DE69930655T2

DE69930655T2 - Vliesstoff und filmlaminat mit verbesserter reissfestigkeit und zugehöriges herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69930655T2
Application number: DE69930655T
Authority: DE
Inventors: Elaine Susan Roswell SHAWVER; Kenneth Hughey Marietta JEFFRIES; Kwame Simon Lilburn OFOSU; Sheldon Jay Roswell SHULTZ; Michlovich Peter Marietta KOBYLIVKER; Marchael Dwyana Canton BARRETT; John Patrick Menasha NOTHEIS; Carl Stephen Green Bay MEYER; Allen Nathan Menasha GENKE
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1999-09-24
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2019-09-25
Also published as: KR20010075521A; KR100631453B1; WO2000020208A1; JP2003524535A; CN1144671C; BR9914222A; RU2227096C2; AR023677A1; WO2000020208A8; AU758347B2; AU6263399A; EP1131204A1; CN1329541A; AU758347C; US6649548B1; BR9914222B1; EP1131204B1; DE69930655D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vliesbahn und Folienlaminate mit einer verbesserten Festigkeit. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Laminate für die Verwendung bei Wegwerfkleidungsstücken und Hygieneartikeln mit verbesserter Reißfestigkeit sowie auf ein Verfahren für die Herstellung derartiger Laminate.
Hintergrund der Erfindung
Die Industrie hat seit langem die Vorteile der Kombination von Barriereeigenschaften von Folien und der stoffähnlichen Eigenschaften von Vliesgeweben für unterschiedliche medizinische, Hygiene- und kommerzielle Zwecke erkannt. Zudem können derartige Bahn-/Folienlaminate bestimmte Grade einer Elastizität, und darüber hinaus, sofern eine gestreckte, versteifte mikroporöse Folie enthalten ist, eine Atmungsaktivität aufweisen. Daher wurden Laminate hergestellt, bei denen sowohl Folien- als auch Vliesmaterialen verwendet werden.
Das Laminieren von Folien wurde angewendet, um Materialen zu erzeugen, die eine sowohl undurchlässige wie auch eine in gewisser Weise stoffartige Erscheinung und Textur haben. Verwendungen für derartige Laminate umfassen die Außenabdeckungen von Hygieneartikeln, wie etwa Windeln, Trainingshosen und Inkontinenzkleidungsstücken, wie auch weiblicher Hygieneartikel. In diesem Zusammenhang kann auf die gleichfalls übertragenen US-Patente No. 4.818.600 vom 4. April 1989 und No. 4.725.473 vom 16. Februar 1988 Bezug genommen werden. Darüber hinaus eignen sich derartige Materialen insbesondere für die Verwendung bei Schutzbekleidungen, wie etwa Overalls, chirurgischen Klei dungsstücken und Vorhängen. Siehe in diesem Zusammenhang das gleichfalls übertragene US-Patent No. 4.379.102 vom 5. April 1983.
Ein Hauptzweck der Folie in derartigen Laminaten besteht darin, Barriereeigenschaften bereitzustellen. Es besteht zudem Bedarf daran, dass diese Laminate atmungsaktiv sind, so dass sie die Fähigkeit haben, Feuchtigkeitsdampf zu transportieren. Kleidung, die aus Laminaten dieser atmungsaktiven und mikroporösen Folien hergestellt ist, ist angenehmer zu tragen, da die Feuchtigkeitsdampfkonzentration und die daraus folgende Feuchtigkeit auf der Haut unter dem Kleidungsstück verringert wird.
Trotz der zahlreichen positiven Eigenschaften neigen diese Laminate bei unsachgemäßer Behandlung oder wenn sie besonders spannungsreichen Bedingungen ausgesetzt werden, zum Zerreißen. Bei einem Versuch, ein Vlieslaminat mit verbesserten Barriereeigenschaften, einer verbesserten Festigkeit und mit besseren elastischen Eigenschaften herzustellen, wurden Laminate entwickelt, bei denen die Gewebefasergröße verringert und die Polymermolekular-Gewichtsverteilung eingeengt wurde (da dies die mechanischen Eigenschaften des Polymers beeinflusst). Es wurde beispielsweise vorgeschlagen, dass Propylenpolymere, die eine hohe Schmelzflussrate und eine enge Molekulargewichtsverteilung aufweisen, verwendet werden können, um Fasern für Vliese herzustellen, die eine bessere Barriereeigenschaft, Zugfestigkeit und Weichheit aufweisen. Beispielsweise beschreibt das US-Patent No. 5.529.850 für Morini et al. die Aufbereitung von kristallinen Polypropylenpolymeren, die eine enge Molekulargewichtsverteilung aufweisen, durch die Verwendung spezifischer Di- oder Polyester als interne oder externe Elektronengeber bei Polymerisationsreaktionen, die eine Katalysatorkomponente, wie etwa ein aktives Magnesiumhalid und eine Titanverbindung sowie Al-Alkylverbindungen begleiten.
Die US-Patente No. 5.726.103 und 5.763.080 für Stahl et al. beschreiben Fasern und Gewebe, die Propylenpolymere mit niedrigerem Schmelzverhalten beinhalten, um ein relativ starkes und relativ fluidundurchlässiges Gewebe zu erzeugen. Insbesondere beschreiben die Stahl-Patente Propylen-Homopolymere und Copolymere die durch Metallocen-Katalysatorsysteme ausgebildet werden. Derartige Propylenpolymere weisen im allgemeinen ein niedrigeres Schmelzverhalten auf als nicht-metallocen-katalysierte Propylenpolymere. Stahl weist darauf hin, dass dieses niedrige Schmelzverhalten bei der Herstellung von Fasern und Geweben von Nutzen ist, die von einem niedrigeren Schmelzverhalten oder von einem Schmelzpunktunterschied zwischen zwei Fasern abhängig sind, um das Bonding zu erreichen. Derartige Fasern enthalten Chenille oder Tuftingmaterialien, Kern und Umhüllung. Stahl weist darauf hin, dass Gewebe wie etwa Spunbond- oder Schmelzblasvliese, wenn sie zu Spunbond-/Schmelzblas-/Spunbond- (SMS-) Geweben kombiniert sind, das Bonding bei geringeren Temperaturen aufweisen und insbesondere die Herstellung eines Schmelzblasmaterials aus einer Faser mit höherem Schmelzverhalten und eines Spunbondmaterials aus einer Faser mit niedrigerem Schmelzverhalten gestatten. Bei den dargestellten Beispielen der Stahl-Patente weist Stahl darauf hin, dass die Gesamtfestigkeit der Gewebeproben, bei denen ein metallocen-katalysiertes Polypropylen in den Spunbondschichten zur Verwendung gelangt, genauso hoch ist, wie bei Vergleichsstücken (die ungebondete SM-Gewebe sind). Bei einem weiteren dargestellten Beispiel, bei dem eine metallocen-katalysierte Homopolymer-Polypropylen-"S"-Schicht und eine kommerzielle 1100 mfr Polypropylen-"M"-Schicht verwendet werden, hat das dargestellte Gewebe verbesserte Barriere- und Filtrationseigenschaften, wobei keine Festigkeit des laminierten Gewebes im Vergleich zum Vergleichsstück verlorengeht. Keines der Patente erzeugt eine bessere als erwartete Zugfestigkeit in einem Folien-/Vlieslaminat.
Das US-Patent No. 5.723.217 für Stahl et al. beschreibt Polyolefinfasern und deren Gewebe. Dieses Stahl-Patent erläutert Fasern, die aus isotaktischem Polyalphaolefin mit Reaktorgüte bestehen, wobei Polypropylen durch eine Single-Site-Katalyse erzeugt wird. Stahl bestätigt, dass die hergestellten Polypropylenfasern im allgemeinen stärker sind oder eine höhere Zähigkeit aufweisen, als herkömmliches Polymer, wenn es auf einen dünnen Durchmesser gezogen wird. Stahl bestätigt zudem, dass Schmelzblas- und Spunbondgewebe, die die Faser enthalten, zusätzliche Festigkeit gewinnen, erwähnt jedoch kein Verfahren zur Erzeugung eines atmungsaktiven Folienlaminates, das eine verbesserte Reißfestigkeit aufweist.
Das US-Patent No. 5.612.123 für Gessner et al. beschreibt ein Polyolefinprodukt mit verbesserter Verteilung. Insbesondere erläutert dieses Patent, dass eine verbesserte Schmelzspinn-Produktivität erreicht werden kann, indem Polyolefinharze verwendet werden, die Schlüssel-Molekulargewichtsverteilungen und Theologische Eigenschaftsparameter innerhalb vorbestimmter Bereiche haben. Derartige Polyolefinfilamente und das einlagige Spunbondgewebe, das durch den Vorgang hergestellt wurde, wiesen hohe Zähigkeits- und Risseigenschaftswerte auf. Dieses Patent versäumt ebenfalls die Erwähnung eines Verfahrens zum Verbessern der Risseigenschaften eines atmungsaktiven Folienlaminates.
Das US-Patent No. 5.464.688 für Timmons et al. beschreibt Vliesbahnlaminate mit verbesserten Barriereeigenschaften. Derartige Bahnen werden mit einem kommerziell verfügbaren Polymer einer reduzierten Molekulargewichtsverteilung in der Schmelzblasschicht eines SMS ausgebildet.
Obwohl metallocen-katalysiertes Polypropylen bislang in Laminaten, insbesondere als Teil der durch Dehnung gebondeten Laminate und der durch Einschnürung gebondeten Laminate, verwendet wurde, unterscheiden sich die strukturellen Bestandteile, die physikalischen Eigenschaften und Bondingvorgänge dieser Laminate deutlich von atmungsaktiven Folienlaminaten. Zudem zeigen Reißmessversuche, wie etwa Greifzug- und Spitzenenergieversuche für durch Einschnürung gebondete Laminate (NBL) und durch Dehnung gebondete Laminate (SBL) wie auch für eine einzige Spunbondschicht einen höheren Spitzenenergiewert (in Maschinenrichtung) für das katalysierte Ziegler-Natta Polypropylen-Spunbondmaterial, als für das metallocen-katalysierte Spunbondmaterial in diesen Laminaten. Man würde daher nicht erwarten, dass ein Spunbondmaterial mit einer engeren Molekulargewichtsverteilung die Zugfestigkeit in einem atmungsaktiven Folien-/Vliesbahnlaminat deutlich verbessern würde.
Trotz der Verbesserungen im Bereich der Vlieslaminate besteht daher Bedarf an einem atmungsaktiven Folien-/Vliesbahnlaminat, das eine verbesserte Reißfestigkeit aufweist, ohne dass dabei die Kosten stark ansteigen. Weiterhin besteht Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung eines derartigen Laminatverbundstoffes, der maschinell mit hohen Geschwindigkeiten und in kurzer Zeit hergestellt werden kann. Schließlich besteht Bedarf an Hygieneartikeln und anderen Kleidungsstücken, bei denen derartige Laminate in deren Verbundkonstruktionen Verwendung finden. Die vorliegende Erfindung gibt einen derartigen Verbundwerkstoff und ein zugehöriges Verfahren an.
Übersicht über die Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Vliesbahn-/Folienlaminatmaterial anzugeben, das deutliche Reißfestigkeitseigenschaften aufweist.
Ein weiteres Ziel besteht darin, ein Vliesbahn-/Folienlaminat mit den oben beschriebenen Eigenschaften anzugeben, bei dem relativ kostengünstige Materialien zu Verwendung gelangen, um die Festigkeitseigenschaften zu erhöhen.
Ein weiteres Ziel besteht darin, ein maschinelles Verfahren für die Herstellung eines Vliesbahn-/Folienlaminates anzugeben, das eine erhöhte Reißfestigkeit im fertigen Laminat erzeugt.
Ein spezielles Ziel besteht darin, ein Material anzugeben, das zahlreiche der zuvor erwähnten Eigenschaften aufweist, die bei Hygieneartikeln genutzt werden können.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Folien-/Vliesbahnlaminat, das wenigstens eine Vliesbahnschicht mit einer engen Molekulargewichtsverteilung und eine Folie enthält.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Folie eine gedehnte mikroporöse Folie, die ein Elastomerharz und einen Folienfüllstoff enthält.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich zudem auf ein Verfahren zur Herstellung eines Laminates, das wenigstens eine Vliesbahnschicht mit einer engen Molekulargewichtsverteilung und eine Folie umfasst, enthaltend die Schritte des Aus bildens einer Vliesbahn eines metallocen-katalysierten Polypropylens und Bonden einer Folienschicht an die neu ausgebildete Vliesbahnschicht innerhalb 1–30 Sekunden nach der Ausbildung der Vliesbahnschicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht eines Materials, das die Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweist.
2 ist eine schematische Seitenansicht, die eine Art und Weise darstellt, in der das Material der vorliegenden Erfindung bearbeitet werden kann.
3 ist eine Aufsicht eines beispielhaften Hygieneartikels, in diesem Fall einer Windel, bei dem ein Laminat gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung findet.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Definitionen
Wie er hier verwendet wird, bezeichnet der Begriff "Polymer" im allgemeinen Homopolymere, Copolymere, wie etwa Block-, Pfropf-, Zufalls- und alternierende Copolymere, Terpolymere und dergleichen, sowie Mischungen und Modifikationen derselben, ohne auf diese beschränkt zu sein. Weiterhin soll, sofern er nicht anders in besonderem Maße eingeschränkt ist, der Begriff "Polymer" sämtliche mögliche Zusammensetzungen des Moleküls umfassen. Diese Zusammensetzungen beinhalten isotaktische, syndiotaktische und zufallsartige Symmetrien.
Hier bezieht sich der Begriff "Spunbondfasern" auf Fasern eines geringen Durchmessers, die durch Extrudieren eines thermoplastischen Materials als Filamente aus einer Vielzahl feiner, normalerweise runder, Kapillare einer Spinndüse ausgebildet werden, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente anschließend schnell verringert wird, wie es beispielsweise im US-Patent 4.340.563 für Appel et al. und im US-Patent 3.692.618 für Dorschner et al., im US-Patent 3.802.817 für Matsuki et al., in den US-Patenten 3.338.992 und 3.341.394 für Kinney, im US-Patent 3.502.763 für Hartmann und im US-Patent 3.542.615 für Dobo et al. beschrieben ist. Spunbondfasern sind in der Regel nicht klebrig, wenn sie auf einer Sammelfläche abgelegt werden. Spunbondfasern sind normalerweise zusammenhängend und haben durchschnittliche Durchmesser (bei einer Probe von wenigstens 10 Stück) von mehr als 7 μm, insbesondere jedoch zwischen etwa 10 und 20 μm.
Wie er hier verwendet wird, bezeichnet der Begriff "schmelzgeblasene Fasern" Fasern, die ausgebildet werden, indem ein geschmolzenes thermoplastisches Material durch eine Vielzahl feiner, normalerweise runder, Formkapillare als geschmolzene Fäden oder Filamente in konvergierende, sich mit hoher Geschwindigkeit bewegende, normalerweise heiße, Gas- (wie etwa Luft-) Ströme extrudiert wird, die die Filamente des geschmolzenen thermoplastischen Materials verdünnen, um deren Durchmesser zu verringern, der ein Mikrofaserdurchmesser sein kann. Anschließend werden die schmelzgeblasenen Fasern durch den Hochgeschwindigkeitsgasstrom fortgetragen und auf einer Sammelfläche abgelegt, um eine Bahn willkürlich verteilter Schmelzblasfasern zu bilden. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise im US-Patent 3.849.241 für Butin et al. beschrieben. Schmelzgeblasene Fasern sind Mikrofasern, die zusammenhängend oder nicht zusammenhängend sein können, im allgemeinen einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 10 μm haben und normalerweise klebrig sind, wenn sie auf einer Sammelfläche abgelegt werden.
Der Begriff "Mehrschichtlaminat" bezeichnet hier ein Laminat, bei dem einige der Schichten spunbond und einige schmelzgeblasen sind, wie etwa ein Spunbond-/Schmelzblas-/Spunbond- (SMS) Laminat und andere, wie es im US-Patent 4.041.203 für Brock et al., im US-Patent 5.169.706 für Collier et al., im US-Patent 5.145.727 für Potts et al., im US-Patent 5.178.931 für Perkins et al. und im US-Patent 5.188.885 für Timmons et al. beschrieben ist. Einderartiges Laminat kann hergestellt werden, indem nacheinander auf einem sich bewegenden Band zuerst eine Spunbondgewebeschicht, anschließend eine Schmelzblasgewebeschicht und zuletzt eine weitere Spunbondgewebeschicht abgelegt werden und anschlie ßend das Laminat in einer Art und Weise gebondet wird, wie es im folgenden erläutert ist. Derartige Gewebe haben normalerweise ein Basisgewicht von etwa 0,1 bis 12 osy (3,4 bis 400 g/m²) oder vorzugsweise zwischen etwa 0,75 und 3 osy. Mehrschichtlaminate können zudem unterschiedliche Anzahlen von schmelzgeblasenen Schichten oder mehrere Spunbondschichten in zahlreichen unterschiedlichen Konfigurationen aufweisen und können zudem andere Materialien, wie etwa Folien (F) oder Coform-Materialien, wie etwa SMMS, SM, SFS und dergleichen beinhalten.
Der hier verwendete Begriff "Hygieneartikel" bezeichnet Windeln, Trainingshosen, absorbierende Unterwäsche, Inkontinenzprodukte für Erwachsene und Hygieneartikel für Frauen.
Der hier verwendete Begriff "Thermisches Punktbonden" bezeichnet den Durchlauf eines Gewebes oder einer Bahn von Fasern, die gebondet werden sollen, zwischen einer erwärmten Kalanderwalze und einer Andruckwalze. Die Kalanderwalze ist normalerweise, wenn auch nicht immer, in irgend einer Art strukturiert, so dass nicht das gesamte Gewebe in seiner gesamten Fläche gebondet wird, und die Andruckwalze ist normalerweise glatt. Infolgedessen wurden unterschiedliche Strukturen für Kalanderwalzen sowohl aus funktionellen als auch aus ästhetischen Gründen entwickelt. Ein Beispiel einer Struktur verfügt über Punkte und ist die Hansen-Pennings- oder "H&P"-Struktur mit einem etwa 30%-igen Bondbereich mit etwa 200 Bonds/Quadratzoll, wie es im US-Patent 3.855.046 für Hansen und Pennings beschrieben ist. Die H&P-Struktur hat quadratische Punkt- oder Stiftbondingbereiche, wobei jeder Stift eine Seitenabmessung von 0,038 Zoll (0,965 mm), einen Abstand von 0,070 Zoll (1,778 mm) zwischen den Stiften und eine Bondingtiefe von 0,023 Zoll (0,584 mm) hat. Die resultierende Struktur hat einen gebondeten Bereich von etwa 29,5%. Eine weitere typisches Punkbondingstruktur ist die erweiterte Hansen-Pennings- oder "EHP"-Bondstruktur, die einen 15%-igen Bondbereich mit einem quadratischen Stift erzeugt, der eine Seitenabmessung von 0,037 Zoll (0,94 mm), einen Stiftabstand von 0,097 Zoll (2,464 mm) und eine Tiefe von 0,039 Zoll (0,991 mm) hat. Eine weitere typische Punktbondstruktur, die mit "714" bezeichnet ist, hat Quadratstift-Bondingbereiche, bei denen jeder Stift eine Seitenabmessung von 0,023 Zoll, einen Abstand von 0,062 Zoll (1,575 mm) zwischen den Stiften und eine Bondingtiefe von 0,033 Zoll (0,838 mm) hat. Die resultierende Struktur hat einen Bondingbereich von etwa 15%. Eine weitere gebräuchliche Struktur ist die C-Star-Struktur, die einen Bondbereich von etwa 16,9% hat. Die C-Star-Struktur hat einen quer verlaufenden Balken- oder "Rippen"-Aufbau, der von Sternschnuppen unterbrochen ist. Andere gebräuchliche Strukturen beinhalten Diamantstrukturen mit sich wiederholenden und leicht versetzten Diamanten mit einem Bondbereich von 16% und eine Drahtgewebestruktur, die, wie der Name es vermuten lässt, wie bei einer Fensterscheibe aussieht, mit einem Bondbereich von 19%. Normalerweise variiert der prozentuale Bondingbereich zwischen etwa 10% und etwa 30% der Fläche der Gewebelaminatbahn. Wie es nach dem Stand der Technik hinlänglich bekannt ist, hält das Punktbonden die Laminatschichten zusammen und bewirkt zudem eine Integrität jeder einzelnen Schicht durch Bonden von Filamenten und/oder Fasern innerhalb jeder Schicht.
Der Begriff "Ultraschallbonding" bezeichnet hier ein Verfahren, das ausgeführt wird, indem beispielsweise das Gewebe einen Schalltrichter und eine Andruckwalze durchläuft, wie es im US-Patent 4.374.888 für Bornslaeger dargestellt ist.
Der Begriff "Elastisches Kompositmaterial" bezieht sich hier auf ein elastisches Material, das ein Mehrkomponentenmaterial oder ein Mehrschichtmaterial sein kann, in dem eine Schicht elastisch ist. Diese Materialen können "dehnungsgebondete" Laminate (SBL), und einschnürgebondete Laminate (NBL) sein. Normalerweise bezieht sich "dehnungsgebondet" auf ein elastisches Element, das mit einem anderen Element gebondet wird, während das elastische Element um wenigstens etwa 25% über seine entspannte Länge gedehnt wird. "Dehungsgebondetes Laminat" bezieht sich auf ein Kompositmaterial mit wenigstens zwei Schichten, von denen eine Schicht eine raffbare Schicht und die andere Schicht eine elastische Schicht ist. Die Schichten werden miteinander verbunden, wenn sich die elastische Schicht in einem gedehnten Zustand befindet, so dass bei Entspannen der Schichten, die raffbare Schicht gerafft wird. Ein derartiges mehrschichtiges, elastisches Kompositmaterial kann derart stark gedehnt werden, dass das nicht elastische Material, das zwischen den Bondbereichen gerafft ist, es dem elastischen Material gestattet, sich zu verlängern. Ein Typ eines dehnungsgebondeten Materials ist beispielsweise im US-Patent 4.720.415 für Van der Wielen et al. beschrieben, bei dem mehrere Schichten desselben Polymers verwendet werden, das mit mehreren Extruderbänken erzeugt wird. Andere elastische Kompositmaterialien sind im US-Patent 4.789.699 für Kieffer et al., im US-Patent 4.781.966 für Tyalor und in den US-Patenten 4.657.802 und 4.652.487 für Morman und 4.655.760 für Mormann et al. beschrieben.
Normalerweise bezieht sich "einschnürgebondet" auf ein elastisches Element, das an ein nicht elastisches Element gebondet wird, während das nicht elastische Element unter Bedingungen gedehnt wird, durch das seine Breite eingeschnürt wird. "Einschnürgebondetes Laminat" bezieht sich auf ein Kompositmaterial, das wenigstens zwei Schichten aufweist, von denen eine Schicht eine eingeschnürte, nicht elastische Schicht und die andere Schicht eine elastische Schicht ist. Die Schichten werden verbunden, wenn sich die nicht elastische Schicht in einem gedehnten Zustand befindet. Beispiele für einschnürgebondete Laminate sind beispielsweise in den US-Patenten 5.226.992, 4.981.747 und 5.336.545 für Mormann beschrieben.
Wie er hier verwendet wird, beutet der Begriff "Presswalze" eine Anordnung von Walzen über und unter der Bahn, die die Bahn als Bearbeitung der kurz zuvor erzeugten Mikrofaser, insbesondere eine Spunbondbahn, zusammenpressen, um ihr eine ausreichende Integrität für die weitere Verarbeitung zu verleihen, nicht jedoch das relativ starke Bonden sekundärer Bondingvorgänge, wie etwa des Luftdurchgangsbondens, des thermischen Bondens und des Ultraschallbondens. Die Presswalzen quetschen die Bahn geringfügig, um deren Eigenhaftung und somit deren Integrität zu erhöhen. Alternativ zur Verwendung einer Presswalze, kann ein gerichteter Druckluftstrom (Heißluftmesser) verwendet werden, um eine kurz zuvor erzeugte Bahn zu pressen. Wie er hier verwendet wird, bezeichnet der Begriff "Heißluftmesser" oder HAK einen Vorgang des Vor- oder Primärbondens einer kurz zuvor erzeugten Mikrofaserbahn, insbesondere einer Spunbondbahn, um ihr eine ausreichende Integrität zu verleihen, d.h. die Steifigkeit der Bahn für die weitere Verarbeitung zu erhöhen, nicht jedoch das relativ starke Bonden sekundärer Bondingvorgänge, wie etwa durch Luftbonden, thermisches Bonden und Ultraschallbonden. Eine Heißluftmesser ist eine Vorrichtung, die einen Strahl erwärmter Luft mit einer sehr hohen Strömungsrate, im allgemeinen etwa 1.000 bis etwa 10.000 Fuß pro Minute (fpm) (305 bis 3.050 Meter pro Minute), insbesondere jedoch 3.000 bis 5.000 Fuß pro Minute (915 bis 1.525 m/min) bündelt, der auf eine Vliesbahn unmittelbar nach deren Ausbildung gerichtet wird. Die Lufttemperatur liegt normalerweise im Bereich des Schmelzpunktes wenigstens eines der Polymere, die in der Bahn verwendet werden, im allgemeinen zwischen etwa 200 und 550°F (93 und 28'90°C) für die thermoplastischen Polymere, die im allgemeinen beim Spunbonden verwendet werden. Die Steuerung der Lufttemperatur, der Geschwindigkeit, des Drucks, des Volumens und anderer Faktoren ist hilfreich bei der Vermeidung von Schäden an der Bahn, während deren Integrität verbessert wird. Der gebündelte Luftstrahl des HAK wird durch wenigstens einen Schlitz von etwa 1/8 bis 1 Zoll (3 bis 25 mm) Breite, insbesondere jedoch 3/8 Zoll (9,4 mm) angeordnet und gerichtet, der als Auslass der erwärmten Luft auf die Bahn dient, wobei der Schlitz im wesentlichen Quer zur Maschinenrichtung über im wesentlichen die gesamte Breite der Bahn verläuft. Bei anderen Ausführungsformen kann eine Vielzahl von Schlitzen nebeneinander oder durch einen kleinen Spalt getrennt angeordnet sein. Der wenigstens eine Schlitz ist im wesentlichen, wenn auch nicht unbedingt, durchgehend und kann beispielsweise aus Löchern bestehen, die dicht nebeneinander liegen. Das HAK hat einen Verteilerkanal, um die erwärmte Luft zu verteilen und Aufzunehmen, bevor die den Schlitz verlässt. Der Druck im Verteilerkanal des HAK liegt normalerweise zwischen 1,0 und 12,0 Zoll Wassersäule (2 bis 22 mmHg), wobei sich das HAK zwischen etwa 0,25 und 10 Zoll, vorzugsweise jedoch 0,75 bis 3,0 Zoll (19 bis 76 mm) über dem punktierten Draht befindet. Bei einer speziellen Ausführungsform ist die Verteilerkanal-Querschnittsfläche für eine quer verlaufende Strömung (d.h. die Verteilerkanal-Querschnittsfläche in der Maschinenrichtung) wenigstens doppelt so groß wie die gesamte Schlitzaustrittsfläche. Da sich der punktierte Draht, auf dem das Spundbondpolymer ausgebildet wird, im wesentlichen mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt, ist die Zeit, in der ein bestimmter Teil der Bahn der Luft ausgesetzt ist, die aus dem Heißluftmesser ausgegeben wird, kürzer als eine Zehntelsekunde, vorzugsweise jedoch etwa eine Hundertstelsekunde, im Vergleich zum Luftdurchgangbondingverfahren, dass eine weitaus längere Verweilzeit hat. Das HAK-Verfahren bietet einen großen Bereich der Variierbarkeit und Steuerbarkeit zahlreicher Faktoren, wie etwa der Lufttemperatur, der Geschwindigkeit, des Drucks, des Volumens, der Schlitz- oder Lochanordnung und -größe sowie des Abstandes des HAK-Verteilerkanals zur Bahn. Das HAK ist im US-Patent No. 5.707.468, weiter beschrieben und gleichfalls übertragen.
Wie er hier verwendet wird, bedeutet der Begriff "Vliesgewebe oder -bahn" eine Bahn, die einen Aufbau einzelner Fasern oder Fäden hat, die miteinander verwunden sind, jedoch nicht in einer erkennbaren Art und Weise, wie bei einem gestrickten Gewebe. Vliesgewebe oder -bahnen wurden durch zahlreiche Verfahren hergestellt, wie etwa durch Schmelzblasverfahren, Spunbondverfahren und Verfahren für gebondete, kardierte Bahnen. Das Basisgewicht von Vliesgeweben wird normalenrweise in Unzen des Materials pro Quadratyard (osy) oder Gramm pro Quadratmeter (g/m²) ausgedrückt, wobei die geeigneten Faserdurchmesser normalerweise in μm ausgedrückt werden. (Es wird darauf hingewiesen, dass für die Umrechnung von osy in g/m² osy mit 33.91 zu multiplizieren ist).
"Mikrofasern" bezeichnen hier Fasern eines kleinen Durchmessers mit einem durchschnittlichen Durchmesser von nicht mehr als 75 μm, beispielsweise mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 0,5 μm bis etwa 50 μm, oder insbesondere Mikrofasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 2 μm bis etwa 40 μm. Ein weiterer häufig benutzter Ausdruck für den Faserdurchmesser ist Denier, der als Gramm pro 9.000 Meter einer Faser definiert ist, und als Faserdurchmesser in μm² multipliziert mit der Dichte in g/cm³ und multipliziert mit 0,00707 berechnet werden kann. Ein geringeres Denier kennzeichnet eine feinere Faser, und ein höheres Denier kennzeichnet eine dickere oder schwerere Faser. Beispielsweise kann der Durchmesser einer Polypropylenfaser, der mit 15 μm angegeben ist, in Denier durch Quadrieren und Multiplizieren des Ergebnisses mit 0,89 g/cm³ sowie Multiplizieren mit 0,00707 umgewandelt werden. Somit hat eine 15 μm Polypropylenfaser ein Denier von etwa 1,42 (15² × 0,89 × 0,00707 = 1,415). Außerhalb der Vereinigten Staaten ist die Maßeinheit normalerweise "Tex", das als Gramm pro Kilometer Faser definiert ist. Tex kann mit Denier/9 berechnet werden.
Wie er hier verwendet wird, beutet der Begriff "Maschinenrichtung" oder MD die Richtung der Faser in der Richtung, in der sie hergestellt wird. Der Begriff "Ma schinenquerrichtung" oder CD bezeichnet die entgegengesetzte Richtung der Faser, d.h. eine Richtung, die im wesentlichen senkrecht zu MD verläuft.
Im Sinne dieser Anmeldung soll sich der Begriff "konventionell" auf katalysierte Ziegler-Natta Propylen-Homopolymere und -Copolymere beziehen. Zur weiteren Erläuterung von Ziegler-Natta Katalysatorreaktionen siehe auch The Encyclopedia of Polymer Science und Engineering. Ausgabe 8, Seite 162, veröffentlicht von John Wiley & Sons, Inc., 1987.
Unter Bezugnahme auf 1 kann das Vliesbahn-/Folienlaminat 10 der vorliegenden Erfindung aus Polymeren bestehen, die zu einer Folie 15 ausgebildet und anschließend an eine Vliesbahn 20 gebondet werden können. Die Folie kann neu ausgebildet oder eine vorgefertigte Folie sein. Die Vliesbahn wird vorzugsweise neu ausgebildet.
Derartige folienbildende Polymere umfassen, extrudierbare thermoplastische Polymere, wie etwa Polyolefin oder einer Mischung aus Polyolefinen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Insbesondere umfassen geeignete Polyolefine Polypropylen und Polyethylen. Andere geeignete Polymere beinhalten jene, die im US-Patent No. 4.777.073 für Seth, erteilt für Exxon Chemical Patents Inc., beschrieben sind, wie etwa ein Copolymer aus Polypropylen und einem Polyethylen geringer Dichte oder einem linearen Polyethylen geringer Dichte. Zusätzliche Polymere, die sich für die vorliegende Erfindung eignen, beinhalten flexible Polyolefine. Wie er hier verwendet wird, bezeichnet der Begriff "flexible Polyolefine" Polyolefinmaterialien, die ein Polymer auf Propylenbasis mit gesteuerten Bereichen ataktischen Polypropylens enthalten, um eine gewünschte Kristallinität zu erreichen, wie es im gleichfalls übertragen US-Patent 5.910.136 mit dem Titel "Oriented Polymeric Microporous Films with Flexible Polyolefins and Methods of making the Same" für Hetzler und Jacobs beschrieben ist und dessen gesamte Inhalte hier in Gänze durch Bezugnahme enthalten sind. Eine weitere Beschreibung derartiger flexibler Polyolefine findet sich im US-Patent No. 5.723.546 für Sustic und ist auf die Rexene Corporation übertragen.
Andere geeignete Polymere für die Ausbildung der Folie der vorliegenden Erfindung beinhalten elastomere thermoplastische Polymere. Derartige Polymere enthalten jene, die aus Blockcopolymeren, wie etwa Polyurethanen, Copolyetheresteren, Polyamid, Polyether-Blockcopolymeren, Ethylen-Vinylacetaten (EVA), Blockcopolymeren, die die allgemeine Formel A-B-A' oder A-B haben, wie etwa Copoly-(Styren/Ethylen-Butylen), Styren-Poly-(Ethylen-Propylen)-Styren, Styren-Poly-(Ethylen-Butylen)-Styren, (Polystyren/Poly-(Ethylen-Butylen)/Polystyren, Poly-(Styren/Ethylen-Butylen/Styren) und dergleichen, bestehen. Insbesondere umfassen die elastomeren thermoplastischen Polymere: elastomere Polyestermaterialen, wie etwa jene, die unter dem Handelsnamen HYTREL^® von E.I. du Pont de Nemours and Company erhältlich sind; Polyester-Blockamidcopolymere, wie etwa jene, die in unterschiedlichen Graden unter dem Handelsnamen PEBAX^® von Atochem Inc. aus Glen Rock, New Jersey erhältlich sind; und elastomere Polyurethanmaterialien, wie etwa jene, die unter dem Handelsnamen ESTANE^® von B.F. Goodrich & Co. oder MORTHANE^® von der Morton Thiokol Corporation erhältlich sind.
Elastomere Polymere wurden in der Vergangenheit bei zahlreichen Anwendungen verwendet, sind jedoch durch ihre spezifischen Eigenschaften eingeschränkt. Diese Materialien sind in jüngster Zeit durch eine neue Klasse von Polymeren ergänzt worden, die stark barrierebildende, atmungsaktive und elastische Eigenschaften aufweisen, wenn sie in einer Folie enthalten sind. Die neue Klasse von Polymeren wird als single-site-kataylsierte Polymere bezeichnet, wie etwa "metallocene" Polymere, die gemäß einem Metallocenverfahren hergestellt werden.
Derartige metallocene Polymere sind von der Exxon Chemical Company aus Baytown, Texas unter dem Handelsnamen EXXPOL^® für Polymere auf Polypropylenbasis und EXACT^® für Polymere auf Polyethylenbasis erhältlich. Dow Chemical Company aus Midland, Michigan bietet Polymere unter dem Namen ENGAGE^® an. Insbesondere können die metallocenen folienbildenden Polymere aus Copolymeren aus Ethylen und 1-Buten, Copolymeren aus Ethylen und 1-Hexen, Copolymeren aus Ethylen und 1-Okten und aus Kombinationen derselben gewählt werden.
Die Laminat folienschicht 15 kann eine mehrschichtige Folie sein, die eine Kernschicht 16 oder eine "B"-Schicht sowie eine oder mehrere Bekleidungsschichten 17 oder "A"-Schichten auf beiden Seiten der Kernschicht enthält. Beliebige der oben beschriebenen Polymere eignen sich für die Verwendung als Kernschicht einer Mehrschichtfolie.
Die Bekleidungsschicht enthält normalerweise extrudierbare thermoplastische Polymere und/oder Additive, die der Folie 15 spezielle Eigenschaften verleihen. Somit kann die Bekleidungsschicht aus Polymeren bestehen, die Eigenschaften, wie etwa antimikrobielle Aktivität, Wasserdampfdurchlässigkeit, Haft- und/oder Antiblockiereigenschaften erzeugen. Die Polymere werden somit für die speziellen gewünschten Eigenschaften gewählt. Beispiele für mögliche Polymere, die alleine oder in Kombination verwendet werden können, beinhalten Homopolymere, Copolymere und Mischungen aus Polyolefinen, wie auch Ethylenvinylacetat (EVA), Ethylenethylacrylat (EEA), Ethylenacrylsäure (EAA), Ethylenmethylacrylat (EMA), Ethylenbutylacrylat (EBA), Polyester (PET), Nylon (PA), Ethylenvinylalkohol (EVOH), Polystyren (PS), Polyurethan (PU) und olefinische thermoplastische Elastomere, die Mehrschrittreaktorprodukte sind, bei denen ein amorphes Ethylenpropylen-Zufallscopolymer in einer zusammenhängen, vorherrschend semikristallinen Hoch-Polypropylenmonomer-/Nieder-Ethylenmonomer-Matrix molekular dispergiert ist.
Geeignete Polymere für die "A"-Schicht sind unter der Handelsbezeichnung "Catalloy" von der Himont Chemical Company aus Wilmington in Delaware und Polypropylen erhältlich. Spezielle kommerzielle Beispiele sind Catalloy, KS 357P, KS-084P und KS-057P. Andere geeignete Polymere enthalten Polymere, die einen semikristallinen/amorphen oder heterophasischen Charakter haben. Derartige Polymere sind in der europäischen Patentanmeldung EP 0444671 A3 (basierend auf der Anmeldungsnummer 91103014.6), der europäischen Patentanmeldung EP 0472964 A2 (basierend auf der Anmeldungsnummer 91112955.9) der europäischen Patentanmeldung EP 0400333 A2 (basierend auf der Anmeldungsnummer 90108051.5), im US-Patent 5.302.454 und im US-Patent 6.368.927 beschrieben. Für eine detaillierter Beschreibung von Folien, die Kern- und Bekleidungsschichten haben, siehe PCT WO 96/19346 für McCormack et al., übertragen auf den gemeinsamen Erwerber, die im folgenden durch Bezugnahme in ihrer Gänze enthalten ist.
Die Folien können aus atmungsaktiven oder nicht atmungsaktiven Materialien bestehen. Einige Folien werden atmungsaktiv gemacht, indem während des Folienherstellungsvorgangs Füllpartikel hinzugefügt werden, die Mikroporen entwickeln.
Der Begriff "Mikroporen entwickelnder Füllstoff' bezeichnet hier Partikel und andere Arten von Materialien, die einem Polymer hinzugefügt werden können und die die extrudierte Folie, die aus dem Polymer besteht, chemisch nicht stören oder nachteilig beeinflussen, jedoch in der Folie gleichmäßig dispergiert werden können. Im allgemeinen haben die Mikroporen entwickelnde Füllstoffe eine Partikelform und normalerweise eine kugelartige Form bei durchschnittlichen Partikelgrößen im Bereich von etwa 0,5 bis 8 μm. Die Folie enthält normalerweise wenigstens etwa 30% des Mikroporen entwickelnden Füllstoffes, basierend auf dem Gesamtgewicht der Folienschicht. Es wird in Erwägung gezogen, dass sowohl anorganische als auch organische Mikroporen entwickelnde Füllstoffe im Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung liegen, vorausgesetzt, dass sie den Folienausbildungsvorgang, die Atmungsaktivität der resultierenden Folie oder deren Fähigkeit, an eine fasrige Polyolefinvliesbahn gebondet zu werden, nicht beeinträchtigen.
Beispiele Mikroporen entwickelnder Füllstoffe umfassen Kalziumkarbonat (Ca-CO₃), unterschiedliche Arten von Ton, Silika (SiO₂), Aluminiumoxid, Bariumsulfat, Natriumkarbonat, Talk, Magnesiumsulfat, Titanoxid, Zeolithe, Aluminiumsulfat, zelluloseartige Pulver, Kieselgur, Magnesiumkarbonat, Bariumkarbonat, Kaolin, Glimmer, Kohlenstoff, Kalziumoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumhydroxid, Zellstoffpulver, Holzpulver, Zellulosederivat, Polymerpartikel, Chitin und Chitinderivate. Die Mikroporen entwickelnden Füllstoffpartikel können wahlweise mit einer Fettsäure, wie etwa Stearinsäure oder einer langkettigen Fettsäure, wie etwa Behensäure, überzogen sein, wodurch der freie Strom der Partikel (in loser Menge) und deren Leichtigkeit, sich in der Polymermatrix zu verteilen, unterstützt wird. Füllstoffe, die Silika enthalten, können ebenfalls in einer wirksamen Menge enthalten sein, um Antiblockiereigenschaften zu erzeugen.
Nachdem die partikelgefüllte Folie ausgebildet worden ist, wird sie anschließend entweder gedehnt oder gestaucht, um Durchgangswege durch die Folie zu erzeugen. Um die Eigenschaft "atmungsaktiv" für die vorliegende Erfindung zu erfüllen, sollte das resultieren Laminat im allgemeinen eine Wasserdampf-Durchgangsrate (WVTR) von wenigstens etwa 250 g/m²/24h aufweisen, wie es mit einem Testverfahren gemessen werden kann, das unten beschrieben ist. Weiterhin können die Folien durchlässig sein. Beim Ausbilden der Folien können die Folien koextrudiert werden um das Bonding zu verbessern und die Düsenlippenbildung zu erleichtern.
Verfahren zum Ausbilden der Folie sind hinlänglich bekannt. Die Folie 15 kann entweder mit Folienguss- oder Blaswerkzeugen hergestellt, koextrudiert und geprägt werden, sofern dies gewünscht ist. Darüber hinaus kann die Folie 15 gedehnt oder gerichtet werden, indem sie eine Foliendehneinheit durchläuft. Das Dehnen verringert die Folienstärke oder dicke aus einer Anfangsstärke von 1,5 bis 2,0 mm auf eine tatsächliche Fertigstärke von 0,5 mm oder weniger. Im allgemeinen kann dieses Dehnen in CD oder MD oder beide Richtungen erfolgen.
Die Vliesbahn 20, die in 1 im Laminat 10 dargestellt ist, das die Folie der vorliegenden Erfindung enthält, kann durch eine Vielzahl von Verfahren hergestellt werden, die Spunbonding- und Schmelzblasverfahren beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein. Derartige Vliesbahnen können beispielsweise eingeschnürte Polypropylenspunbond-, gekräuselte Polypropylenspunbond-, elastomere Spunbond- oder Schmelzblasfasern sein, die aus Elastomerharzen ausgebildet werden. Wie er hier verwendet wird, bezieht sich der Begriff "eingeschnürt" auf das Einengen in wenigstens einer Dimension durch Verfahren, wie etwa das Ziehen oder Raffen.
Besonders geeignete Fasern für das Ausbilden der Vliesbahn 20 beinhalten Polymerbahnen einer engen Molekulargewichtsverteilung, wie etwa metallocenkatalysiertes Polypropylen-Spunbondmaterial, und insbesondere nicht elastisches metallocen-katalysiertes Polypropylen-Spunbondmaterial, das unter der Bezeichnung 3854 von der Exxon Chemical Company aus Baytown, Texas vertrie ben wird. Single-Site-/metallocen-katalysierte Polypropylene werden von Exxon unter dem Handelsnamen Achieve vertrieben. In der Praxis dieser Erfindung kann eine einzige Vliesbahnschicht auf eine Folienschicht laminiert werden. Ein Beispiel dafür ist ein Spunbond- (S-)/Folien-(F-) Laminat. Alternativ können gemäß der vorliegenden Erfindung auch mehrere Vliesbahnschichten im Laminat enthalten sein. Beispiele derartiger Materialen können beispielsweise SFS-Mehrschichtlaminat-Kompositmaterialen umfassen.
Beim Verfahren der vorliegenden Erfindung wird, wie es in 2 gezeigt ist, eine mit Füllstoffen versehene Folie 15 von einer Vorratsrolle 21 zu einer Foliendehneinheit 30 geleitet, die beispielsweise in einer Maschinenrichtung ausgerichtet ist (MDO) und eine im Handel verfügbare Vorrichtung ist, die etwa von der Marshall and Williams Company aus Providence, Rhode Island vertrieben wird. Eine derartige Vorrichtung verfügt über zahlreiche Dehnungswalzen 32 die sich im Bezug auf das jeweils vor ihnen angeordnete Paar mit stufenweise zunehmender Drehzahl bewegen. Diese Walzen erzeugen eine gewisse Spannung und dehnen dadurch stufenweise die mit Füllstoffen versehene Folie auf eine Dehnungslänge in Maschinenrichtung der Folie, die die Bewegungsrichtung der mit Füllstoffen versehenen Folie im Verlauf des Verfahrens ist, wie es in 2 gezeigt ist. Die Dehnungswalzen können für eine bessere Verarbeitung erwärmt werden. Darüber hinaus kann die Einheit Walzen (nicht gezeigt) stromaufwärtig und/oder stromabwärtig von den Dehnungswalzen enthalten, die dazu benutzt werden können, die Folie vor dem Dehnen zu erwärmen und nach dem Dehnen anzulassen (oder zu kühlen).
In der gedehnten Länge bilden sich eine Vielzahl von Mikroporen in der Folie. Anschließend wird die Folie aus der Vorrichtung geleitet, so dass die Spannung aufgehoben wird, damit sich die gedehnte Folie entspannen kann. Es bleibt eine dauerhafte Ausdehnung zurück, nachdem es der gedehnten Folie gestattet wurde, sich zu entspannen.
Anstelle vorgefertigt zu sein und durch eine Vorratsrolle zugeführt zu werden, kann die Folie an sich in-line ausgebildet werden. Ein derartiges Verfahren ist in der vorläufigen US-Patentanmeldung mit dem Titel Process for Making a Laminate of Unaged Film and an Unaged Nonwoven Web and Products Produced Therefrom, eingereicht am 22. September 1998, die die Express Mail No. EL154777056US trägt und auf denselben Erwerber übertragen ist, beschrieben, wobei die gesamten Inhalte dieser Anmeldung in ihrer Gänze hier durch Bezugnahme enthalten sind.
Eine fasrige Vliesbahnschicht wird gleichzeitig auf einer Vorrichtung zum Ausbilden herkömmlicher Vliesbahnen ausgebildet. Wie es in 2 dargestellt ist, werden zwei Spunbondmaschinen 35 verwendet, um die Vliesbahnschicht auszubilden. Alternativ dazu kann eine einzige Anordnung von Spunbondmaschinen verwendet werden. Die langen, im wesentlichen zusammenhängenden Fasern werden auf einen Formdraht als ungebondete Bahn 19 gelegt, worauf die ungebondete Bahn zwei Bondingwalzen 36, 37 durchläuft, um die Fasern miteinander zu Bonden und die Reißfestigkeit der resultierenden Bahnträgerschicht 20 zu verbessern. Eine oder beide Walzen werden in vielen Fällen beim Bonden erwärmt. Normalerweise ist eine der Walzen zudem strukturiert, um so der Bahn eine diskrete Bondstruktur mit einem vorbestimmten Bondoberflächenbereich zu verleihen. Ein Beispiel einer Bondstruktur, die verwendet werden kann, ist die Drahtgewebestruktur. Die andere Walze ist gewöhnlich eine glatte Andruckwalze, wobei diese Walze ebenfalls strukturiert sein kann, sofern dies erwünscht ist. Während des Vorgangs kann die Spunbondbahn vor dem Bonden unter Verwendung einer Anordnung von Druckwalzen (nicht gezeigt) oder eines Heißluftmessers (nicht gezeigt) komprimiert werden.
Nachdem die mit Füllstoffen versehene Folie ausreichend gedehnt und die Vliesbahnschicht ausgebildet wurde, werden beide Schichten zusammengebracht unter miteinander unter Verwendung zweier Laminierwalzen 38, 39 (thermisches Punktbonden) oder einer anderen Bondingeinrichtung gebondet, um ein atmungsaktives, durch Dehnung ausgedünntes Folienlaminat (BSTL) zu bilden. Wie die Bondingwalzen, können die Laminierwalzen ebenfalls erwärmt sein. Zudem kann wenigstens eine der Walzen strukturiert sein, um eine diskrete Bondstruktur mit einem vorgeschriebenen Bondoberflächenbereich für das resultierende Laminat auszubilden. Normalerweise überschreitet der maximale Bondpunktoberflächenbereich für einen gegebenen Bereich der Oberfläche auf einer Seite des Laminates nicht etwa 50% des gesamten Oberflächenbereiches. Es gibt eine Reihe diskreter Bondstrukturen, die verwendet werden können, von denen eine die C-Star- oder Baby-Object-Struktur ist, die im allgemeinen einen Bondpunktoberflächenbereich zwischen 15 und 30% hat. Die Zeit zwischen dem Ausbilden der Spunbondbahn und dem Laminieren der Bahn zur Folie liegt zwischen etwa 1 und 30 Sekunden. Siehe beispielsweise Brock et al., US-Patent No. 4.041.203, das in seiner Gesamtheit hier durch Bezugnahme enthalten ist. Nachdem das Laminat die Laminierwalzen verlassen hat, kann es zu einer Rolle für die weitere Verarbeitung gewickelt werden. Alternativ kann sich das Laminat zu einer weiteren Verarbeitung oder Umwandlung in-line fortbewegen.
Das Verfahren, das in 2 dargestellt ist, kann ebenfalls angewendet werden, um ein dreischichtiges Bahn-/Folienlaminat auszubilden. Die einzige Abänderung zum zuvor beschriebenen Verfahren besteht darin, dass ein Vorrat einer zweiten fasrigen Vliesbahnschicht den Laminierwalzen auf einer Seite der mit Füllstoffen versehenen Folie zugeführt wird, die jener der anderen fasrigen Vliesbahnschicht gegenüberliegt. Es können eine oder beide der Vliesbahnschichten direkt in-line wie bei der Vliesbahnschicht 20 ausgebildet werden. In jedem Fall wird die zweite Rolle den Laminierwalzen zugeführt, wenn sie mit der mit Füllstoffen versehenen Folie in derselben Weise laminiert wird, wie die erste Vliesbahnschicht. Derartige Dreischichtlaminate sind insbesondere für medizinische und industrielle Schutzkleidung oder Arbeitskleidung geeignet.
Wie es zuvor erläutert wurde, können Film-/Vliesbahnlaminate bei vielfältigen Anwendungen verwendet werden, die wenigstens absorbierende Hygieneartikel, wie etwa Windeln, Trainingshosen, Inkontinenzvorrichtungen und Hygieneartikel für Frauen, wie etwa Damenbinden beinhalten. Ein beispielhafter Artikel, in diesem Fall eine Windel 50, ist in 3 der Zeichnungen dargestellt. Unter Bezugnahme auf 3 beinhalten die meisten derartiger absorbierender Hygieneartikel eine flüssigkeitsdurchlässige obere Lage oder Decklage 52, eine Trägerlage oder Außenabdeckung 54 und einen absorbierenden Kern 56, der zwischen der oberen Lage und der Trägerlage angeordnet und eingeschlossen ist. Artikel wie Windeln können zudem eine Art Befestigungseinrichtung, wie etwa haftende Befestigungsbänder 58 oder mechanische Haken- und Ösen-Befestigungseinrichtungen beinhalten, um das Kleidungsstück am Träger an der richtigen Stelle zu halten. Das Befestigungssystem kann ein dehnbares Material beinhalten, um dehnbare Laschen für größeren Komfort auszubilden.
Folien-/Vliesbahnlaminate können verwendet werden, um unterschiedliche Teile des Artikels 50, wie etwa die obere Lage 52 und die Trägerlage 54, auszubilden, ohne darauf beschränkt zu sein. Wird das Folien-/Vliesbahnlaminat als Außenabdeckung verwendet, ist es normalerweise vorteilhaft, die Vliesseite so anzubringen, dass sie vom Benutzer abgewandt nach außen zeigt. Darüber hinaus kann es bei derartigen Ausführungsformen möglich sein, den Vliesteil des Laminates als Ösenabschnitt bei der Haken-und-Ösen-Kombination zu verwenden.
Andere Verwendungen für die mit Füllstoffen versehene Folie und die atmungsaktiven Folien-/Vliesbahnlaminate gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen Arbeitsschutzkleidung, wie etwa chirurgische Vorhänge und Kittel, Overalls, Laborkittel sowie andere Kleidungsstücke, ohne darauf beschränkt zu sein.
Wie es im folgenden detaillierter beschrieben wird, liegt eine überraschende und unerwartete Verbesserung der vorliegenden Erfindung in der Verbesserung der Reißfestigkeit des hergestellten Vliesbahn-/Folienlaminates, wie es mit zahlreichen Versuchsprotokollen gemessen werden konnte. Diese Verbesserungen der Reißfestigkeit übertragen sich auf die hergestellten Artikel, bei denen die Laminate als struktureller Bestandteil verwendet werden, wie etwa Hygieneartikel und Arbeitsschutzkleidung. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Reißfestigkeit unter Anwendung eines schnellen In-Line-Verfahrens und ohne Verwendung relativ teurerer Materialien verbessert wird.
Die vorliegende Erfindung wird mit den folgenden Beispielen weiter beschrieben. Derartige Beispiele verstehen sich jedoch weder für den Geist noch für den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung in keiner Weise als einschränkend.
Beispiele
Eine Reihe von Materialien wurde gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren vorbereitet, die das herkömmliche Ziegler Natta katalysierte Polypropylen-Spunbondmaterial (gekennzeichnet mit Z-N PP) und das metallocen-katalysierte Polypropylen-Spunbondmaterial (gekennzeichnet mit Met PP) als Trägerschichten aufweisen. Die Materialien, die beim Vliesbahn-/Folienlaminat verwendet wurden, sind in der folgenden Tabelle 1 beschrieben.
Tabelle 1
Bedingungen für die Beispiele
Das Spunbondmaterial wurde den Spunbondextrudern zugeführt. Es wurde beispielsweise das Exxon 3854 Metallocen-Polypropylen zugeführt. Der Durchsatz des Spunbondmaterials betrug etwa 0,7 Gramm je Loch und Minute (GHM). Die Schmelztemperatur für das Spunbondmaterial liegt normalerweise bei etwa 450°F. Die Einstellung des Kalanders und des HAK waren für metallocenkatalysierte Materialien optimiert. Die typische Kalander-Spunbondtemperatur liegt bei etwa 310–330°F in den Bondingwalzen. Die HAK-Temperatur wird normalerweise zwischen 220–240°F beibehalten. Die MDO-Einstellungen an den Walzen waren wie folgt: für die Vorwärmwalze 1 zur Vorwärmwalze 2 war die Einstellung 76%, für die Vorwärmwalze 2 zur Verzögerungswalze war die Einstellung 98%, für die Verzögerungswalze zur Beschleunigungswalze war die Einstellung 29%, für die Beschleunigungswalze zur Anlasswalze 1 war die Einstellung 100,5%, für die Anlasswalze 1 zur Anlasswalze 2 war die Einstellung 100,5%, für die Anlasswalze 2 zur Kalanderwalze war die Einstellung 101%, für die Kalanderwalze zur Wickelwalze war die Einstellung 95% und für die Wickeltrommelwalze war die Einstellung 100,5%. Die Einstellungen sind in Prozentsätzen der vorangehenden Walzendrehzahl ausgedrückt.
Das Denier des erzeugten Spunbondmaterials war 2,0 dpf. Die Folie wurde von den Vorratswalzen zugeführt und ein Laminat mit Kalandertemperaturen von 260/220°F hergestellt. Die Temperatur der oberen Walze ist die zuerst erwähnte. Nach dem Laminieren der Folie und der Spunbondschichten zu SF-Laminaten wurden die folgenden Vergleichstests für die Materialien ausgeführt, deren Ergebnisse in Tabelle 2 aufgeführt sind. Ein Vergleich von Daten für eine einzige Schicht eines Spunbondmaterials wie auch einschnürgebondeter Laminatmaterialien ist in Tabelle 3 und 4 aufgeführt.
Versuchsverfahren
Basisgewicht (B.W.) Dieser Versuch bestimmte die Masse pro Flächeneinheit des Textilmaterials unter Verwendung einer kleinen Probe von 5 × 5 Zoll. Die Messung wird normalerweise in Gramm pro Quadratmeter (g/m²) oder Unzen pro Quadratyard (osy) ausgedrückt.
Hydrohead (Hydrostatischer Kopf) Eine Messung der Flüssigkeitsbarriere-Eigenschaften eines Gewebes ist der Hydroheadversuch. Der Hydroheadversuch bestimmt die Höhe der Wassersäule (in Zentimeter), der das Gewebe standhält, bevor eine vorbestimmte Flüssigkeitsmenge dieses durchdringt. Der Versuch misst eine Widerstandkraft des Gewebes gegen Wasser unter statischem Druck. Unter gesteuerten Bedingungen wird eine Probe einem Wasserdruck ausgesetzt, der sich mit einer konstanten Rate erhöht, bis ein Lecken auf der Unterseite des Materials zu erkennen ist. Es wird der Wasserdruck an der Höhe des hydrostatischen Kopfes gemessen, die nach dem dritten Anzeichen des Leckens erreicht wurde. Die Werte werden als Druck in Millibar aufgezeichnet. Wird ein schmelzgeblasenes Material getestet, so wird ein Trägernetz benutzt. Ein Gewebe mit einer höheren Hydroheadmessung zeigt an, dass es eine stärkere Barriere gegen einen Flüssigkeitsdurchtritt hat, als ein Gewebe mit einem niedrigeren Hydrohead. Der Hydroheadversuch wird gemäß dem Federal Test Standard 191A, Verfahren 5514 unter Verwendung einer Versuchsanordnung FX-3000 Hydrostatic Head Tester durchgeführt, die von Marlo Industries, Inc. PO Box 1071, Concord, North Carolina vertrieben wird.
Elmendorf Reißversuch (Elm.): Dieser Versuch misst die durchschnittliche Kraft, die erforderlich ist, um einen Riss auszubreiten, der bei einem Schnittschlitz in der Versuchsprobe beginnt, wenn ein Teil der Probe in einer Klemmbacke gehalten ist und ein benachbarter Teil durch die Kraft eines Pendels bewegt wird, das frei in einem Bogen fällt. Die Probengröße beträgt 2,5 × 4, wobei der Versuch in der CD- oder in der MD-Richtung durchgeführt werden kann. Bei der Durchführung des Versuchs sollte eine Versuchsanordnung einer der folgenden Marken verwendet werden. Das Modell Elmendorf Digi-tear 65–200 und Luftklemmbacken, die von der Thwing-Albert Instrument Company in Philadelphia, Pennsylvania vertrieben werden, oder das Modell Lorentzen and Wettre 09ED, das von der Lorentzen Wettre Canada Inc. aus Fairfield, New Jersey vertrieben wird, oder das Modell Textest FX 3700 (Digital Elmendorf) von der Schmid Corporation in Spartanburg, South Carolina.
Trap-Reißversuch (Trapez-Reißversuch (Trap)): Der Trapez- oder "Trap"-Reißversuch ist ein Zugversuch, der sowohl bei Geweben als auch bei Vliesen angewendet werden kann. Die gesamte Breite der Probe wird zwischen Klemmbacken gegriffen, wodurch der Versuch im wesentlichen das Bonding oder den Zusammenhalt und die Festigkeit der einzelnen Fasern direkt unter der Zuglast anstelle der Festigkeit der Kompositstruktur des Gewebes als Ganzes misst. Der Vorgang eignet sich für die Bewertung der relativen Leichtigkeit, mit der ein Gewe be zerrissen werden kann. Er ist insbesondere geeignet bei der Ermittlung einer abschätzbaren Differenz der Festigkeit des Gewebes in Maschinen- und Maschinenquerrichtung. Der Versuch misst den Widerstand des Gewebes gegen die Rissausbreitung bei einer konstanten Rate der Dehnung. Ein Gewebe, das an einem Rand geschnitten ist, wird entlang paralleler Seiten einer trapezförmigen Probe festgeklemmt und gezogen, wodurch eine Rissausbreitung in der Probe senkrecht zur Last erzeugt wird. Der Versuch kann entweder in der MD- oder in der CD-Richtung ausgeführt werden. Beim Durchführen des Trap-Reißversuchs wird ein Umriss eines Trapezes auf einer 3 × 6 Zoll (75 × 152 mm) großen Probe gezeichnet, wobei die längere Abmessung in Versuchsrichtung verläuft, worauf die Probe in die Form des Trapezes geschnitten wird. Das Trapez hat eine Seite mit 4 Zoll (102 mm) und eine Seite mit 1 Zoll (25 mm), die parallel in einem Abstand von 3 Zoll (76 mm) verlaufen. Ein kleiner Vorschnitt von 5/8 Zoll (15 mm) erfolgt in der Mitte der kürzeren der parallelen Seiten. Die Probe wird beispielsweise in ein Instron Model TM (Versuchsanordnung mit konstanter Dehnungsrate), das von der Instron Corporation, 2500 Washington St., Canton, MA 02021 vertrieben wird, oder in ein Thwing-Albert Modell INTELLECT II, das von der Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Rd., Phila., PA 19154 vertrieben wird, geklemmt, die 3 Zoll (76 mm) lange parallele Klemmbacken haben. Die Probe wird entlang der nicht parallelen Seiten des Trapezes derart geklemmt, dass das Gewebe auf der längeren Seite lose ist und das Gewebe auf der kürzeren Seite gespannt ist, wobei sich der Schnitt in der Mitte zwischen den Klemmbacken befindet. Eine gleichmäßige Last wirkt auf die Probe derart, dass sich der Riss über die Breite der Probe ausbreitet. Es wird darauf hingewiesen, dass die längere Richtung die Versuchsrichtung ist, wenngleich der Riss senkrecht zu Länge der Probe verläuft. Die Kraft die erforderlich ist, um die Probe vollständig zu zerreißen, wird mit Pfund aufgezeichnet, wobei größere Werte auf eine größere Reißfestigkeit deuten. Das angewendete Versuchverfahren erfüllt den ASTM Standard Test D1117-14 mit der Ausnahme, dass die Reißlast als Durchschnitt der ersten und höchsten aufgezeichneten Spitzen anstelle der niedrigsten und höchsten Spitzen berechnet wird. Es sollen fünf Proben für jedes Muster getestet werden. Die aufgeführten Daten beinhalten erste und hohe Spitzenwerte. Dieser Vorgang entspricht zudem dem Verfahren 5136, Federal Test Methods Standards No. 191, veröffentlicht im Dezember 1986. Der Unterschied zwischen dem ASTM- und dem Federal-Verfahren besteht in der abschließenden Berechnung der Reißlast. Beim ATSM-Verfahren wird die Reißlast als Durchschnitt der höchsten und niedrigsten Spitzenwerte berechnet; beim Federal-Verfahren ist die Reißlast der Durchschnitt der fünf höchsten aufgezeichneten Spitzenwerte. Alternativ kann ein Sintech Tensile Tester verwendet werden.
Greif-Zugversuch (Grab): Dieser Versuch misst die tatsächliche Zugfestigkeit und Dehnung eines Materials. Eine Fläche in Größe eines Quadratzolls wird an beiden Enden einer Probe von 4 × 6 Zoll festgeklemmt. Die Probe wird mit einer konstanten Dehnungsrate gezogen, um Ergebnisse vor dem Zerreißpunkt zu erhalten. Der Versuch ist eine Messung der Reißfestigkeit sowie der Dehnung und Spannung eines Gewebes, wenn es einem Zug in einer Richtung ausgesetzt ist. Dieser Versuch ist nach dem Stand der Technik bekannt und erfüllt die Anforderungen der ASTM-Standards D-5034-92 und D-5035-92, und INDA IST 110.1-92 unter Verwendung einer Constant Rate of Extension Tensile Testing Machine. Zudem entspricht der Versuch dem Verfahren 5100 des Federal Test Methods Standard 191A. Die Ergebnisse werden in Pfund bis zum Zerreißen und Prozent Dehnung vor dem Zerreißen ausgedrückt. Höhere Werte deuten auf ein stärkeres, dehnbareres Gewebe. Der Begriff "Last" bezeichnet die Maximal-/Spitzenlast oder -kraft in Gewichtseinheiten, die erforderlich ist, die Probe in einem Zugversuch zu zerstören oder zu zerreißen. Der Begriff "Spitzenspannung", "Gesamtenergie" oder "Spitzenenergie" (PEN) bezeichnet die gesamte Energie unter einer Last-Dehnungskurve, wie sie in Gewichtslängeneinheiten ausgedrückt ist. Der Begriff "Dehnung" oder "Prozent Dehnung" bezeichnet die Zunahme der Länge einer Probe während eines Zugversuchs. Werte für die Griffzugfestigkeit und die Griffdehnung erhält man unter Verwendung einer festgelegten Breite eines Gewebes, normalerweise 4 Zoll (102 mm), einer Klemmbreite und einer konstanten Dehnungsrate. Das Muster ist breiter als die Klemmbacken, um Ergebnisse zu liefern, die für die tatsächliche Festigkeit der Fasern in der festgeklemmten Breite in Kombination mit einer zusätzlichen Festigkeit repräsentativ sind, zu der die benachbarten Fasern im Gewebe beitragen. Die Probe wird beispielsweise in einem Instron Model TM, das von der Instron Corporation, 2500 Washington St., Canton, MA 02021 vertrieben wird, oder einem Thwing-Albert Model INTELLECT II, das von der Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Rd., Phila., PA 19154 vertrieben wird, festgeklemmt, die 3 Zoll (76 mm) lange parallele Klemmbacken haben. Dadurch werden Gewebespannungsbedingungen der tatsächlichen Verwendung sehr gut simuliert. Der Versuch kann an nassen oder trockenen Proben in der CD- oder MD-Richtung ausgeführt werden. Alternativ kann ein Sintech Tensile Tester verwendet werden, der von der Sintech Corp., 1001 Sheldon Dr. Cary, North Carolina vertrieben wird. Größere Werte kennzeichnen bei diesem Versuch ein stärkeres, dehnbareres Gewebe.
Standardabweichung (SD): Die Standardabweichung, wie sie bei diesen Beispielen verwendet wird, steht für eine Messung der Streuung und misst den durchschnittlichen Abstand zwischen einer einzelnen Beobachtung und ihrem Durchschnittswert. Dies ist hilfreich für das Verständnis, wie unterschiedlich ein Datensatz sein kann. Beispielsweise kann die Standardabweichung verwendet werden, um es zu ermöglichen, Fehlerraten vorherzusagen und/oder zu ermitteln, wie viel Schwankungen bei einem fertigen Produkt akzeptiert werden können. Die Standardabweichung wurde für jedes Muster in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung berechnet.
Die Verwendung von n–1 im Nenner anstelle des eher natürlichen n hatte seinen Grund darin, dass, wenn n (anstelle von n–1) verwendet würde, eine verzerrte Schätzung der Grundgesamtheit-Standardabweichung folgen würde. Die Verwendung von n–1 korrigiert diese Verzerrung bei kleinen Mustergrößen.
Die Formel für die Standardabweichung ist:
In der Formel ist "n" der Zähler für die Zahl von Beobachtungen. Der Abstand jeder Beobachtung (x_i) vom berechneten Durchschnitt (x-Strich) bildet die Basis für die Messungsschwankung. Je dichter diese Beobachtungen am Durchschnitt liegen, desto geringer ist die Standardabweichung. Sind sämtliche Beobachtungen gleich, wäre die Standardabweichung Null. Die Abweichungen werden quadriert, da der Durchschnitt der "Drehpunkt" der Daten ist (ein Balancepunkt zwischen jenen Beobachtungen, die größer sind als der Durchschnitt, und jenen die geringer sind als der Durchschnitt). Würden diese Abweichungen nicht quadriert, wäre die Summe Null. Die Quadratwurzel der Summe wird anschließend gezogen, um den Wert wieder in die Einheiten der Originaldaten zu bringen.
Atmungsaktivitätsversuch (WVTR): Ein Maß für die Atmungsaktivität eines Gewebes ist die Wasserdampf-Durchlässigkeitsrate (WVTR). Es werden kreisförmige Proben mit einem Durchmesser von drei Zoll (7,6 cm) aus jedem der Versuchsmaterialien ausgeschnitten, wobei ein Vergleichsstück einer Folie CELGARD^® 2500 von der Hoechst Celanese Corporation aus Charlotte, NC. eine mikroporöse Polypropylenfolie ist. Es werden drei Proben für jedes Material vorbereitet. Die Versuchsschale ist eine 68–1 Vapometer-Pfanne, die von der Thwing-Albert Instrument Company in Philadelphia, PA vertrieben wird. 100 ml Wasser werden in jede Vapometer-Pfanne gegossen und einzelne Proben der Testmaterialien sowie des Vergleichsmaterials über den offenen Oberseiten der einzelnen Pfannen angeordnet. Aufschraubflansche werden festgezogen, um eine Dichtung entlang der Ränder der Pfanne zu erzeugen, wobei das zugehörige Versuchmaterial oder das Vergleichsmaterial der Umgebungsatmosphäre in einem Kreis mit einem Durchmesser von 6,5 Zentimeter ausgesetzt bleibt, der eine freiliegende Fläche von etwa 33,17 Quadratzentimetern hat. Die Pfannen werden für 24 Stunden in einem Warmluftgebläseofen mit 100°F (32°C) platziert. Der Ofen ist ein Ofen mit konstanter Temperatur, durch den Außenluft zirkuliert, um eine Wasserdampfansammlung im Inneren zu verhindern. Ein geeigneter Warmluftgebläseofen ist beispielsweise ein Blue M Power-O-Matic 60 Ofen, der von der Blue M Electric Company aus Blue Island, Illinois vertrieben wird. Vor dem Anordnen im Ofen werden die Pfannen gewogen. Nach 24 Stunden werden die Pfannen aus dem Ofen entnommen und erneut gewogen. Die vorläufigen Versuchswerte der Wasserdampf-Durchlässigkeitsrate werden wie folgt berechnet: Versuchs-WVTR = (Gewichtsverlust in Gramm über 24 Stunden) × 315,5 g/m2/24h.
Die relative Feuchtigkeit im Ofen wird nicht speziell gesteuert. Unter vorbestimmten Einstellbedingungen von 100°F (32°C) und einer relativen Umgebungsfeuchtigkeit wurde die WVTR für das CELGARD^® 2500 Vergleichsstück mit 5.000 Gramm pro Quadratmeter für 24 Stunden definiert. Dementsprechend durchläuft das Vergleichsstück jeden Versuch, wobei die vorläufigen Versuchswerte auf Einstellbedingungen unter Verwendung der folgenden Gleichung korrigiert werden: WVTR = (Versuchs-WVTR/Vergleichsstück-WVTR) × (5000 g/m2/24h)
Abziehfestigkeitsversuch (Peel): Dieser Versuch ermittelt die Bondfestigkeit zwischen Komponentenschichten gebondeter oder laminierter Gewebe. Die Bondfestigkeit ist die Zugkraft, die erforderlich ist, um die Komponentenschichten eines Textils unter speziellen Bedingungen zu trennen. Beim Abzieh- oder Entlaminierversuch wird ein Laminat auf die Größe der Zugkraft getestet, die erforderlich ist, um eine Folienschicht von einer Vliesbahnschicht abzuziehen. Werte für die Abziehfestigkeit erhält man unter Verwendung einer Breite eines Gewebemusters bei Proben von etwa 6 × 4 Zoll Größe (6 Zoll in der MD-Richtung). Die Lagen der Proben werden auf einer Länge von etwa 2 Zoll in Längsrichtung der Probe manuell getrennt. Anschließend wird eine Schicht in jede Klemmbacke einer Zugtestmaschine geklemmt und einer konstanten Dehnungsrate ausgesetzt. Es wird die maximale Kraft (d.h. die Spitzenlast) ermittelt, die erforderlich ist, um die Komponentenschichten des Gewebes vollständig zu trennen. Es werden zwei Klemmen, jeweils mit zwei gleich großen Klemmbacken verwendet, die jeweils 1 Zoll parallel zur Richtung des Kraftangriffes und 4 Zoll senkrecht zur Richtung des Kraftangriffes messen. Die durchschnittliche Spitzenlast einer Reihe von Proben wird berechnet. Die Ergebnisse werden in Gewichtseinheiten ausgedrückt, wobei höhere Werte auf ein stärker gebondetes Gewebe verweisen. Die Probe wird beispielsweise in einem Instron Model TM, 1000, 1122 oder 1130 geklemmt, das von der Instron Corporation, 2500 Washington St., Canton, MA 02021 vertrieben wird, oder in einem Sintech Tensile Tester, Sintech QAD oder Sintech Testworks, der von der Sintech, Inc., P.O. Box 14226, Research Triangle Park, North Carolina 27709 vertrieben wird, oder in einem Thwing-Albert, Model INTELLECT II, das von der Thwing-Albert Instrument Company, 10960 Dutton Road, Philadelphia, PA 19154 vertrieben wird. Anschließend wird die Probe über eine Distanz von 2 Zoll in einem Trennwinkel von 180° abgezogen und die durchschnittliche Abziehfestigkeit in Gramm aufgezeichnet. Eine konstante Dehnungsrate wirkt auf 12 ± 0,4 in/min (300 ± 10 mm/min). Das Zentrum der CD-Bahnbreite der Folienseite der Probe wird mit einem 4 Zoll breiten Abdeckband oder einem anderen geeigneten Material abgedeckt, um zu verhindern, dass die Folie während des Versuchs abreißt. Das Abdeckband befindet sich lediglich auf einer Seite des Laminates und trägt somit nicht zur Abziehfestigkeit der Probe bei. Zu Zwecken dieses Versuchs ist der Streuindex die Standardabweichung sämtlicher Datenpunkte, die im festgelegten Abziehbereich gesammelt werden. Die Abziehfestigkeit ist die durchschnittliche Kraft, ausgedrückt in Gramm, die erforderlich ist um das gebondete Gewebe in einem Winkel von 180° über eine Länge von zwei Zoll abzuziehen.
Ergebnisse
Unter Anwendung des Verfahrens der Erfindung wird ein Laminat mit einer erhöhten Reißfestigkeit erzeugt. Die Reißfestigkeit (wie sie durch unterschiedliche Greif-Zugversuche ausgedrückt wird) ist für Folien-/Vliesbahnlaminate, die metallocen-katalysiertes Polypropylen anstelle des herkömmlichem Ziegler-Natta katalysierten Polypropylens enthalten, weitaus höher als erwartet. Insbesondere ist die Festigkeit für metallocen-katalysiertes nichtelastisches Polypropylen, das man unter dem Handelsnamen 3854 von der Exxon Chemical Company erhält, weitaus höher als erwartet. Diese erhöhte Reißfestigkeit zeigt sich insbesondere beim Betrachten der Spitzenenergieversuchswerte für die metallocen-katalysierten Laminate und beim Vergleichen derselben mit Werten für die katalysierten Ziegler-Natta Polypropylen-Laminatmaterialien in Tabelle 2. Diese erhöhten Reißfestigkeitswerte sind insbesondere im Hinblick der Spitzenenergieversuchswerte für die Einzelspunbond-Deckschichtproben und die Deckschichtproben bei einschnürgebondeten Laminaten, wie sie in Tabelle 3 und 4 aufgeführt sind, noch überraschender. Bei jedem dieser Materialien waren die Spitzenenergiewerte für die katalysierten Ziegler-Natta-Materialien im Gegensatz zu den metallocenkatalysierten Materialien höher.
Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung metallocen-katalysierter Polyolefine eine feinere Faser, was beim gleichzeitigen Bonden und Laminieren hilfreich ist. Es wird davon ausgegangen, dass ein derartiges In-Line-Verfahren die hohe Kristallinität verhindert, die bei einem gealterten oder vorgefertigten Spunbondmaterial auftritt. Das resultierende Laminat bietet verbesserte Reißwiderstandseigenschaften, wie aus unterschiedlichen Versuchsmessungen ersichtlich ist. Diese Verbesserung ist auf die höheren Temperaturen und Drücke zurückzuführen, die erforderlich sind, um ein metallocen-katalysiertes Polypropylen-Spunbondgewebe thermisch zu bonden. Es sind normalerweise fünf- bis zehnmal höhere Bondtemperaturen für dieses Polymer erforderlich, wodurch die Zugfestigkeit verringert wird. Wenngleich eine Einschränkung durch Theorie nicht beabsichtigt ist, wird davon ausgegangen, dass die Spunbondfasern in der Lage sind, der Wärme an den Bondpunkten zu widerstehen, ohne brüchig zu werden, und dennoch genug Wärme auf die Folienkomponente übertragen. Selbst bei derselben Gewebefestigkeit ist die Reißfestigkeit höher.
Daher ermöglichen Polyolefine (d.h. Polypropylen) mit einer engen Molekulargewichtsverteilung (d.h. Single-Site-Katalysator) die Herstellung von Schmelzspinnfasern mit deutlich verbesserten mechanischen Eigenschaften, obwohl es schwieriger ist, die Fasern thermisch zu bonden. Ein In-Line-Verfahren, bei dem diese Materialien verwendet werden, erzeugt ein Komposit mit Reißfestigkeitseigenschaften, die besser als erwartet sind.
Wenngleich die Beschreibung detailliert unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen derselben erläutert wurde, wird darauf hingewiesen, dass dem Fachmann bei Verständnis des Vorgenannten Abänderungen, Variationen und Äquivalente dieser Ausführungsformen auf einfache Weise begreiflich sein werden. Demzufolge sollte der Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung als jener der beiliegenden Ansprüche und beliebiger Äquivalente hierzu festgelegt sein.

Claims

Atmungsaktives Barrierelaminat mit verbesserter Reißfestigkeit, das umfasst: eine Schicht aus unelastischen Spunbond-Polyolefinfasern und eine Schicht aus atmungsaktiver Folie, wobei die Spunbond-Schicht aus einem durch Single-Site-Katalyse erzeugten Polyolefin besteht und die Folie ein Polyolefin ist.
Atmungsaktives Barrierelaminat mit verbesserter Reißfähigkeit, das umfasst: eine Schicht aus unelastischen Spunbond-Polyolefinfasern und eine Schicht aus atmungsaktiver Folie, wobei die Spunbond-Schicht aus einem durch Single-Site-Katalyse erzeugten Polyolefin mit Polyolefinfasern von weniger als 2,5 dpf besteht, und die Folie ein Polyolefin ist.
Atmungsaktives Barrierelaminat nach Anspruch 2, wobei die Höhe der Atmungsaktivität mehr als 250 g/m²/24 h beträgt.
Atmungsaktives Barrierelaminat nach Anspruch 3, wobei die Höhe der Atmungsaktivität über 1000 g/m²/24 h beträgt.
Atmungsaktives Barrierelaminat nach Anspruch 3, wobei das Spunbond-Material aus unelastischem, metallocen-katalysiertem Polypropylen-Material besteht.
Atmungsaktives Barrierelaminat nach Anspruch 2, wobei die Reißfestigkeit entsprechend einem Greif-Zugtestverfahren (grab tensile test method) gemessen wird.
Atmungsaktives Barrierelaminat nach Anspruch 6, wobei die Reißfestigkeit entsprechend einer Spitzenenergie-Prüfung (peak energy test) gemessen wird und dieser Wert mehr als 16000 In-Lb in der Maschinenrichtung beträgt.
Atmungsaktives Barrierelaminat nach Anspruch 2, das des Weiteren eine zweite Schicht aus unelastischen Spunbond-Polyolefinfasern an einer Seite der atmungsaktiven Folieschicht gegenüber der ersten Spunbond-Schicht enthält.
In-Line-Verfahren zum Herstellen eines Vliesbahn/Folie-Laminats, das die folgenden Schritte umfasst: a) Ausbilden einer Spunbond-Bahn aus unelastischem, durch Single-Site-Katalyse erzeugtem Polyolefin, b) Zuführen einer vorgeformten atmungsaktiven Folie; c) innerhalb von 1–30 Sekunden nach Ausbildung der Spunbond-Bahn Laminieren der Spunbond-Bahn und der atmungsaktiven Folie, um ein Laminat herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das unelastische Polyolefin ein metallocenkatalysiertes Polypropylen ist.
Laminat, das mit dem Verfahren nach Anspruch 9 hergestellt wird.
Absorbierendes Hygieneerzeugnis, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Windeln, Trainingshosen, Hygieneerzeugnissen für Frauen und Inkontinenzvorrichtungen besteht, die das Laminat nach Anspruch 2 umfassen.
Absorbierendes Hygiene-Erzeugnis, das umfasst: a) eine flüssigkeitsdurchlässige obere Lage; b) eine Trägerlage; c) einen absorbierenden Kern, der zwischen der oberen Lage und der Trägerlage angeordnet ist, wobei entweder die obere Lage oder die Trägerlage das Laminat nach Anspruch 2 umfasst.
Schützende Arbeitskleidung, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus chirurgischen Vorhängen und Kitteln, Overalls und Laborkitteln besteht, die das Laminat nach Anspruch 2 umfassen.