TW548190B - Composite material - Google Patents

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Engelbert Loecher
Dieter Groitzsch
Bernhard Klein
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Freudenberg Carl Kg
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Description

A7 B7 548190 五、發明說明（ 詳細說明 〔技術領域〕 本發明關於-複合材料，包含—麵狀物（L繼⑽ ，該層狀物由-讎合物材料製之與—不織布粘合的箱片 Ο 〔發明的背景〕 習知之此類複合材料中，箱片在其製造時呈液態施覆 到不_上，f巾在不__構_片的聚合物材料之 間產生一種連續遍布之對側粘合部。所得之複合材料一般 厚度較大，且不能透過水及水蒸氣，且比較不可撓，它主 要用在製造皮箱時當作人造皮革；。 〔本發明的說明〕 本發明的目的在將上述種類的複合材料改革，俾在有 較佳可撓性（軟度）及透水氣性的情形下產生較小的伸張 及較大的強度。 此一目的，依本發明，在上述種類的複合材料，係利 用申i靑專利車E圍苐1項特徵點達成，其有利的進一步特色 見於申請專利範圍副項。 在本發明的複合材料，該不織布與箔片係互相獨立地 產生，且只在局部部分離的位置互相粘合，且這種確實方 式造成的構形在層狀化（Laminierung )後，至少沿一方向 泣伸。如此，層狀物的厚度可大大減少，而不會有在箔片 或不織布中產生不能控制的裂痕之虞。如此，可撓性與透 水氣性大大改善。同時，構成不織布的纖維以及構成范片 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I 1.1 n I n n 一OJ 雪 本紙張尺复適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） 548190 A7 _ B7___ 五、發明說明（ ） 的高分子平行於拉伸（Reckung)方向的方向性也提高，如 此’在此方向的相對強度提高。此外，該層狀物之依面積 的伸張度明顯加大，這點使得面積產率改善，就成本觀點 很有利。 本發明的複合材料中，如果該拉伸只沿一方向作用， 則就已表現出大大改善的性質。相關的複合材料可特別簡 單地產生，例如利用一種拉伸機，該拉伸機至少包含二個 先後相隨的拉伸滾子。一般宜使用由至少五個先後相隨的 拉伸滾子對構成的拉伸機，其圓周速度從一滾子到下一滾 子各只微微提高。如此，就可更安全地達成在能避免裂痕 情況下所能達到的最大拉伸度。 對大部分的用途而言，如果該層狀物不但沿縱向，而 且也沿橫向拉伸，則甚有利。當使用這種拉伸方式時，宜 使複合材料的全部有用的表面一直趨近到可達到之最大拉 伸値爲止。 對於一定的用途，如果該層狀物沿縱向及橫向的物理 性質互不同，則顯得很有利。我們可得到一種此類之層狀 物’其中沿縱向及橫向所作的拉伸有互不相同的強度。特 別有利的產品在縱向的拉伸超過橫向拉伸至少30%，至多 70%。
藉著層狀物的拉伸，可將箔片透水氣性大大改善。在 衛生範圍的應用，特別是在襁褓（尿布）片（ Windelabdeckung)方面的應用，如果將該層狀物拉伸到某 一量，使透水氣性依德國工業標準DIN 53122，氣候條件B 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） r--Γ·--*---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： 丨線 548190 a? ___JB7___ 五、發明說明（） 至少爲800克/平方米/24小時，則顯得甚有利。 此不織布與箔片也可共通地在利用一種第二粘著劑的 个青形下互相結合，但要依規定施覆及處理一種粘著劑要花 一些工夫，因此在本發明範疇中宜採一種實施方式，其中 該不織布與箔片不使用第二粘著劑，單單藉著將所含之各 層中的至少一層預先熔融而在局部分離的熔接區域相結合 。如此不但不織布與范片互相結合的品質可比使用第二粘 著劑的情形更好控制，而且所用之材料與依規定使用時產 生之次級物質的化學交換作用也較好控制。特別是用於衛 生領域這種方式有很大的好處。 熔接區域可設在大致垂直於拉伸方向延伸之線的過程 中。在這種設置的場合，該熔接區域不但將不織布與箔片 互相結合，此外還將產品沿此拉伸的方向作某種補強。如 果熔接區域設計成直線形且平行於蓋住且直直延伸的線的 方向設置，（宜依目的設計成貫行的線）則上述的效果特 別明顯。 如果該二個係層以其整個厚度結合到該熔接區域中， 貝丨J該二層之層離作用（Delaminierung)可以避免。而且在 表面受摩擦應力時，這種方式還可進一步防止其成份從表 面釋出而造成環境污染。 如果層狀物中所含的不織布至少部分地由無端纖維構 成，則上述效果可特別令人滿意地得到。但至少部分由短 絲纖維（Stapelfaser)構成的不織布也一般同樣地可使用。 不織布中所含的纖維可以爲大致未牽伸者，這點使可 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公爱） --------------------訂·-------« (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 548190 五、發明說明（） 溶接性改善並可作特別突出之後續的拉伸。然後，宜能將 不織布中所含纖維的結晶度利用後韌化（Nachtemper)加 大。與此相關的技術在業界係習知者。 在層狀物中所含的不織布可至少部分地由熔吹紡的微 纖維構成’特別是在自由的表面的區域，微纖維的直徑係 在微米範圍。其結果，在充分的纖維密度的情形下產生一 種表面構is具有類似粘膜的陰影（2；artheit )°其相關的設計特別是用在衛生及醫藥領域有出色效果 〇 此層狀物整體由聚合物材料製成，如果在層狀物中， 戶斤含的箔片由聚丙烯或聚乙烯構成，則顯得特別有利。它 在製成之產品中可具有15〜60微米的厚度。 如果該I©片含有均勻分佈之微米粒子以在拉伸時有利 於微孔的形成，則顯得甚有利，這種微米粒子可由混入的 白堊塵粒或類似物構成。其含量可多達6〇%重量。 依另一特色’該箔片與不織布在應用成品之複合材料 中大致互相平行延伸。然而相關材料製造的先決條件爲： 該箔片與不織布就其伸張性及彈性而言要以特殊方式互相 配合。 對於許多用途，如果該箔片及/或該不織布做了縐縮 (Kraeuseln) ’則甚佳。在此，縐縮情形可沿互不相同之 方向延伸。它使得應用成品之複合材料有特別軟的糸方織品 式的外觀構形以及相對應的手感（Gnff)。 本發明的複合材料可特別有利地應用來製造衛生物品 6 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 548190 -----B7_____ 五、發明說明（.） ’包裝材料及/或建材膜（Baumembran)。在所有這些領 域中有特殊要求，對於這些要求，利用本發明的複合材料 效果比用迄今習知材料好得多。 〔圖式之簡單說明〕 圖式中顯示本發明種類的複合材料的剖面圖。此複合 材料由一層不織布⑴構成，該不織布在局部分類的位置與 一箔片⑵藉著將形成箔片之材料預先熔融而互相粘合，然 後作二度空間（雙方向）的拉伸。相對於起始材料，該複 合材料有較小的厚度及伸張度，而有大得多的相對強度。 圖式中： 第一圖係該複合材料第一實施例之橫剖面圖， 第一圖係第一圖之複合材料的上視圖。粘接區域設計 成直線延伸且設成互相平行， 第三圖係類似第二圖之〜種複合材料上視，其中該粘 合區域設計成波狀延伸，且互相平行延伸， 第四圖係一種複合材料的橫剖面圖，係在作先前的伸 張後解除應力。 〔圖號說明〕 (2) 結合區域 I (3) 結合區域 (5) 箔片 (7) 不織布 (8) 夾角度 (13) 未結合區域 (15) 通道 ， 7 Ϊ紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210了完7^^------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · ϋ ϋ «1 n n n n 一 δ、· ϋ —.1 ϋ ϋ ϋ ϋ ^1 I β A7 548190 五、發明說明（） 〔本發明實施例之說明〕 第一、二圖中以縱剖面或上視圖所示的複合材料由一 滔片⑸構成，該箔片施在一不織布(7)上。 箔片(5)可由任何熱塑性材料（宜由聚乙烯或聚丙烯） 構成。它宜高度地用白堊（Kreide)粒子充塡以在拉伸時 开多成微孔。lit箔片(5)可和不織布互相獨立地製造，以後再 方夂在不織布上，但也可選擇性地直接押出成形到不織布上 〇 不織可由任一種熱塑材料構成之短纖維或無端纖維製 成，且宜由箔片材料所用種類之材料構成。該材料可在箔 片施覆前就已有某些補強措施，這點使操作簡化，但也可 選擇性地在與箔片粘合過程中才受到補強。在一種厚度（ 依ΕΝ 29073-02A) 0·05〜l.〇〇m時，單位面積重量可爲30 〜150克/平方米。 如第一圖所示，箔片(5)與不織布⑺可在直線式互相平 行延伸的熔接之結合區域(3)中互相結合。爲了造成這種結 合，將箔片鬆鬆地放到不織布(7)上側，並將如此所形成的 結構從二個互相嚙合的砑光機滾子間的縫隙通過去，該二 滾子中’上面的那個滾子有一金屬之隆起部，依第一圖係 突伸出其表面外，用於產生該熔接區域。滾子的線狀壓力 、溫度以及圓周速度互相設定，使得層狀物在離関滾子縫 P箓後在結合區域(3)更進一步具有均勻之外觀構形，在此區 域中’不織布（7)的幾乎所有纖維物質與箔片⑸的物質互相 呈過渡狀相熔合。此複合材料特點爲在結合區域(3)中有很 8 本紙張尺复適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公$ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -ϋ n 11 il n n - 一eJt n I ..... 548190 A7 -- --—— _____B7 _ 五、發明說明（） 大的_性形狀穩定性。在這些區域是不透水氣的。 此複5材料在上述施覆程序後，在結合區域(3)的縱方 向受拉伸°爲此，該複合材料在至少二個先後相隨的拉伸 滾子對之間通適去，該滾子對以遞增的速度作業，且對通 過去的複合材料有遞增的拉伸作用。在此引入該複合材料 中的力量主要造成拉伸及塑性變形，其結果使聚合物材料 從該複合材料中所含的白堊粒子表面釋出，形成微孔。如 lit ’該複合材料的透水氣性大大改善，這點有利於它應用 在衛生領域。 結合區域（3)也可對不織布縱方向呈對角線延伸，或者 也胃I：有和上述實施例不同的造形，例如是點狀設計或其 他任何II形。重要的只是，在拉伸程序時所用的力量不能 直接平行於熔接區域⑶的縱向作用，因爲力量如此導入時 ’在熔接區域內有形成裂痕之虞。爲接合區域⑶設計成方 格夾層（Waffd)圖形時，則對應地必須將拉伸所需的力 量垂直於複合材料表面導入該材料中，例如使用一種垂直 作用的空氣墊或發泡材料墊，而該不織布在結合區域（3)的 過程則受機械式支持且在此區域中可防止變形。在支持區 域之間的範圍在這種進行方式時可另外藉著回移方式設置 的支持面支持住，以將此區域的伸張限制到預設之値，並 防止過度伸張及損壞情事。 與此相反地，在本發明的範疇中，有一較佳實施方式 ，其中，拉伸所需之力量大致平行於複合材料的縱方向導 人。這種程序方式在大技術生產的範疇中，操作較簡單。 9 ---------------------訂--------- Γ%先閱讀背面之注t事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） A7 548190 五、發明說明（） 在第二圖中所示之實施例，該結合區域(3)在所有部分區域 中具有相符合的壓縮程度，它們設計成中斷方式，且延伸 過整個複合材料寬度範圍。結合區域可垂直於複合材料之 縱向延伸，但也可和它平行或夾成任何角度(8)。也可採用 不中斷而呈波狀延伸的線過程或具有任何其他走勢的線。 但有一點很重要，不能在複合材料某二點間拉伸，該二點 係利用一個不中斷之直線延伸的熔接區域互相連接者。 第三圖顯示一複合材料上視圖，其中，該互相平行延 ί申的結合區域設成波狀，並具有一種平均斜度，與複合材 料的縱方向交成約45°的角度。所得不織布（1)在拉伸後的 彈性恢復能力大於箔片之彈性恢復力。這種不織布在第四 圖中圖示。在解除張力後，該不織布⑴在未結合的區域 (13)中，亦即在結合區域(3)之中間空間中收縮，其尺寸對 應地減小。先前同樣地被拉伸且用白堊土充塡的箔片⑸仍 .具有由於拉伸造成的微孔構造，但和不織布⑴比起來，就 '沒有那麼好的恢復能力。如此在結合區域⑶中間空間中形 成隧道狀的通道（15)，在結合區域(3)、箔片⑸與不織布(7) 之間。如此，該複合材料的軟度、懸垂性及形狀配合性遂 曰月顯改善。 〔實例1〕 利用習知紐絲不織布技術產生聚丙烯無端長絲製的不 織布並放在一篩網帶上，其重量爲60克/平方公尺。利用 定向之空氣流將該個別之長絲（它們構成不織布）做牽伸 白勺業只做到一所需最小量，此量係在技術上正好造成纖維 10 本紙張尺复中國國家標準（CNS)A4規格（2l〇x 297公爱） " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - n n fl n· n n n n n 1 A7 548190 五、發明說明（） 、沈積的所需之最小量。仍未牽伸的聚丙烯紡絲不織布的個 另纖維之纖度（Titer)爲4.5dtex°個別長絲的沈積方式， 使得平均的方向性縱對橫的比爲3/2。 然後利用一種寬槽孔噴嘴’把一種由線性低密度聚乙 稀（LLDPE)製的箔片（其中有均勻分佈的礦物充塡料粒 子）直接押出形成到該尙未牢合的紡絲不織布上，充塡料 由白堊粉構成，其平均粒子太小爲1微米。塡充料在箔片 之熔融物中的量爲50%重量，且均勻分佈其中。如此所形 成且施在不織布上的箔片之單位面積重量爲75克/平方米 〇 這種用礦物充塡的箔片與不織布隨後作砑光在一個構 造化（做成凹凸不平構造）的鋼滾子及一個平滑的鋼滾子 之間呈圖案狀互相熔接。在此，帶有箔片的一邊係與該構 造化之滾子接合，帶有仍未牽伸的紡絲不織布的一邊則與 平滑的滾子接合，平滑滾子的溫度爲145°C，構造化滾子 爲 125°C。 構造化滾子的表面由互相平行對準的隆起部與凹陷部 構成它們呈交替列序。隆起部爲直線狀的框條，它們一如 橫樑，連續地拉伸經過滾子整段寬度範圍。框條高度 1.80mm，寬度3.20mm。其前端面佔了滾子25%的表面積 ’因此站了理論上可達成之結合面積的25%，框條邊緣略 1彦圓，以防止對材料有損害作用的割傷作用。 在70 N/mm線壓力及8〇 m/分鐘的速度下通過碌光 機（Kalander)後，一種單位面積重75克/平方公尺的箔 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） --------------------訂--------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 548190 五、考务明說明（） 片覆層（此覆層礦物質塡充）在框條的作用區域範圍中與 言亥無端長絲不織布密切地熔合。此熔接區域的光學測量値 並非理論上預期的25%値，而是21.8%的面積比例。 要將覆層物料從不織布分離，在熔接區域是不可能做 芰[]無損壞。在其餘78.2%的面積內，在施覆物料與不織布 〜3的界面上可以有縫隙，但由熔接區域的間隔很小，只有 l〇mm，在一種拉伸試驗機中定量測量並不能測出，因爲不 會g夾入。 然後將此135克/平方公尺的重型複合材料以習知方 式在67°C的溫度利用滾子牽伸機沿縱向牽伸。在牽伸過程 糸冬了時造成之寬度收縮（Breitenschwund)爲9% (相對於 牽伸前的寬度），長度增加185%，如此，總共面積增加 爲（ 2.85 X 0.91 — 1 ) X 100= 159.35%。所牽伸之單位面積 重量從135減到52.05克/平方公尺。 透水氣性（WDD)在牽伸前後依DIN 53122，氣候條 件B (亦即在38°C，90%相對空氣濕度，用氯化鈣作乾燥 齊[J )測量： 在牽伸前 5克/平方公尺，24小時 在牽伸後 1080克/平方公尺，24小時 在用DIN 33886用150毫巴測防水性後，將牽伸過的 物品做「針孔」（Pinhole)檢查。爲此，把15 X 15cm的格 式以施覆側朝上放到一個四層吸墨紙（Loeschpapier)上作 檢查，該紙具有略大於此格式的尺寸，並共在二十個位置 滴定上染紅色的異丙醇。沒有一個位置該紅色溶液育g透過 12 本紙張尺度用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 548190 A7 B7 - -~- " "~' 〜^ 五、發明說明（） 芰[J達該吸墨紙，因此該物品可視爲「無針孔」。 在牽伸過的完成材料測纖維直徑並轉換算成dtex單 。如此確認，該物品以出奇的方式在1.3〜2.5 dtex範圍_ 波動’其算術平均値爲1.7 dtex。 〔實例2〕 把一種用白堊充塡的熔融料（重量78克/平方公尺） ί甲出到實例1所製之仍未牽伸的聚丙烯紡絲不織布上（莫 重量60克/平方公尺）。 此押出形成之物料由43%重量之線低密度聚乙烯（ LLDPE) 7%重量的粘性賦予劑（以烴爲主，其軟化點94¾ )與50%白堊（其平均粒子大小爲1微米）構成。 施覆層與該紡絲不織布載體的熔接作用係利用實例1 中已提過的滾子對達成，平滑滾子的溫度也是145°C，而 構造化滾子爲93°C。 然後將此138克/平方公尺的重層狀物以習知方式利 用滾子牽伸機在62t的溫度沿縱向牽伸。在牽伸過程終了 時，造成12%的寬度收縮（相對於牽伸前的寬度），長度 泣長了 235% (相對於最初長度），由此，面積共增加了 (3.35 X0.88 — 1 ) X 100= 194.8%。牽伸過的物品的單位面 積中量由於拉伸過程，從138減到46.8克/平方公尺。 在牽伸前後的透水氣性（WDD)依DIN 53 112，氣候 條件B做（亦即在38t，90%空氣相對濕度’用氯化鈣作 草乞燥劑）： 在牽伸前WDD 12克/平方公尺，24小時 在牽伸後WDD 1567克/平方公尺，24 /J、時 13 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 x 297公釐） --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 548190 -—__B7___ 五、發明說明（） 一如實例1，沒有發現針孔。 平均纖維纖度爲1·5 dtex，波動範圍從1.2〜2.4。 〔實例3〕 將彈性體式之金屬双環戊二烯化合物Metallocen催化 之LLDPE製的55克/平方公尺的無端長絲（纖度4.80 dtex)用定向之空氣流放到一帶上造成一平面構形，用實 例1所述之方法做。由彈性體LLDPE的列顯出具有最大比 密度0.93克/平方厘米及最小可拉伸性之類型。 將實例1之用白堊充塡的熔融物料押出到該有限彈性 體之無端長絲上。二層的框條式的熔接區域無砑光滾子的 縫隙中如實例1所述方法方式產生。構造化滾子的溫度爲 125°C，平滑滾子爲109°C。框條式之滾子隆起部與實例1 不同，係設成使它們產樑式的熔接位置，它們與橫方向或 60°或與機器方向成60°，且互向平行。 然後將所得的構形先沿縱向在55°C伸到最初長度到 2·〇5倍，而寬度減少25%。然後沿橫向拉伸到縱牽伸前寬 度的1.30倍。如此相當於總面積拉伸了 2.66倍（或者增 加了 1.66 倍）。 解除張力後，該物品放鬆縮成2.24倍面積（相對於拉 ί申前的狀態）。這相當於面積減少了 16% (相對於拉伸後 在張緊狀態時的面積）。彈性體式之紡絲不織布載體(7)在 放鬆後具有平滑的下側，而微孔式之覆層則有波狀之隆起 ’它們在溶接位置間被隧洞狀之自由空間(4)與不織布隔開 。又，在事先將不織布充份浸濕後，箔片（5)之上側摸來一 14 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
C -trD， I I 1 I I I - Ε氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇χ297公釐) 548190 a7 ______B7_ 五、發明說明（） 直是溫暖且乾燥者。此外依實例3所得之樣品比第1及第 2實例的比較組樣品更軟且更有懸垂性。 在牽伸與放鬆後，測不到針孔。 透水氣性依DIN 53 122，氣候條件B爲1210克/平 方公尺，24小時。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. B8 C8 D8
    548190 々、申請專利範園 該層狀物（D中所含之不織布(7)至少部分地由無端纖 。 糸·
    8 ·如申請專利範圍第1或第2項之複 該層狀物（1)中所含之不織布(7)至少部分地由短纖維 成。 、轎 9 ·如申請專利範圍第7項之複合材料，其中： 該不織布（7)中所含之纖維大致爲未牽伸者。 1 〇 ·如申請專利範圍第7項之複合材料，其中· 該不織布（7)中所含之纖維具有由於後回火而提高的結 晶性。 ” 1 1 ·如申請專利範圍第1或第2項之複合材料，其 中： 該不層狀物⑴中所含之不織布⑺至少部分地由培，祐之 纖維構成。 1 2 ·如申請專利範圍第1或第2項之複合材料，其 中： 該層狀物（1)中所含之箔片(5)由聚丙烯或聚乙烯橇成。 1 3 ·如申請專利範圍第1或第2項之複合材料，其 中： 該箔片（5)含有均勻分佈之微粒子，以利形成微子L。 1 4 ·如申請專利範圍第1或第2項之複合材料，其 中： 該箔片（5)與不織布(7)大致互相平行延伸。
    中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐) 548190 A8 D8 六、申請專利範圍 1 5 ·如申請專利範圍第1或第2項之複合材料，其 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 中： 該箔片（5)及/或不織布(7)作縐縮。 1 6 ·如申請專利範圍第1項的複合材料，其層狀物 (1)係當作衛生用品後側之遮蓋。 1 7 ·如申請專利範圍第1項的複合材料，其層狀物 (1)當作包裝材料的後側遮蓋。 1 8 ·如申請專利範圍第1項之複合材料，其層狀物 (1)當作建材膜的後側遮蓋。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐)
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