DE69925118T2

DE69925118T2 - Mischung für luftdurchlässige Folien und Verfahren zur Herstellung von luftdurchlässigen Folien

Info

Publication number: DE69925118T2
Application number: DE69925118T
Authority: DE
Inventors: Young Keun Yusung-ku Lee; Young Wook Yusung-ku Kim; Tae Joon Yusung-ku Kim; Byoung Cheon Yusung-ku Jo
Original assignee: SK CORP; SK Corp
Current assignee: HDC Hyundai Engineering Plastics Co Ltd
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-11-01
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2019-11-02
Also published as: TW512157B; US6319975B1; KR100338362B1; DE69925118D1; CN1122687C; EP1070736A1; KR20010010884A; EP1070736B1; ATE294833T1; CN1281870A; JP2001040127A

Description

TECHNISCHES GEBIET
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.
STAND DER TECHNIK
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.
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.
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.
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.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein solch eine Zusammensetzung einsetzendes Verfahren zur Herstellung einer luftdurchlässigen Folie bereitzustellen.
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.
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.
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.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
VERGLEICHSBEISPIEL I
Ein lineares Polyethylen zum allgemeinen Gießen (MI: 3,0, Dichte: 0,919, Molekulargewichtsverteilung: 5) wurde mit Calciumcarbonat vermischt, um eine durchlässige Zusammensetzung zu erhalten.
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.
VERGLEICHSBEISPIEL II
Es wurde eine durchlässige Zusammensetzung hoher Durchlässigkeit unter Einsatz eines beliebigen, einen hohen Schmelzindex aufweisenden Harzes hergestellt.
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.
BEISPIELE I BIS III
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.
TABELLE 1
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.
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.
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.

Claims

Zusammensetzung für eine luftdurchlässige Folie, umfassend: – 30 bis 100 Gewichtsteile eines linearen Polyethylenharzes niederer Dichte, das einen Schmelzindex von 0,5 bis 5 g/10 min aufweist und das hinsichtlich der Molekulargewichtsverteilung im Bereich von 7 bis 20 liegt; – 1 bis 100 Gewichtsteile eines Polypropylenharzes; – 1 bis 30 Gewichtsteile eines Ethylen-Propylencopolymers; – 5 bis 30 Gewichtsteile eines Polyolefinharzes, das einen Schmelzindex von 20 oder höher aufweist; und – 50 bis 200 Gewichtsteile eines anorganischen Füllstoffes, basierend auf 100 Gewichtsteilen der gesamten Harze, wobei der Schmelzindex gemäß ASTM D 1238 bestimmt wird.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das lineare Polyethylenharz niederer Dichte eine Dichte von 0,915 bis 0,935 aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polypropylenharz einen Schmelzindex von 1 bis 10 aufweist und aus der Gruppe, bestehend aus Homopolypropylen, statistischen Polypropylen, schlagfestem Polypropylen und Gemischen hiervon ausgewählt ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Ethylen-Propylen-Copolymer einen Ethylengehalt von 60 bis 80% und eine Mooney-Viskosität von 15 bis 30 bei 100°C aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polyolefinharz aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen niederer Dichte, linearem Polyethylen niederer Dichte, Polyethylen hoher Dichte, Homopolypropylen, statistischem Polypropylen, schlagfestem Polypropylen und Gemischen hiervon ausgewählt ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der anorganische Füllstoff beschichtetes oder unbeschichtetes Calciumcarbonat, beschichtetes oder unbeschichtetes Bariumsulfat oder Gemische hiervon ist.