EP3758931A1 - Ölbeständiger verbundwerkstoff - Google Patents

Ölbeständiger verbundwerkstoff

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Publication number
EP3758931A1
EP3758931A1 EP19708502.0A EP19708502A EP3758931A1 EP 3758931 A1 EP3758931 A1 EP 3758931A1 EP 19708502 A EP19708502 A EP 19708502A EP 3758931 A1 EP3758931 A1 EP 3758931A1
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EP
European Patent Office
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layer
composite material
material according
composite
group
Prior art date
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Pending
Application number
EP19708502.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Maximilian Wagner
Clemens KEILHOLZ
Dominik Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lohmann Koester GmbH and Co KG
Original Assignee
Lohmann Koester GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lohmann Koester GmbH and Co KG filed Critical Lohmann Koester GmbH and Co KG
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Pending legal-status Critical Current

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    • B32B2555/00—Personal care
    • B32B2555/02—Diapers or napkins

Definitions

  • the present invention describes an oil-resistant, elastic, laminar composite material (laminate) and method for its production.
  • Nonwovens also frequently referred to in English as “non woven fabrics” or “nonwovens”, see Ullmanns Enzyklopadie der ischen Chemie, 3rd edition, volume 17, page 287ff.
  • composite materials of elastomers with nonwovens various applications in the art, especially in the field of manufacturing sanitary, personal care and hygiene articles.
  • the fleece provides a pleasant tactile behavior, in particular in the case of articles which are in contact with the skin surface of the wearer for a prolonged period of time, while further elastomers bonded to the fleece - often a film of a suitable elastomeric polymer material - other desirable properties, such as increased mechanical strength combined with flexibility and impermeability to aqueous fluids, contribute to the properties of the composite.
  • a widespread problem in this context is the fact that the corresponding materials in use often come into contact with personal care products which contain not only an aqueous but also an oily phase (care creams and emulsions) or even completely based on an oily carrier base ( body oils).
  • personal care products which contain not only an aqueous but also an oily phase (care creams and emulsions) or even completely based on an oily carrier base ( body oils).
  • those components of the composite material which consist of elastomeric polymer materials, exposed to an additional burden, because it is known that the resistance to oily liquids in various polymers formed very differently.
  • Oily liquids can diffuse into such a polymer material on the one hand and adversely affect, for example, its mechanical properties merely by their presence; on the other hand are also interactions of oily ones Liquids with other ingredients (such as dyes, fillers, plasticizers, etc.) of the polymer materials - where such are present - can not be ruled out.
  • the product consisting of the composite material is destroyed or loses its favorable properties. For example, reduced tear strength leads to pitting in the polymeric materials, which results in the composite as a whole losing its barrier properties to aqueous fluids.
  • WO 2008/038168 discloses a corresponding composite material comprising an elastic film containing a semi-crystalline, propylene-based polymer having a density equal to or less than 0.88 g / cm 3 .
  • the oil resistance results here from the chemical nature of the elastic film.
  • EP 3 187 333 A describes an oil-resistant laminate having two outer nonwoven layers and one central elastomer layer, wherein the elastomer layer itself consists of at least two layers, wherein at least one layer represents an olefin-based elastomer which is responsible for the oil resistance is.
  • the present invention provides an oil-resistant, sheet-formed composite consisting of a middle layer and at least one above and / or below arranged outer layer or outer layers, wherein the outer layers of materials selected from nonwoven fabrics ("non-woven fabrics"), and not are attached by means of a separate adhesive to the central layer, wherein the central layer has a single-layer structure, and wherein the central layer consists of a polymer mixture containing at least one thermoplastic elastomer from the group of styrene / isoprene / styrene triblock copolymers (SIS) and further comprising at least one polymer selected from the group of olefinic polymers, the olefinic polymers being selected from the group of polyethylenes and polypropylenes and copolymers of ethylene and propylene and thermoplastic elastomeric polyolefins (TPOs), and Polymer mixture of the middle layer contains no additives of plasticizer (s), in particular of mineral oils.
  • plasticizer s
  • the olefinic polymers of the middle layer polymer blend are selected from the group of polyethylenes prepared by metallocene catalysis and polypropylenes and copolymers of ethylene and propylene.
  • the olefinic polymer of the middle layer polymer blend is a polypropylene or a copolymer of ethylene and propylene.
  • the polymer blend of the middle layer contains no further polymeric constituents besides the SIS triblock copolymers and the olefinic polymers as mentioned above.
  • non-polymeric adjuvants such as fillers, processing aids, waxes, pigments and the like may be present.
  • the polymer mixture of the middle layer consists of a SIS triblock copolymer, an olefinic polymer, and optionally one or more of said auxiliaries.
  • the material for the outer layers is selected from nonwovens which have been bonded by means of water-jet bonding (also known as “water-jet bonding", “water entanglement” or “spun lace”).
  • the material for the outer layers is selected from single-layer nonwovens.
  • the material for the outer layers is selected from the group of monolayer nonwovens, for the production of a fiber material has been selected, which consists of a uniform fiber type.
  • the material for the middle layer is selected from the group of monolayer nonwovens, for the production of which a fiber material has been selected which consists of a mixture of different fiber types.
  • the central layer has a thickness determined by measurement on the microscope of 100 micrometers or less, or in the range between 20 and 100 micrometers, or in the range between 20 and 70 micrometers.
  • the SIS triblock copolymer is characterized by including less than 10% by weight or less than 1% by weight of diblock ingredients.
  • the composite material consists of two outer layers, which are connected to the middle layer, wherein an outer layer above and a further outer layer are arranged below the middle layer.
  • the composite material has an elastic capacity, measured by the test method given below, of more than 9 N / 100 mm. In a further embodiment, the composite material has an elastic capacity of more than 10 N / 100 mm, or more than 1 1 N / 100 mm.
  • the present invention relates to a sheet-like composite (laminate), consisting of a middle layer and at least one above and / or below outer layer or outer layers, wherein the outer layer (s) of materials selected from nonwovens ("Non -woven fabrics "), and are not attached to the central layer by means of a separate adhesive, wherein the central layer has a single-layer structure, and wherein the static shear strength of a bond between an adhesive adhesive tape and the nonwoven layer of the outer layer at a connection age of fourteen days at 50 ° C more than tenfold, or more than twelvefold increases.
  • this composite has an elastic capacity, measured by the test method given below, of more than 9 N / 100 mm.
  • the composite material has an elastic capacity of more than 10 N / 100 mm, or more than 1 1 N / 100 mm.
  • this composite is oil resistant.
  • the oil resistance is determined according to the method given in this specification, wherein the composite in this test has no hole formation within a period of three hours, or four hours, or six hours.
  • the middle layer of the oil-resistant composite material has the compositions described above.
  • the invention further provides a process for the production of a composite material according to the invention, which is characterized in that the middle layer is applied by extrusion extrusion onto or between the outer layer (s).
  • the falling extrusion film between two outer layers is first brought together in a nip.
  • the outer layers can be arranged downstream in a connection unit, which is arranged immediately behind the extrusion unit, with the still plastic film by light pressing together be connected over the entire surface.
  • the pressing can also take place in a separate step, while the elastic film is in a plastic state.
  • the composite material can be partially or fully activated by pre-stretching by conventional methods, such as ring rolling or non-contact stretching by means of a tenter or the like.
  • a composite material can achieve increased resistance to oily liquids (oil resistance) in that the middle layer consists of a polymer mixture which comprises at least one thermoplastic elastomer from the group of styrene / isoprene / styrene triblock copolymers (SIS). and further comprising at least one polymer selected from the group of olefinic polymers, wherein the olefinic polymers are selected from the group of polyethylenes and polypropylenes and copolymers of ethylene and propylene and thermoplastic elastomeric polyolefins (TPOs), and wherein the polymer blend of the middle layer no Additives of plasticizers, in particular of mineral oils.
  • SIS thermoplastic elastomer from the group of styrene / isoprene / styrene triblock copolymers
  • TPOs thermoplastic elastomeric polyolefins
  • SIS triblock copolymer containing less than 10% by weight, or less than 1% by weight of diblock constituents can be used, this level of diblock constituents being determined by methods known in the art (such as gel permeation chromatography) can be determined.
  • Plasticizers or so-called “plasticizers” serve to make materials softer and more flexible. All softening substances used in the state of the art for this purpose and known to the person skilled in the art can be understood by the term “plasticizer” within the meaning of this description.
  • poly-alpha olefins e.g., amorphous polyalphaolefins
  • (functionalized) oligomers such as oligobutadiene, isoprenes, liquid nitrile rubbers, liquid terpene resins, vegetable and animal oils and fats, ester plasticizers such as e.g. Phthalates, adipates, mellitates, phosphorus esters or functionalized acrylates.
  • the group of plasticizers also includes mineral oils which may be paraffinic, aromatic or naphthenic in nature.
  • mineral oils which may be paraffinic, aromatic or naphthenic in nature.
  • a subspecies of these mineral oils are referred to as paraffin oils or white oils (for example Catenex S or T from Shell).
  • white oils for example Catenex S or T from Shell.
  • Part of these are technical white oils which are hydrogenated little or only once and may still contain traces of aromatic hydrocarbon compounds (e.g., Flavex from Shell).
  • White oils are highly purified, ie multi-refined paraffin oils without residues such as aromatic hydrocarbons and sulfur compounds (eg Risella X or Ondina X from Shell). White oils are therefore preferred in pro- used, which must have high levels of purity without contamination by harmful substances such as aromatic hydrocarbons, etc., such as in the cosmetics or hygiene industry.
  • plasticizer-containing (and especially mineral oil-containing) middle layers in the composite materials a diffusion of the plasticizer into the adhesive adhesive layer of the adhesive tape takes place, which may adversely alter the adhesive properties of the adhesive. In the composite materials according to the invention such diffusion can not take place since no plasticizer is present.
  • the composite material is characterized in that the static shear strength of a corresponding bond between an adhesive adhesive tape and the nonwoven layer at a compound aging time of fourteen days at 50 ° C, more than ten times as described in the test described below, or more than twelvefold increases.
  • nonwoven fabrics for use within the invention are basically all nonwovens in question, which can be processed by means of the manufacturing method of the invention (extrusion lamination) with the materials of the invention the middle layer.
  • nonwoven fabrics and processes for their preparation are known in the prior art (see Ullmanns Enzyklopadie der ischen Chemie, 3rd Edition, Volume 17, page 287ff, see also 5th edition, volume A17, chapter “Nonwoven Fabrics", pages 565 -587).
  • a textile fiber material for the production of nonwovens for use in the composite materials according to the invention are in principle all fiber materials in question, which can be processed by means of the known manufacturing processes to nonwovens, ie to a scrim of staple fibers or continuous fibers. Exceptions to this are only mineral fibers and glass fibers. It can be both natural and semi-synthetic or fully synthetic fibers be used. Likewise, uniform fiber materials as well as mixtures of different fiber materials can be used. Suitable fiber materials and the criteria for their use are familiar to the person skilled in the art from his general knowledge (see Ullmann, loc. Cit.).
  • suitable fiber materials are fully synthetic fibers, such as polyethylene, polyethylene terephthalate, polypropylene, polyester, viscose, polyamide, cotton, or wool fibers.
  • the fibers are polypropylene.
  • two-component fibers are also known which can impart special properties to the resulting nonwoven.
  • a subset of these fibers are the bicomponent fibers of two synthetic polymers, such as polyester-polyamide, polyester-polypropylene, nylon-6-polyamide 6.6, and the like.
  • two-component fibers can already be modified during manufacture so that the two components can be found in precisely defined spatial sections of the fibers (e.g., as a core and shell, as segments, and the like). All such embodiments are basically included in the nonwoven fabrics for the production of the composite materials according to the invention.
  • Nonwovens may also be made by single, or multi-layered processes using known prior art techniques, that is, the fibrous material may be selected differently across the cross section of the nonwoven fabric. Both single-layer and multi-layer nonwovens are included for the production of the composite materials according to the invention.
  • the nonwoven webs are monolayer nonwoven webs, that is, the type and composition of the fibers do not change across the cross section of the backsheet.
  • nonwoven fabrics various methods can be used to achieve bonding of the fibers with one another or with the carrier material. Mechanical, adhesive and thermal processes are used. In principle, all of these processes are suitable for the production of nonwovens for use in the composites of the invention.
  • the nonwovens are selected from the group of water-jet bonding (also known as “water-jet bonding”, “water entanglement” or “spunlace”) bonded nonwovens, which consist of a batt, ie, of a scrim of staple fibers , "Carded fleece” or continuous fibers exist ..
  • This manufacturing process is characterized Another in that it is particularly suitable to obtain nonwovens with predefined patterns (eg hole or screen pattern) depending on the number and arrangement of the water jet nozzles. The fibers are swirled together by the penetrating water jets in the scrim.
  • Composite materials according to the invention can be produced by the process known in the art of extrusion lamination, wherein the polymer mixture of the middle layer is introduced as a hot, liquid film on or between the nonwoven layer (s), wherein on cooling between the middle layer and the nonwoven layers immediately gives a direct connection.
  • the properties of the composite materials according to the invention are determined by means of the following test methods.
  • a square test section of the 70 by 70 mm composite material is clamped on each of two opposite sides into a metal rail and stretched by 100% vertical tension, i.e., 140 mm in length.
  • a drop of the test liquid with 0.030 g is applied centrally by means of a dropper pipette. Over a period of three hours, the test section is repeatedly visually inspected. If no mechanical changes (holes, cracks and the like) are detected at the point of application or around the point of application after three hours, the material shall be considered to be oil resistant as defined herein.
  • oils commonly used in skin care products are almond oil (having CAS # 90320-37-9, a relative density of 0.916 (20 ° C), an acid number of ⁇ 1.0 mg KOH / g, and a peroxide value ⁇ 5) and paraffin oil (from the company VWR Chemicals with Ref No. 301440ZK). Oil resistance to either oil is sufficient to define resistance in the sense of this specification.
  • test section of the 130 mm ("original width") and 90 mm long composite material is clamped (cross machine direction) in a tractor (clamp spacing 70 mm) and subjected to the following stress relaxation cycle: 1. preload biased with a force of 0, 1 N using a pulling speed of 150 mm / min.
  • Load 1 Elongation from 0% to 100% with a pull speed of 500 mm / min.
  • Relief 1 elongation 100% to 0% with a return speed of 150 mm / min.
  • Load 2 Elongation from 0% to 100% with a pull speed of 500 mm / min.
  • Discharge 2 Elongation 100% to 0% with a return speed of 150 mm / min.
  • Discharge 3 elongation from 100% to 0% with a return speed of 150 mm / min. Measured value: "Voltage 3" in N at 50% elongation.
  • the elastic capacity is calculated according to formula (1):
  • Test material / climate control Sample min. 24h
  • Air conditioning 23 ⁇ 2 ° C and 50 ⁇ 5% relative humidity (RT) 3.
  • RT relative humidity
  • Adhesive adhesive tape The adhesive tape used in this test (CP 1 M 50 from Lohmannkoester) consists of a 60 g / m 2 PP spunbonded nonwoven which is coated with a solvent-free, UV-crosslinkable silicone and one on the opposite side Side applied HMPSA (pressure sensitive hotmelt) with a coating weight of 50 g / m 2 and a processing temperature of 180 ° C, with a viscosity at 180 ° C of 32850 mPas and a Quickstick on steel of 27 N / 25 mm (test method described in the appendix).
  • CP 1 M 50 from Lohmannkoester consists of a 60 g / m 2 PP spunbonded nonwoven which is coated with a solvent-free, UV-crosslinkable silicone and one on the opposite side Side applied HMPSA (pressure sensitive hotmelt) with a coating weight of 50 g / m 2 and a processing temperature of 180 ° C, with a viscosity at 180 °
  • Test specimen width of adhesion adhesive tape (used here: Windeltape CP 1 M 50 from Lohmann-koester): 25 mm
  • Test specimen width of composite material e.g., diaper ear material (e.g., ESP): 60mm (mark well if deviated)
  • Loading direction transverse to the machine direction of the composite material
  • the composite material eg diaper ear material
  • the adhesive adhesive tape eg diaper tape
  • silicone paper for cutting and cut across the direction of travel. The cut must be clean and straight.
  • the adhesive adhesive tape is immediately laminated to one end of the composite. The overlapping area is 16 mm c 25 mm. Then the specimen is rolled over with the rollover device.
  • the non-laminated part of the adhesive tape is perforated in the middle and secured with clamps.
  • At the other end of the composite material is reinforced with a 14mm wide coated Velcro both sides and secured with brackets. 6. Dwell time before tests
  • the shear strength is determined for non-aged samples without holding a waiting time. For the aging step, they are clamped between two Pertinax discs (100 mm x 260 mm x 8 mm) and stored for the period of time intended for aging at elevated temperature in the oven with 2 x 5 kg weight load.
  • the samples in this test are aged for 14 days at 50 ° C.
  • the finished specimens are now hung by means of a clamp, which has at least the width of the specimen in the shearing furnace and loaded with a weight.
  • the load is transverse to the direction of the composite material. It is important that this step be carried out quickly, otherwise the shear furnace will lose too much heat (temperature loss can lead to higher shear values).
  • the time is recorded, which elapses from attaching the weight to dropping the test specimen.
  • Mean value x from number of measured values n with standard deviation s.
  • the values for aged and unaged samples are compared and a factor is determined which expresses the change in shear strength after aging.
  • Air-conditioning 23 ⁇ 2 ° C and 50 ⁇ 5% relative humidity RT 2.
  • Equipment and chemicals
  • Trigger angle 90 °
  • Terminal distance 1 10 mm (upper terminal to test plate)
  • the adhesive tape is cut out in a width of 25 mm, along the running direction, 250 mm long. If the tape is without backing paper, it should be glued to silicone paper before cutting. The cut must be clean and straight (do not store on silicone paper!).
  • the instant adhesive force is determined without holding a waiting time.
  • the cover is removed, the two ends are clamped in such a way in the upper clamp of the testing machine, so that a loop is formed (the ends of the tape are covered in the area of the terminals with paper).
  • test plate width is 50mm. If the tape does not cover the test plate over the full width, the clamp spacing must be reduced.
  • the material of the middle layer consists of:
  • the material of the middle layer consists of:
  • Example 3 (Comparative Example): Composite No. # 129
  • the material of the middle layer consists of:
  • test liquids which contained, in addition to the test oils mentioned, the following base oils (partly in the form of oil mixtures): rapeseed oil, palm kernel or coconut oil, avocado oil, sunflower oil, olive oil, shea butter, and / or marigold oil.
  • Example 6 Test for static shear capability of a compound of the composite with an adhesive adhesive tape
  • the composites of Examples 1-3 are tested for elastic capacity according to the test described above.
  • Adhesion tape used was Windeltape CP 1 M 50 from Lohmann-koester. The results are shown in the following Table 3.
  • Table 3 Results of the test for the statistical shear strength of a bonded joint of the composite with an adhesive adhesive tape.
  • the failure picture differs as follows:
  • the composite material # 129 prevents an intimate connection of the adhesive of the tape with the composite material over a certain storage time. (There is an adhesion break). The static shear strength only increases by about 3.5 times.
  • the oil components are to be found in the formulation of the polymer blend of the composite # 129 as the cause. There is a migration of the oil to the adhesive surface instead.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen ölbeständigen, elastischen, flächig ausgebildeten Verbundwerkstoff (Laminat) und Verfahren zu seiner Herstellung.

Description

Ölbeständiger Verbundwerkstoff
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung beschreibt einen ölbeständigen, elastischen, flächig ausgebildeten Verbundwerkstoff (Laminat) und Verfahren zu seiner Herstellung.
Stand der Technik
Vliesstoffe (auch im Deutschen häufig mit der englischen Bezeichnung als„Non woven fabrics“ oder„Non Wovens“ bezeichnet; vgl. hierzu Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, Band 17, Seite 287ff.) und Verbundwerkstoffe von Elastomeren mit Vliesstoffen finden in der Technik vielfältige Anwendung, insbesondere auf dem Gebiet der Herstellung von Sanitär-, Körperpflege- und Hygieneartikeln. Dabei sorgt das Vlies unter anderem für ein angenehmes hapti- sches Verhalten, insbesondere bei solchen Artikeln, die beim Tragen längere Zeit in Kontakt mit der Hautoberfläche des Trägers stehen, während weitere mit dem Vlies verbundene Elastomere - häufig eine Folie aus einem geeigneten elastomeren Polymermaterial - weitere wünschenswerte Eigenschaften, wie etwa erhöhte mechanische Festigkeit bei gleichzeitiger Flexibilität und Undurchlässigkeit gegenüber wässrigen Flüssigkeiten, zu den Eigenschaften des Verbundwerkstoffs beitra- gen.
Ein weitverbreitetes Problem stellt in diesem Zusammenhang die Tatsache dar, dass die entsprechenden Werkstoffe beim Einsatz häufig mit Körperpflegemitteln in Kontakt kommen, welche neben einer wässrigen auch eine ölige Phase enthalten (Pflegecremes und -emulsionen) oder gar voll- ständig auf einer öligen Trägerbasis beruhen (Körperöle). Hierbei werden insbesondere diejenigen Bestandteile des Verbundmaterials, welche aus elastomeren Polymermaterialien bestehen, einer zusätzlichen Belastung ausgesetzt, denn bekanntlich ist die Beständigkeit gegenüber öligen Flüssigkeiten bei verschiedenen Polymeren sehr unterschiedlich ausgebildet. Ölige Flüssigkeiten (bzw. die öligen Bestandteile der obengenannten Körperpflegemittel) können zum einen in ein solches Polymermaterial hineindiffundieren und dabei etwa dessen mechanische Eigenschaften allein durch ihre Anwesenheit ungünstig beeinflussen; zum anderen sind auch Wechselwirkungen von öligen Flüssigkeiten mit weiteren Bestandteilen (etwa Farbstoffen, Füllstoffen, Weichmachern, etc.) der Polymermaterialien - soweit solche vorhanden sind - nicht auszuschließen. Im ungünstigsten Fall wird dabei das aus dem Verbundmaterial bestehende Produkt zerstört oder verliert dabei seine günstigen Eigenschaften. So führt beispielsweise eine verminderte Reißfestigkeit zu Lochbildungen in den Polymermaterialen, wodurch der Verbundwerkstoff insgesamt seine Barriereeigenschaften gegenüber wässrigen Flüssigkeiten verliert.
Zur Lösung dieses Problems wurden im Stand der Technik verschiedene Wege vorgeschlagen, derartige Verbundwerkstoffe gegenüber dem Einfluss öliger Flüssigkeiten beständig zu machen.
In der WO 2004/060665 wird vorgeschlagen, eine zentrale Elastomerfolie beidseitig durch Verklebung mit einem geeigneten Klebstoff mit dem Vliesstoff zu verbinden, wobei der Klebstoff gegen ölige Flüssigkeiten widerstandsfähig ist. Es resultiert dabei ein Verbundmaterial mit insgesamt fünf Lagen (Vliesstoff-Klebstoff-Elastomerfolie-Klebstoff-Vliesstoff), wobei die Klebstofflagen für die Widerstandsfähigkeit gegenüber öligen Flüssigkeiten sorgen.
In der WO 2008/038168 wird ein entsprechendes Verbundmaterial vorgestellt, welches einen elastischen Film, enthaltend ein semi-kristallines, Propylen-basiertes Polymer mit einer Dichte von gleich oder weniger 0,88 g/cm3. Die Ölbeständigkeit resultiert hier aus der chemischen Natur des elastischen Films.
In EP 3 187 333 A wird ein ölbeständiges Laminat mit zwei äußeren Vliesschichten und einer zentralen Elastomer-Lage beschrieben, wobei die Elastomer-Lage selbst aus mindestens zwei Schichten besteht, wobei mindestens eine Schicht ein olefin-basiertes Elastomer darstellt, welches für die Ölbeständigkeit verantwortlich ist.
Darstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt einen ölbeständigen, flächig ausgebildeten Verbundwerkstoff bereit, bestehend aus einer Mittellage und mindestens einer oberhalb und/oder unterhalb angeordneten Außenlage oder Außenlagen, wobei die Außenlagen aus Materialien, ausgewählt aus Vliesstoffen („Non-woven Fabrics“), bestehen und nicht mittels eines separaten Klebstoffes an der Mittellage befestigt sind, wobei die Mittellage einen einschichtigen Aufbau aufweist, und wobei die Mittellage aus einer Polymermischung besteht, welcher mindestens ein thermoplastisches Elastomer aus der Gruppe der Styrol/Isopren/Styrol-Triblock-Copolymere (SIS) enthält und ferner mindestens ein Polymer, ausgewählt aus der Gruppe der olefinischen Polymere enthält, wobei die olefinischen Polymere ausgewählt sind aus der Gruppe der Poylethylene und Polypropylene und Copolymere von Ethylen und Propylen und thermoplastischen elastomeren Polyolefinen (TPOs), und wobei die Po- lymermischung der Mittellage keine Zusätze von Weichmacher(n), insbesondere von Mineralölen, enthält..
In einer Ausführungsform sind die olefinischen Polymere der Polymermischung der Mittellage ausgewählt aus der Gruppe der mittels Metallocen-Katalyse hergestellten Polyethylene und Polypropy- lene und Copolymeren von Ethylen und Propylen.
In einer weiteren Ausführungsform ist das olefinische Polymer der Polymermischung der Mittellage ein Polypropylen oder ein Copolymer von Ethylen und Propylen.
In einer weiteren Ausführungsform enthält die Polymermischung der Mittellage außer den SIS- Triblock-Copolymeren und den olefinischen Polymeren, wie sie oben genannt sind, keine weiteren polymeren Bestandteile. Nicht-polymere Hilfsstoffe wie Füllstoffe, Verarbeitungshilfsstoffe, Wachse, Pigmente und dergl. können jedoch vorhanden sein. In einer weiteren Ausführungsform besteht die Polymermischung der Mittellage aus einem SIS-Triblock-Copolymer, einem olefinischen Polymer, und ggf. einem oder mehreren der genannten Hilfsstoffe.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Material für die Außenlagen ausgewählt aus Vliesstoffen, welche mittels Wasserstrahlbindung (auch„Water-jet bonding“,„Water entanglement“ oder„Spun- lace“ genannt) gebundenen wurden.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Material für die Außenlagen ausgewählt aus einschichtigen Vliesstoffen.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Material für die Außenlagen ausgewählt aus der Gruppe der einschichtigen Vliesstoffe, zu deren Herstellung ein Fasermaterialgewählt wurde, das aus einem einheitlichen Fasertyp besteht. In einer weiteren Ausführungsform ist das Material für die Mittellage ausgewählt aus der Gruppe der einschichtigen Vliesstoffe, zu deren Herstellung ein Fasermaterial gewählt wurde, das aus einer Mischung verschiedener Fasertypen besteht. .
In einer weiteren Ausführungsform weist die Mittellage eine mittels Messung am Mikroskop ermittelte Dicke von 100 Mikrometern oder weniger, oder im Bereich zwischen 20 und 100 Mikrometern, oder im Bereich zwischen 20 und 70 Mikrometern, auf.
In einer weiteren Ausführungsform ist das SIS-Triblock-Copolymer dadurch gekennzeichnet, dass es weniger als 10 Gewichts-% oder weniger als 1 Gewichts-% an Diblock-Bestandteilen beinhaltet. In einer weiteren Ausführungsform besteht der Verbundwerkstoff aus zwei Außenlagen, die mit der Mittellage verbunden sind, wobei eine Außenlage oberhalb und eine weitere Außenlage unterhalb der Mittellage angeordnet sind.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Verbundwerkstoff eine elastische Kapazität, gemessen mittels des weiter unten wiedergegebenen Testverfahrens, von mehr als 9 N/100 mm auf. In einer weiteren Ausführungsform weist der Verbundwerkstoff eine elastische Kapazität von mehr als 10 N/100 mm, oder von mehr als 1 1 N/ 100 mm auf.
In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen flächig ausgebildeter Verbundwerkstoff (Laminat), bestehend aus einer Mittellage und mindestens einer oberhalb und/oder unterhalb angeordneten Außenlage oder Außenlagen, wobei die Außenlage(n) aus Materialien, ausgewählt aus Vliesstoffen („Non-woven fabrics“), bestehen und nicht mittels eines separaten Klebstoffes an der Mittellage befestigt sind, wobei die Mittellage einen einschichtigen Aufbau aufweist, und wobei die statische Scherfestigkeit einer Verbindung zwischen einem Adhäsionsklebeband und der Vliesschicht der Außenlage bei einer Alterungszeit der Verbindung von vierzehn Tagen bei 50 °C um mehr als das Zehnfache, oder mehr als das Zwölffache steigt.
In einer weiteren Ausführungsform weist dieser Verbundwerkstoff eine elastische Kapazität, gemessen mittels des weiter unten wiedergegebenen Testverfahrens, von mehr als 9 N/100 mm auf.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Verbundwerkstoff eine elastische Kapazität von mehr als 10 N/100 mm, oder von mehr als 1 1 N/ 100 mm auf.
In einer weiteren Ausführungsform ist dieser Verbundwerkstoff ölbeständig. In einer weiteren Ausführungsform wird die Ölbeständigkeit nach dem in dieser Beschreibung angegebenen Verfahren bestimmt, wobei der Verbundwerkstoff in diesem Test keine Lochbildung innerhalb einer Zeitspanne von drei Stunden, oder von vier Stunden, oder von sechs Stunden aufweist.
In weiteren Ausführungsformen weist die Mittellage des ölbeständigen Verbundwerkstoffs die weiter oben beschriebenen Zusammensetzungen auf.
Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes bereit, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mittellage durch Extrusionslami- nierung auf bzw. zwischen die Außenlage(n) auf- bzw. eingebracht wird. Dazu wird zunächst der fallende Extrusionsfilm zwischen zwei Außenlagen im einen Walzenspalt zusammengebracht. Die Außenlagen können nachgeordnet in einer Verbindungseinheit, welche unmittelbar hinter der Extrusionseinheit angeordnet ist, mit dem noch plastischen Film durch leichtes Aneinanderdrücken vollflächig verbunden werden. Alternativ ist es möglich, durch ein verstärktes Aneinanderpressen in ausgewählten Bereichen, die Außenlagen stärker in den noch plastischen Film zu pressen als dieses in den übrigen Bereichen geschieht. Hierbei kann das Anpressen auch in einem separaten Schritt erfolgen, während der elastische Film in einem plastischen Zustand ist. Im Nachgang kann der Verbundwerkstoff partiell oder vollflächig mittels Vordehnung durch übliche Verfahren, wie Ring Rolling oder berührungsloses Dehnen mittels eines Spannrahmens oder ähnliches, aktiviert werden.
Es wurde überraschend gefunden, dass ein Verbundwerkstoff erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber öligen Flüssigkeiten (Ölbeständigkeit) erlangen kann, indem die Mittellage aus einer Polymermischung besteht, welcher mindestens ein thermoplastisches Elastomer aus der Gruppe der Sty- rol/lsopren/Styrol-Triblock-Copolymere (SIS) enthält und ferner mindestens ein Polymer, ausgewählt aus der Gruppe der olefinischen Polymere enthält, wobei die olefinischen Poylmere ausgewählt sind aus der Gruppe der Poylethylene und Polypropylene und Copolymere von Ethylen und Propylen und thermoplastischen elastomeren Polyolefinen (TPOs), und wobei die Polymermischung der Mittellage keine Zusätze von Weichmacher(n), insbesondere von Mineralölen, enthält. Insbesondere kann dabei ein SIS-Triblock-Copolymer, welches weniger als 10 Gewichts-%, oder weniger als 1 Gewichts-% an Diblock-Bestandteilen beinhaltet, verwendet werden, wobei dieser Gehalt an Diblock-Bestandteilen anhand von im Stand der Technik bekannten Verfahren (wie beispielsweise Gelpermeationschromatographie) bestimmt werden kann.
Weichmacher oder sogenannte„Plastiziser“ dienen dazu, Materialien weicher und flexibler zu machen. Alle im Stand der Technik zu diesem Zweck verwendeten und dem Fachmann bekannten weichmachenden Substanzen können unter dem Begriff„Weichmacher“ im Sinne dieser Beschreibung verstanden werden.
Dazu gehören unter anderem Poly-Alpha-Olefine ( z.B. amorphe Polyalphaolefine ), (funktionalisier- te) Oligomere wie Oligobutadien, - isoprene, flüssige Nitrilkautschuke, flüssige Terpenharze, pflanzliche und tierische Öle und Fette, Esterweichmacher, wie z.B. Phtalate, Adipate, Mellitate, phosphorhaltige Ester oder funktionalisierte Acrylate.
Zu der Gruppe der Weichmacher gehören ebenso Mineralöle, die paraffinischer, aromatischer oder naphthenischer Art sein können. Ein Unterart dieser Mineralöle werden als Paraffinöle oder auch Weißöle ( z.B. Catenex S oder T der Firma Shell ) bezeichnet. Ein Teil davon sind technische Weißöle, die kaum oder nur einmal hydriert vorliegen und noch Spuren von aromatischen Kohlenwasserstoffverbindungen enthalten können ( z.B. Flavex der Firma Shell).
Einen weiteren Teil stellen die medizinische Weißöle dar, welche hochgereinigte, also mehrfach raffinierte Paraffinöle ohne Rückstände wie aromatische Kohlenwasserstoffe und Schwefelverbin- dungen sind ( z.B. Risella X oder Ondina X von Shell ). Weißöle werden deshalb bevorzugt in Pro- dukten eingesetzt, die hohe Reinheitsgrade ohne Verschmutzung durch gesundheitlich bedenkliche Substanzen wie aromatische Kohlenwasserstoffe etc. aufweisen müssen, wie z.B. in der Kosmetikoder Hygieneindustrie.
Es wurde zudem überraschend gefunden, dass das Fehlen eines derartigen Weichmachers in der Mittellage die Beständigkeit der Verbindung eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials mit einem mit Adhäsionsklebstoff beschichteten Klebeband erhöht. Derartige Verbindungen von mittels Adhäsionsklebstoffen bzw. -klebebändern sind in der Praxis relevant. So wird etwa bei den bereits in der Einführung genannten Hygieneartikeln der Verschluss, welcher den Artikel in der T rageposition befestigt und hält, häufig durch eine derartige Verbindung - Klebeband direkt auf der Vliesschicht des Verbundwerkstoffes - bewirkt. Es ist dabei von Vorteil, wenn eine derartige Verbindung nicht vorzeitig gelöst wird, da dies zum Verlust des Tragekomforts führt oder sogar einen vorzeitigen Wechsel des Hygieneartikels erforderlich macht. Ohne an eine theoretische Erklärung gebunden sein zu wollen, ist anzunehmen, dass im Falle von weichmacherhaltigen (und speziell mineralölhaltigen) Mittellagen in den Verbundwerkstoffen eine Diffusion des Weichmachers in die Adhäsionsklebstoff-Schicht des Klebebandes stattfindet, was die Adhäsionseigenschaften des Klebstoffes nachteilig verändern kann. In den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffen kann eine derartige Diffusion nicht stattfinden, da kein Weichmacher vorhanden ist.
In einer Ausführungsform ist das Verbundmaterial dadurch gekennzeichnet, dass die statische Scherfestigkeit einer entsprechenden Verbindung zwischen einem Adhäsionsklebeband und der Vliesschicht bei einer Alterungszeit der Verbindung von vierzehn Tagen bei 50 °C, wie in dem unten beschriebenen Test genauer ausgeführt, um mehr als das Zehnfache, oder mehr als das Zwölffache steigt.
Als Vliesstoffe („Non-woven fabrics“) für die Anwendung innerhalb der Erfindung kommen grundsätzlich alle Vliesstoffe in Frage, welche sich mittels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens (Extrusionslaminierung) mit den erfindungsgemäßen Materialien der Mittellage verarbeiten lassen. Derartige Vliesstoffe sowie Verfahren zu ihrer Herstellung sind im Stand der Technik bekannt (vgl. Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, Band 17, Seite 287ff; vgl. auch 5. Auflage, Band A17, Kapitel„Nonwoven Fabrics“, Seiten 565-587).
Als textiles Fasermaterial für die Herstellung der Vliesstoffe zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffen kommen grundsätzlich alle Fasermaterialien in Frage, die mittels der bekannten Herstellungsverfahren zu Vliesstoffen, d.h. zu einem Gelege aus Stapelfasern oder Endlosfasern verarbeitet werden können. Ausgenommen hiervon sind lediglich mineralische Fasern und Glasfasern. Es können sowohl natürliche wie halbsynthetische oder vollsynthetische Fasern verwendet werden. Ebenso können einheitliche Fasermaterialien als auch Mischungen von verschiedenen Fasermaterialien eingesetzt werden. Geeignete Fasermaterialien sowie die Kriterien für ihren Einsatz sind dem Fachmann aus seinem allgemeinen Fachwissen geläufig (vgl. Ullmann, loc. cit.).
Beispiele für geeignete Fasermaterialien sind vollsynthetische Fasern, wie etwa Polyethylen-, Po- lyethylenterephthalat-, Polypropylen-, Polyester-, Viskose-, Polyamid-, Bauwoll-, oder Wollfasern. In einer Ausführungsform bestehen die Fasern aus Polypropylen.
Auf dem Gebiet der Vliesherstellung sind zudem Zwei-Komponenten-Fasern bekannt, welche dem resultierenden Vlies besondere Eigenschaften verleihen können. Eine Untergruppe dieser Fasern sind die Zwei-Komponenten-Fasern aus zwei synthetischen Polymeren, etwa Polyester-Polyamid, Poylester-Polypropylen, Polyamid 6-Poylamid 6.6, und dergleichen. Ferner ist bekannt, dass derartige Zwei-Komponenten-Fasern bereits bei der Herstellung so modifiziert werden können, dass die zwei Komponenten in exakt definierten räumlichen Abschnitten der Fasern zu finden sind (z.B. als Kern und Hülle, als Segmente, und dergleichen). Alle derartigen Ausführungsformen sind grundsätzlich bei den Vliesstoffen für die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe umfasst.
Vliesstoffe können zudem mittels bekannter Verfahren aus dem Stand der Technik sowohl einschichtig oder mehrschichtig hergestellt werden, d.h., es kann das Fasermaterial über den Querschnitt des Vliesstoffes unterschiedlich gewählt werden. Sowohl einschichtige als auch mehrschichtige Vliesstoffe sind für die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe umfasst.
In einer Ausführungsform stellen die Vliesstoffe einschichtige Vliesstoffe dar, d.h., die Art und Zusammensetzung der Fasern ändert sich über den Querschnitt der Außenlage nicht.
Bei der Herstellung der Vliesstoffe können verschiedene Verfahren zum Einsatz kommen, um eine Bindung der Fasern untereinander bzw. mit dem Trägermaterial zu erreichen. Es kommen dabei mechanische, adhäsive und thermische Verfahren zu Einsatz. Grundsätzlich sind für die Herstellung der Vliesstoffe für die Verwendung in den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffen alle diese Verfahren geeignet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Vliesstoffe ausgewählt aus der Gruppe der mittels Wasserstrahlbindung (auch„Water-jet bonding“,„Water entanglement“ oder„Spunlace“ genannt) gebundenen Vliesstoffe, die aus einem Faserflor, d.h., aus einem Gelege aus Stapelfasern,„Kardenvlies“ oder Endlosfasern bestehen.. Dieses Herstellungsverfahren zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass es besonders dazu geeignet ist, Vliesstoffe mit vordefinierten Mustern (z.B. Loch- oder Siebmuster) in Abhängigkeit von der Anzahl und Anordnung der Wasserstrahldüsen zu erhalten. Dabei werden die Fasern durch die eindringenden Wasserstrahlen im Gelege miteinander verwirbelt.
Erfindungsgemäße Verbundwerkstoffe können durch das im Stand der Technik bekannte Verfahren der Extrusionslaminierung hergestellt werden, wobei die Polymermischung der Mittellage als heißer, flüssiger Film auf bzw. zwischen die Vlieslage(n) eingebracht wird, wobei sich beim Erkalten zwischen der Mittellage und der/den Vlieslagen unmittelbar eine direkte Verbindung ergibt.
Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Verbundmaterialien werden mittels der folgenden Testverfahren bestimmt.
Test auf Ölbeständigkeit:
Ein quadratischer Prüfabschnitt des Verbundmaterials mit einer Größe von 70 mal 70 mm wird an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils in eine Metallschiene eingespannt und durch senkrechten Zug um 100 %, d.h., auf eine Länge in Zugrichtung von 140 mm, gedehnt. Auf den gespannten Prüfabschnitt wird mittels einer Tropfpipette mittig ein Tropfen der Prüfflüssigkeit mit 0,030 g aufgebracht. In einem Zeitraum von drei Stunden wird der Prüfabschnitt wiederholt visuell kontrolliert. Werden nach drei Stunden keine mechanischen Veränderungen (Löcher, Risse und dergleichen) an der Auftragungsstelle bzw. um die Auftragungsstelle herum festgestellt, gilt das Material gemäß der hier verwendeten Definition als ölbeständig.
Als standardisierte Prüfflüssigkeiten werden die in Hautpflegemitteln häufig verwendeten Öle Mandelöl (mit der CAS-Nr. 90320-37-9, einer relativen Dichte von 0,916 ( 20°C ), einer Säurezahl von < 1 ,0 mg KOH/g und einer Peroxidzahl < 5) und Paraffinöl (der Firma VWR Chemicals mit der Ref.Nr. 301440ZK) verwendet. Ölbeständigkeit gegenüber einem von beiden Ölen genügt, um Beständigkeit im Sinne dieser Beschreibung zu definieren.
Test auf elastische Kapazität:
Ein Prüfabschnitt des Verbundmaterials mit einer Breite von 130 mm („ursprüngliche Breite“) und einer Länge von 90 mm wird (quer zur Maschinenlaufrichtung) in eine Zugmaschine eingespannt (Klemmenabstand 70 mm) und folgendem Spannungs-Entspannungs-Zyklus unterworfen: 1. Vorspannung mit einer Kraft von 0, 1 N bei Anwendung einer Zuggeschwindigkeit von 150 mm/min vorgespannt.
2. Belastung 1 : Elongation von 0% auf 100 % mit einer Zuggeschwindigkeit von 500 mm/min.
Elongation von 100 % wird für 10 Sekunden gehalten. Messwert:„Spannung 1“ in N bei 50 % Elongation.
3. Entlastung 1 : Elongation 100% auf 0% mit einer Rückstellgeschwindigkeit von 150 mm/min.
4. Belastung 2: Elongation von 0% auf 100 % mit einer Zuggeschwindigkeit von 500 mm/min.
5. Entlastung 2: Elongation 100% auf 0% mit einer Rückstellgeschwindigkeit von 150 mm/min.
Elongation von 0% wird für 60 Sekunden gehalten. 6. Belastung 3: Elongation auf 100% mit einer Zuggeschwindigkeit von 500 mm/min
7. Entlastung 3: Elongation von 100% auf 0% mit einer Rückstellgeschwindigkeit von 150 mm/min. Messwert:„Spannung 3“ in N bei 50% Elongation.
Die Berechnung der elastischen Kapazität erfolgt gemäß Formel (1 ):
„Spannung 1“ [N] -„Spannung 3“ [N] = Elastische Kapazität [N] (1)
Test auf Stabilität der Verklebung (Statischer Schertest):
1. Ziel der Prüfung Prüfung der Verankerung eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials mit einem Adhäsionsklebeband (beispielhaft: Windelohr und Windeltape) und deren Zeitstand unter Temperatureinfluss.
2. Prüfmaterial / Klimatisierung Muster : mind. 24h
Klimatisierung : 23 ± 2 °C und 50 ± 5 % relativer Luftfeuchtigkeit (RT) 3. Geräte
Scherständer mit Zeiterfassung, Wärmeschrank (37°C), 1000 g-Gewichte, Überrollgerät (2,5 kg Anpressrolle)
4. Prüfparameter Adhäsionsklebeband: Das in diesem Test verwendete Klebeband (CP 1 M 50 der Firma Lohmann- koester) besteht aus einem PP-Spinnvlies mit 60 g/m2, welches mit einem lösemittelfreiem, UV vernetzbarem Silikon beschichtet ist und einem auf der gegenüberliegenden Seite aufgebrachtem HMPSA ( drucksensibler Hotmelt ) mit einem Auftragsgewicht von 50 g/m2 und einer Verarbeitungstemperatur von 180°C, mit einer Viskosität bei 180 °C von 32850 mPas und einer Sofortklebekraft (Quickstick) auf Stahl von 27 N/25 mm (Testmethode im Anhang beschrieben).
Prüflingsbreite von Adhäsionsklebeband (hier verwendet: Windeltape CP 1 M 50 der Firma Loh- mann-koester ): 25 mm
Prüflingsbreite von Verbundmaterial (z.B. Windelohrmaterial (z.B. ESP)): 60 mm (bei Abweichung gut kennzeichnen)
Belastungsrichtung: quer zur Maschinenlaufrichtung des Verbundmaterials
Überrollen : 2,5 Kg - 300 mm/min., 1x vor und zurück
Belastung : 1000 g
Belastungswinkel : 180°
Prüftemperatur : 37°C
5. Durchführungsbeginn
Das Verbundmaterial (z. B. Windelohrmaterial) wird quer zur Laufrichtung in rechteckiger Form ausgeschnitten. Das Adhäsionsklebeband (z. B. Windeltape) wird zum Schneiden auf Silikonpapier aufgeklebt und quer zur Laufrichtung ausgeschnitten. Der Schnitt muss sauber und gerade sein. Nach dem Schneiden wird das Adhäsionsklebeband sofort auf einem Ende des Verbundmaterials kaschiert. Die überlappende Fläche beträgt 16 mm c 25 mm. Anschließend wird der Prüfling mit dem Überrollgerät überrollt.
Am unkaschierten Teil des Adhäsionsklebebandes wird mittig gelocht und mit Klammern gesichert. Am anderen Ende des Verbundmaterials wird mit einen ca. 14mm breiten beschichteten Klett beide Seiten verstärkt und mit Klammern gesichert. 6. Verweilzeit vor Prüfungen
Die Scherfestigkeit wird für nicht gealterte Proben ohne Einhalten einer Wartezeit ermittelt. Für den Alterungsschritt werden sie zwischen zwei Pertinaxscheiben (100 mm x 260 mm x 8 mm) geklemmt und für die zur Alterung vorgesehene Zeitspanne bei erhöhter Temperatur im Ofen mit 2 x 5 kg Gewichtsbelastung gelagert.
Standardmäßig werden die Proben in diesem Test für 14 Tage bei 50°C gealtert.
7. Weitere Durchführung
Die fertigen Prüflinge werden nun mittels einer Klammer, die mindestens die Breite des Prüflings aufweist, in den Scherofen gehängt und mit einem Gewicht belastet. Die Belastung erfolgt quer zur Laufrichtung des Verbundmaterials. Es ist wichtig, dass dieser Schritt schnell durchgeführt wird, da sonst der Scherofen zu viel Wärme verliert (Temperaturverlust kann zu höheren Scherwerten führen).
Es wird die Zeit festgehalten, welche vom Befestigen des Gewichtes bis zum Abfallen des Prüflings verstreicht.
8. Ergebnis
Auswertung: hier h / 25 mm bei 37°C (h = Stunden, bestimmt mit einer Genauigkeit von zwei Nachkommastellen)
Alle Einzelwerte daraus:
Mittelwert x aus Anzahl der Messwerte n mit Standardabweichung s.
Die Werte für gealterte und ungealterte Proben werden verglichen und ein Faktor bestimmt, welcher die Änderung der Scherfestigkeit nach der Alterung ausdrückt.
Anhang: Bestimmung der Sofortklebekraft für das Testklebeband auf Stahl
1. Prüfmaterial / Klimatisierung
Muster : mind. 4 h
Rollenware : mind. 24 h
Klimatisierung : 23 ± 2°C und 50 ± 5% relativer Luftfeuchtigkeit RT 2. Geräte und Chemikalien
Zugprüfgerät mit 90° Schiebevorrichtung oder Magnethalterung, Verlängerungsstreifen (Papier), Spezialbenzin 60 / 95 für die Plattenreinigung (nicht für beklebte Testplatten), Testplatte aus Stahl mit 50 mm Breite (z.B. AFERA-Stahl der Firma Rocholl).
3. Prüfparameter
Prüflingsbreite : 25 mm (bei Abweichung gut kennzeichnen)
Prüflingslänge : 250 mm (Enden 20 mm abkleben = 210 mm)
Prüfgeschwindigkeit : Abwärts 300 mm / min
Aufwärts 300 mm / min
Abzugswinkel : 90°
Klemmenabstand : 1 10 mm (obere Klemme bis Testplatte)
Weg abwärts : 65 mm
Weg aufwärts : bis das Klebeband komplett von der Testplate
getrennt ist
Trennweg : 50 mm (=Breite der Testplatte)
Haltezeit : 0 Sekunden
4. Durchführunqsbeqinn
Das Klebeband wird in einer Breite von 25 mm, längs zur Laufrichtung, 250 mm lang, ausgeschnitten. Falls das Klebeband ohne Abdeckpapier vorliegt, ist es vor dem Schneiden auf Silikonpapier aufzukleben. Der Schnitt muß sauber und gerade sein (nicht auf Silikonpapier lagern!).
Die Sofortklebekraft wird ohne Einhalten einer Wartezeit ermittelt.
5. Prüfung
Von der zu prüfenden Seite wird die Abdeckung entfernt, die beiden Enden werden solcher Weise in die obere Klemme der Prüfmaschine eingespannt, so dass eine Schlaufe entsteht (Die Enden des Klebebandes werden im Bereich der Klemmen mit Papier abgedeckt).
Diese Schlaufe ist sofort auf die waagerecht befestigte Testplatte zu fahren bis eine Kontaktfläche von 25mm x 50mm entsteht (Testplatten Breite ist 50mm). Wenn das Klebeband die Testplatte nicht über die volle Breite abdeckt, muss der Klemmenabstand reduziert werden.
Sobald die Kontaktfläche befahren worden ist wird die Schlaufe sofort wieder nach oben gezogen.
6. Ergebnis
Mittelwert x aus der Anzahl der Messwerte n mit Standardabweichung s. Auswertung : Fmax: Höchstkraft in [N/25mnn]
Detaillierte Beschreibung von Ausführunqsbeispielen
Beispiel 1 : Verbundwerkstoff Nr. V1-5
Das Material der Mittellage besteht aus:
Beispiel 2: Verbundwerkstoff Nr. V1-6
Das Material der Mittellage besteht aus:
Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel): Verbundwerkstoff Nr. #129
Das Material der Mittellage besteht aus:
Beispiel 4: Test auf Ölbeständigkeit
Die Verbundwerkstoffe der Beispiele 1-3 werden gemäß dem weiter oben beschriebenen Test mit verschiedenen Testflüssigkeiten auf ihre Ölbeständigkeit getestet. Die Ergebnisse sind in der fol- genden Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1 : Ergebnisse des Tests auf Ölbeständigkeit
Die gleichenTestergebnisse wurden auch mit verschiedenen kommerziellen Kosmetikprodukten als Testflüssigkeiten erhalten, die zusätzlich zu den genannten Testölen noch folgende Basisöle (teilweise in Form von Ölmischungen) enthielten: Rapsöl, Palmenkern- oder Kokosöl, Avocadoöl, Sonnenblumenöl, Olivenöl, Sheabutter, und/oder Ringelblumenöl.
Beispiel 5: Test auf elastische Kapazität
Die Verbundwerkstoffe der Beispiele 1-3 werden gemäß dem weiter oben beschriebenen Test auf ihre elastische Kapazität hin untersucht. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 2: Ergebnisse des Tests auf elastische Kapazität
Beispiel 6: Test auf statische Scherfähigkeit einer Verbindung des Verbundwerkstoffs mit einem Adhäsionsklebeband Die Verbundwerkstoffe der Beispiele 1-3 werden gemäß dem weiter oben beschriebenen Test auf ihre elastische Kapazität hin untersucht. Als Adhäsionsklebeband wurde Windeltape CP 1 M 50 der Firma Lohmann-koester verwendet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3: Ergebnisse des Tests auf statistische Scherfestigkeit einer Klebestelle des Verbundwerkstoffs mit einem Adhäsionsklebeband.
Das Versagensbild unterscheidet sich wie folgt:
Bei der Referenz # 129 (ungealtert und gealtert) sowie bei der ungealterten V1-5 schert das Tape vom Laminat ab( = Adhäsionsbruch ).
Bei den gealterten Proben # V1-5 (nach 14 Tagen) schert das Tape nicht mehr vom Laminat ab. Stattdessen spaltet das Laminat. D.h. es treten Vliesausrisse am Laminat auf und das Vlies spaltet sich teilweise von der elastischen Folie ab. D.h. es kommt hier zu keinem Adhäsionsbruch zwischen Tape und Verbundoberfläche ( = Vlies ), sondern zu einem Kohäsionsbruch innerhalb des Laminates. Die Haftung am Verbund ist so hoch, dass dieser zerstört wird.
D.h. die Probe des Verbundwerkstoffes #V1-5, dessen Polymermischung keine Zusätze von Weichmachern insbesondere von Mineralölen enthält, ermöglicht eine sich über die Zeit hinweg entwickelnde stabile Verklebung des Klebebandes mit dem Verbundwerkstoff. Dies drückt sich über die Steigerung der Statischen Scherfestigkeit, ausgedrückt in der Verlängerung der Zeitspanne bis zum Bruch um das 15,5-fache aus.
Hingegen verhindert der Verbundwerkstoff #129, dass sich über eine gewisse Lagerungszeit eine innige Verbindung des Klebstoffes des Tapes mit dem Verbundwerkstoff einstellt. ( Es kommt zum Adhäsionsbruch). Die statische Scherfestigkeit steigt nur um das ca. 3,5-fache. Hier sind die Ölbestandteile in der Formulierung der Polymermischung des Verbundwerkstoffes #129 als Ursache zu finden. Es findet eine Migration des Öls bis an die Klebstoffoberfläche statt.

Claims

Ansprüche
1 Ölbeständiger, flächig ausgebildeter Verbundwerkstoff (Laminat), bestehend aus einer Mittellage und mindestens einer oberhalb und/oder unterhalb angeordneten Außenlage oder Außenlagen, wobei die Außenlage(n) aus Materialien, ausgewählt aus Vliesstoffen („Non-woven fabrics“), bestehen und nicht mittels eines separaten Klebstoffes an der Mittellage befestigt sind, wobei die Mittellage einen einschichtigen Aufbau aufweist, und wobei die Mittellage aus einer Polymermischung besteht, welcher mindestens ein thermoplastisches Elastomer aus der Gruppe der Styrol/Isopren/Styrol-Triblock-Copolymere (SIS) enthält und ferner mindestens ein Polymer, ausgewählt aus der Gruppe der olefinischen Polymere enthält, wobei die olefinischen Polymere ausgewählt sind aus der Gruppe der Polyethylene und Polypropylene und Copolymere von Ethylen und Propylen und thermoplastischen elastomeren Polyolefinen (TPOs), und wobei die Polymermischung der Mittellage keine Zusätze von Weichmacher(n), insbesondere von Mineralölen, enthält.
2 Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die olefinischen Polymere der Polymermischung der Mittellage ausgewählt sind aus der Gruppe der mittels Metal- locen-Katalyse hergestellten Polyethylene und Polypropylene und Copolymeren von Ethylen und Propylen.
3 Verbundwerkstoff gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyolefin des Polymerblends der Mittellage ein Polypropylen oder ein Copolymer aus Ethylen und Propylen ist.
4 Verbundwerkstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Außenlagen ausgewählten Vliesstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe der mittels Wasserstrahlbindung gebundenen Vliesstoffe.
5 Verbundwerkstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Außenlagen ausgewählten Vliesstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe der einschichtigen Vliesstoffe.
6 Verbundmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern der Vliesstoffe aus einem einheitlichen Fasertyp, oder aus einer Mischung verschiedener Fasertypen bestehen.
7. Verbundwerkstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelage eine Dicke von 100 Mikrometern oder weniger, oder im Bereich zwischen 20 und 100 Mikrometern, oder im Bereich zwischen 20 und 70 Mikrometern, aufweist.
8. Verbundwerkstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das SIS-Triblock-Copolymer der Mittellage weniger als 10% oder weniger als 1 % an Diblock-Bestandteilen enthält.
9. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt zwei Außenlagen mit der Mittellage verbunden sind, wobei die eine oberhalb und die andere unterhalb der Mittellage angebracht ist.
10. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die sta- tische Scherfestigkeit einer Verbindung zwischen einem Adhäsionsklebeband und der Vliesschicht der Außenlage bei einer Alterungszeit der Verbindung von vierzehn Tagen bei 50 °C um mehr als das Zehnfache, oder mehr als das Zwölffache steigt..
1 1. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Kapazität größer ist als 9 N/100 mm.
12. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellage durch Extrusionslaminierung auf bzw. zwischen die Außenlage(n) auf- bzw. eingebracht wird.
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