PL182116B1

PL182116B1 - Folia wielowarstwowa PL

Info

Publication number: PL182116B1
Application number: PL95320886A
Authority: PL
Inventors: Ann L Mccormack; Kevin G Hetzler
Original assignee: Kimberly Clark Co
Priority date: 1994-12-20
Filing date: 1995-12-19
Publication date: 2001-11-30
Also published as: EP0799128A2; GB2296216B; WO1996019346A2; DE69532821T2; EG20808A; FR2728786B1; FR2786726A1; CO4440499A1; DE69532821D1; CA2208535A1; CN1092563C; AR000355A1; GB9526112D0; PL320886A1; RU2147521C1; WO1996019346A3; BR9510475A; GB2296216A; ZA9510604B; AU4603596A

Abstract

1. Folia wielowarstwowa zawierajaca war- stwe rdzeniowa z polimeru termoplastycznego i pierwsza warstwe powlokowa, przy czym war- stwa rdzeniowa posiada pierwsza powierzchnie zewnetrzna i druga powierzchnie zewnetrzna oraz pierwsza warstwa powlokowa jest przymo- cowana do pierwszej powierzchni zewnetrznej warstwy rdzeniowej tworzac folie wielowar- stwowa, przy czym folia wielowarstwowa wy- znacza grubosc calkowita, a pierwsza warstwa powlokowa wyznacza grubosc pierwszej powloki, znamienna tym, ze warstwa rdzeniowa (12) za- wiera wypelniacz i ma puste przestrzenie wokól wypelniacza oraz grubosc (24) pierwszej powloki stanowi mniej niz okolo 10% grubosci calkowi- tej (28), przy czym grubosc calkowita (28) nie przekracza okolo 30 µm, zas folia wielowarstwo- wa nieprzepuszczalna dla cieczy ma szybkosc przepuszczania pary wodnej wynoszaca co naj- mniej 300 g/m2/24 h. FIG. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazkujest folia wielowarstwowa. Folie tego typu i zawierające laminaty posiadają wiele zastosowań, zwłaszcza w przypadku przedmiotów o ograniczonym czasie użytkowania i jednorazowych.

Wiele produktów wymaga obecnie bardzo skomplikowanych elementów składowych i jednocześnie żąda się, aby miały one ograniczony czas użytkowania lub były jednorazowego użytku.

Poprzez ograniczony czas użytkowania albo jednorazowy użytek rozumie się to, że produkt i/lub składnik jest używany tylko kilka razy albo ewentualnie tylko raz, zanim zostanie wyrzucony. Przykłady takich wyrobów obejmują, ale nie sąograniczone do, wyroby chirurgiczne i medyczne, takie jak materiały i ubrania chirurgiczne, jednorazową odzież roboczą, taką jak kombinezony i fartuchy laboratoryjne, oraz wyroby chłonne higieny osobistej, takie jak pieluchy, spodenki treningowe, bielizna chroniąca przed niekontrolowanym wydalaniem, podpaski higieniczne, bandaże, ścierki i tym podobne. Wszystkie te wyroby mogąi wykorzystująjako składniki folie i włókniste materiały nietkane. Podczas kiedy oba te materiały sązwykle stosowane na przemian, folie wydają się mieć lepsze właściowści barierowe, zwłaszcza dla płynów, podczas kiedy włókniste materiały włókninowe posiadają między innymi lepsze właściwości dotykowe, zapewniają komfort i estetykę. Kiedy materiały te są stosowane w wyrobach o ograniczonym czasie użytkowania i/lub jednorazowych, bardzo silne jest dążenie do maksymalizacji zaprojektowanych właściwości, przy jednoczesnym zmniejszeniu kosztów. W tym celu, pożądane jest zwykle stosowanie w celu osiągnięcia zamierzonych wyników albo folii albo włókniny, ponieważ kombinacja jest zwykle bardziej kosztowna. W dziedzinie folii, dokonywano już wcześniej prób wytwarzania folii wielowarstwowych o zmniejszonej grubości, na przykład z opisu patentowego USA nr 5,261,899 znana jest folia trój warstwowa wykonana z warstwą centralną która stanowi od około 30 do 70% całkowitej grubości folii wielowarstwowej. Jedną zaletą związaną z kształtowaniem folii wielowarstwowych jest to, że folii mogąbyć nadane specyficzne właściwości, a poprzez wytwarzanie folii z wielu warstw, najbardziej kosztowne składniki mogąbyć umieszczone w warstwach zewnętrznych, gdzie będą one najczęściej potrzebne.

Celem niniejszego wynalazkujest opracowanie folii wielowarstwowej, która może być obrabiana w celu zapewnienia specyficznych właściwości, jednocześnie dostarczając te właściwości przy bardzo małej grubości.

Folia wielowarstwowa zawierająca warstwę rdzeniową z polimeru termoplastycznego i pierwszą warstwę powłokową przy czym warstwa rdzeniowa posiada pierwszą powierzchnię zewnętrzną! drugąpowierzchnię zewnętrzną oraz pierwsza warstwa powłokowa jest przymocowana do pierwszej powierzchni zewnętrznej warstwy rdzeniowej tworząc folię wielowarstwową przy czym folia wielowarstwowa wyznacza grubość całkowitą a pierwsza warstwa powłokowa wyznacza grubość pierwszej powłoki, charakteryzuje się według wynalazku tym, że warstwa rdzeniowa zawiera wypełniacz i ma puste przestrzenie wokół wypełniacza oraz grubość pierwszej powłoki stanowi mniej niż około 10% grubości całkowitej, przy czym grubość całko

182 116 wita nie przekracza około 30 pm, zaś folia wielowarstwowa nieprzepuszczalna dla cieczy ma szybkość przepuszczania pary wodnej wynoszącą co najmniej 300 g/m²/24 h.

Korzystnie grubość pierwszej powłoki pierwszej warstwy powłokowej nie przekracza około 2 pm.

Korzystnie warstwa rdzeniowa zawiera wypełniacz cząsteczkowy w ilości wynoszącej co najmniej 60% wagowych w odniesieniu do całkowitej wagi warstwy rdzeniowej.

Folia wielowarstwowa zawierająca warstwę rdzeniową z polimeru termoplastycznego oraz pierwszą i drugą warstwę powłokową, przy czym warstwa rdzeniowa posiada pierwszą powierzchnię zewnętrzną i drugą powierzchnię zewnętrzną, oraz pierwsza warstwa powłokowa jest przymocowana do pierwszej powierzchni zewnętrznej warstwy rdzeniowej, a druga warstwa powłokowa jest przymocowana do drugiej powierzchni zewnętrznej warstwy rdzeniowej, przy czym folia wielowarstwowa wyznacza grubość całkowitą, pierwsza warstwa powłokowa wyznacza grubość pierwszej powłoki, druga warstwa powłokowa wyznacza grubość drugiej powłoki, a warstwa rdzeniowa wyznacza grubość rdzenia, odznacza się według wynalazku tym, że warstwa rdzeniowa zawiera wypełniacz i ma puste przestrzenie wokół wypełniacza i grubość pierwszej powłoki stanowi nie więcej niż około 7,5% grubości całkowitej, przy czym grubość całkowita nie przekracza około 30 pm, zaś folia wielowarstwowa nieprzepuszczalna dla cieczy ma szybkość przepuszczania pary wodnej wynoszącą co najmniej 300 g/m²/24 h.

Korzystnie grubość drugiej powłoki drugiej warstwy powłokowej stanowi nie więcej niż około 7,5% grubości całkowitej.

Korzystnie grubość pierwszej powłoki pierwszej warstwy powłokowej nie przekracza około dwóch pm.

Korzystnie grubość drugiej powłoki drugiej warstwy powłokowej nie przewyższa około dwóch pm.

Korzystnie grubość pierwszej powłoki pierwszej warstwy powłokowej i grubość drugiej powłoki drugiej warstwy powłokowej, połączone ze sobą, wynoszą nie więcej niż około piętnaście procent grubości całkowitej.

Folia wielowarstwowa zawierająca warstwę rdzeniową z wytłaczalnego polimeru termoplastycznego, posiadającąpierwsząpowierzchnię zewnętrznąi drugą powierzchnię zewnętrzną pierwszą warstwę powłokową przymocowaną do pierwszej powierzchni zewnętrznej warstwy rdzeniowej i drugą warstwę powłokową przymocowaną do drugiej powierzchni zewnętrznej warstwy rdzeniowej z utworzeniem folii wielowarstwowej, przy czym folia wielowarstwowa wyznacza całkowitą grubość, pierwsza warstwa powłokowa wyznacza grubość pierwszej powłoki, druga warstwa powłokowa wyznacza grubość drugiej powłoki a warstwa rdzeniowa wyznacza grubość rdzenia, charakteryzuje się według wynalazku tym, że pierwsza warstwa powłokowa wyznacza grubość pierwszej powłoki wynoszącą około dwóch pm albo mniej, druga warstwa powłokowa wyznacza grubość drugiej powłoki wynoszącą około dwóch pm albo mniej, grubość pierwszej powłoki stanowi nie więcej niż około 7,5% grubości całkowitej, i grubości drugiej powłoki stanowi nie więcej niż około 7,5% grubości całkowitej, przy czym grubość całkowita nie przewyższa około 30 pm, oraz warstwa rdzeniowa zawiera wypełniacz, w ilości wynoszącej co najmniej 60% wagowych, w odniesieniu do całkowitej wagi warstwy rdzeniowej, przy czym wokół wypełniacza znajdują się puste przestrzenie, oraz nieprzepuszczalna dla cieczy folia wielowarstwowa posiada szybkość przepuszczania pary wodnej wynoszącą co najmniej 300 gramów na metr kwadratowy na 24 godziny.

Folie wielowarstwowe są wykonywane za pomocą tradycyjnych technik wykonywania folii, takich jak procesy wylewania i wyciskania współbieżnego nadmuchowego folii. Folie są wytwarzane z warstwą rdzeniową wykonaną z wytłaczanego polimeru termoplastycznego, z warstwą rdzeniową tworzącą pierwszą powierzchnię zewnętrznąi drugą powierzchnię zewnętrzną. W najbardziej podstawowym ukształtowaniu, pierwsza warstwa powłokowa jest mocowana, zwykle podczas procesu wyciskania współbieżnego, do pierwszej powierzchni zew

182 116 nętrznej warstwy rdzeniowej, w celu utworzenia folii wielowarstwowej. Folia wielowarstwowa tworzy określa grubość całkowitą, z pierwszą warstwą powłokową określającą grubość pierwszej powłoki, która stanowi mniej niż około 10% całkowitej grubości błony wielowarstwowej. Jest to spowodowane rozciąganiem wytłoczonej folii do takiego stopnia, że dostarcza się cienką folię wielowarstwową mieszczącą się w podanych tutaj wymiarach. W rezultacie, grubość pierwszej warstwy powłokowej nie przewyższa około 2 pm. Przy bardzo cienkiej błonie wielowarstwowej, może być pożądane laminowanie folii wielowarstwowej z innym materiałem, takim jak warstwa podłożowa. Odpowiednie warstwy podłożowe obejmują, ale nie są ograniczone do, takie materiały jak inne folie, włókniste materiały nietkane, materiały tkane, płótna tapicerskie, siatki, albo połączenia powyższych. W innych wariantach wykonania niniejszego wynalazku, warstwa rdzeniowa może posiadać pierwszą warstwę powłokową, przymocowaną do pierwszej powierzchni zewnętrznej warstwy rdzeniowej, i drugą warstwę powłokową, przymocowaną do drugiej powierzchni zewnętrznej warstwy rdzeniowej. W takich sytuacjach, pierwsza warstwa powłokowa i druga warstwa powłokowa powinny posiadać połączoną grubość, która nie przekracza około 15% grubości całkowitej, a bardziej pożądane jest, aby ani grubość pierwszej powłoki ani grubość drugiej powłoki nie była większa niż około 7,5% całkowitej grubości folii wielowarstwowej. Jeśli jest to pożądane, jedna albo więcej warstw może zawierać inne dodatki, takie są głównie wypełniacz cząsteczkowy. Najbardziej typowo, wypełniacze takie są głównie stosowane w warstwie rdzeniowej przy, na przykład, zawartości procentowej wagowej wynoszącej co najmniej około 60% w odniesieniu do całkowitej wagi tej konkretnej warstwy.

Folie wielowarstwowe według wynalazku są przepuszczalne dla gazów, zarówno dzięki zastosowaniu specjalnych polimerów, które umożliwiajądyfiizję gazów przez warstwy, jak i poprzez zastosowanie wypełniaczy cząsteczkowych. Dla nadania foliom przepuszczalności dla gazów są one rozciągane i/lub ściskane pomiędzy rolkami ściskającymi tak, aby wytworzyć puste przestrzenie w i dookoła cząsteczek w celu umożliwienia przesyłania pary wodnej i innych gazów. Folie wielowarstwowe przepuszczalne dla gazów posiadają szybkości przepuszczania pary wodnej wynoszące co najmniej 300 gramów na metr kwadratowy na 24 godziny.

Takie folie i laminaty posiadają szeroki wachlarz zastosowań, obejmujący, ale nie ograniczony do, stosowanie w wyrobach chłonnych higieny osobistej obejmujących pieluchy, spodenki treningowe, podpaski higieniczne, wyroby ochronne przy niekontrolowanym wydalaniu, bandaże i tym podobne. Te same folie i laminaty mogą być także stosowane w artykułach takich jak materiały i ubrania chirurgiczne, oraz w różnych wyrobach odzieżowych, zarówno w całym wyrobie jak i w jego składniku.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój boczny folii wielowarstwowej według niniejszego wynalazku, przy czym, w celu ułatwienia opisu, prawa strona folii została rozdzielona, fig. 2 - przekrój boczny laminatu foliowo/włókninowego z folią wielowarstwową według niniejszego wynalazku, fig. 3 -schematyczny widok z boku ilustrujący sposób wytwarzania folii wielowarstwowej według niniejszego wynalazku oraz laminatu foliowo/włókninowego zawierającego folię według niniejszego wynalazku, i fig. 4 - częściowo wycięty widok z góry przykładowego wyrobu chłonnego higieny osobistej, w tym przypadku pieluchy w której zastosowano folię wielowarstwową według niniejszego wynalazku.

Przedmiotem niniejszego wynalazku sąfolie wielowarstwowe, to znaczy folie posiadające dwie albo więcej warstw, przy czym folie mogą być laminowane z warstwami podłożowymi, takimi jak, na przykład, materiały włókninowe. Na fig. 1 przedstawiona jest, bez zachowania skali, folia wielowarstwowa 10, która dla celów ilustracji, została rozdzielona po prawej stronie figury. Folia wielowarstwowa 10 zawiera warstwę rdzeniową 12 wykonaną z wytłaczanego polimeru termoplastycznego, takiego jak poliolefina albo mieszanina poliolefin. Warstwa rdzeniowa 12 posiada pierwsząpowierzchnię zewnętrzną 14 i drugą powierzchnię zewnętrzną zewnętrzną 16. Warstwa rdzeniowa ma także grubość rdzenia 22. Do pierwszej powierzchni zewnętrznej 14 warstwy rdzeniowej 12 jest przymocowana pierwsza warstwa powłokowa 18, która ma grubość 24 pierwszej powłoki. Do drugiej powierzchni zewnętrznej 16 warstwy rdzeniowej 12 jest opcjonal

182 116 nie przymocowana druga warstwa powłokowa 20, która ma grubość 26 drugiej powłoki. Dodatkowo, folia wielowarstwowa 10 posiada grubość całkowitą 28. Takie folie wielowarstwowe 10 mogą być wykonywane w wielu różnych procesach dobrze znanych osobom posiadającym normalną wiedzę na temat wytwarzania folii. Dwoma szczególnie korzystnymi procesami sąprocesy wyciskania współbieżnego wylewanego i wyciskania współbieżnego nadmuchowego. W procesach takich, dwie albo trzy warstwy są formowane jednocześnie i wychodzą z wytłaczarki w postaci wielowarstwowej. Z powodu niezwykle małej grubości folii wielowarstwowych według niniejszego wynalazku, procesy takie najprawdopodobniej okażąsię najbardziej korzystnymi, chociaż możliwe jest także kształtowanie folii wielowarstwowych przy zastosowaniu oddzielnych procesów wytłaczania.

Ważną cechą niniejszego wynalazku jest zdolność do wykorzystywania bardziej ogólnej warstwy rdzeniowej 12 w połączeniu z o wiele cieńszą i bardziej szczególnie ukształtowaną warstwą powłokową, takąjak pierwsza warstwa powłokowa 18, albo połączenie dwóch albo większej ilości warstw powłokowych przymocowanych do jednej albo obu stron warstwy rdzeniowej 12. Tak więc, możliwe jest kształtowanie folii wielowarstwowych 10, z wieloma warstwami materiału. Warstwa rdzeniowa 12 wraz z pierwszą warstwą powłokową 18 i opcjonalną drugą warstwą powłokową20 mogą być wykonywane z dowolnych polimerów, które można stosować w ukształtowaniach folii wielowarstwowych zawierających, ale nie ograniczonych do, poliolefiny obejmujące homopohmery, kopolimery i mieszaniny. W celu dalszego zmniejszenia kosztu warstwy rdzeniowej 12, do mieszaniny polimerowej wytłaczanej warstwy rdzeniowej może być dodany jeden albo więcej typów wypełniaczy. Mogą być stosowane zarówno wypełniacze organiczne jak i nieorganiczne. Wypełniacze powinny być wybrane takie, aby nie kolidowały chemicznie albo nie miały ujemnego upływu na wytłoczoną folię. Wypełniacze te mogąbyć stosowane w celu zmniej szenia ilości polimeru używanego dla warstwy rdzeniowej 12 i i/lub nadania szczególnych właściwości, takich jak zdolność do przepuszczania gazów i/lub stłumienia zapachu. Przykłady wypełniaczy mogą obejmować, ale nie są ograniczone do, węglan wapniowy (CaCO₃), różne rodzaje gliny, krzemionkę (SiO₂), tlenek glinowy, siarczan barowy, węglan sodowy, talk, siarczan magnezowy, dwutlenek tytanu, zeolitu, siarczan glinowy, proszku typu celulozy, ziemię okrzemkową, węglan magnezowy, węglan barowy, kaolin, mikę, węgiel, tlenek wapniowy, tlenek magnezowy, wodorotlenek glinowy, ścier drzewny w proszku, mączkę drzewną, pochodne celulozy, cząsteczki polimerowe, chitynę i pochodne chityny.

Ilość wypełniacza, który może być stosowany, znajduje się w gestii ostatecznego użytkownika, jednak możliwe są dodatki od około 0 do 80% wagowych w odniesieniu do całkowitej wagi warstwy rdzeniowej 12. Ogólnie wypełniacze mają postać cząstek i zwykle mają mniej więcej sferyczny kształt, ze średnim rozmiarem cząstek mieszczącym się w zakresie od około 0,1 do około 7 pm. Ponadto, jeśli odpowiedni wypełniacz jest stosowany w połączeniu z odpowiednim rozciągnięciem folii wielowarstwowej 10, wtedy dookoła cząstek zawartych wewnątrz warstwy rdzeniowej 12 mogąbyć utworzone puste przestrzenie, czyniąc w ten sposób warstwę rdzeniową przepuszczalną dla gazów. Duże obciążenia, większe niż około 60% wagowych warstwy rdzeniowej 12, połączone z rozciąganiem, pozwalają uzyskać folie zdolne do przepuszczania gazów. Takie przepuszczalne dla gazów folie ogólnie posiadają szybkości przepuszczania pary wodnej (WVTR) przekraczającą 300 gramów na metr kwadratowy na 24 godziny.

Warstwy powłokowe 18 i 20 zwykle zawierają wytłaczane polimery termoplastyczne i/lub dodatki, które nadają folii wielowarstwowej 10 specjalne właściwości. Tak więc, pierwsza warstwa powłokowa 18 i/lub druga warstwa powłokowa 20 mogą być wykonane z polimerów, które nadajątakie właściwości jak zdolność do zwalczania drobnoustrojów, przepuszczanie pary wodnej, właściwości przylegania i/lub antyblokowe. Tak więc, konkretny polimer albo polimery wybrane dla warstwy powłokowej 18 i 20 będą zależały od poszczególnych pożądanych cech. Przykłady możliwych polimerów, które mogąbyć stosowane same albo w połączeniu obejmują homopohmery, kopolimery i mieszaniny poliolefm, oraz kopolimer etylenu z octanem winylu (EVA), kopolimer etylenu z akrylanem etylu (EEA), kopolimer etylenu z kwasem akrylowym (EAA), kopolimer etylenu z akrylanem metylu (EMA), kopolimer etylenu z akrylanem butylu

182 116 (EBA), poliester (PET), poliamid (PA), kopolimer etylenu z alkoholem winylowym (EVOH), polistyren (PS), poliuretan (PU) i olefinowe elastomery termoplastyczne, które są produktami reakcji wieloetapowej, w której kopolimer statystyczny etylenu z propylenem jest cząsteczkowo rozpraszany w głównie półkrystalicznej matrycy ciągłej z monomeru polipropylenu o dużej masie cząsteczkowej/monomeru etylenu o małej masie cząsteczkowej.

Często może być pożądane laminowanie folii wielowarstwowej 10 na jednym albo większej ilości podłóż albo warstw podtrzymujących 30, takichjak przedstawione na fig. 2. Warstwa rdzeniowa może nie posiadać wystarczających właściwości przylegających albo mocujących takich, aby łączyła się ona z warstwąpodtrzymującą30. W rezultacie, pierwsza warstwa powłokowa 18 może być wykonana z polimeru albo polimerów, które wykazują lepsze właściwości przylepne i/lub niższy punkt przylepności niż warstwa rdzeniowa 12.

Pożądanym wynikiem jeśli chodzi o materiał według niniejszego wynalazku jest osiągnięcie bardzo małej całkowitej grubości folii, a jeszcze ważniejszym, warstw powłokowych, które stanowiątylko niewielki procent całkowitej grubości folii wielowarstwowej 10. Jak pokazano na przykładach poniżej, bazując na grubości całkowitej 28 folii wielowarstwowej 10, w ukształtowaniach dwuwarstwowych grubość 24 pierwszej warstwy powłokowej 18 nie powinna być większa niż 10% całkowitej grubości 28. W ukształtowaniach folii trój warstwowych, połączona grubość pierwszej warstwy powłokowej 18 i drugiej warstwy powłokowej 20 nie powinna przewyższać 15% grubości całko witej, a ogólnie pierwsza warstwa po włokowa 18 nie po winna przekraczać 7,5% całkowitej grubości powłoki 28. To samo dotyczy drugiej warstwy powłokowej 20. W rezultacie, grubość rdzenia 22 stanowi co najmniej 85% grubości całkowitej 28, a pierwsza warstwa powłokowa 18 i druga warstwa powłokowa 20 ogólnie stanowią nie więcej niż 7,5% grubości całkowitej 28. Ogólnie, możliwe jest wytworzenie cieńszych folii o grubościach całkowitych 28 wynoszących 30 μιη albo mniej, a w pewnych zastosowaniach z warstwami powłokowymi, które nie przewyższają dwóch pm. Jest to możliwe dzięki kształtowaniu najpierw folii wielowarstwowej 10, a następnie rozciąganiu albo orientowaniu tej folii w kierunku maszynowym, co wyjaśniono bardziej szczegółowo poniżej, tak, że wynikowa folia wielowarstwowa 10 posiada zwiększone właściwości wytrzymałościowe w kierunku maszynowym, to znaczy w kierunku, który jest równoległy do kierunku folii wychodzącej z urządzenia wytłaczającego folię.

Wynikowa folia może, jeśli jest to pożądane, być laminowana na jednej albo większej ilości warstw podtrzymujących 30, które sąpokazane na fig. 2. Warstwy podtrzymujące 30 takie jak te przedstawione na fig. 2, są materiałami włókninowymi. Sposoby wytwarzania takich materiałów włókninowych są dobrze znane fachowcom w dziedzinie wytwarzania materiałów włókninowych. Takie materiały włókninowe mogą nadawać folii wielowarstwowej 10 dodatkowe właściwości, takie jak odczucie większej miękkości, przy dotyku, podobnie do ubrania. Jest to szczególnie korzystne, kiedy folia wielowarstwowa 10 jest stosowana jako warstwa barierowa dla płynów, w takich zastosowaniach jak powłoki zewnętrzne dla wyrobów chłonnych higieny osobistej i materiały barierowe dla zastosowań szpitalnych, chirurgicznych i w pomieszczeniach o wysokiej czystości, takichjak, na przykład, materiały i ubrania chirurgiczne i inne formy ubiorów. Mocowanie warstw podtrzymujących 30 do pierwszej warstwy powłokowej 18 i drugiej warstwy powłokowej 20 może być dokonywane poprzez wykorzystanie oddzielnego przylepca, takiego jak kleje topliwe i bazujące na rozpuszczalnikach, albo poprzez zastosowanie ciepła i/lub ciśnienia, na przykład za pomocą podgrzewanych rolek spajających. W rezultacie, może być pożądane ukształtowanie jednej albo obu, pierwszej warstwy powłokowej 18 i drugiej warstwy powłokowej 20 tak, aby posiadały właściwości przylepne, w celu ułatwienia procesu laminacji.

Szczególnie korzystną warstwą podtrzymującą jest warstwa materiału włókninowego. Materiały takie mogąbyć wykonywane w wielu procesach, obejmujących, ale nie ograniczonych do, procesy spajania wirowego przy przędzeniu, formowania w stanie stopionym z rozdmuchiwaniem i gręplowania. Włókna formowane w stanie stopionym z rozdmuchiwaniem są kształtowane poprzez wytłaczanie stopionego materiału termoplastycznego przez wiele drobnych, zwykle kołowych, dysz kapilarnych jako stopionych nici albo włókien, do strumienia gazu o dużej prędkości, zwykle podgrzanego, takiego jak powietrze, który snuje włókna stopionego matę

182 116 riału termoplastycznego zmniejszając ich średnice. Następnie rozdmuchane w stanie stopionym włókna sąprzenoszone przez strumień zwykle podgrzanego gazu o dużej prędkości i sąosadzone na powierzchni zbierającej, w celu utworzenia wstęgi losowo rozproszonych stopionych włókien. Proces formowania w stanie stopionym z rozdmuchiwaniem jest dobrze znany i opisany w różnych opisach patentowych i publikacjach, obejmujących, raport NRL 4364, publikację B.A. Wendfa, E. L. Boone'a i C. D. Fluhart/ego „Wytwarzanie bardzo drobnych włókien organicznych”; raport NRL 5265, publikację K.D. Lawrence'a, R. T. Lukas'a i J. A. Young'a „Ulepszone urządzenie do kształtowania bardzo drobnych włókien termoplastycznych”; opis patentowy USA. nr 3, 676, 242, oraz opis patentowy USA nr 3, 849, 241.

Włókna spajane wirowo podczas przędzenia są kształtowane poprzez wytłaczanie stopionego materiału termoplastycznego w postaci włókien z wielu drobnych, zwykle kołowych, kapilar w dyszy przędzalniczej, przy czym średnica wytłoczonych włókien jest następnie gwałtownie zmniejszana, na przykład poprzez wyciąganie płynowe nie-wydechowe albo wydechowe albo za pomocą innego dobrze znanego mechanizmu spajania wirowego podczas przędzenia. Wytwarzanie spajanych wirowo podczas przędzenia materiałów włókninowych jest przedstawione w opisach patentowych, takich jak opisy patentowe USA nr 4,340,563, nr 3,802,817, USA nr 3,692,618, USA nr 3,338,992 i 3,341,394, USA nr 3,276,944, USA nr 3,502,538, USA nr 3,502,763, USA nr 3,542,615, oraz opis patentowy kanadyjski nr 803,714.

Mogą być także stosowane wielowarstwowe warstwy podtrzymujące 30. Przykładowo takie materiały obejmują laminaty włókien spajanych wirowo przy przędzeniu i stapianych z rozdmuchiwanego oraz laminaty włókien spajanych wirowo przy przędzeniu włókien formowanych w stanie stopionym z rozdmuchiwaniem i spajanych wirowo przy przędzeniu, takie jak ujawnione w opisie patentowym USA nr 4,041,203.

Spajane wstęgi gręplowane są wykonywane z włókien staplowych, które są zwykle sprzedawane w belach. Bele sąumieszczane w gońcu czółenkowym, który oddziela włókna. Następnie włókna są przesyłane przez jednostkę wyczeskową albo gręplującą, która dalej rozdziela i orientuje włókna staplowe w kierunku maszynowym tak, aby utworzyć wstęgę materiału włókninowego zorientowaną w kierunku maszynowym. Kiedy materiał jest już ukształtowany, jest on następnie spajany za pomocąjednej albo większej ilości metod spośród kilku metod spajania. Jedną z metod spajania jest spajanie proszkowe, w którym sproszkowany klej jest rozprowadzany we wstędze, a następnie aktywowany, zwykle poprzez podgrzewanie materiału i kleju za pomocągorącego powietrza. Innąmetodąspajaniajest spajanie według wzoru, w którym podgrzewane walce kalandra albo urządzenie ultradźwiękowe jest używane do spajania włókien ze sobą, zwykle zgodnie z określonym wzorem połączeń, chociaż, jeśli jest to pożądane wstęga materiału może być spajana na całej jej powierzchni. Kiedy stosuje się dwuskładnikowe włókna staplowe, dla wielu zastosowań szczególnie korzystne jest urządzenie spajające z zastosowaniem przepływającego powietrza.

Proces kształtowania folii wielowarstwowej 10 jest przedstawiony na fig. 3 rysunku. Wedługtej figury, folia wielowarstwowa lOjest kształtowana w urządzeniu 40 do współbieżnego wytłaczania folii, takimjak jednostka odlewająca albo rozdmuchująca opisana powyżej. Typowo urządzenie 40 zawiera dwie albo więcej wytłaczarek 41 polimeru. Folia wielowarstwowa 10 jest wytłaczana pomiędzy parą rolek zaciskowych albo zestalających 42, z których jedna może być wzorzysta tak, aby nadać nowoukształowanej folii 10 wytłoczony wzór. Jest to szczególnie korzystne dla zmniejszania połysku folii i nadania jej matowego wykończenia. Przy stosowaniu trój warstwowego ukształtowania folii, takiego jak pokazane na fig. 1, typowa folia wielowarstwowa 10, w ukształtowaniu początkowym, posiada grubość całkowitą 28 wynoszącą w przybliżeniu 40 pm albo większą, z pierwszą warstwą powłokową 18 i drugą warstwą powłokową 20 posiadającymi grubości początkowe 3 pm albo większe, które razem stanowią w przybliżeniu 15% całkowitej grubości początkowej.

Z urządzenia 40 do współbieżnego wytłaczania folia 10 jest kierowana do jednostki 44 rozciągającej folię, takiej jak urządzenie orientujące w kierunku maszynowym, które jest urządzeniem handlowo dostarczanym przez sprzedawców takich jak Marshall and Williams Company of

182 116

Providence, Rhode Island. Taka jednostka 44 posiada kilka rolek rozciągających 46, które stopniowo rozciągają i pocieniają folię wielowarstwową 10 w kierunku maszynowym, który jest kierunkiem poruszania się folii 10 w procesie przedstawionym na fig. 3. Po wyjściu z jednostki 44 rozciągającej folię, folia 10 powinna posiadać grubość maksymalną wynoszącą w przybliżeniu 30 pm, a każda z warstw powłokowych powinna posiadać grubość maksymalną nie większą niż około 2 pm, które z kolei są wspólnie mniej sze niż około 15% całkowitej grubości folii, a korzystniej mniejsze niż 10% całkowitej grubości folii.

Jeśli jest to pożądane, folia wielowarstwowa 10 może być przymocowana do jednej albo większej ilości warstw podtrzymujących 30, w celu utworzenia laminatu 32 włókniny i folii wielowarstwowej. Według fig. 3, do kształtowania warstwy podtrzymującej 30 stosowane jest tradycyjne urządzenie 48 do kształtowania materiału włókninowego, takie jak para urządzeń do spajania wirowego. Długie, zasadniczo ciągłe włókna 50 sąosadzane na drucie kształtującym 52 jako niespojona wstęga 54, a następnie niespojona wstęga 54 jest przesyłana przez parę rolek spajających 56, w celu związania włókien ze sobą i zwiększenia wytrzymałości na rozdarcie wynikowej warstwy podtrzymującej 30 wstęgę. Jedna albo obie rolki są często podgrzewane w celu wspomagania spajania. Typowo, jedna z rolek 56 ma także naniesiony wzór tak, aby nadać wstędze 30 nieciągły wzór połączeń z określonym obszarem powierzchni spajania. Druga rolka jest zwykle gładką rolką kowadłową, ale rolka ta, jeśli jest to pożądane, także może być wzorzysta. Kiedy folia wielowarstwowa 10 zostanie odpowiednio pocieniona i zorientowana, a warstwa podtrzymująca zostanie ukształtowana, dwie warstwy są łączone ze sobą i laminowane ze sobą nawzajem przy zastosowaniu pary rolek laminujących 58 albo innych środków. Tak jak rolki spajające 56, rolki laminujące 58 także mogą być podgrzewane. Ponadto, co najmniej jedna z rolek może być ukształtowana w celu wytworzenia nieciągłego wzoru połączeń z określonym obszarem powierzchni spajania na uzyskanym laminacie 32. Ogólnie, maksymalny obszar powierzchni spajania punktowego dla danego obszaru powierzchni po jednej stronie laminatu 32 nie przewyższa około 50% całkowitego obszaru powierzchni. Istnieje wiele nieciągłych wzorów spajających, które mogąbyć zastosowane. Kiedy laminat 32 wychodzi z rolek laminujących 58, może on być nawinięty na rolkę 60, w celu dalszej obróbki. Alternatywnie, laminat 32 można dalej przesuwać liniowo, w celu dalszej obróbki albo przekształcenia.

Proces przedstawiony na fig. 3 może być stosowany także do wytwarzania laminatu trójwarstwowego 32, takiego jak pokazany na fig. 2 rysunku. Jedyną zmianą w porównaniu z procesem opisanym powyżej jest dostarczanie drugiej włókninowej warstwy podtrzymującej 30 wstęgi na rolki laminujące 58 po stronie folii wielowarstwowej 10 przeciwnej do tej, na której znajduje się inna włókninowa warstwa podtrzymująca 30 wstęgi. Jak pokazano na fig. 3, doprowadzanie warstwy podtrzymującej 30 następuje z wcześniej ukształtowanej rolki 62. Alternatywnie, jak dla innych warstw, warstwa podtrzymująca 30 może być wykonywana bezpośrednionalinii.W każdym przypadku druga warstwa podtrzymuj ąca 3 0 j est dostarczana pomiędzy rolki laminujące 58 i jest laminowana na folii wielowarstwowej 10 w ten taki sam sposób jak inna warstwa podtrzymująca 30.

Jak napisano powyżej, folia wielowarstwowa 10 i laminat 32 mogąbyć wykorzystywane w wielu różnych zastosowaniach, z których nie mniej ważnymi są wyroby chłonne higieny osobistej, takie jak pieluchy, spodenki treningowe, urządzenia chroniące przy niekontrolowanym wydalaniu i wyroby higieniczne dla kobiet, takie jak podpaski higieniczne. Przykładowy wyrób chłonny 80, w tym przypadku pielucha, jest przedstawiony na fig. 4 rysunku. Według fig. 4, większość wyrobów chłonnych 80 higieny osobistej zawiera przepuszczalny dla płynów wykładzinę albo arkusz górny 82, arkusz spodni 84 albo powłokę zewnętrzną oraz rdzeń chłonny 86 umieszczony i zawarty pomiędzy arkuszem górnym 82 i arkuszem spodnim 84. Wyroby chłonne 80, takie jak pieluchy, mogą także zawierać pewnego rodzaju środki mocujące 88, takie jak taśmy przylepne mocujące albo łączniki mechaniczne typu haczyk i pętelka.

Folia wielowarstwowa 10 sama albo w innych postaciach, takich jak laminat 32 folii wielowarstwowej i warstwy podtrzymującej, może być stosowana do wytwarzania różnych części wyrobu, obejmujących, ale nie ograniczonych do, arkusz górny 82 i arkusz spodni 84. Jeśli folia

182 116 ma być stosowana jako wykładzina albo arkusz górny 82, najprawdopodobniej musi ona być perforowana albo w inny sposób uczyniona przepuszczalną dla płynów. Kiedy jako pokrycie zewnętrzne czyli arkusz spodni 84 stosuje się laminat 32 folii wielowarstwowej i materiału włókninowego, zwykle korzystne jest umieszczenie strony włókninowej zwróconej na zewnątrz od użytkownika. Dodatkowo, w takich przykładach wykonania może być możliwe wykorzystanie części włókninowej laminatu 32 jako części pętelkowej w kombinacji haczyka i pętelki.

Inne zastosowania folii wielowarstwowej i laminatów folii wielowarstwowej i warstwy podtrzymującej według niniejszego wynalazku obejmują (ale nie są ograniczone do nich), materiały i ubrania chirurgiczne, ścierki, materiały barierowe i wyroby odzieżowe albo ich części, włączając takie artykuły jak odzież robocza i fartuchy laboratoryjne.

Właściwości niniejszego wynalazku zostały określone w szeregach procedur testowych, które są opisane poniżej. Właściwości te obejmują grubości folii, szybkości przepuszczania pary wodnej i wytrzymałości na odrywanie.

Szybkość przepuszczania pary wodnej

Szybkość przepuszczania pary wodnej (WVTR) dla próbek materiałowych była obliczana zgodnie ze standardem ASTM E96-80. Kołowe próbki mierzące 7,62 cm (trzy cale) średnicy zostały wycięte z każdego z testowanych materiałów i materiału kontrolnego, którym był fragment folii CELGARD® 2500 dostarczanej przez Hoechst Celanese Corporation of Sommerville, New Jersey. Folia CELGARD® 2500 jest mikroporowatą folią polipropylenową Dla każdego materiału zostały przygotowane trzy próbki. Naczyniem testowym była miska Yaporometer nr 60-1, rozprowadzana przez Thwight-Albert Instrument Company of Philadelphia, Pennsylvania. Do każdej miski Yaporometer zostało wlanych sto mililitrów wody, a poszczególne próbki testowanych materiałów i materiału kontrolnego zostały umieszczone w otwartych otworach górnych poszczególnych misek. Nakręcane kołnierze zostały zaciśnięte w celu utworzenia uszczelnienia wzdłuż krawędzi każdej miski, pozostawiając materiał testowany albo materiał kontrolny wystawiony na otaczającą atmosferę na kole o średnicy 6,5 centymetrą posiadającym odsłonięty obszar wynoszący w przybliżeniu 33,17 centymetra kwadratowego. Miski zostały umieszczone w piecu z wymuszonym obiegiem powietrza, w temperaturze 32°C (100°F). Piec był piecem o stałej temperaturze z krążącym przez niego powietrzem zewnętrznym, w celu zapobieżenia gromadzeniu się pary wodnej w jego wnętrzu. Odpowiednim piecem o wymuszonym obiegu powietrza jest, na przykład, piec Blue M Power-O-Matic 60, sprzedawany przez Blue M Electric Company of Blue Island, Illinois. Po 24 godzinach miski zostały usunięte z pieca i ponownie zważone. Wstępne wartości szybkości przepuszczania pary wodnej zostały obliczone zgodnie z poniższym wzorem:

testowa WVTR = (gramy wagi stracone przez 24 godziny) x 315,5 g/m²/24 godziny Wilgotność względna wewnątrz pieca nie była specjalnie kontrolowana.

Przy wcześniej określonych ustawionych warunkach wynoszących 32°C (100°F) i wilgotności względnej otoczenia, WYTR dla próbki kontrolnej CELGARD® 2500 została określona jako wynosząca 5000 gramów na metr kwadratowy na 24 godziny. Zgodnie z tym, próbka kontrolna była badana przy każdym teście, a wstępne wartości testowe były korygowane względem warunków ustawionych przy zastosowaniu poniższego równania:

WYTR = (testowa WVTR/kontrolna WVTR) x 5000 g/m²/24 godz.) (g/m²/24 godz.) Grubości folii / warstw folii

Grubość całkowita 28, grubość 24 pierwszej powłoki, grubość 22 rdzenia i grubość 26 drugiej powłoki były mierzone na przekroju za pomocąpolowej mikroskopii elektronowej skaningowej Field Emmision Scanning Electron Microscopy (FESEM). Każda próbka folii była zanurzana w płynnym azocie i przecinana uderzeniem ostrza brzytwy. Świeżo przecięty przekrój był mocowany do końcówki dla próbek w pozycji pionowej, przy wykorzystaniu taśmy miedzianej. Próbki były obserwowane przy wykorzystaniu Hitachi S-800 polowego elektronowego mikroskopu skaningowego przy 5 i 10 keV. Zdjęcia fotomikrograficzne z mikroskopu skaningowego były wykonywane przy 2000-krotnym powiększeniu, w celu pokazania struktury folii dla każdej próbki. Dla każdej folii wielowarstwowej przygotowano trzy oddzielne próbki i odpowied

182 116 nie zdjęcia. Negatywy o wymiarach 10,2 centymetra na 12,7 centymetra powiększano do kopii o wymiarach 20,4 centymetra na 25,4 centymetra, a pomiary wykonywano bezpośrednio na tych fotografiach. Na każdą fotografię nakładano odcinek odniesienia wynoszący 15 pm, powiększony 2000x. Dla każdej warstwy było wykonywanych pięć pomiarów na każdej z trzech fotografii dla każdej próbki folii, w ten sposób dostarczając 15 punktów danych albo pomiarów dla każdej grubości. Pomiary były wykonywane dla pierwszej warstwy powłokowej, drugiej warstwy powłokowej i warstwy rdzeniowej każdej z próbek. 15 pomiarów dla każdej warstwy dodawano i uśredniano w celu podania w pm wartości grubości dla każdej warstwy. Grubość całkowitą całej folii uzyskano poprzez dodanie średnich wartości dla warstwy rdzeniowej, pierwszej warstwy powłokowej i drugiej warstwy powłokowej dla każdej próbki. Względną zawartość procentową każdej warstwy powłokowej uzyskano poprzez podzielenie średniej grubości tej próbki przez średnią grubość całkowitą i pomnożenie wyniku przez 100, w celu uzyskania procentów.

Próba odrywania 180° T

W celu przetestowania wytrzymałości połączeń pomiędzy warstwą folii i włókninową warstwą zapewniającą wygodę, na próbkach różnych materiałów przeprowadzono test delaminacyjny albo test wytrzymałości na odrywanie. Wycięte zostały próbki materiału o wymiarach 10,2 centymetra (cm) na około 15,2 centymetra (cm). Na próbki nałożono od strony folii fragment 10,2 cm na 15,2 cm taśmy maskującej 3M 2308. Następnie próbki były dwa razy rolowane, taśmą do góry, do przodu i do tyłu przy wadze walca wynoszącej 22,2 kilograma. Następnie próbki były manualnie delaminowane na jednym z krótkich końców, w celu wytworzenia krawędzi, które mogły być umieszczone wewnątrz szczęk urządzenia Sintech®/2 Computer Integrated Testing System, wytwarzanego przez MTS Systems Corporation od Eden Prairie, MN. Szczelina pomiędzy szczękami była ustawiona na rozpiętości 100 milimetrów, a wystarczająca ilość materiału była pozostawiona w stanie laminowanym tak, że szczęki mogły poruszać się o 65 milimetrów. Próbka została umieszczona w szczękach tak, że próbka zaczęła być delaminowana zanim szczęki rozszerzyły się o 10 milimetrów. Prędkość głowicy zrywarki była ustawiona na 300 milimetrów na minutę, a dane były rej estrowane pomiędzy punktem startu przy 10 milimetrach i punktem końcowym przy 65 milimetrach. Zarejestrowane dane wskazywały wytrzymałość na odrywanie albo obciążenie w gramach konieczne do rozdzielenia dwóch warstw, oraz standardowy wskaźnik w gramach z wartością maksymalną minimalną i średnią.

Wszystkie przykładowe folie były foliami trój warstwowymi z dwiema warstwami zewnętrznymi albo powłokowymi, które dla każdego przykładu były takie same. Wszystkie folie były foliami wylewanymi, oraz wszystkie folie przed rozciągnięciem wytłaczane, w celu nadania im matowego wykończenia. Dodatkowo, wszystkie folie były laminowane wstęgą z polipropylenu spajanego wirowo przy przędzeniu o gramaturze 17 gramów na metr kwadratowy, wykonaną z włókien o masie w przybliżeniu 0,22 teksa (2 denier). Wstęga spajana wirowo została wstępnie połączona za pomocą punktowego wzoru połączeń, posiadającego całkowity obszar spojenia wynoszący w przybliżeniu 15%.

Przykład I

W przykładzie I warstwa rdzeniowa zawierała, w procentach wagowych w odniesieniu do całkowitej wagi warstwy, 65% węglanu wapniowego ECC English China Supercoat™ o średnim rozmiarze cząsteczek wynoszącym 1 pm i frakcji górnej wynoszącej 7 pm. Węglan wapniowy uzyskano z EĆCA Calcium Products, Inc. of Sylacauga, Alabama, który jest oddziałem ECC International. Warstwa rdzeniowa zawierała także 15% statystycznego kopolimeru polipropylenowego Εχχοη 9302 dostarczanego przez Εχχοη Chemical Company of Houston, Texas, 15% polimeru Himont KS059 Cattaloy dostarczanego przez Himont U.S.A., Wilmington, Delaware i 5% polietylenu o małej gęstości (LDPE) Quantum NA206 dostarczanego przez Quantum Chemical Corporation of New York, New York. Polimer Himont Cattaloy to termoplastyczny elastomer defmowy albo produkt reakcji wielostopniowej TPO, w którym amorficzny kopolimer statystyczny etylenowopropylenowy jest cząsteczkowo rozpraszany w głównie półkrystalicznej matrycy ciągłej z monomeru polipropylenu o dużej masie cząsteczkowej i monomeru etylenu o małej masie cząsteczkowej.

182 116

Dwie warstwy zewnętrzne albo powłokowe znajdujące się po przeciwległych stronach warstwy rdzeniowej zawierały 15% polimeru Himont KŚ057 Catalloy dostarczanego przez Himont, USA, 20% środka anty blokowego Ampacet 10115 i 65% Εχχοη XC-101 (28% kopolimer EMA). Środek antyblokowy Ampacet 10115 zawierał 20% wagowych ziemi okrzemkowej Superfloss™ zatopionej w 79, 75% EMA Chevron 2207 i 0,25% stearynianu glinowego. Środek antyblokowy Ampacet 10115 jest dostępny w Ampacet Corporation of Tarrytown, New York. EMA Chevron 2207 jest dostępny z Chevron Chemical Corporation of San Ramon, California, a Εχχοη XC-101 z Εχχοη Chemical Company of Houston, Texas.

Folia trójwarstwowa była wytłaczana za pomocą urządzenia do wytłaczania wylewanego typu opisanego powyżej. Temperatura topnienia na wyj ściu dla warstw powłokowych została pomierzona jako 196°C, a dla rdzenia wynosiła 223°C. Szczelina powietrzna (odległość pomiędzy matrycą i walcem zaciskowo-chłodzącym) wynosiła 53 centymetry, a grubość wynikowej błony wynosiła 38 pm (mikronów). Folia była nawijana na rolkę i następnie przesyłana przez urządzenie orientującą w kierunku maszynowym - Machinę Direction Orienter (MDO) Model nr 7200, dostarczany przez Marshall and Williams Company of Providence, Rhode Island. Urządzenie MDO było wstępnie podgrzewane do 77°C, a następnie folia była rozciągana czterokrotnie w temperaturze 77°C. Mówiąc, że folia była rozciągana czterokrotnie rozumiemy, że, na przykład, folia o długości 1 m byłaby rozciągnięta do długości wynikowej 4 metrów. Końcowa pomierzona grubość folii wynosiła 16,08 pm, a gramatura wynosiła 17 gramów na metr kwadratowy (gsm). Każda z dwóch warstw powłokowych stanowiła w przybliżeniu 2,7% całkowitej grubości folii. W rezultacie, warstwa rdzeniowa stanowiła 94,6% grubości całkowitej. Przy zastosowaniu opisanej powyżej metody pomiaru grubości folii, każda z dwóch warstw powłokowych miała grubość folii wynoszącą 0,44 pm, a warstwa rdzeniowa miała grubość 15,2 pm.

Uzyskana folia była następnie termicznie laminowana na opisanej powyżej warstwie spajanej wirowo przy wykorzystaniu rolki spajającej z wzorem, posiadającej temperaturę około 77°C, i gładkiej rolki kowadłowej o temperaturze około 54°C, przy ciśnieniu ściskającym 4218 kilogramów na metr (kg/m) i prędkości liniowej 2,53 m na sekundę (152 metrów na minutę), oraz całkowitym obszarze spajania wynoszącym 15%, w odniesieniu do obszaru powierzchni jednej strony folii. Laminat przechodził przez urządzenie spajające w taki sposób, że warstwa spajana wirowo sąsiadowała z rolką ze wzorem, a warstwa folii sąsiadowała z gładką rolką kowadłową. Wynikowy laminat posiadał szybkość przepuszczania pary wodnej (WVTR), zmierzoną tak jak opisano powyżej, wynoszącą 2570 gramów na metr kwadratowy na 24 godziny (2750 g/m²/24 h albo dzień). Laminat posiadał wytrzymałość na nacisk 6864,6 Pa (odpowiadającą wysokości słupa wody wynoszącej 70 centymetrów) i wytrzymałość na odrywanie 48 gramów.

Pr zykład II

W przykładzie II warstwa rdzeniowa zawierała, w procentach wagowych w odniesieniu do całkowitej wagi warstwy, 65% węglanu wapniowego ECC English China Supercoat^rM, 15% statystycznego kopolimeru polipropylenowego Εχχοη 9302,15% polimeru Himont KS059 Cattaloy i 5% polietylenu o małej gęstości (LDPE) Quantum NA206.

Dwie warstwy zewnętrzne albo powłokowe znajdujące się po przeciwległych stronach warstwy rdzeniowej zawierały 15% koncentratu albo przedmieszki środka antyblokowego Ampacet 10115 (20% ziemia okrzemkowa antyblokowa zatopiona w 24% kopolimeru etylenu z akrylanem metylu (EMA)) i 85% polimeru Himont KS057 Catalloy.

Folia trójwarstwowa była wytłaczana za pomocą urządzenia do wytłaczania wylewanego typu opisanego powyżej. Temperatura topnienia na wyjściu z wytłaczarki dla warstw powłokowych wynosiła 188°C, a dla warstwy rdzeniowej wynosiła 223°C. Szczelina powietrzna (odległość pomiędzy głowicami dysz i zaciskiem kształtującym) wynosiła 53 centymetry, a grubość wynikowej folii wynosiła 35,5 pm. Folia była nawijana na rolkę i następnie przesyłana przez urządzenie orientujące w kierunku maszynowym MDO, które było wstępnie podgrzewane do 88°C, a następnie folia była trzykrotnie rozciągana w temperaturze 88°C. Końcowa zmierzona grubość folii wynosiła 17,28 pm, a gramatura wynosiła 15 gramów na m². Każda z dwóch warstw powłokowych stanowiła 2% całkowitej grubości folii. W rezultacie, warstwa rdzeniowa stano

182 116 wiła 96% grubości całkowitej. Przy zastosowaniu metody pomiaru grubości folii opisanej powyżej, każda z dwóch warstw powłokowych miała grubość folii wynoszącą 0,33 pm (mikrona), a warstwa rdzeniowa miała grubość 16,62 pm.

Uzyskana folia była następnie laminowana termicznie na opisanej powyżej warstwie spajanej wirowo przy użyciu rolki spajającej z wzorem, posiadającej temperaturę około 77°C, i gładkiej rolki kowadłowej o temperaturze około 54°C, przy ciśnieniu ściskającym 4218 kilogramów na metr (kg/m) i prędkości liniowej 2,43 m na sekundę (152 metrów na minutę), oraz całkowitym obszarze spajania wynoszącym 15 do 18%, w odniesieniu do obszaru powierzchni jednej strony folii. Laminat przechodził przez urządzenie spajające w taki sposób, że warstwa spajana wirowo sąsiadowała z rolką z wzorem, a warstwa folii sąsiadowała z gładką rolką kowadłową. Folia posiadała szybkość przepuszczania pary wodnej (WVTR), z mierzoną tak jak opisano powyżej, wynoszącą 925 gramów na metr kwadratowy na 24 godziny, a laminat posiadał WVRT wynoszącą 820 g/m²/24 h. Laminat posiadał wytrzymałość na nacisk 11081,5 Pa (odpowiadającą wysokości słupa wody wynoszącej 113 centymetrów) i wytrzymałość na odrywanie 62 gramów.

Przykład III

W przykładzie III warstwa rdzeniowa zawierała, w procentach wagowych w odniesieniu do całkowitej wagi warstwy, 63% węglanu wapniowego ECC English China Supercoat™, 19% polimeru Himont KS057 Catalloy, 13% polipropylenu Shell 6D81 dostarczanego przez Shell Chemical Company of Houston, Texas i 5% polietylenu o małej gęstości (LDPE) Dow 4012 dostarczanego przez Dow Chemical USA of Midland, Michigan.

Dwie warstwy zewnętrzne albo powłokowe znajdujące się po przeciwległych stronach warstwy rdzeniowej zawierały 30% polimeru Himont KS057 Catalloy, 20% koncentratu albo przedmieszki środka antyblokowego/ EVA Techmer S110128E62, dostarczanego przez Techmer PM of Rancho Dominguez, Califomia, 20% EMA Εχχοη 760,36 i 30% kopolimeru EMA modyfikowanego za pomocą estru Lotryl 29MA03 dostarczanego przez Elf Atochem N.A. z Philadelphii, Pennsylvania.

Folia trójwarstwowa była wytłaczana za pomocą sprzętu do wytłaczania wylewanego. Temperatura na wyjściu z wytłaczarki dla warstw powłokowych wynosiła 188°C, a dla warstwy rdzeniowej wynosiła 209°C. Szczelina powietrzna (odległość pomiędzy głowicami dysz i zaciskiem kształtującym) wynosiła 66 centymetrów, a grubość uzyskanej folii wynosiła 38 pm. Folia była nawijana na rolkę, a następnie przesyłana przez urządzenie MDO, które było wstępnie podgrzewane do 71 °C, a następnie folia była czterokrotnie rozciągana w temperaturze 71 °C, a później wyżarzana w temperaturze w przybliżeniu 85°C.

Końcowa grubość folii wynosiła 16,98 pm, a gramatura wynosiła 17 gramów na m². Każda z dwóch warstw powłokowych stanowiła 3,7% całkowitej grubości folii. W rezultacie, warstwa rdzeniowa stanowiła 92,6% grubości całkowitej. Przy zastosowaniu opisanej powyżej metody pomiaru grubości folii, każda z dwóch warstw powłokowych posiadała grubość folii wynoszącą 0,6 pm (mikrona), a warstwa rdzeniowa posiadała grubość 15,77 pm.

Uzyskana folia była następnie laminowana termicznie na opisanej powyżej warstwie spajanej wirowo przy wykorzystaniu rolki spajającej z wzorem, posiadającej temperaturę około 110°C, i gładkiej rolki kowadłowej o temperaturze około 32°C, przy ciśnieniu ściskającym 4570 kg/m 2,54 cm (cal) i prędkości liniowej 1,01 m na sekundę (61 metrów na minutę), oraz całkowitym obszarze spajania wynoszącym 15 do 18%, w odniesieniu do obszaru powierzchni jednej strony folii. Laminat przechodził przez urządzenie spajające w taki sposób, że warstwa spajana wirowo sąsiadowała z rolką zawierającą wzór, a warstwa folii sąsiadowała z gładką rolką kowadłową. Folia posiadała szybkość przepuszczania pary wodnej (WVTR), zmierzoną tak jak opisano powyżej, wynoszącą 1301 gramów na metr kwadratowy na 24 godziny (1301 g/m²/24 h), a uzyskany laminat posiadał WVRT wynoszącą 1184 g/m²/24 h. Laminat posiadał wytrzymałość na nacisk 10787,3 Pa (odpowiadającą wysokość słupa wody wynoszącej 110 centymetrów) i wytrzymałość na odrywanie 161 gramów.

182 116

Przykład IV

W przykładzie IV warstwa rdzeniowa zawierała, bazując na procentach wagowych w odniesieniu do całkowitej wagi warstwy, 63% węglanu wapniowego ECC English China Supercoat™, 19% polimeru Himont KS057 Catalloy, 13% polipropylenu Shell 6D81 i 5% LDPE Dow 4012.

Dwie warstwy zewnętrzne albo powłokowe znajdujące się po przeciwległych stronach warstwy rdzeniowej zawierały 35%polimeru HimontKS057 Catalloy, 20%koncentratu/przedmieszki środka antyblokowego/EVA Techmer S110128E62 i 45% EMA Εχχοη 760, 36.

Folia trójwarstwowa była wytłaczana za pomocą urządzenia do wytłaczania wylewanego. Temperatura na wyjściu z wytłaczarki dla warstw powłokowych wynosiła 187°C, a dla warstwy rdzeniowej wynosiła 208°C. Szczelina powietrzna (odległość pomiędzy głowicami dysz i zaciskiem kształtującym) wynosiła 66 centymetrów, a grubość uzyskanej folii wynosiła 35,5 pm. Folia była nawijana na rolkę i następnie przesyłana przez urządzenie MDO, które było wstępnie podgrzewane do 71°C, a następnie folia była czterokrotnie rozciągana w temperaturze 71°C, a później wyżarzana w temperaturze w przybliżeniu 85°C. Końcowa zmierzona grubość folii wynosiła 15,96 pm, a gramatura wynosiła 15 gramów na m². Każda z dwóch warstw powłokowych stanowiła 3,0% całkowitej grubości folii. W rezultacie, warstwa rdzeniowa stanowiła 94% grubości całkowitej. Przy zastosowaniu opisanej powyżej metody pomiaru grubości folii, każda z dwóch warstw powłokowych miała grubość folii wynoszącą 0,48 pm (mikrona), a warstwa rdzeniowa miała grubość 15,0 pm.

Uzyskana folia była następnie laminowana termicznie na opisanej powyżej warstwie spajanej wirowo przy wykorzystaniu rolki spajającej z wzorem, posiadającej temperaturę około 110°C, i gładkiej rolki kowadłowej o temperaturze około 66°C, przy ciśnieniu ściskającym 4570 kg/m i prędkości liniowej 1,01 m na sekundę (61 metrów na minutę), oraz całkowitym obszarze spajania stanowiącym 15 do 18%, w odniesieniu do obszaru powierzchni na jednostkę jednej strony folii. Laminat przechodził przez urządzenie spajające w taki sposób, że warstwa spajana wirowo sąsiadowała z rolką zawierającą wzór, a warstwa folii sąsiadowała z gładką rolką kowadłową. Uzyskany laminat posiadał WVRT wynoszącą 1522 g/m²/24 h, wytrzymałość na nacisk 8727,9 Pa (odpowiadającą wysokości słupa wody wynoszącej 89 centymetrów) i wytrzymałość na odrywanie 148 gramów.

Przykład V

W przykładzie V warstwa rdzeniowa zawierała, w procentach wagowych w odniesieniu do całkowitej wagi warstwy, 65% węglanu wapniowego ECC English China Supercoat™, 15% polimeru Himont KS057 Catalloy, 15% statystycznego kopolimeru polipropylenowego Εχχοη 9302 i 5% LDPE Dow 4012.

Dwie warstwy zewnętrzne albo powłokowe znajdujące się po przeciwległych stronach warstwy rdzeniowej zawierały 35%polimeru Himont KS057 Catalloy, 20% koncentratu/przedmieszki czynnika antyblokowego/ EVA Techmer SI 10128E62 i 45% EMA Εχχοη 760, 36.

Folia trójwarstwowa była wytłaczana za pomocą urządzenia do wytłaczania wylewanego. Temperatura na wyjściu z wytłaczarki dla warstw powłokowych wynosiła 175°C, a dla warstwy rdzeniowej wynosiła 234°C. Szczelina powietrzna (odległość pomiędzy głowicami dysz i zaciskiem kształtującym) wynosiła 33 centymetry, a grubość uzyskanej folii wynosiła 35,5 pm. Folia była nawijana na rolkę i następnie przesyłana przez urządzenie MDO, które było wstępnie podgrzewane do 77°C, a następnie folia była czterokrotnie rozciągana w temperaturze 77°C, a później wyżarzana w temperaturze w przybliżeniu 75°C. Końcowa zmierzona grubość folii wynosiła 16,92 pm, a gramatura wynosiła 15 gramów na m². Każda z dwóch warstw powłokowych stanowiła 1,0% całkowitej grubości folii. W rezultacie, warstwa rdzeniowa stanowiła 98,0% grubości całkowitej. Przy zastosowaniu opisanej powyżej metody pomiaru folii, każda z dwóch warstw powłokowych miała grubość folii wynoszącą 1,75 pm (mikrona), a warstwa rdzeniowa miała grubość 16,57 pm.

Uzyskana folia była następnie laminowana termicznie na opisanej powyżej warstwie spajanej wirowo za pomocą rolki spajającej z wzorem, posiadającej temperaturę około 73°C, i gładkiej rolki kowadłowej o temperaturze około 51 °C, przy ciśnieniu ściskającym 4218 kg/m i prędkości liniowej 2,53 m na sekundę (152 metrów na minutę), oraz całkowitym obszarze spajania wynoszącym 15 do 18%, w odniesieniu do obszaru powierzchni na jednostkę na jednej stronie folii. Laminat przechodził przez urządzenie spajające w taki sposób, że warstwa spajana wirowo sąsiadowała z rolką zawierającą wzór, a warstwa folii sąsiadowała z rolką kowadłową. Uzyskany laminat miał WVRT wynoszącą 1930 g/m²/24 godz., wytrzymałość na nacisk 6472,3 Pa (odpowiadającą wysokości słupa wody wynoszącej 66 centymetrów) i wytrzymałość na odrywanie 116 gramów.

Jak pokazano na powyższych przykładach, według niniejszego wynalazku mogą być kształtowane folie wielowarstwowe o bardzo małej grubości (mniejszej niż 30 pm). Ponadto, folie takie mogą posiadać bardzo cienkie warstwy powłokowe, które mogą nadawać wiele cech funkcjonalnych, włączając w to nadawanie folii przepuszczalności dla pary wodnej, nieprzepuszczalności dla płynów i samoprzylepności. Ponadto, folie takie mogąbyć mocowane do innych warstw podtrzymujących, takich jak włókninowe, w celu utworzenia laminatów.

182 116

FIG. 4

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Folia wielowarstwowa zawierająca warstwę rdzeniową z polimeru termoplastycznego i pierwszą warstwę powłokową, przy czym warstwa rdzeniowa posiada pierwszą powierzchnię zewnętrznąi drugą powierzchnię zewnętrzną oraz pierwsza warstwa powłokowa jest przymocowana do pierwszej powierzchni zewnętrznej warstwy rdzeniowej tworząc folię wielowarstwową, przy czym folia wielowarstwowa wyznacza grubość całkowitą, a pierwsza warstwa powłokowa wyznacza grubość pierwszej powłoki, znamienna tym, że warstwa rdzeniowa (12) zawiera wypełniacz i ma puste przestrzenie wokół wypełniacza oraz grubość (24) pierwszej powłoki stanowi mniej niż około 10% grubości całkowitej (28), przy czym grubość całkowita (28) nie przekracza około 30 pm, zaś folia wielowarstwowa nieprzepuszczalna dla cieczy ma szybkość przepuszczania pary wodnej wynoszącą co najmniej 300 g/m²/24 h.
2. Folia wielowarstwowa według zastrz. 1, znamienna tym, że grubość (24) pierwszej powłoki pierwszej warstwy powłokowej (18) nie przekracza około 2 pm.
3. Folia wielowarstwowa według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwa rdzeniowa (12) zawiera wypełniacz cząsteczkowy w ilości wynoszącej co najmniej 60% wagowych w odniesieniu do całkowitej wagi warstwy rdzeniowej (12).
4. Folia wielowarstwowa zawierająca warstwę rdzeniową z polimeru termoplastycznego oraz pierwszą i drugą warstwę powłokową, przy czym warstwa rdzeniowa posiada pierwsząpowierzchnię zewnętrzną i drugą powierzchnię zewnętrzną, oraz pierwsza warstwa powłokowa j est przymocowana do pierwszej powierzchni zewnętrznej warstwy rdzeniowej, a druga warstwa powłokowa jest przymocowana do drugiej powierzchni zewnętrznej warstwy rdzeniowej, przy czym folia wielowarstwowa wyznacza grubość całkowitą, pierwsza warstwa powłokowa wyznacza grubość pierwszej powłoki druga warstwa powłokowa wyznacza grubość drugiej powłoki, a warstwa rdzeniowa wyznacza grubość rdzenia, znamienna tym, że warstwa rdzeniowa (12) zawiera wypełniacz i ma puste przestrzenie wokół wypełniacza i grubość (24) pierwszej powłoki stanowi nie więcej niż około 7,5% grubości całkowitej (28), przy czym grubość całkowita (28) nie przekracza około 30 pm, zaś folia wielowarstwowa nieprzepuszczalna dla cieczy, ma szybkość przepuszczania pary wodnej wynoszącą co najmniej 300 g/m²/24 h.
5. Folia wielowarstwowa według zastrz. 4, znamienna tym, że grubość (26) drugiej powłoki drugiej warstwy powłokowej (20) stanowi nie więcej niż około 7,5% grubości całkowitej (28).
6. Folia wielowarstwowa według zastrz. 4, znamienna tym, że grubość (24) pierwszej powłoki pierwszej warstwy powłokowej (18) nie przekracza około dwóch pm.
7. Folia wielowarstwowa według zastrz. 4 albo 5, znamienna tym, że grubość drugiej powłoki (26) drugiej warstwy powłokowej (20) nie przewyższa około dwóch pm.
8. Folia wielowarstwowa według zastrz. 4 albo 5, albo 6, znamienna tym, że grubość (24) pierwszej powłoki pierwszej warstwy powłokowej (18) i grubość (26) drugiej powłoki drugiej warstwy powłokowej (20), połączone ze sobą, wynoszą nie więcej niż około piętnaście procent grubości całkowitej (28).
9. Folia wielowarstwowa według zastrz. 4, znamienna tym, że warstwa rdzeniowa (12) zawiera wypełniacz cząsteczkowy w ilości wynoszącej co najmniej 60% wagowych, w odniesieniu do całkowitej wagi warstwy rdzeniowej (12).
10. Folia wielowarstwowa zawierająca warstwę rdzeniową z wytłaczalnego polimeru termoplastycznego, posiadającą pierwszą powierzchnię zewnętrzną i drugą powierzchnię zewnętrzną, pierwszą warstwę powłokową przymocowaną do pierwszej powierzchni zewnętrznej warstwy rdzeniowej i drugą warstwę po włokową przymocowaną do drugiej powierzchni zewnętrznej warstwy rdzeniowej z utworzeniem folii wielowarstwowej, przy czym folia wielowarstwowa wyznacza całkowitą grubość, pierwsza warstwa powłokowa wyznacza grubość

182 116 pierwszej powłoki, druga warstwa powłokowa wyznacza grubość drugiej powłoki a warstwa rdzeniowa wyznacza grubość rdzenia, znamienna tym, że pierwsza warstwa powłokowa (18) wyznacza grubość (24) pierwszej powłoki wynoszącą około dwóch pm albo mniej, druga warstwa powłokowa (20) wyznacza grubość (26) drugiej powłoki wynoszącą około dwóch pm albo mniej, grubość (24) pierwszej powłoki stanowi nie więcej niż około 7,5% grubości całkowitej (28), i grubość (26) drugiej powłoki stanowi nie więcej niż około 7,5% procenta grubości całkowitej (28), przy czym grubość całkowita (28) nie przewyższa około 30 pm, oraz warstwa rdzeniowa (12) zawiera wypełniacz, w ilości wynoszącej co najmniej 60% wagowych, w odniesieniu do całkowitej wagi warstwy rdzeniowej (12), przy czym wokół wypełniacza znajdują się puste przestrzenie, oraz nieprzepuszczalna dla cieczy folia wielowarstwowa (10) posiada szybkość przepuszczania pary wodnej wynoszącą co najmniej 300 g/m² na 24 godziny.

* * *