Polyolefinharzes, das einen Schmelzindex
von 20 oder mehr hat; und 50 bis 200 Gewichtsteile eines anorganischen
Füllstoffs,
basierend auf 100 Gewichtsteile der gesamten Harze, um das 1,5 bis
3fache mono-axial verstreckt wird, wobei die luftdurchlässige Folie
mit überlegener
Verarbeitbarkeit und Durchlässigkeit
versehen werden kann.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
ZUR DURCHFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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In
der vorliegenden Erfindung wird ein lineares Polyethylenharz niederer
Dichte eingesetzt, das einen MI von 0,5 bis 5 g/10 min, gemessen
gemäß ASTM D
1238 und eine Dichte von 0,915 bis 0,935 mit einer Molekulargewichtsverteilung,
die von 7 bis 20 reicht, aufweist. Zum Beispiel verursacht eine
Molekulargewichtsverteilung von weniger als 7 ein Extrusionswellenphänomen („extrusion
surging phenomenon"),
wenn Folien bei hohen Geschwindigkeiten hergestellt werden, wodurch
die Foliendicke wenig gleichmäßig ist.
Wenn andererseits die Molekulargewichtsverteilung 20 überschreitet,
verschlechtern sich die physikalischen Eigenschaften der Folie.
Das lineare Polyethylenharz niederer Dichte wird in eine Menge von
30 bis 100 Gewichtsteilen eingesetzt, wenn ein Polypropylenharz
in einer Menge von 1 bis 100 Gewichtsteilen, ein Ethylen-Propylen-Copolymer
in einer Menge von 1 bis 30 Gewichtsteilen und ein Polyolefinharz,
das einen Schmelzindex von 20 oder mehr aufweist, in einer Menge
von 5 bis 30 Gewichtsteilen vorhanden ist. Wenn zum Beispiel das
lineare Polyethylenharz niederer Dichte in einer Menge von weniger
als 30 Gewichtsteilen eingesetzt wird, sind die Zugkraft und die
Dehnung schlecht. Andererseits verursacht der Einsatz des linearen
Polyethylenharzes niederer Dichte in einer Menge von mehr als 100
Gewichtsteilen ein Extrusionswellenphänomen bei der Hochgeschwindigkeitsproduktion.
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Mit
dem Ziel der Kontrolle der Zugfestigkeit und der weichen physikalischen
Eigenschaften einer Folie oder der Verbesserung der thermischen
Haftfestigkeit an einem nicht gewebten Stoff aus Polypropylen wird ein
Polypropylenharz in einer Menge von 1 bis 100 Gewichtsteilen eingesetzt,
wenn das lineare Polyethylenharz niederer Dichte in einer Menge
von 30 bis 100 Gewichtsteilen vorhanden ist. Eine Menge unterhalb
von 1 Gewichtsanteil zeigt keinen Additionseffekt. Wenn andererseits
das Polypropylenharz in einer Menge von mehr als 100 Gewichtsteilen
eingesetzt wird, ist das weiche Berührungsgefühl herabgesetzt. Das in der
vorliegenden Erfindung nützliche
Polypropylenharz hat einen MI von 1 bis 10 und wird ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Homopolypropylen, statistisches Polypropylen,
schlagfestem Polypropylen und deren Mischungen.
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Was
das in der vorliegenden Erfindung verwendete Ethylen-Propylen-Copolymer
betrifft, so bewirkt es eine Ergänzung
der Schlagfestigkeit, der transversal gerichteten Festigkeit und
der Dehnung der Folie sowie eine Verbesserung der dichten Haftung
an einer Streckwalze, damit ein gleichmäßiges Verstrecken erfolgt und eine
hohe Durchlässigkeit
verliehen wird. Nützlich
ist ein Ethylen-Propylen-Copolymer,
das einen Ethylengehalt von 60 bis 80% mit einer Mooney-Viskosität bei 100°C, die von
10 bis 30 reicht, wenn man die Fluidität des Harzes berücksichtigt.
Bevorzugte Mengen von Ethylen-Propylen-Copolymer befinden sich innerhalb
des Bereichs von 1 bis 30 Gewichtsteilen. Zum Beispiel kann eine
Menge von weniger als 1 Gewichtsanteil keine Additionswirkung erzielen,
während
eine Menge, die 30 Gewichtsteile überschreitet, die thermische
Beständigkeit
der Folie in zerstörerischer
Weise beeinträchtigt.
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Um
eine Folie hoher Durchlässigkeit
zu erhalten, wird ein Pololefinharz, das einen MI von 20 g/10 min oder
mehr hat, gemessen gemäß ASTM D
1238, und vorzugsweise von 20 bis 60 g/10 min, in einer Menge von
5 bis 30 Gewichtsteilen eingesetzt, wenn das lineare Polyethylen
niederer Dichte in einer Menge von 30 bis 100 Gewichtsteilen zugefügt wird.
Das in der vorliegenden Erfindung nützliche Polyolefin wird ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Polyethylen niederer Dichte, linearem
Polyethylen niederer Dichte, Polyethylen hoher Dichte, Homopolypropylen,
statistisches Polypropylen, schlagfestem Polypropylen und deren
Mischungen.
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Als
anorganische Füllstoffe
werden beschichtetes oder unbeschichtetes Calciumcarbonat, Bariumsulfat
oder deren Mischungen eingesetzt. Der anorganische Füllstoff
wird in einer Menge von 50 bis 200 Gewichtsteilen, basierend auf
100 Gewichtsteile der Gesamtharze, und vorzugsweise in einer Menge
von 80 bis 150 Gewichtsteilen, eingesetzt. Wenn zum Beispiel die
Menge des anorganischen Füllstoffs
unterhalb von 50 Gewichtsteilen, basierend auf 100 Gewichtsteile
der Harze, liegt, weist die Folie eine schlechte Durchlässigkeit auf.
Andererseits führt
eine Menge, die 200 Gewichtsteile überschreitet, zu einer Abnahme
der physikalischen Eigenschaften und der Verarbeitbarkeit der Folie.
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Wenn
die erfindungsgemäße Zusammensetzung
um das 1,5 bis 3fache monoaxial verstreckt wird, kann eine Folie
erhalten werden, die hinsichtlich der Zugfestigkeit überlegen
ist und eine ausreichende Durchlässigkeit
hat, ohne dass sie mit spezifischen Mustern geprägt ist.
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Ein
besseres Verständnis
der vorliegenden Erfindung kann anhand der nachfolgenden Beispiele
erlangt werden, die zu Veranschaulichungszwecken dargelegt werden,
aber nicht zur Beschränkung
der vorliegenden Erfindung interpretiert werden sollen.
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VERGLEICHSBEISPIEL
I
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Ein
lineares Polyethylen zum allgemeinen Gießen (MI: 3,0, Dichte: 0,919,
Molekulargewichtsverteilung: 5) wurde mit Calciumcarbonat vermischt,
um eine durchlässige
Zusammensetzung zu erhalten.
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In
einen Doppelextruder, in dem eine Extrusionstemperatur bei durchschnittlich
190°C aufrechterhalten
wurde, wurden 100 Gewichtsteile des linearen Polyethylens niederer
Dichte durch einen Haupteinlass zugeführt, während 100 Gewichtsteile von
mit Stearinsäure
beschichtetem Calciumcarbonat, das eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa
1,5 μm aufweist,
durch einen Seiteneinlass eingebracht wurden. Sie wurden schmelzgemischt,
extrudiert und zu Pellets geschnitten. Die entstandene Verbindung
wurde unter Verwendung einer T-Folienwerkzeugeinheit („T- die
film unit") um das
2fache monoaxial verstreckt, um eine luftdurchlässige Folie von 35 g/m2 Ausgleichsgewicht herzustellen. Ihre physikalischen
Eigenschaften wurden gemessen und nachfolgend in Tabelle 1 wiedergegeben.
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VERGLEICHSBEISPIEL
II
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Es
wurde eine durchlässige
Zusammensetzung hoher Durchlässigkeit
unter Einsatz eines beliebigen, einen hohen Schmelzindex aufweisenden
Harzes hergestellt.
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In
einen Doppelextruder, in dem eine Extrusionstemperatur bei durchschnittlich
190°C aufrechterhalten
wurde, wurden 90 Gewichtsteile des linearen Polyethylens niederer
Dichte und 10 Gewichtsteile des Polyethylens hoher Dichte mit hohem
Schmelzindex mit Hilfe eines Supermixers gemischt, und die Mischung
wurde dann durch einen Haupteinlass zugeführt, während 100 Gewichtsteile mit
Stearinsäure
beschichtetes Calciumcarbonat, das eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa
1,5 μm aufweist,
durch einen Seiteneinlass eingebracht wurden. Sie wurden schmelzgemischt,
extrudiert und zu Pellets geschnitten. Die entstandene Verbindung
wurde unter Verwendung einer T-Folienwerkzeugeinheit um das 2fache
monoaxial verstreckt, um eine luftdurchlässige Folie von 35 g/m2 Ausgleichsgewicht herzustellen. Ihre physikalischen
Eigenschaften wurden gemessen und nachfolgend in Tabelle 1 wiedergegeben.
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BEISPIELE
I BIS III
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Ein
lineares Polyethylen niederer Dichte (MI: 3, Dichte: 0,919, Molekulargewichtsverteilung:
13), das eine breite molekulare Verteilung durch den Einsatz von
zwei kontinuierlichen Rührreaktoren
erhielt, ein statistisches Polypropylen (MI: 5,5, C2-Gehalt:
2%), ein Ethylen-Propylen-Copolymer (Moony-Viskosität bei 100°C: 24, C2-Gehalt: 74%, MI bei 230°C: 3,2), ein Polyethylen hoher
Dichte (MI: 20, Dichte: 0,961) und ein schlagfestes Polypropylen
(MI: 40) wurden mit Hilfe eines Supermixers gemischt, wie nachfolgend
in Tabelle 1 angegeben ist. Die entstandene Mischung wurde durch
einen Haupteinlass in einen Doppelextruder zugeführt, während in den Beispielen I und
III 100 Gewichtsteile von mit Stearinsäure beschichtetem Calciumcarbonat,
das eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 1,5 μm aufweist
oder in Beispiel II 170 Gewichtsteile Bariumsulfat, das eine durchschnittliche
Teilchengröße von etwa
1,5 μm aufweist,
durch einen Seiteneinlass zugeführt
wurden, und die Materialien schmelzgemischt, extrudiert und zu Pellets
geschnitten wurden. Die entstandene Verbindung wurde unter Verwendung
einer T-Folienwerkzeugeinheit um das 2fache monoaxial verstreckt,
um eine luftdurchlässige
Folie von 35 g/m2 Ausgleichsgewicht herzustellen.
Ihre physikalischen Eigenschaften wurden gemessen und nachfolgend
in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Die
in Tabelle 1 gezeigten physikalischen Eigenschaften wurden wie folgt
gemessen:
Maximale Folienherstellungsgeschwindigkeit: Unter
Einsatz einer Folienmaschine, die in der Praxis eingesetzt wurde,
betrug die maximale Folienherstellungsgeschwindigkeit 5 m/min, bevor
einer Dickeabweichung wegen Extrusionswellenphänomen mit dem bloßen Auge
beobachtet wurde.
Durchlässigkeit:
Gemäß ASTM E
96-92 erfolgte eine Messung der Veränderung der Durchlässigkeit
mit einer Gewichtszunahme nach der Lagerung über einen bestimmten Zeitraum
bei konstanter Temperatur und Feuchte.
Zugfestigkeit und Zugdehnung:
Gemäß KS-M3016
wurden diese auf Reißen
in Maschinenrichtung und in Querrichtung gemessen.
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Wie
aus den Ergebnissen der obigen Beispiele hervorgeht, können die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
für luftdurchlässige Folien
bei einer verbesserten Herstellungsgeschwindigkeit zu Folien ausgeformt
werden, die eine hohe Durchlässigkeit
bei einem niedrigen Verstreckverhältnis zeigen, wobei das Ungleichgewicht
der physikalischen Eigenschaften zwischen der Maschinenrichtung
und der Querrichtung der Folie minimiert wird. Zusätzlich zu
einer Verbesserung der Zugfestigkeit zeigen die Folien eine hohe
Durchlässigkeit,
selbst bei niedrigem Gehalt eines anorganischen Füllstoffs,
so dass der Abbau der physikalischen Eigenschaften aufgrund des
anorganischen Füllstoffs
minimiert werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung wurde auf veranschaulichende Weise beschrieben,
und es versteht sich von selbst, dass die benutzte Terminologie
eher dem Charakter der Beschreibung entspricht, als zur Einschränkung dient.
Viele Veränderungen
und Variationen der vorliegenden Erfindung sind vor dem Hintergrund
der obigen Lehre möglich.
Deswegen versteht es sich von selbst, dass die Erfindung innerhalb
des Schutzbereichs der beigefügten
Ansprüche
anders durchgeführt
werden kann als speziell beschrieben.
