WO2001083210A1 - Film multicouche microporeux respirable a impermeabilite renforcee aux liquides et procede de production - Google Patents

Film multicouche microporeux respirable a impermeabilite renforcee aux liquides et procede de production Download PDF

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WO2001083210A1
WO2001083210A1 PCT/FR2001/001351 FR0101351W WO0183210A1 WO 2001083210 A1 WO2001083210 A1 WO 2001083210A1 FR 0101351 W FR0101351 W FR 0101351W WO 0183210 A1 WO0183210 A1 WO 0183210A1
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WO
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film
layers
multilayer
copolymers
manufacturing
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PCT/FR2001/001351
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Bo Gustafson
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Trioplanex France S.A.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/18—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B32B27/20—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31855—Of addition polymer from unsaturated monomers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a microporous fiin, permeable to gases and more particularly to water vapor, and having enhanced impermeability to liquids.
  • the invention relates more particularly to a method of producing a microporous film, permeable to gases and more particularly to water vapor, and of enhanced impermeability to liquids, that is to say without there loss of its property of impermeability to liquids, by coextrusion of thermoplastic compositions made up of mixtures of olefin polymers and / or copolymer and of particulate fillers, said film comprising at least two contiguous layers of the same composition, used as such, or associated for example by coextrusion with at least a third layer of different composition, said layer having a specific composition.
  • the invention also relates to a breathable film, permeable to gases and more particularly to water vapor, and with enhanced impermeability to liquids, as well as laminated products associating said film with at least one nonwoven fabric and hygiene articles.
  • disposable such as nappies for children, for adults with incontinence or feminine hygiene articles, as well as disposable clothing, using the microporous film and / or the laminated product, as well as for building-related applications.
  • Continuous homogeneous films made from polymers are naturally impermeable to liquids and water vapor: they constitute a real barrier to these materials.
  • barrier films When these barrier films are used as components of disposable sanitary articles, such as diapers for children or adult incontinence, or in feminine hygiene articles, they can cause skin irritation, humidity does not cannot escape from the item during use. This is why, an in-depth research effort for more comfort has particularly developed in the field of films intended for the architecture of diapers for children, for incontinent adults and feminine hygiene articles, relating to the breathability of the film, on its textile feel, especially when it comes to the rear film.
  • microporosity of the films produced according to known methods this can be achieved by numerous methods, including for example mechanical microperforation.
  • a second step in subjecting this precursor film, to a drawing operation in the longitudinal direction and / or in the transverse direction, at a temperature lower than that of the melting point of the mixture of polymers, leading to the creation of a multiplicity of pores or micro-holes.
  • Such pores have diameters small enough to prevent the passage of liquids, but allow the transfer of gas (water vapor) at transmission speeds ranging from the most moderate to very high.
  • the analytical method of determining the rate of transmission of water vapor is a means of: measuring the breathability of the film, that is, the mass or volume of gas transferred through the thickness of the film , for a unit of area and per unit of time, under well-defined environmental conditions.
  • breathable and liquid impermeable films can have a monolayer or more recently multilayer structure.
  • Microporous monolayer films are well known in the field of hygiene products such as diapers for children, incontinent adults or feminine hygiene articles. They are used in disposable product structures, in combination with other components, particularly as a backing film.
  • These monolayer films can be manufactured by: extrusion, or blown extrusion, of a charged polymer in order to produce a precursor film, followed by a stretching operation of this precursor film in one or two directions (biaxially), then d '' a thermal stabilization step, thus creating micro-holes which cause the breathability of the film.
  • Such films can also be embossed before or after the stretching step. Said films are used as such in hygiene products but can also be combined with a nonwoven for the same application.
  • US Patent 4,829,096 describes a breathable microporous film impermeable to liquids, as well as its manufacturing process.
  • This process consists in the preparation of a mixture comprising linear low density polyethylene and an inorganic filler, and optionally of a surfactant, then the formation of a precursor film by means known, particularly monolayer extrusion, and finally the stretching of the precursor film (mono- or biaxial stretching) in order to give the film its microporous character.
  • the films thus designed find their applications in different fields, such as leisure articles, sports clothing, clothing, feminine hygiene products, disposable diapers for babies, disposable sanitary products for incontinent adults ...
  • Patent EP 0232060 also describes a process for manufacturing a microporous film, permeable to water vapor, but impermeable to liquids, according to different stages, comprising the preparation of a mixture comprising olefinic polymers, (homo- and copolymers ), and an inorganic filler, the extrusion of the mixture in order to produce a precursor film, the embossing of said precursor film, * then its stretching in at least one monoaxial direction.
  • Such films have a porosity due to the creation of micropores caused during stretching of the film, and resulting from the quantity and size of the mineral filler, the stretching rate and other factors, whether controlled or not.
  • the embossing step can be performed again after the stretching. Embossing is supposed to give the film greater porosity and also give it a softer feel.
  • Patent WO9805501 describes a film having a porosity (permeability) to high water vapor, but also endowed with other properties unknown to the art such as the extremely small thickness of the film, allowing the lightness of the film, as well than a softer feel for said film. These performances are made possible by the use of polyethylene polymers of metallocene origin. Said film is produced by the extrusion of a mixture formed of these metallocene polyethylenes and of mineral fillers, delivering, as previously described, * a precursor film subjected to a drawing operation in at least one direction.
  • Microporous multilayer films are also known and can be used in various fields of application.
  • the multilayer films can be produced by a prior extrusion of each layer, followed by their assembly by rolling, or by coextrusion of different polymer compositions to form the various coextruded layers, at least one of which comprises a mineral filler, by creating a multilayer precursor film.
  • This precursor film is then subjected to a stretching operation in at least one direction, conventionally in the machine direction, to make the layer containing the mineral filler microporous.
  • microporous multilayer films have also been described in several documents.
  • Patent application WO 98/58799 describes a breathable multilayer film obtained by coextrusion followed by a stretching action, which consists of at least three layers, these at least three layers being:
  • Patent application WO 99/29499 also describes a breathable multilayer film, obtained by coextrusion followed by a stretching action, which consists of at least two layers, which are:
  • At least one other layer called skin or outer, formed of a charged polyolefin made microporous during the stretching action, the sealing of the film to liquids being ensured by the layer formed of hydrophilic polymers and / or copolymers not loaded.
  • Patent application WO 97/04955 also describes a breathable multilayer film obtained by coextrusion of five layers having the structure " c" - "A” - “B” - “A” - “C”, followed by an action of stretching, these various layers being:
  • the central layer "B” preferably formed from a charged polyolefin, made microporous during the stretching action
  • Micro-tears of said microporous film can indeed appear during a significant stretching. Such accidents, even limited to specific areas of the breathable film, are troublesome, since the breathable film no longer has its property of absolute barrier to liquids. Accidents of micro-tears occur both on monolayer films and on multilayer films, because, in the latter case, these accidents occur in the central layer which is generally the charged layer made microporous by stretching and propagate in the film thickness, the outer layers, too thin, not having the mechanical strength, sufficient to oppose the hydrostatic pressure resulting from the micro-tearing of the central layer.
  • micro-tears can be caused by a too large particle load or by agglomerates of particles, or by the presence of a
  • gel formed of crosslinked polymer particles, created during the manufacture of the film or already present in the polymer before its implementation.
  • the “gels” can also have other origins such as, for example, cross contamination between polymers with different melt indices.
  • Micro-tears can also be caused by more or less large gas bubbles, present in the precursor film, due to gas emissions (even slight) which occur during extrusion, or air initially present, trapped in the extruded material.
  • these gas bubbles will become gaseous volumes of substantially shaped ellipsoidal and will at best cause a thinning of the film and at worst a total tearing of the film.
  • the size of the particles of this filler, the dispersion of these particles in the polymeric material there is a risk of the stretched film not only being microporous with water vapor but becoming permeable to liquids, due to the creation of pores of too large diameter and micro-tears.
  • the invention pursues a number of objectives, to eliminate the aforementioned drawbacks.
  • the permeability of the film to gases in general will be expressed by the permeability of said film to water vapor.
  • a first object of the invention is to create a method for manufacturing a film with enhanced or even total impermeability to liquids and permeable to water vapor, which operates at high production speeds and which uses polyolefins such as constituent materials of the various layers.
  • Another object of the invention is to create said method of manufacturing a film with enhanced impermeability to liquids but permeable to water vapor, reducing the quantity of film defects, sources of loss of impermeability.
  • Another object of the invention is to create said method of manufacturing a film, with enhanced impermeability to liquids but permeable to water vapor, used as such, or associated with a multilayer architecture by a coextrusion process Or other.
  • Another object of the invention is to create said method of manufacturing a film, impermeable to liquids, but permeable to water vapor, by means of specific surfaces, in order to incorporate adhesion means for the 'subsequent assembly of said multilayer film impermeable to liquids and permeable to water vapor with other structures, such as nonwoven fabric for example.
  • Another object of the invention is to optimize the speed of transmission of water vapor for the final structure, while strengthening the impermeability of the film to liquids.
  • Another object of the invention is to create said method of manufacturing a film permeable to water vapor of reduced thickness, according to market requirements, and without losing its property of impermeability to liquids.
  • Another object of the invention is to produce, according to said method, a thin film, with enhanced impermeability to liquids and permeable to water vapor, however sufficiently resistant to tearing, which can be used as such as film back of diapers for children, for adult incontinence and feminine hygiene articles, or assembled by rolling to a nonwoven fabric, the resulting laminated product being used as back film for diapers for children, for adult incontinence and articles of feminine hygiene, or else associated with a multilayer architecture by a coextrusion or other process, used as such as a backing film for diapers for children, for incontinent adults and feminine hygiene articles, or assembled by laminating to a fabric nonwoven, the resulting laminated product being used as backing film for diapers for children, for adults with incontinence and for articles of clothing feminine hygiene, as well as for disposable clothes or films intended for building applications, for thicker films.
  • the invention relates to a process for manufacturing a multilayer polyolefin film, having simultaneously the properties of being permeable to water vapor, and of having enhanced, or even total, impermeability to liquids, this process comprising stages of:
  • said precursor film is a basic multilayer film, comprising at least two contiguous layers of the same polyolefin composition, having at least the structure "B" - "B".
  • the invention also relates to a process for manufacturing a multilayer polyolefin film, having simultaneously the properties of being permeable to water vapor, and of having enhanced, or even total, impermeability to liquids, this process comprising the steps from:
  • said precursor film is a basic multilayer film, comprising at least two contiguous layers of the same polyolefin composition, having at least the structure "B" - "B", associated with at least one other layer of composition different from the minus two contiguous layers "B" - "B".
  • the invention relates to a process for manufacturing a polyolefinic filn with a multilayer structure by coextrusion, having simultaneously the properties of being permeable to water vapor, and of having enhanced impermeability, that is to say does not exhibiting no loss of its property of permeability to liquids, this method comprising the steps of:
  • the invention also relates to a thin film with a multilayer structure, permeable to water vapor without loss of its liquid impermeability property, used both alone and assembled by laminating with a nonwoven fabric, as a backing film for the disposable sanitary articles, for children, for adults, incontinence and for feminine hygiene articles, or clothing.
  • the extrusion step comprises the simultaneous coextrusion of at least two contiguous layers of the same composition, having the minimum structure "B" - "B", representing at most 100% of the total thickness of the film.
  • the extrusion step during which the base film "B" - “B” is formed.
  • the thicknesses of the different layers are expressed as a percentage of the total thickness of the breathable multilayer film, and are as follows:
  • the thickness varies between 5% and 60% the total thickness of the breathable film.
  • the breathable film comprises at least four layers, among which two layers “B” - “B", the other two layers being chosen from layers “A” and “C”, the base film “B” - “B “has the same thickness: as previously described, while the layers” A “e: 'C "each have a thickness varying from about 5% to about 30% of the total thickness of the breathable film.
  • Said layers "A”, "B” and “C” are entirely composed of polyolefin polymers, the elastomer entering into the composition of certain layers, etanr. itself preferably chosen from those of olefinic origin.
  • the adjoining base layers "B" - “B”, according to the invention which are coextruded and made microporous by stretching, are formed from at least one homopolymer and / or a polyolefinic copolymer and from at least one particulate filler, and optionally one or more elastomers generally based on polyolefin.
  • homopolymers or copolymers are chosen from the group comprising homo polyethylenes and / or copolymers, preferably linear low density polyethylenes and / or homo polypropylenes and / or copolymers.
  • polyethylenes When polyethylenes, homo- or copolymers polymerized in high pressure, or high density polyethylenes and low pressure are used, they its': selected from those having a density in the range 0.915 to 0.965 (standard ASTM 1505), e ⁇ preferably in the lower density range of 0.915 to 0.935.
  • linear low density polyethylenes they have a density of between 0.890 and 0.940 e ⁇ can be chosen from the group of copolymers of ethylene and alpha olefinic comonomers such as those in C4 to C10, which can be obtained for example by catalytic polymerization in the presence of a catalyst, such as a metallocene or according to other modes.
  • C4 to CIO comonomers are preferably chosen from the group comprising butene-1, pentene-1. hexene-1, 4-methylpentene-1, heptene-1, e: 1 octene-1.
  • Homogeneous propylene polymers or copolymers mcluen homopolymers of propylene, copolymers of propylene with ethylene, copolymers of propylene with alpha olefinic C 1 to C 10 comonomers.
  • propylene copolymers one or more alpha olefin comonomers can be used.
  • the alpha-olefin propylene copolymers can have an alpha olefin content of between 0.1% and 40% by weight, and more preferably from 1% to 10% by weight.
  • polypropylene copolymers are used. They are preferably chosen from the group of ethylene-propylene copolymers.
  • the polymers and / or copolymers of the adjoining base layers "B" - “B” are chosen so that the melt index is between 0.2 e: 15.0 g / 10 mm, measured according to the references d '' a load of 2.16 kg, with a temperature of 190 ° C for polyethylenes and 230 ° C for polypropylenes with a standard orifice (ASTM D 1238 standard).
  • the melt index can vary from 0.8 to 15.0 g / 10 mm, and for the blown process from 0.2 to 10.0 g / 10 mm.
  • adjoining base layers "B” - “B” are: preferably made from polyethylene linear low density (copolymers of ethylene and alpha-olefin).
  • All these polymers or copolymers can be formulated with slip agents and antiblocking agents, as well as with antioxidant agents and stabilizers.
  • the adjoining base layers "B" - “B” according to the invention also contain at least one particulate filler in an amount of 30% to 80% by weight and preferably from 40% to 55% by weight of the total of said particulate filler and of polymeric material.
  • particulate fillers known in the state of the art, can come from any organic or inorganic material having a low affinity for water naturally or by an appropriate treatment and a rigidity as opposed to the elasticity of the polymeric material.
  • the organic particulate fillers can comprise, for example, polymers with a high melting point and / or with high viscosity and the particles of which have a size compatible with the drawing step of the process.
  • polymers are, for example, polyethylenes, polypropylenes, polyamides, polyesters, polyurethanes of high density and of extremely high molecular weight.
  • Inorganic particulate fillers can include metal salts, such as barium carbonate; calcium carbonate; magnesium carbonate; magnesium sulfate; barium sulfate; calcium sulfate, metal hydroxides, such as aluminum hydroxide; magnesium hydroxide, metal oxides, such as calcium oxide; magnesium oxide; oxide titanium; titanium dioxide and zinc oxide, or other particulate materials, such as clay, kaolin, talc, silica, diatomaceous earth, glass powder, mica, aluminum and zeolites.
  • metal salts such as barium carbonate; calcium carbonate; magnesium carbonate; magnesium sulfate; barium sulfate; calcium sulfate, metal hydroxides, such as aluminum hydroxide; magnesium hydroxide, metal oxides, such as calcium oxide; magnesium oxide; oxide titanium; titanium dioxide and zinc oxide, or other particulate materials, such as clay, kaolin, talc, silica, diatomaceous earth, glass powder, mica, aluminum and zeolites.
  • the inorganic particulate charges are: preferably chosen from the group consisting of calcium carbonate, barium sulphate, silica, alumina, kaolin, and talc.
  • Calcium carbonate is particularly preferred because of its economic cost, its whiteness, its inertia and its availability.
  • Inorganic particulate fillers such as calcium carbonate
  • a preferred coating is stearic acid reacting with calcium stearate which is used in food. However, other coatings are possible.
  • inorganic fillers on the surface may be desirable to treat inorganic fillers on the surface for optimal dispersion in the polymeric material, and to avoid any agglomeration (which can form a particulate aggregate causing the creation of holes during the stretching operation).
  • This can be achieved by surface treatment or by incorporating into the polymeric material a dispersing agent such as alkyl phosphates, alkyl phosphonates, alkyl sulfates, alkyl sulfonates, or the like ( possibly: oxyethylated).
  • the quantity of particulate fillers added to the polyolefins depends on the properties desired for: the breathable film, which must have, inter alia, good tear resistance, a sufficient water vapor transmission speed and also sufficient elasticity.
  • the breathable film which must have, inter alia, good tear resistance, a sufficient water vapor transmission speed and also sufficient elasticity.
  • the minimum quantity of 30 _. in weight of fillers is necessary to ensure the creation of a useful microporosity of the film during stretching.
  • the films cannot be used with an amount of fillers greater than about 80% by weight of the polyolefin-fillers composition because larger amounts of fillers can cause problems during mixing and cause Significant resistance losses for the final breathable film.
  • the average diameters of the particulate fillers used in the invention are chosen between 0.5 and 5 microns, and preferably between 0.8 and 2.2 microns for: the adjoining base layers "B" - “B", for films having a thickness between 20 and 100 microns before stretching.
  • the polyolefin materials according to the invention and the fillers used in this invention can be mixed in various known ways.
  • the elastomers used in the adjoining base layers "B" - “B” are chosen from the group consisting of ethylene-propylene rubbers (EPR), modified ethylene-propylene-diene rubbers (EPDM) , styrene-butadiene-styrene (SBS), styrene-ethylene-butadiene-styrene (SEBS).
  • EPR ethylene-propylene rubbers
  • EPDM modified ethylene-propylene-diene rubbers
  • SBS styrene-butadiene-styrene
  • SEBS styrene-ethylene-butadiene-styrene
  • SBR styrene-butadiene rubbers
  • SIS styrene-isoprene-styrene
  • BR butyl rubbers
  • NBR nitrate-fuel rubbers
  • hydrogen nitrile-butyl rubbers and polyvinyl acetate or used in accordance with a mixture (either in a reactor or by extrusion) of polyethylene and / or semi-crystalline propylene with at least one other elastomer, such as for example polyethylene / ethylene-propylene rubber (PE / EPR) , polyethylene / modified ethylene-propylene-diene rubber (PE / EPDM).
  • PE / EPR polyethylene / ethylene-propylene rubber
  • PE / EPDM polyethylene / modified ethylene-propylene-diene rubber
  • the elastomeric fraction is partially or completely crosslinked, or belongs to the group of polypropylenes (homopolymers) with amorphous and semi-crystalline blocks and copolymers of propylene / ethylene or alpha-olefin with amorphous and semi-crystalline blocks .
  • All these polymers or copolymers can be formulated by the introduction of various agents, such as slip and antiblocking agents, antioxidant and stabilizing agents.
  • the base film "B" - “B” can be used to recycle the waste of multilayer materials recovered in the process, before stretching or after stretching, or potentially after the assembly steps.
  • the amount of recycled materials in the central layer “B” can vary from 0 to 50% by weight, and is preferably between 0 and 25% by weight.
  • the coextrusion step during which the basic precursor film "B” - “B” is formed can comprise the simultaneous coextrusion of at least three layers, with at least two contiguous layers and of the same composition, having at least the structure "B” - “B", and at least one other layer, of composition different from the layers "B", which can be chosen from layers "A” and "C". say specific layers.
  • This other specific layer is of the property which it possesses, relating for example to the touch, the adhesion, the conditions of assembly, the breathability, the capacity to improve the performances of extrusion compared to the problems related to the sector .
  • microporous films have a modest stretch capacity and a fairly low tear resistance, they are often combined with another substrate (which can be for example a nonwoven fabric).
  • the microporous specific skin layer "A" is formed of at least one polyolefin copolymer having an E module of less than 50 mPa (ASTM 882).
  • This copolymer is chosen from the group formed by polar ethylene-based copolymers and / or grafted polyolefin polymers.
  • Such polar copolymers and grafted polyolefin polymers demonstrate different levels of crystallinity than those of the homopolymer versions: they have greater water vapor transfer properties and improved softness properties for the skin layer. considered "A”.
  • the permeability to gases and water vapor to said specific layer "A" is measured by the water vapor transmission rate of water (expressed in g / m 2/24 hours at a given temperature and a given relative humidity, for example at 38 ° C and 90% for a given thickness).
  • the properties of softness to the touch are measured (according to the tactile test ASTM D882) by a module E which must be less than 50 mPa.
  • the polar ethylene copolymer used in the production of the specific layer "A” is a copolymer composed of ethylene and at least one comonomer of polar nature chosen from the group consisting of the family of vinyl esters, by the family of acrylic acids and esters e: methacrylic.
  • the polar comonomer can be chosen from the group consisting of vinyl acetate, vinyl propionate, acrylic acid.
  • methacrylic acid and their esters such as acrylates having 4 to 8 carbon atoms such as methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n acrylate - butyl, t-butyl acrylate, isobutyl acrylate and methacrylates having 4 to 8 carbon atoms, such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate.
  • n-propyl methacrylate isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate and isobutyl methacrylate.
  • One or more of these comonomers can be used simultaneously.
  • copolymers of ethylene and at least one polar comonomer are formed of at most 30% by weight of comonomer.
  • the copolymers of ethylene and at least one polar comonomer must have a melt index in the range of 1 to 15 g / 10 min under standard conditions (MFI standard ASTM D 1238 - 2.16 kg - 190 ° VS) .
  • the grafted polyolefin polymers used in the production of the specific layer "A” can be produced by chemical grafting using acrylic acid, methacrylic acid, maleic anhydride and alkyl acrylates and methacrylates in which the alkyl is a hydrocarbon chain from C1 to C8.
  • melt index of such graft polymers is in the same range as the polar copolymers mentioned above.
  • All these polymers or copolymers can contain slip and antiblocking agents as well as antioxidant and stabilizing agents.
  • the specific skin / adhesion layer "C" which will become microporous during stretching, comprises at least one adhesion binding agent and / or a homopolymer and / or a thermoplastic polyolefin copolymer and a particulate filler.
  • polyolefin polymers are chosen from the group which comprises polyethylenes, and preferably linear low density polyethylenes and / or polypropylenes and / or copolymers of ethylene-propylene and of ethylene and of alpha olefin.
  • the homopoly eric and / or copolymer polyolefin components of the microporous skin / specific adhesion layer "C" are linear low density polyethylenes, with a density between 0.880 e: 0.940, copolymers of ethylene and of alpha- comonomers.
  • olefins such as those in C4 to C10 and / or a high pressure crosslinked polyethylene with a density between 0.915 and 0.965, and preferably between 0.915 and 0.935 and / or a polypropylene, and a copolymer of propylene and ethylene chosen from preferably in a group of random block copolymers.
  • the adhesive / binder agent present only in the skin / specific adhesion layer "C" is chosen from the group of copolymers of ethylene and polar or non-polar comonomers, copolymers of propylene and polar or non-polar comonomers and / or homopolymers or copolymers (based on ethylene or propylene) grafted.
  • the non-polar copolymers can be chosen from the group of elastomers, previously described for the adjoining base layers "B" - “B".
  • the agen: adhesive / binder is introduced into the composition of said layer at a rate of 2% to 20% and preferably from 5% to 15% by weight.
  • the polar copolymers they can be chosen from the group described above for the specific skin layer "A".
  • the specific skin / adhesion layer "C" comprises from 30% to 80% by weight and preferably from 45% to 55% by weight of particulate fillers.
  • the adjoining base layers “B” - “B” include organic and inorganic fillers but are preferably chosen from the group of inorganic fillers comprising calcium carbonate, barium sulphate, silica, alumina, kaolin, talc e: very preferably calcium carbonate.
  • the average diameters of the particulate charges are chosen between 0.2 and 3 microns, and preferably between 0.8 e: 1.5 microns for the skin / specific adhesion layer "C", in order to return the thin gauge to the end of said specific layer "C".
  • the mineral filler can be treated on the surface or combined with a dispersing agent.
  • the basic multilayer precursor film is coextruded in a die, as part of a pa process: casting, and is fixed on the cooling roller by means of a vacuum box and / or an air knife.
  • the basic multilayer precursor film is subsequently reheated and drawn between at least two systems of rollers (primary and secondary) drawing.
  • a thermal stabilization step can be integrated into the production line, in order to release the tensions created in the film during the stretching step.
  • the coextrusion process is used and carried out in the same way.
  • a subsequent printing step and a film embossing step may also exist within the scope of the invention.
  • the method consists
  • the association of the base film comprising at least two contiguous layers "B" - "B” with at least one other layer can also be carried out by other known methods, such as extrusion-lamination, in line or during another step.
  • the multilayer film can be produced using a coextrusion line for a thin film by casting (cast film), or a coextrusion line for a blown film (blown cast).
  • the melting temperature of the polymeric material can be adjusted between about 200 ° C and 250 ° C.
  • the basic precursor film can be coextruded and fixed as previously mentioned to the cooling roller by means of an air knife and / or a vacuum box.
  • the precursor multilayer film is rapidly cooled.
  • the temperature of the base precursor film, leaving the cooling roller, is adjusted between 15 ° C and 60 ° C.
  • the base precursor film can also be produced on a blown film coextrusion line.
  • the molten polymer is extruded through a die annular multilayer, then blown into a bubble which is cooled by air directed through an air ring.
  • the melting point of the polymer material can be set between 150 ° C and 240 ° C.
  • the height of the cooling chain (the cooling chain corresponds to the change of dry mist resulting from the solidification of the molten polymer ⁇ is an important parameter to control. This height: of the cooling chain is normally adjusted between 10 and 80 cm the surface of the sector.
  • the blowing ratio corresponding to the ratio between the diameter of the bubbles and the diameter of the die is: another parameter of the process to be checked: this blowing ratio controls the orientation of the crossed direction.
  • This blowing ratio normally varies: from about 1.5 to 4.0.
  • the bubble is then folded to form a flat film: lying and wound on a roll or split and wound in the form of two separate rolls.
  • the chain speed is between 20 and 150 / min for a precursor film of 100 to 20 microns.
  • the basic precursor film is stretched, similar to the step described in the technology of extruding a multilayer film by casting.
  • an object of the invention is to remove by degassing during extrusion the volatile matter and the moisture present which, under the effect of heat can be released and can: cause a loss of impermeability to liquids pa: vacuum formation.
  • the degassing step is carried out under vacuum conditions of less than 200 millibars in each of the extruders.
  • the highly charged precursor film when stretched in a controlled manner, produces a much thinner microporous film, which has the desired properties of breathability and impermeability to liquids.
  • the extrusion and said drawing steps are carried out so that the multilayer microporous film obtained has a thickness of at most 40 microns and preferably at most 25 microns, when it is used in hygienic applications, and up to 60 microns in other applications.
  • the basic precursor film comes out: from the cooling roller, is reheated to the appropriate temperature for stretching and then is stretched to form a breathable multilayer film.
  • the basic precursor film can be stretched by any conventional method, for example by monoaxial or biaxial stretching.
  • the precursor multilayer film is stretched in a direction, which is that of the machine (longitudinal direction).
  • the stretching is carried out between at least two roller systems operating at different rotational speeds, in a standard stretching unit.
  • the multilayer precursor film is stretched at a temperature between 20 ° C and 95 ° C, and the stretch ratio is between 1: 1.5 and 1: 6.
  • the stretching of the multilayer precursor film can be carried out in one or more steps, followed by a possible thermal stabilization step.
  • the drawing roller systems operate at different rotational speeds, in order to obtain, for example from a basic precursor film of 80 microns, a thinner film of, for example, 20 microns , corresponding to a monoaxial stretching ratio of 4: 1, dependent on relaxation; the speed ratio between the roller systems is known as the stretch ratio: this speed ratio is measured between the roller systems entering and leaving the stretching zone.
  • the breathable film is thermally stabilized (by releasing tensions) by passing over heated roller systems. Thermal stabilization temperatures
  • a quality control system is implemented in order to visually detect faults along the chain. Its purpose is to control: and to quantify the types and numbers of defects present in the breathable film, which could, depending on their frequency and their typology, cause a total or partial loss of impermeability to liquids for the breathable film.
  • the multilayer breathable film according to the invention can: also undergo an embossing step after stretching: this embossing gives a softer feel and reduces the gloss of the film. This embossing takes place between two rollers set at a temperature of 35 ° C to 100 ° C.
  • the multilayer breathable film (base film as such or associated with at least one other layer) according to the invention has a moisture vapor transmission rate of water of at least 500 g / m 2/24 hours ( 38 ° C, 90% relative humidity) and preferably between 2000 and 5000 g / m 2/24 hours (at 38 ° C, 90% relative humidity). without losing its impermeability to liquids.
  • the multilayer breathable film according to the invention can be used in the production of the rear film
  • backsheet of a diaper for children, adults with incontinence and disposable hygiene items.
  • the breathable multilayer film has a thickness of less than 40 microns and preferably less than 25 microns.
  • the thickness of the film is much greater and can vary from 40 to 100 microns, these films of high gauge being used for applications relating to the building, such as the insulation of walls and roofs.
  • This first example relates to the production of a microporous, multilayer film having the structure "B" - "B” - “B”, with enhanced impermeability to liquids, that is to say having no loss of its property d impermeability to liquids.
  • Liquid impermeability is measured according to standard EN 20811-1992.
  • This method consists of a measurement of the hydrostatic loss. This involves measuring the resistance to the passage of water through the breathable film. The film undergoes water pressure, constantly increasing, on one side, under standard conditions, until penetration at three points. The pressure at which the water penetrates at a third point is noted. The water pressure can be applied above or below the specimen film to be tested. The surface of the film to be tested is 100 cm 2 .
  • Table 1 correlation between the type of defect and the height of the water column.
  • a non-breathable monolithic film will have much higher values for the height of the water column before rupture (2 m or more depending on the thickness and elongation of the material during rupture), a breathable film will have a significant, inherent reduction in the height of the water column reached.
  • Level 1 faults are optically recorded as having a dimension of 1 to 2 mm 2 and corresponding to black or white dots, due to a coarse agglomeration of CaC0 3 or other, without a thinner and lighter zone surrounding these points . When stretching, they may cause a possible tear.
  • Level 2 faults are optically recorded as having a dimension of 2 to 100 mm 2 . They correspond to lighter and thinner zones, surrounding an initiator which may be an agglomerate or a polymer gel, or a vacuum (gas bubble) initially present in the mixture which has been stretched during the melting of the mixture forming the film. precursor and elongated during the stretching practiced thereafter. These defects will not affect the strength of the film in the transverse direction beyond a limit of 50%.
  • Level 3 faults are optically recorded as having a dimension of 100 to 1000 mm 2 . They also correspond to thinner and lighter zones, surrounding an initiator which may be a larger agglomerate or a larger polymer gel, or else a vacuum
  • the height of water in the hydrostatic water column will exert an additional elongation on these defects and will cause a rupture at a higher or lower water height depending on the typology of the defect. resulting from film thickness, surface area and size.
  • hydrostatic pressure of the water (height of the column in mm) which can be measured according to the typology of the discrete samples, and the number of defects per typology per 10,000 m 2 of film produced which can be checked continuously by the scanning camera.
  • a multilayer microporous film of structure "B" - "B” - “B” was produced which does not have a loss in its property of impermeability to liquids.
  • the polymer constituting the base film "B” - “B” - “B” is a linear "low density” Dowlex 2035 "in a ratio of 45% comprising a surface treated calcium carbonate” Filmlink 520 "in a ratio of 45 '_. and with an addition of 10% recycled materials.
  • the recycled material comes from the cutouts of the edges of the breathable film which have been densified and reincorporated in the extruders feeding the die of the basic precursor film.
  • Dow's "Dowlex 2035” is a linear low density polyethylene based on octene having a melt index of 6.0 g / 10 min (MFI standard ASTM D 1238 - 2, l ⁇ kg - 190 ° C) and a density of 0.919; - "Filmlink 520" from English China Clay (ECC) is a load of wet ground calcium carbonate (CaC0 3 ) having an average particle diameter D50 of 2.0 microns. It has a hydrophobic envelope of 1 hour and an Elrepho (ISO gloss) of 90.
  • the basic precursor film " B" - "B” - “B” is obtained by cast coextrusion. This film is then fixed on a cooling roller by means of an air knife e: of a vacuum box This process is used to remove the smoke that appears during the extrusion process.
  • the extrusion temperatures are set between 180 ° C and 240 ° C.
  • the adapter temperature is set at 235 ° C. while the die temperature is set to a slightly higher temperature.
  • An automatic die is used in order to carry out precise control of the gauge: the precision reached is less than plus or minus 2%.
  • the melting temperature is controlled at 230 ° C.
  • the polymers were degassed strongly in the three different extruders, in order to remove all the volatile matter or the trapped air present in the polymers, the vacuum being set at less than 200 millibars.
  • the basic precursor film "B" - "B” - “B” has a thickness: final of 80 microns before stretching. It is carried out at a chain speed of approximately 25 m / min. After being stretched in a ratio of 4: 1, the resulting breathable film has a thickness of 20 microns and a breathability of about 3500 g / m 2 per 24 hours (at 38 ° C, with a relative humidity of 90%).
  • Table 3 summarizes this comparison which indicates the number of defects measured optically along the chain by type and for 10,000 m 2 of film produced - appearance of defects:
  • the multilayer breathable film of Example 1 produced according to the invention is used in the production of rear film of disposable diapers and hygienic articles or assembled with a nonwoven and used for a rear film laminated of diapers or disposable hygiene items, feminine hygiene products, as well as disposable clothing.
  • compositions are modified in order to adapt the film to other functional requirements.
  • the film produced is a base film "B" - “B” associated by coextrusion with a specific third layer "A".
  • Litryl 20 MB08 is an ethyl (methacrylate) copolymer having a melt flow rate of 8.0 g / 10 min (MFI standard ASTM D 1238 - 2.16 kg - 190 ° C> with a 20% methyl methacrylate content, formulated with slip and anti-blocking agents, to facilitate the process;
  • Adflex X102S from MONTELL is a thermoplastic polyolefin polymer with a melt flow rate of 8.0 g / 10 min (MFI standard ASTM D 1238 - 2.16 kg - 230 ° C) and a density of 0.890 and a Vicat softening point of 55 ° C.
  • the number of defects is of the same order of magnitude as in Example 1, emphasizing the importance of the concept of the base film, considering the use of two contiguous layers of the same composition, according to the invention.
  • the presence of "Adflex X102S" causes a slightly higher level of faults.
  • This breathable film is used as such as a back film for children's diapers.
  • the specific skin layer "A” provides a soft feel.
  • the film was embossed after the stretching step.
  • compositions are modified in order to adapt the film to other functional requirements.
  • the film produced is a base film "B" - “B” associated by coextrusion with a third layer "C".
  • the two adjoining layers "B” - “B” of identical composition have the same thickness.
  • the third layer “C” is associated by coextrusion.
  • DOW Elite 5200 is a linear low density polyethylene based on octene (metallocene catalyst), with a melt flow index of 4.0 g / 10 min (MFI standard ASTM D 1238 - 2.16 kg - 190 ° C) and density 0.917;
  • EXXON "Escorene 259” is a low density polyethylene branched at high pressure with a melt index of 12 g / 10 min (MFI standard ASTM D 1238 - 2.16 kg - 190 ° C) and density 0.915;
  • BOREALIS is a polypropylene
  • the "Filmlink 400" from ENGLISH CHINA CLAY is a charge of wet ground calcium carbonate (CaC0 3 ⁇ with an average diameter D50 of particles of 1.2 microns. This charge has a hydrophobic coating of 1% and a Elrepho (ISO gloss) of 90.
  • the conditions for carrying out the operations at the extrusion level, as well as at the drawing level, are adjusted to adapt to small differences in viscosity, but varying by less than 10 ° C. relative to the example 1.
  • the "Adflex X102S” is replaced by "Kraton D-2122 compound” from SHELL, an SBS block copolymer, with a melt flow index of 21 g / 10 min (MFI standard ASTM D 1238) and of density 0.930, according to standard ASTM D 792.
  • the breathable film has a breathability of 2000 g / m 2/24 hours at 38 ° C with a relative humidity of 90%.
  • the number of faults is in the range mentioned in Example 2, which is slightly (10%) higher than the number of faults reached in Example 1. due to "freezing rain” (frost shower) which results from the presence of block copolymers.
  • the final breathable film has a thickness of 20 microns after the stretching step. It was not stretched, but left as such. It was then assembled with a nonwoven, the layer "C" having the required capacity to be bonded to the non woven considered.
  • the final laminate is used as a backing film for disposable diapers for children.
  • the overall thickness of the film is 40 microns after the stretching step. This thickness is obtained by proportionally reducing the speed of the chain during the step of forming the precursor film, while maintaining the stretching ratio at the previous levels. Due to the increased thickness of the film, the onset of tearing and the consequent loss of impermeability to liquids.
  • the film is used in the building, in applications relating to insulation.

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un film polyoléfinique, ayant simultanément les propriétés d'être perméable à la vapeur d'eau, et d'avoir une imperméabilité renforcée aux liquides, ce procédé comprenant les étapes de: coextrusion à partir d'une filière de mélanges de polymères et/ou copolymères polyoléfiniques dont l'un au moins contient des charges minérales, formant un film précurseur; l'étirage du film précurseur pour former un film multicouche respirable, qui se caractérise en ce que ledit film précurseur est un film multicouche de base comportant au moins deux couches contiguës de même composition, ayant au moins la structure 'B'-'B', éventuellement associé à au moins une couche de composition différente des deux couches contiguës 'B'-'B', ayant une caractéristique spécifique.

Description

Film multicouche microporeux respirable à imperméabilité renforcée aux liquides et procédé de production
Domaine de l'invention
L'invention concerne un procédé de production d'un fiIn microporeux, perméable aux gaz et plus particulièrement à la vapeur d'eau, et ayant une imperméabilité renforcée aux liquides.
L'invention concerne plus particulièrement, un procédé de production d'un film microporeux, perméable aux gaz et plus particulièrement à la vapeur d'eau, et d'imperméabilité renforcée aux liquides, c'est-à-dire sans qu'il y ait perte de sa propriété d'imperméabilité aux liquides, par coextrusion de compositions thermoplastiques constituées de mélanges de polymères et/ou de copolymère oléfiniques et de charges particulaires, ledit film comportant au moins deux couches contigues de même composition, utilisé en tant que tel, ou associé par exemple par coextrusion à au moins une troisième couche de composition différente, ladite couche ayant une composition spécifique.
L'invention concerne également un film respirable, perméable aux gaz et plus particulièrement à la vapeur d'eau, et à imperméabilité renforcée aux liquides, ainsi que les produits laminés associant ledit film à au moins un tissu non tissé et les articles d'hygiène jetables, tels que couches pour enfants, pour adultes incontinents ou articles d'hygiène féminine, de même que les vêtements jetables, mettant en œuvre le film microporeux et/ou le produit laminé, ainsi que pour des applications relatives au bâtiment. Etat de l ' art
Les films homogènes continus réalisés au moyen de polymères sont naturellement étanches aux liquides et à la vapeur d'eau : ils constituent une véritable barrière à ces matières.
Quand ces films barrières sont mis en œuvre comme composants d'articles sanitaires jetables, tels que les couches pour enfants ou pour adultes incontinents, ou encore dans les articles d'hygiène féminine, ils peuvent provoquer des irritations de la peau, l'humidité ne pouvant pas s'échapper de l'article lors de son utilisation. C'est pourquoi, un effort de recherche approfondi pour plus de confort s'est particulièrement développé dans le domaine des films destinés à l'architecture des couches pour enfants, pour adultes incontinents et des articles d'hygiène féminine, portant sur la respirabilité du film, sur son toucher textile, plus particulièrement quand il s'agit du film arrière.
Plusieurs procédés ont été développés pour produire des films polymères imperméables aux liquides mais perméables à la vapeur d'eau (perméabilité aux gaz) avec une vitesse de transmission élevée de la vapeur d'eau.
Ces procédés, pour la plupart, ont abouti à la production de films respirables (parce que perméables aux gaz) , mettant en œuvre l'un ou l'autre des moyens permettant la création physique d'une microporosité dans lesdits films, ou utilisant des polymères spécifiques, tels que des polymères hydrophiles, parfois perméables à la vapeur d'eau, dont les structures de chaîne facilitent tout à la fois l'absorption de la vapeur d'eau et le transfert des gaz.
Quant à la microporosité des films produits selon les procédés connus, elle peut être réalisée par de nombreuses méthodes, incluant par exemple la microperforation mécanique.
Toutefois, la méthode la plus fréquemment mise en œuvre pour la fabrication de films microporeux, consiste,
dans une première étape, à extruder (ou extruder souffler) un mélange de polymères et de charges minérales sous la forme d'un film précurseur, puis
dans une deuxième étape (ou en ligne) , à soumettre ce film précurseur, à une opération d'étirage dans le sens longitudinal et/ou dans le sens transversal, à une température plus basse que celle du point de fusion du mélange de polymères, conduisant à la création d'une multiplicité de pores ou de micro-trous.
De tels pores (ou micro-trous) ont des diamètres suffisamment petits pour empêcher le passage des liquides, mais permettre le transfert de gaz (vapeur d'eau) à des vitesses de transmission allant de la plus modérée, jusqu'à très élevée.
Les caractéristiques affichées par de tels films basés su:: les polyoléfines indiquent que procédés et matières premières jouent un rôle critique dans la détermination de leurs propriétés finales : les micrographies pa:: microscope électronique permettent d'illustrer par exemple les différences dans la forme et la dimension des pores des films étirés uniaxialement ou biaxialement, ou encore dans l'apparition de micro-déchirures, et de souligne:: l'origine et la nature de l'apparition de déchirures.
La méthode analytique consistant à déterminer la vitesse de transmission de la vapeur d'eau est un moyen pou:: mesurer la respirabilité du film, c'est-à-dire la masse ou le volume de gaz transféré à travers l'épaisseur du film, pour une unité de surface et par unité de temps, dans des conditions environnementales bien définies.
Mais, les films respirables et imperméables aux liquides, peuvent avoir une structure monocouche ou plus récemment multicouche.
Les films monocouches microporeux sont bien connus dans le domaine des produits d'hygiène tels que les couches pou:: enfants, adultes incontinents ou les articles d'hygiène féminine. Ils sont utilisés dans les structures de produits jetables, en association avec d'autres composants, particulièrement en tant que film arrière.
Ces films monocouches peuvent être fabriqués pa:: extrusion, ou extrusion soufflée, d'un polymère chargé afin de produire un film précurseur, suivi d'une opération d'étirage de ce film précurseur selon une ou deux directions (biaxiallement) , puis d'une étape de stabilisation thermique, créant ainsi les micro-trous qui provoquent la respirabilité du film. De tels films peuvent également être gaufrés avant ou après l'étape d'étirage. Lesdits films sont utilisés en tant que tels, dans les produits d'hygiène mais peuvent être également ' associés à un non tissé pour la même application.
Des exemples de tels films monocouches microporeux ont été décrits dans plusieurs documents.
Le brevet US 4,829,096 décrit un film microporeux respirable et imperméable aux liquides, ainsi que son procédé de fabrication.
Ce procédé consiste en la préparation d'un mélange comprenant du polyethylene linéaire à basse densité et une charge minérale, et éventuellement d'un agent tensioactif, puis la formation d'un film précurseur par des moyens connus, particulièrement l'extrusion monocouche, et enfin l'étirage du film précurseur (étirage mono- ou biaxial] afin de donner au film son caractère microporeux.
Les films ainsi conçus trouvent leurs applications dans différents domaines, tels que les articles de loisirs, les vêtements de sport, l'habillement, les produits d'hygiène féminine, les couches jetables pour bébé, les produits sanitaires jetables pour adultes incontinents...
Le brevet EP 0232060 décrit aussi un processus de fabrication d'un film microporeux, perméable à la vapeur d'eau, mais imperméable aux liquides, selon différentes étapes, comprenant la préparation d'un mélange comportant des polymères oléfiniques, (homo- et copolymères) , et une charge minérale, l'extrusion du mélange afin de réaliser un film précurseur, le gaufrage dudit film précurseur,* puis son étirage selon au moins une direction monoaxiale . De tels films possèdent une porosité due à la création de micropores provoqués lors de l'étirage du film, et résultant de la quantité et de la taille de la charge minérale, du taux d'étirage et d'autres facteurs maîtrisés ou non. Dans un autre mode de réalisation, l'étape de gaufrage peut être effectuée de nouveau après, l'étirage. Le gaufrage est censé donner une plus grande porosité au film et lui apporter également un toucher plus doux.
Le brevet WO9805501 décrit un film ayant une porosité (perméabilité) à la vapeur d'eau élevée, mais également doté d'autres propriétés inconnues de l'art tels que l'épaisseur extrêmement faible du film, permettant la légèreté du film, aussi bien qu'un toucher plus doux pour ledit film. Ces performances sont rendues possibles par l'utilisation des polymères de polyethylene d'origine metallocène. Ledit film est produit par l'extrusion d'un mélange formé de ces polyéthylènes métallocènes et de charges minérales, délivrant, comme précédemment décrit,* un film précurseur soumis à une opération d'étirage selon au moins une direction.
Les films multicouches microporeux sont également connus et peuvent être utilisés dans divers domaines d' application.
Les films multicouches peuvent être produits par une extrusion préalable de chaque couche, suivie de leur assemblage par laminage, ou encore par coextrusion de différentes compositions polymères pour former les diverses couches coextrudées, dont l'une au moins comportes une charge minérale, en créant un film précurseur multicouche.
Ce film précurseur est alors soumis à une opération d'étirage selon au moins une direction, classiquement dans le sens machine, pour rendre microporeuse la couche contenant la charge minérale.
Des exemples de tels films multicouches microporeux ont également été décrits dans plusieurs documents.
La demande de brevet WO 98/58799 décrit un film multicouche respirable obtenu par coextrusion suivie d'une action d'étirage, qui se compose de au moins trois couches, ces au moins trois couches étant :
- une couche centrale en polyoléfine chargée, rendue microporeuse lors de l'étirage,
- deux couches externes, de part et d'autre de la couche centrale, composées de polymères et/ou copolymères polaires, c'est-à-dire hydrophiles, naturellement perméables à la vapeur d'eau, l'épaisseur des couches externes étant faible, d'au plus 2 μm, alors que l'étanchéité des films aux liquides est assurée, pour l'essentiel, par la couche centrale en polyoléfine chargée.
La demande de brevet WO 99/29499 décrit également un film multicouche respirable, obtenu par coextrusion suivie d'une action d'étirage, qui se compose d'au moins deux couches, qui sont :
- une couche formée d'un polymère ou copolymère hydrophile non chargé, choisi dans le groupe des polyamides, polyesters, polyuréthanes, ayant capacité à transmettre la vapeur d'eau, cette couche devenant centrale dans une configuration à trois couches ;
- au moins une autre couche, dite de peau ou externe, formée d'une polyoléfine chargée rendue microporeuse lors de l'action d'étirage, l'étanchéité du film aux liquides étant assurée par la couche formée de polymères et/ou copolymères hydrophiles non chargés.
La demande de brevet WO 97/04955 décrit aussi un film multicouche respirable obtenu par coextrusion de cinq couches ayant la structure »c"-"A"-"B"-"A"-"C", suivie d'une action d'étirage, ces diverses couches étant :
- la couche centrale "B" formée préférentiellement d'une polyoléfine chargée, rendue microporeuse lors de l'action d'étirage,
- les deux couches "C" externes, formées de polymères ou copolymères hydrophiles, ayant capacité naturelle à transmettre la vapeur d'eau, - les deux couches "A" intermédiaires, qui sont des couches de liaison entre les couches "B" et "C", ces couches "A" étant formées d'une composition polymère compatible avec celles des autres couches.
Cependant, tous ces procédés monocouche ou multicouche ont en commun une caractéristique gênante, qui apparaît de plus en plus dans les films microporeux, conçus actuellement pour être de plus en plus minces. Cette spécificité consiste en l'apparition de la perte de la propriété "d'imperméabilité aux liquides".
Des micro-déchirures dudit film microporeux peuvent en effet apparaître lors d'un étirage important. De tels accidents, même limités à des zones spécifiques du film respirable, sont gênants, car le film respirable ne possède plus sa propriété de barrière absolue aux liquides. Les accidents de micro-déchirures se produisent aussi bien sur des films monocouches que sur des films multicouches, car, dans ce dernier cas, ces accidents se produisent dans la couche centrale qui est généralement la couche chargée rendue microporeuse par étirage et se propagent dans l'épaisseur du film, les couches externes, trop fines, n'ayant pas la résistance mécanique, suffisante pour s'opposer à la pression hydrostatique résultant de la micro-déchirure de la couche centrale.
Bien qu'il existe des procédures de contrôle de la qualité qui peuvent être mises en place et qui peuvent détecter ces micro-déchirures, ces procédures sont coûteuses et non pertinentes à 100%.
De telles micro-déchirures peuvent être provoquées par une charge particulaire de taille trop importante ou par des agglomérats de particules, ou bien par la présence d'un
"gel" formé de particules de polymère réticulé, créé durant la fabrication du film ou déjà présent dans le polymère avant sa mise en oeuvre. Les "gels" peuvent avoir également d'autres origines comme, par exemple, des contaminations croisées entre des polymères d'indices de fluidité différents.
La formation de "gels" est un phénomène connu qui est :
- propre aux producteurs de polymère,
ou qui se produit dans l'extrudeuse lors de l'extrusion. Ce phénomène n'est pas entièrement maîtrisé à ce jour, même par les hommes de métier les plus avertis.
Les micro-déchirures peuvent également être provoquées par des bulles gazeuses plus ou moins grandes, présentes dans le film précurseur, en raison d'émissions gazeuses (même minimes) qui se produisent pendant l'extrusion, ou d'air initialement présent, piégé dans la matière extrudée.
L'apparition de bulles gazeuses pendant le procédé d' extrusion est souvent due :
- à une température trop élevée qui altère plus ou moins la matière polymère avec émission de matières volatiles,
ou encore à la vaporisation de liquides présents en quantité minime dans la matière polymère fondue,
ou enfin, résulte de l'air inclus initialement dans la matière polymère et libéré au cours de l'extrusion.
Lors de l'opération d'étirage du film, ces bulles gazeuses deviendront des volumes gazeux de forme sensiblement ellipsoïdale et provoqueront au mieux un amincissement du film et au pire une déchirure totale du film.
Plus précisément, selon la charge particulaire utilisée, la dimension des particules de cette charge, la dispersion de ces particules dans la matière polymère, il existe un risque de voir le film étiré être non seulement microporeux à la vapeur d'eau mais devenir perméable aux liquides, en raison de la création de pores de diamètre trop important et de micro-déchirures.
Objectifs de l'invention
Dès lors, l'invention poursuit un certain nombre d'objectifs, pour éliminer les inconvénients précités.
Tout au long de la description de l'objet de l'invention, la perméabilité du film aux gaz en général s'exprimera par la perméabilité dudit film à la vapeur d'eau.
Un premier objet de l'invention est de créer une méthode de fabrication d'un film à imperméabilité renforcée, voire totale, aux liquides et perméable à la vapeur d'eau, qui opère à des vitesses de production élevées et qui utilise des polyoléfines comme matières constitutives des diverses couches .
Un autre objet de l'invention est de créer ladite méthode de fabrication d'un film à imperméabilité renforcée aux liquides mais perméable à la vapeur d'eau, réduisant la quantité de défauts du film, sources de perte de 1 ' imperméabilité .
Un autre objet de l'invention est de créer ladite méthode de fabrication d'un film, à imperméabilité renforcée aux liquides mais perméable à la vapeur d'eau, utilisé en tant que tel, ou associé à une architecture multicouche par un procédé de coextrusion ou autre. Un autre objet de l'invention est de créer ladite méthode de fabrication d'un film, à imperméabilité aux liquides, mais perméable à la vapeur d'eau, grâce à des surfaces spécifiques, afin d'incorporer des moyens d'adhésion pour l'assemblage ultérieur dudit film multicouche imperméable aux liquides et perméable à la vapeur d'eau avec d'autres structures, telles que du tissu non tissé par exemple.
Un autre objet de l'invention est d'optimiser la vitesse de transmission de la vapeur d'eau pour la structure finale, tout en renforçant l'imperméabilité du film aux liquides.
Un autre objet de l'invention est de créer ladite méthode de fabrication d'un film perméable à la vapeur d'eau d'épaisseur réduite, d'après les exigences du marché, et sans perte de sa propriété d'imperméabilité aux liquides.
Un autre objet de l'invention est de réaliser, selon ladite méthode, un film mince, à imperméabilité renforcées aux liquides et perméable à la vapeur d'eau, résistant cependant suffisamment à la déchirure, qui puisse être utilisé en tant que tel comme film arrière des couches pour enfants, pour adultes incontinents et des articles d'hygiène féminine, ou assemblé par laminage à un tissu non tissé, le produit laminé en résultant étant utilisé comme film arrière des couches pour enfants, pour adultes incontinents et des articles d'hygiène féminine, ou bien encore associé à une architecture multicouche par un procédé de coextrusion ou autre, utilisé en tant que tel comme film arrière des couches pour enfants, pour adultes incontinents et des articles d'hygiène féminine, ou assemblé par laminage à un tissu non tissé, le produit laminé en résultant étant utilisé comme film arrière des couches pour enfants, pour adultes incontinents et des articles d'hygiène féminine, aussi bien que pour des vêtements jetables ou que des films destinés à des applications relatives au bâtiment, pour les films d'épaisseur plus importante.
Sommaire de l'invention
Les objectifs précédemment cités peuvent être atteints en mettant en œuvre le procédé selon l'invention.
Ainsi, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un film polyoléfinique multicouche, ayant simultanément les propriétés d'être perméable à la vapeur d'eau, et d'avoir une imperméabilité renforcée, voire totale, aux liquides, ce procédé comprenant les étapes de :
- coextrusion à partir d'une filière de mélanges de polymères et/ou copolymères polyoléfiniques dont l'un au moins contient des charges minérales, formant un film précurseur ;
- l'étirage du film précurseur pour former un film multicouche respirable,
caractérisé en ce que ledit film précurseur est un film multicouche de base, comportant au moins deux couches contigues de même composition polyoléfinique, ayant au moins la structure "B"-"B".
l'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un film polyoléfinique multicouche, ayant simultanément les propriétés d'être perméable à la vapeur d'eau, et d'avoir une imperméabilité renforcée, voire totale, aux liquides, ce procédé comprenant les étapes de :
coextrusion à partir d'une filière de mélanges de polymères et/ou copolymères polyoléfiniques dont l'un au moins contient des charges minérales, formant un film précurseur ; l' étirage du film précurseur pour former un film multicouche respirable,
caractérisé en ce que ledit film précurseur est un film multicouche de base, comportant au moins deux couches contigues de même composition polyoléfinique, ayant au moins la structure "B"-"B", associé à au moins une autres couche de composition différente des au moins deux couches contigues "B"-"B".
L'invention concerne un procédé de fabrication d'un filn polyoléfinique à structure multicouche par coextrusion, ayant simultanément les propriétés d'être perméable à la vapeur d'eau, et d'avoir une imperméabilité renforcée, c'est-à-dire ne présentant aucune perte de sa propriété des perméabilité aux liquides, cette méthode comprenant les étapes de :
coextrusion à partir d'une filière, d'au moins deux couches contigues de même composition polyoléfinique comprenant des charges minérales formant un film de base multicouche ayant au minimum la structure suivantes : "B"-"B", avec au moins une couche possédant une autre propriété spécifique pour former un film précurseur d'au moins trois couches ayant au minimum la structures suivante »A"-"B"-"B" OU »C"-"B"-"B" OÙ "A" est unes couche de peau spécifique, "B" est une couche de bases et "C" est une couche de peau/d' adhésion spécifique ;
- l'étirage du film précurseur multicouche pour former le film multicouche perméable à la vapeur d'eau sans pertes de sa propriété d'imperméabilité aux liquides.
L'invention concerne également un film mince a structure multicouche, perméable à la vapeur d'eau sans perte de sa propriété d'imperméabilité aux liquides, utilisé aussi bien seul qu'assemblé par laminage avec un tissu non tissé, comme film arrière pour les articles sanitaires jetables, pour enfants, pou: adultes incontinents et pour les articles d'hygiène féminine, ou les vêtements.
Description détaillée de l'invention
Selon l'invention, l'étape d' extrusion, au cours de laquelle est formé le film précurseur, comprend la coextrusion simultanée d'au moins deux couches contigues de même composition, ayant la structure minimum "B"-"B", représentant au plus 100% de l'épaisseur totale du film.
Selon l'invention également, l'étape d' extrusion, au cours de laquelle est formé le film de base "B"-"B". peut comprendre la coextrusion simultanée d'au moins trois couches, dont deux couches au moins "B"-"B" son: contigues et de même composition, la au moins troisième couche, de composition différente des couches contigues "B"-"B", étant choisie parmi les couches "A" et "C".
Les épaisseurs des différentes couches s'expriment en pourcentage de l'épaisseur totale du film multicouche respirable, et sont les suivantes :
pour les couches de base contigues "B"-"B", d'environ 40 % à environ 95 % d'épaisseur cumulés des deux couches, pour 1 ' au moins troisième couche, l'épaisseur varie entre 5 % et 60 % de l'épaisseur totale du film respirable .
Lorsque le film respirable comprend au moins quatre couches, parmi lesquelles deux couches "B"-"B", le s deux autres couches étant choisies parmi les couches "A" et "C", le film de base "B"-"B" a la même épaisseu: que précédemment décrite, alors que les couches "A" e : 'C" ont chacune une épaisseur variant d'environ 5 % à environ 30 % de l'épaisseur totale du film respirable.
Lesdites couches "A", "B" et "C" sont entièrement composées de polymères polyoléfiniques, l'élastomère entrant dans la composition de certaines couches, étanr. lui-même choisi préférentiellement parmi ceux d'origine oléfinique .
Couches de base contigues "B"-"B"
Les couches de base contigues "B"-"B", selon l'invention qui sont coextrudées et rendues microporeuses par étirage, sont formées d'au moins un homopolymère et/ou un copolymère polyoléfinique et d'au moins une charge particulaire, et éventuellement d'un ou de plusieurs élastomères généralement à base de polyoléfine.
Ces homopolymères ou copolymères sont choisis dans le groupe comprenant les polyéthylenes homo et/ou copolymères, préférentiellement les polyéthylenes linéaires à basse densité et/ou des polypropylènes homo et/ou copolymères.
Quand des polyéthylenes, homo ou copolymères polymerisés à haute pression, ou des polyéthylenes à haute densité et basse pression sont utilisés, ils son': choisis parmi ceux ayant une densité comprise dans l'intervalle 0,915 à 0,965 (norme ASTM 1505), e~ préférentiellement dans l'intervalle de plus basse densité de 0,915 à 0,935.
Quant aux polyéthylenes linéaires à basse densité, ils ont une densité comprise entre 0,890 et 0,940 e~ peuvent être choisis dans le groupe des copolymères d'éthylène et de comonomères alpha oléfiniques tels que ceux en C4 à C10, pouvant être obtenus par exemple par polymérisation catalytique en présence d'un catalyseur, tel qu'un metallocène ou selon d'autres modes. Ces comonomères en C4 à CIO sont choisis, de préférence, dans le groupe comprenant le butène-1, le pentène-1. l'héxène-1, le 4-méthylpentène-l, l'héptène-1, e: 1 'octène-1.
Les polymères de propylene homo ou copolymères mcluen: des homopolymères de propylene, des copolymères de propylene avec de l'éthylène, des copolymères de propylene avec des comonomères alpha oléfiniques en Cl à CIO. Pour les copolymères de propylene, un ou plusieurs comonomères alpha oléfimques peuvent être utilisés. Les copolymères de propylene alpha-oléfinique peuvent avoir une teneur en alpha oléfme comprise entre 0,1 % et 40 % en poids, et de préférence encore de 1 % à 10 % en poids.
Lorsque des copolymères de polypropylène sont utilisés. ils sont préférentiellement choisis dans le groupe des copolymères d' éthylène-propylène.
Les polymères et/ou copolymères des couches de base contigues "B"-"B" sont choisis de telle manière que l'indice de fluidité soit compris entre 0,2 e: 15,0 g/10 mm, mesuré selon les références d'une charge de 2,16 kg, d'une température de 190°C pour les polyéthylenes et 230°C pour les polypropylènes avec un orifice standard (norme ASTM D 1238) .
Pour le procédé par coulée (cast process), l'indice de fluidité peut varier de 0,8 à 15,0 g/10 mm, et pour le procède de soufflage (blown process) de 0,2 à 10,0 g/10 mm.
Toutefois, les couches de base contigues "B"-"B" son: de préférence fabriquées a partir d'un polyethylene linéaire à faible densité (copolymères d'éthylène et d' alpha-oléfine) .
Tous ces polymères ou copolymères peuvent être formulés avec des agents glissants et des agents antibloquants.. de même qu'avec des agents antioxydants e: stabilisants .
Les couches de base contigues "B"-"B" selon l'invention contiennent également au moins une charge particulaire à raison de 30 % à 80 % en poids et préférentiellement de 40 % à 55 % en poids du cumul de ladite charge particulaire et de la matière polymère.
Ces charges particulaires connues dans l'état de la technique, peuvent provenir de tous matériaux organiques ou inorganiques ayant une faible affinité pour l'eau naturellement ou par un traitement approprié et une rigidité par opposition à l'élasticité de la matière polymère.
Les charges particulaires organiques peuvent comprendre, par exemple, des polymères avec un haut point de fusion et/ou à haute viscosité et dont les particules ont une taille compatible avec l'étape d'étirage du procédé. De tels polymères sont, par exemple, des polyéthylenes, des polypropylènes, des polyamides, des polyesters, des polyuréthanes à haute densité et de poids moléculaire extrêmement élevé.
Les charges particulaires inorganiques peuvent comprendre des sels de métaux, tels que du carbonate de baryum ; du carbonate de calcium ; du carbonate de magnésium ; du sulfate de magnésium ; du sulfate de baryum ; du sulfate de calcium, des hydroxydes de métaux, tels que l'hydroxyde d'aluminium ; l'hydroxyde de magnésium, des oxydes de métaux, tels que de l'oxyde de calcium ; de l'oxyde de magnésium ; de l'oxyde de titane ; du dioxyde de titane et de l'oxyde de zinc, ou d'autres matériaux particulaires, tels que l'argile, du kaolin, du talc, de la silice, de la terre à diatomées, de la poudre de verre, de mica, d'aluminium et des zéolites.
Les charges particulaires inorganiques son: préférentiellement choisies dans le groupe constitué par le carbonate de calcium, le sulfate de baryum, la silice, l'alumine, le kaolin, et le talc.
Le carbonate de calcium est particulièrement préféré en raison de son coût économique, de sa blancheur, de son inertie et de sa disponibilité.
Les charges particulaires inorganiques (telles que le carbonate de calcium) peuvent être traitées en surface pour les rendre hydrophobes, et pour améliorer la liaison de la charge avec le polymère. Un revêtemen: préféré est l'acide stéarique réagissant avec le stéarate de calcium qui est utilisé dans l'alimentation. Mais, d'autres revêtements son: possibles .
II peut être souhaitable de traiter en surface des charges inorganiques pour une dispersion optimale dans la matière polymère, et pour éviter toute agglomération (pouvant former un agrégat particulaire provoquant la création de trous durant l'opération d'étirage). On peut réaliser ceci grâce à un traitement de surface ou en incorporant dans la matière polymère un agent de dispersion tel que des phosphates d'alkyle, des phosphonates d'alkyle, des sulfates d'alkyle, des sulfonates d'alkyle, ou analogues (éventuellemen : oxyéthylées) .
Bien que la quantité de charges particulaires introduite dans les couches de base contigues "B"-"B' ait été antérieurement mentionnée, il est souhaitable de préciser les raisons des limites en pour cent en poids déjà évoquées.
En effet, la quantité de charges particulaires ajoutée aux polyoléfines dépend des propriétés souhaitées pou: le film respirable, qui doit posséder entre autres une bonne résistance à la déchirure, une vitesse de transmission de vapeur d'eau suffisante et une élasticité également suffisante. Cependant, il apparaî : qu'un film ne peut pas être suffisamment respirable quand il est fabriqué avec une quantité de charges inférieure à environ 30 % en poids de la composition polyoléfine-charges . Ainsi, la quantité minimum de 30 _. en poids de charges est nécessaire pour assurer la création d'une microporosité utile du film lors de l'étirage. De plus, il apparaît que les films ne peuvent pas être mis en œuvre avec une quantité de charges supérieure à environ 80 % en poids de la composition polyoléfme-charges car des quantités plus importantes de charges peuvent causer des problèmes lors du mélange et provoquer des pertes significatives de résistance pour le film respirable final.
C'est pourquoi, la quantité de charges particulaires entrant dans la composition des couches selon l'invention est comprise entre environ 30 % et 80 = en poids, par rapport au cumul de la matière polymère e: de la charge.
Les diamètres moyens des charges particulaires mises en œuvre dans l'invention sont choisis entre 0, 5 et 5 microns, et de préférence entre 0,8 et 2,2 microns pou: les couches de base contigues "B"-"B", pour des films ayant une épaisseur comprise entre 20 et 100 microns avant étirage. Les matières polyoléfiniques selon l'invention et les charges mises en oeuvre dans cette invention peuvent être mélangées de différentes manières connues.
Selon l'invention, les élastomères mis en œuvre dans les couches de base contigues "B"-"B", sont choisis dans le groupe constitué par les caoutchoucs éthylène- propylène (EPR) , caoutchoucs modifiés éthylène- propylène-diène (EPDM) , styrène-butadiène-styrène (SBS), styrène-éthylène-butadiène-styrène (SEBS). caoutchoucs styrène-butadiène (SBR) , éventuellement réticulés partiellement ou totalement, styrène- isoprène-styrène (SIS) , caoutchoucs butyle (BR) * caoutchoucs nitrate-fuel (NBR) , caoutchoucs hydrogéno- nitrile-butyle et acétate polyvinyle ; ou utilisés conformément avec un mélange, (soit dans un réacteur ou par extrusion) , de polyethylene et/ou de propylene semi-cristallin avec au moins un autre élastomère, tel que par exemple du polyéthylène/caoutchouc éthylène- propylene (PE/EPR) , du polyéthylène/caoutchouc modifié éthylène-propylène-diène (PE/EPDM) . Il est également possible que la fraction élastomérique soit partiellement ou complètement réticulée, ou appartienne au groupe des polypropylènes (homopolymères) avec des blocs amorphes et semi-cristallins et des copolymères de propylène/éthylène ou alpha-oléfine avec des blocs amorphes et semi-cristallins.
Tous ces polymères ou copolymères peuvent être formulés par introduction de divers agents, tels que des agents glissants et antibloquants, des agents antioxydants et stabilisants .
Selon l'invention, le film de base "B"-"B" peut être utilisée pour recycler les déchets des matériaux multicouches récupérés dans le procédé, avant étirage ou après étirage, ou potentiellement après les étapes d'assemblage. La quantité de matériaux recyclés dans la couche centrale "B" peut varier de 0 à 50 % en poids, et est préférentielle ent comprise entre 0 et 25 % en poids .
Association du film de base "B"-"B" avec d'autres couches par un procédé de coextrusion
Comme mentionné précédemment, selon l'invention, l'étape de coextrusion durant laquelle est formé le film précurseur de base "B"-"B", peut comprendre la coextrusion simultanée d'au moins trois couches, avec au moins deux couches contigues et de même composition, ayant au moins la structure "B"-"B", et une autre couche au moins, de composition différente des couches "B", pouvant être choisie parmi les couches "A" et "C" . dites couches spécifiques.
Cette autre couche spécifique l'est de la propriété qu'elle possède, portant par exemple sur le toucher, l'adhésion, les conditions d'assemblage, la respirabilité, la capacité à améliorer les performances d' extrusion par rapport aux problèmes liés à la filière .
L'évolution actuelle des marchés conduit à des exigences plus fonctionnelles pour de tels films respirables, imperméables aux liquides, comprenant un revêtement doux au toucher et une capacité à être assemblés avec les tissus non tissés. Comme dans la plupart des cas, les films microporeux ont une capacité extensible modeste et une résistance assez faible à la déchirure, ils sont souvent combinés avec un autre substrat (qui peut être par exemple un tissu non tissé) .
La couche de peau spécifique "A" microporeuse selon l'invention est formée d'au moins un copolymère polyoléfinique ayant un module E inférieur à 50 mPa (ASTM 882) . Ce copolymère est choisi dans le groupe formé par les copolymères polaires à base d'éthylène et/ou les polymères polyoléfiniques greffés.
De tels copolymères polaires et polymères polyoléfiniques greffés mettent en évidence des niveaux de cristallinité différents, de ceux des versions homopolymères : ils présentent des propriétés de transfert de la vapeur d'eau plus importantes et des propriétés de douceur au toucher améliorées pour la couche de peau considérée "A".
La perméabilité aux gaz et à la vapeur d'eau de ladite couche spécifique "A" est mesurée par la vitesse de transmission de vapeur d'eau (exprimée en g/m2/24 heures à une température donnée et une humidité relative donnée, par exemple à 38 °C et 90 % pour une épaisseur donnée) .
Les propriétés de douceur au toucher sont mesurées (selon le test tactile ASTM D882) par un module E qui doit être inférieur à 50 mPa.
Le copolymère éthylénique polaire mis en œuvre dans la réalisation de la couche spécifique "A" est un copolymère composé d'éthylène et d'au moins un comonomère à caractère polaire choisi dans le groupe constitué par la famille des esters vinyliques, par la famille des acides et esters acryliques e: méthacryliques .
D'une manière préférentielle, le comonomère polaire peut être choisi dans le groupe constitué par l'acétate de vinyle, le propionate de v yle, l'acide acrylique. l'acide méthacrylique et leurs esters tels que les acrylates ayant 4 à 8 atomes de carbone tels que l'acrylate de méthyle, l'acrylate d'éthyle, l'acrylate de n-propyle, l'acrylate d' isopropyle, l'acrylate de n - butyle, l'acrylate t-butyle, l'acrylate d'isobutyle et les méthacrylates ayant 4 à 8 atomes de carbone, tels que méthacrylate de méthyle, méthacrylate d'éthyle. méthacrylate de n-propyle, méthacrylate d' isopropyle , méthacrylate de n-butyle, méthacrylate de t-butyle et le méthacrylate d'isobutyle. Un ou plusieurs de ce.s comonomères peuvent être utilisés simultanément.
Les copolymères d'éthylène et d'au moins un comonomère polaire sont formés d'au plus 30 % en poids de comonomère. Une teneur en comonomère supérieure à 30 b en poids, copolymérisé avec de l'éthylène, engendre des problèmes d'odeur et d'adhésion.
Les copolymères d'éthylène et d'au moins un comonomère polaire doivent avoir un indice de fluidité compris dans l'intervalle de 1 à 15 g/10 min dans des conditions standard (MFI norme ASTM D 1238 - 2,16 kg - 190°C) .
Les polymères polyoléfiniques greffés mis en œuvre dans la réalisation de la couche spécifique "A" peuvent être fabriqués par greffage chimique au moyen d'acide acrylique, d'acide méthacrylique, d'anhydride maleic e: d'acrylates et méthacrylates d'alkyle dans lesquels l'alkyle est une chaîne hydrocarbonée de Cl à C8.
L'indice de fluidité de tels polymères greffés se situe dans le même intervalle que les copolymères polaires mentionnés précédemment.
Tous ces polymères ou copolymères peuvent contenir des agents glissants et antibloquants aussi bien que de.s agents antioxydants et stabilisants.
Selon l'invention, la couche de peau/d' adhésion spécifique "C" qui va devenir microporeuse lors de l'étirage, comprend au moins, un agent liant d'adhésion et/ou un homopolymère et/ou un copolymère polyoléfinique thermoplastique et une charge particulaire.
Ces polymères polyoléfiniques sont choisis dans le groupe qui comprend des polyéthylenes, et de préférence des polyéthylenes linéaires à basse densité et/ou des polypropylènes et/ou des copolymères d'éthylène- propylène et d'éthylène et d'alpha oléfine.
Les composants polyoléfiniques homopoly ères et/ou copolymères de la couche de peau/d'adhésion spécifique "C" microporeuse sont des polyéthylenes linéaires à basse densité, de densité comprise entre 0,880 e: 0,940, des copolymères d'éthylène et de comonomères alpha-oléfiniques, tels que ceux en C4 à C10 et/ou un polyethylene réticulé à haute pression de densité comprise entre 0,915 et 0,965, et de préférence entre 0,915 et 0,935 et/ou un polypropylène, et un copolymère de propylene et d'éthylène choisi de préférence dans un groupe de copolymères bloc aléatoires.
Selon l'invention, l'agent adhésif/liant présen: uniquement dans la couche de peau/d'adhésion spécifique "C" est choisi dans le groupe des copolymères d'éthylène et de comonomères polaires ou non polaires, des copolymères de propylene et de comonomères polaires ou non polaires et/ou des homopolymères ou copolymères (à base d'éthylène ou de propylene) greffés.
Les copolymères non polaires peuvent être choisis dans le groupe des élastomères, précédemment décrit pour les couches de base contigues "B"-"B". L'agen: adhésif/liant est introduit dans la composition de ladite couche à raison de 2 % à 20 % et de préférence de 5 % à 15 % en poids. Quant aux copolymères polaires ils peuvent être choisis dans le groupe précédemment décrit pour la couche de peau spécifique "A".
La couche de peau/d'adhésion spécifique "C" selon l'invention comprend de 30 % à 80 % en poids et de préférence de 45 % à 55 % en poids de charges particulaires .
Ces diverses charges mentionnées antérieurement pou: les couches de base contigues "B"-"B" comprennent les charges organiques et minérales mais sont choisies de préférence dans le groupe des charges minérales comprenant le carbonate de calcium, le sulfate de baryum, la silice, l'alumine, le kaolin, le talc e: très préférentiellement le carbonate de calcium. Les diamètres moyens des charges particulaires sont choisis entre 0,2 et 3 microns, et de préférence entre 0,8 e: 1,5 microns pour la couche de peau/d' adhésion spécifique "C", afin de renvoyer la jauge mince à l'extrémité de ladite couche spécifique "C".
Comme décrit précédemment, la charge minérale peut être traitée en surface ou associée à un agent de dispersion.
L'ajout de TiO^ blanc (ou d'autres pigments) es: possible dans n'importe quelle couche "A", "B" ou "C" .
Tous ces polymères peuvent être formulés selon des méthodes connues pour une stabilisation thermique améliorée .
Procédé de coextrusion et méthode de fabrication du film respirable multicouche
Le film précurseur multicouche de base est coextrudé dans une filière, dans le cadre d'un procédé pa : coulée, et est fixé sur le rouleau de refroidissement au moyen d'une boîte à vide et/ou d'une lame d'air. Le film précurseur multicouche de base est par la suite réchauffé et étiré entre au moins deux systèmes de rouleaux (primaire et secondaire) d'étirage. Une étape de stabilisation thermique peut être intégrée dans la chaîne de fabrication, afin de libérer les tensions créées dans le film lors de l'étape d'étirage.
Lorsque le film précurseur de base comportant au moins deux couches contigues "B"-"B" est associé à au moins une autre couche, on utilise et conduit de la même manière le procédé de coextrusion.
Une étape d'impression ultérieure et une étape de gaufrage du film peuvent également exister dans le cadre de l'invention.
Procédé de coextrusion / film par coulée
Comme précédemment évoqué, le procédé consiste
à coextruder simultanément au moins un film précurseur de base à au moins deux couches à partir d'une filière, alors que ledit film précurseur multicouche de base peut être associé, lors de la coextrusion, à au moins une autre couche de composition différente, avec la structure suivante : **A"-"B"-"B", HC»_»BII_IIBII *.B.._..B"_..B*. ou au moins quatre couches dont les structures peuvent être "A"- M B π_..B.._„A ι./ "c"- "B"- "B"- "C" , "A"-"B"-"B"-"C", où "A'' est une couche de peau spécifique, "B"-"B" est le film de base, et "C" est une couche de peau/d'adhésion ;
et à étirer par la suite ledit film précurseur multicouche coextrudé, pour former ainsi le film multicouche respirable, en créant des micro-porosités dans la couche centrale et dans les couches de peau, étant entendu que le procédé d'étirage est conduit et les diverses couches sont formulées pour permettre la création de la micro-porosité qui permet le passage de vapeur d'eau mais qui empêche complètement le passage des liquides.
L'association du film de base comportant au moins deux couches contigues "B"-"B" à au moins une autre couche peut être aussi conduite par d'autres procédés connus, comme 1 ' extrusion-laminage, en ligne ou lors d'une autre étape.
Des méthodes conventionnelles de fabrication de films multicouches ou de feuilles peuvent être facilement modifiées, pour permettre la mise en œuvre de l'invention. Ainsi, le film multicouche peut être réalisé en utilisant une chaîne de coextrusion pour un film mince par coulée (cast film) , ou une chaîne de coextrusion pour un film soufflé (blown cast) .
Quand il s'agit du procédé de coextrusion du film par coulée, la température de fusion de la matière polymère peut être réglée entre environ 200°C et 250°C.
Selon la présente invention, le film précurseur de base peut être coextrudé et fixé comme précédemment évoqué au rouleau de refroidissement au moyen d'une lame d'air et/ou une boîte à vide. Le film multicouche précurseu: est rapidement refroidi. La température du film précurseur de base, en quittant le rouleau de refroidissement, est réglée entre 15°C et 60°C.
Procédé de coextrusion d'un film soufflé (blown cast)
Le film précurseur de base peut également être fabriqué sur une chaîne de coextrusion de film soufflé. Le polymère fondu est extrudé à travers une filière multicouche annulaire, puis soufflé en une bulle qui est refroidie par de l'air dirigé à travers un anneau d' air.
La température de fusion de la matière polymère peu: être réglée entre 150°C et 240°C.
La hauteur de la chaîne de refroidissement (la chaîne de refroidissement correspond au changement de brume sèche résultant de la solidification du polymère fondu ι est un paramètre important à contrôler. Cette hauteu: de la chaîne de refroidissement est normalement réglée entre 10 et 80 cm de la surface de la filière.
Le rapport de soufflage correspondant au rapport entre le diamètre des bulles et le diamètre de la filière es: un autre paramètre du procédé à contrôler : ce rappor: de soufflage contrôle l'orientation de la direction croisée. Ce rapport de soufflage varie normalemen: d'environ 1,5 à 4,0.
La bulle est ensuite pliée pour former un film pla: couché et enroulé sur un rouleau ou fendu et enroulé sous la forme de deux rouleaux séparés.
La vitesse de la chaîne est comprise entre 20 et 150 /min pour un film précurseur de 100 à 20 microns.
Par la suite, le film précurseur de base est étiré, de manière similaire à l'étape décrite dans la technologie d' extrusion d'un film multicouche par coulée.
Comme antérieurement mentionné, un objet de l'invention est d'éliminer par dégazage au cours de l'extrusion les matières volatiles et l'humidité présentes qui, sou l'effet de la chaleur peuvent être libérées et peuven: provoquer une perte d'imperméabilité aux liquides pa : la formation de vide. L' étape de dégazage est réalisée dans des conditions de vide inférieur à 200 millibars dans chacune des extrudeuses .
Etirage
Le film précurseur hautement charge (en tant que tel ou associé), lorsqu'il est étire d'une manière contrôlée, produit un film microporeux de jauge beaucoup plus mince, qui possède les propriétés souhaitées de respirabilité et d'imperméabilité aux liquides.
Selon l'invention, l'extrusion et lesdites étapes d'étirage sont réalisées, de telle sorte que le f lm microporeux multicouche obtenu ait une épaisseur d'au plus 40 microns et de préférence d'au plus 25 microns, lorsqu'il est utilisé dans des applications relatives a l'hygiène, et jusqu'à 60 microns dans d'autres applications.
Avant d'être étiré, le film précurseur de base sortan: du rouleau de refroidissement, est réchauffe jusqu'à la température adéquate pour l'étirage puis est étire pou - former un film multicouche respirable.
Le film précurseur de base peut être étire pa - n'importe quelle méthode conventionnelle, par exemple par un étirage monoaxial ou biaxial. De préférence, le film multicouche précurseur est étire dans une direction, qui est celle de la machine (sens longitudinal) .
L'étirage est réalise entre au moins deux systèmes de rouleaux fonctionnant a des vitesses de rotation différentes, dans une unité standard d'étirage. Le film précurseur multicouche est étire a une température comprise entre 20°C et 95°C, et le rapport d'étirage est compris entre 1:1,5 et 1:6.
L'étirage du film précurseur multicouche peut être réalisé en une ou plusieurs étapes, suivies d'une éventuelle étape de stabilisation thermique.
Comme déjà mentionné, les systèmes de rouleaux d'étirage opèrent à des vitesses de rotation différentes, afin d'obtenir, par exemple à partir d'un film précurseur de base de 80 microns, un film plus mince de, par exemple, 20 microns, correspondant à un rapport d'étirage monoaxial de 4:1, dépendant de la relaxation ; le rapport de vitesse entre les systèmes de rouleaux est connu sous le nom de taux d'étirage : ce rapport de vitesse est mesuré entre les systèmes de rouleaux d'entrée et de sortie de la zone d'étirage.
Enfin, après qu'il ait été étiré, le film respirable est thermiquement stabilisé (par la libération des tensions) en passant sur des systèmes de rouleaux chauffés. Les températures de stabilisation thermique
(réglées par les températures des systèmes de rouleaux de stabilisation) sont comprises entre 30°C et 90°C pour le polyethylene et 30°C et 120°C pour le polypropylène .
Selon l'invention, on met en œuvre un système de contrôle qualité, afin de détecter visuellement les défauts le long de la chaîne. Son but est de contrôle: et de quantifier les types et nombres de défauts présents dans le film respirable, qui pourraient, selon leur fréquence et leur typologie, provoquer une perte totale ou partielle de l'imperméabilité aux liquides pour le film respirable.
Le film respirable multicouche selon l'invention peu: également subir une étape de gaufrage après l'étirage : ce gaufrage donne un toucher plus doux et réduit la brillance du film. Ce gaufrage a lieu entre deux rouleaux réglés à une température de 35°C à 100°C.
Utilisation du film
Le film respirable multicouche (film de base en tant que tel ou associé à au moins une autre couche) selon l'invention détient une vitesse de transmission de la vapeur d'eau d'au moins 500 g/m2/24 heures (à 38°C, 90 % d'humidité relative) et de préférence entre 2000 et 5000 g/m2/24 heures (à 38°C, 90 % d'humidité relative) . sans perdre son imperméabilité aux liquides.
Le film respirable multicouche selon l'invention peut être utilisé dans la réalisation du film arrière
(backsheet) d'une couche pour enfants, adultes incontinents et d'articles jetables d'hygiène. d'articles d'hygiène féminine, aussi bien que de vêtements jetables, ou bien assemblé avec un non tissé par laminage et utilisé en tant que produit laminé pour le film arrière d'une couche pour enfants, adultes incontinents et d'articles jetables d'hygiène, d'articles d'hygiène féminine et de vêtements jetables.
Selon l'invention, le film multicouche respirable a une épaisseur inférieure à 40 microns et de préférence inférieure à 25 microns.
Dans un autre mode de réalisation, l'épaisseur du film est bien supérieure et peut varier de 40 à 100 microns, ces films de jauge élevée étant utilisés pour les applications relatives au bâtiment, telles que l'isolation des murs et les toitures. Exemple 1
L'invention sera mieux décrite en exposant un exemple spécifique. Ce premier exemple concerne la réalisation d'un film microporeux, multicouche ayant la structure "B"- "B"-"B", à imperméabilité renforcée aux liquides, c'est-à- dire ne présentant pas de perte de sa propriété d'imperméabilité aux liquides.
On réalise la mesure de l'imperméabilité aux liquides selon la norme EN 20811-1992.
Cette méthode consiste en une mesure de la perte hydrostatique. Il s'agit de mesurer la résistance au passage de l'eau à travers le film respirable. Le film subit une pression d'eau, croissant constamment, sur une face, dans des conditions standard, jusqu'à la pénétration en trois points. On relève la pression à laquelle l'eau pénètre en un troisième point. La pression de l'eau peut être appliquée en dessus ou en dessous du film spécimen à tester. La surface du film à tester est de 100 cm2.
On enregistre la hauteur d'eau correspondant à la formation de gouttes. Lorsqu'on mesure la pression hydrostatique sur un défaut léger, enregistré et bien identifié, sur un film spécimen à tester, respirable. d'une épaisseur de 20 microns, on peut établir la corrélation suivante présentée dans le tableau 1.
Tableau 1 : corrélation entre le type de défaut et la hauteur de la colonne d'eau.
Figure imgf000034_0001
Alors qu'un film monolithique non respirable présentera des valeurs bien supérieures pour la hauteur de la colonne d'eau avant rupture (2 m ou plus selon l'épaisseur et l'élongation du matériel lors de la rupture), un film respirable présentera une réduction signifiante, inhérente de la hauteur de colonne d'eau atteinte.
On peut facilement mettre en œuvre un système de caméra à balayage lié à un logiciel sophistiqué sur un tel procédé conçu pour réaliser des films respirables ne présentant pas de perte de leur propriété d'imperméabilité aux liquides. L'enregistrement est continu et est effectué sur tout le film. On effectue le classement des défauts par type au moyen d'une analyse d'images qui correspondent à des images intégrées et stockées dans le logiciel. Une réponse rapide de l'ordinateur permet la lecture instantanée des caractéristiques des défauts du film.
Les défauts de "niveau 1" sont enregistrés optiquement comme ayant une dimension de 1 à 2 mm2 et correspondant à des points noirs ou blancs, dus à une agglomération grossière de CaC03 ou autre, sans zone plus mince et plus légère entourant ces points. Lors de l'étirage, ils pourront provoquer une possible déchirure. Les défauts de "niveau 2" sont enregistrés optiquement comme ayant une dimension de 2 à 100 mm2. Ils correspondent à des zones plus légères et plus minces., entourant un amorceur qui peut être un agglomérat ou un gel polymère, ou un vide (bulle gazeuse) présent initialement dans le mélange qui a été étiré lors de la fusion du mélange formant le film précurseur et allongé lors de l'étirage pratiqué par la suite. Ces défauts n'affecteront pas la résistance du film dans la direction transversale au-delà d'une limite de 50 %.
Les défauts de "niveau 3" sont enregistrés optiquement comme ayant une dimension de 100 à 1000 mm2. Ils correspondent aussi à des zones plus fines et plus légères, entourant un amorceur qui peut être un agglomérat plus grand ou un gel polymère plus grand, ou bien un vide
(bulle gazeuse) plus grand, tous s 'allongeant et provoquant un amincissement local du film fondu et étiré par la suite. Pour ces défauts, la résistance à la traction sera réduite à plus de 50 %.
Il faut souligner le fait que les filtres présents entre la zone de mesure de l'extrudeuse et la filière, au niveau de l'adaptateur, ne bloquent pas le passage de ces particules gênantes. Un filtre à tamis 250 arrête les particules de 60 microns. L'augmentation de la capacité de filtration se ferait au détriment du débit de l'extrudeuse et pourrait provoquer la formation de gel, allant à 1' encontre de la production.
La hauteur d'eau dans la colonne d'eau hydrostatique exercera un allongement complémentaire sur ces défauts et provoquera une rupture à une hauteur d'eau plus haute ou plus basse en fonction de la typologie du défaut. résultant de l'épaisseur du film, de la surface et de la taille . Il existe une corrélation directe entre la pression hydrostatique de l'eau (hauteur de la colonne en mm) qui peut être mesurée selon la typologie des échantillons discrets, et le nombre de défauts par typologie par 10000 m2 de film produit qui peut être contrôlé en continu par la caméra à balayage.
Dans cet exemple, selon l'invention, on a produit un film microporeux multicouche de structure "B"-"B"-"B" ne présentant pas de perte dans sa propriété d'imperméabilité aux liquides. Le polymère constituant le film de base "B"- "B"-"B" est un "Dowlex 2035" linéaire à basse densité dans un rapport de 45 % comprenant un carbonate de calcium traité en surface "Filmlink 520" dans un rapport de 45 '_. et avec un ajout de 10 % de matières recyclées.
Tableau 2 : Structure et composants
Film de base »B"-"B"-"B"
Distribution de l'épaisseur Réparti de manière égale à 100 %
-Polymère 1 45 % de "Dowlex 2035" COMPOSANTS -Charge 45 % de "Filmlink 520"
-Matière recyclée 10 % de ιι B ιι _ ιι p> ir _ ιι rj n
La matière recyclée est issue des découpes des bords du film respirable qui ont été densifiées et réincorporées dans les extrudeuses alimentant la filière du film précurseur de base.
Les différents matériaux cités dans l'exemple précédent sont décrits ci-dessous :
le "Dowlex 2035" de Dow est un polyethylene linéaire à basse densité à base d'octène ayant un indice de fluidité de 6,0 g/10 min (MFI norme ASTM D 1238 - 2,lό kg - 190°C) et une densité de 0,919 ; - "Filmlink 520" de English China Clay (ECC) est une charge de carbonate de calcium (CaC03) broyé humide ayant un diamètre moyen D50 des particules de 2,0 microns. Elle possède une enveloppe hydrophobe de 1 'h et un Elrepho (brillance ISO) de 90.
On obtient le film précurseur de base »B"-"B"-"B" par une coextrusion coulée. Cedit film est ensuite fixé sur un rouleau de refroidissement au moyen d'une lame d'air e: d'une boîte à vide. On utilise ce procédé pour éliminer la fumée qui apparaît lors du procédé d' extrusion.
Les températures d' extrusion sont réglées entre 180°C e: 240°C. La température de l'adaptateur est réglée à 235°C. alors que la température de la filière est réglée à unis température légèrement plus élevée. On utilise une filière automatique, afin de réaliser un contrôle précis de la jauge : la précision atteinte est inférieure à plus ou moins 2 % . On contrôle la température de fusion à 230°C.
On a fortement dégazé les polymères dans les trois différentes extrudeuses, afin d'éliminer toutes les matières volatiles ou l'air piégé, présentes dans les polymères, le vide étant réglé à moins de 200 millibars.
Le film précurseur de base "B"-"B"-"B" a une épaisseu: finale de 80 microns avant l'étirage. Il est réalisé à une vitesse de chaîne d'environ 25 m/min. Après être étiré dans un rapport de 4:1, le film respirable résultant a une épaisseur de 20 microns et une respirabilité d'environ 3500 g/m2 par 24 heures (à 38 °C, avec une humidité relative de 90 % ) .
Comme précédemment énoncé, s'il n'est pas possible de donner une valeur statistiquement significative du comportement d'imperméabilité aux liquides du film respirable par comparaison, il est tout à fait approprié de considérer l'apparition de défauts qui constitue l'indicateur véritable d'une telle propriété, à une épaisseur donnée du film.
Le tableau 3 ci-dessous résume cette comparaison qui indique le nombre de défauts mesuré optiquement le long de la chaîne par typologie et pour 10000 m2 de film produit - apparition de défauts :
Tableau 3 : Apparition/Détection comparative des défauts
Figure imgf000038_0001
De tels résultats confirment l'amélioration des performances que l'on peut attribuer au concept du film de base constitué par deux couches ou plus, contigues et de même composition.
Il est nécessaire de souligner que la lecture par caméra est faite à travers la structure entière de la couche. Plus précisément, l'apparition de défauts est distribuée statistiquement parmi les trois couches contigues "B"-"B"~ "B", ou parmi les deux couches contigues "B"-"B". Ce.s défauts pondérés par le nombre de couches se révèlent en nombre très inférieur au nombre de défauts présents dans le monocouche. Le film respirable est gaufré après avoir été étiré et stabilisé thermiquement . Cette étape est réalisée entre deux rouleaux de gaufrage chauffés, gravés de manière appropriée. Les températures de gaufrage sont connues dans l'état de l'art. Le contrôle des défauts est effectué avant l'enroulement.
Le film respirable multicouche de l'exemple 1 réalises selon l'invention est utilisé dans la réalisation de film arrière de couches et d'articles d'hygiène jetables ou assemblé avec un non tissé et utilisé pour un film arrière laminé de couches ou d'articles d'hygiène jetables, de produits d'hygiène féminine, aussi bien que le vêtement jetable.
Exemple 2
Dans cet autre exemple, on modifie les compositions, afin d'adapter le film à d'autres exigences fonctionnelles.
Le film produit est un film de base "B"-"B" associé par coextrusion à une troisième couche "A" spécifique.
Tableau 4 : Structure et composants
Figure imgf000039_0001
- le "Lotryl 20 MB08" d'ATOCHEM est un copolymère d'éthyle (méthacrylate) ayant un indice de fluidité de 8,0 g/10 min (MFI norme ASTM D 1238 - 2,16 kg - 190°C> avec une teneur en méthacrylate de méthyle de 20 %, formulé avec des agents glissants et antibloquants . afin de faciliter le procédé ;
- l'"Adflex X102S" de MONTELL est un polymère polyoléfinique thermoplastique avec un indice de fluidité de 8,0 g/10 min (MFI norme ASTM D 1238 - 2,16 kg - 230°C) et une densité de 0,890 et un point de ramollissement de Vicat de 55°C.
L'extrusion et les opérations d'étirage ultérieures sont très similaires à celles décrites dans l'exemple 1.
Le nombre de défauts est du même ordre de grandeur que dans l'exemple 1 soulignant l'importance du concept du film de base, en considérant l'emploi de deux couches contigues de même composition, selon l'invention. La présence de "Adflex X102S" provoque un niveau de défauts légèrement supérieur.
On mesure une respirabilité finale de 3000 g/m2/24 heures (à 38°C et 90 % d'humidité relative) .
Il n'y a pas eu le moindre dépôt sur le rouleau de refroidissement, car la couche "A", en contact avec le rouleau de refroidissement, ne contient pas de charges.
Ce film respirable est utilisé en tant que tel comme film arrière pour les couches pour enfants. La couche de peau spécifique "A" offre un toucher doux. De plus, le film a été gaufré après l'étape d'étirage. Exemple 3
Dans cet exemple, on modifie les compositions, afin d'adapter le film à d'autres exigences fonctionnelles.
Le film produit est un film de base "B"-"B" associé par coextrusion à une troisième couche "C".
Tableau 5 : Structure et composants
Figure imgf000041_0001
Les deux couches contigues "B"-"B" de composition identique ont la même épaisseur. La troisième couche "C" est associée par coextrusion.
1 '"Elite 5200" de DOW est un polyethylene linéaire à basse densité à base d' octène (catalyseur metallocène), d'indice de fluidité de 4,0 g/10 min (MFI norme ASTM D 1238 - 2,16 kg - 190°C) et de densité 0,917 ; l' "Escorene 259" de EXXON est un polyethylene à basse densité ramifié à haute pression avec un indice de fluidité de 12 g/10 min (MFI norme ASTM D 1238 - 2,16 kg - 190°C) et de densité 0,915 ;
- Le BD 801F de BOREALIS est un polypropylène ;
- le "Filmlink 400" de ENGLISH CHINA CLAY (ECC) est une charge de carbonate de calcium broyé humide (CaC03ι avec un diamètre moyen D50 des particules de 1,2 microns. Cette charge possède un revêtement hydrophobe de 1 % et un Elrepho (brillance ISO) de 90.
Les conditions de réalisation des opérations au niveau de l'extrusion, aussi bien qu'au niveau de l'étirage, sont ajustées pour s'adapter à de faibles différences de viscosité, mais variant de moins de 10°C par rapport à l'exemple 1.
Dans un autre mode de réalisation, 1 '"Adflex X102S" est remplacé par "Kraton D-2122 compound" de SHELL, un copolymère bloc SBS, avec un indice de fluidité de 21 g/10 min (MFI norme ASTM D 1238) et de densité 0,930, selon la norme ASTM D 792.
Le film respirable présente une respirabilité de 2000 g/m2/24 heures à 38 °C avec une humidité relative de 90 %.
Le nombre de défaut est compris dans l'intervalle mentionné dans l'exemple 2, qui est légèrement (10 %) plus élevé que le nombre de défauts atteint dans l'exemple 1. en raison d'une "pluie de gel" (gel shower) qui résulte de la présence de copolymères blocs.
Le film respirable final a une épaisseur de 20 microns après l'étape d'étirage. Il n'a pas été étiré, mais laissé comme tel. Il a ensuite été assemblé avec un non tissé, la couche "C" ayant la capacité exigée à être lié au non tissé considéré. Le produit laminé final est utilisé comme film arrière de couches jetables pour enfants.
Dans un autre mode de réalisation, l'épaisseur globale du film est de 40 microns après l'étape d'étirage. On obtient cette épaisseur en réduisant proportionnellement la vitesse de la chaîne lors de l'étape de formation du film précurseur, tout en maintenant le rapport d'étirage aux niveaux précédents. En raison de l'augmentation de l'épaisseur du film, l'apparition d'amorce de déchirure et de la perte d'imperméabilité aux liquides qui s'ensuit.
Le film est utilisé dans le bâtiment, dans des applications relatives à l'isolation.

Claims

Revendications
1. Procédé de fabrication d'un film polyoléfiniques multicouche, ayant simultanément les propriétés d'être perméable à la vapeur d'eau, et d'avoir unes imperméabilité renforcée aux liquides, ce procédé comprenant les étapes de :
- coextrusion à partir d'une filière de mélanges de polymères et/ou copolymères polyoléfiniques et dont l'un au moins contient des charges minérales, formant un film précurseur multicouche ;
- l'étirage du film précurseur pour former un film multicouche respirable,
caractérisé en ce que ledit film précurseur est un film multicouche de base, comportant au moins deux couches contigues de même composition polyoléfinique, ayant au moins la structure "B"-"B".
2. Procédé de fabrication d'un film polyoléfinique multicouche, ayant simultanément les propriétés d'être perméable à la vapeur d'eau, et d'avoir une imperméabilité renforcée aux liquides, ce procédé comprenant les étapes de :
coextrusion à partir d'une filière de mélanges de polymères et/ou copolymères polyoléfiniques dont l'un au moins contient des charges minérales pour former un film précurseur multicouche ;
l'étirage du film précurseur pour former un film multicouche respirable,
caractérisé en ce que ledit film précurseur est un film multicouche de base, comportant au moins deux couches contigues de même composition polyoléfinique,* ayant au moins la structure "B"-"B", associé à au moins une autre couche polyoléfinique de composition différente, des au moins deux couches contigues "B"- "B".
3. Procédé de fabrication d'un film polyoléfiniques multicouche à structure multicouche, ayant simultanément les propriétés d'être perméable à la vapeur d'eau, et d'avoir une imperméabilité renforcées aux liquides, ce procédé comprenant les étapes de :
coextrusion à partir d'une filière, d'au moins deux couches contigues de même composition polyoléfinique comprenant des charges minérales, formant un film de base multicouche ayant au minimum la structure suivante : "B"-"B", avec au moins une autre couche polyoléfinique possédant une autre propriété spécifique pour former un film précurseur d'au moins trois couches ayant au minimum la structure suivante
"A"-"B"— "B" ou »c"-"B"-"B" où "A" est une couche de peau spécifique, "B" est l'une des couches de bas et "C" est une couche de peau/d'adhésion spécifiques
l'étirage du film précurseur multicouche pour former le film multicouche perméable à la vapeur d'eau sans perte de sa propriété d'imperméabilité aux liquides.
4. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de coextrusion comprend la coextrusion simultanée d'au moins deux couches contigues de même composition "B"-"B", représentant au plus 100 % de l'épaisseur totale du film.
5. Procédé de fabrication selon l'une ou l'autre des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'étape d' extrusion comprend la coextrusion simultanée d'au moins trois couches, dont deux couches au moins "B"-"B" sont contigues et de même composition, la au moins troisième couche étant choisie parmi les couches "A" et "C" de composition polyoléfinique différente des couches contigues "B"-"B", dont les épaisseurs exprimées en pourcentage de l'épaisseur totale du film multicouche respirable sont :
-pour les couches de base contigues "B"-"B", d'environ 40 % à environ 95 % d'épaisseur cumulée des deux couches,
-pour la au moins troisième couche, l'épaisseur varie entre environ 5 % et environ 60 % de l'épaisseur totale du film respirable.
6. Procédé de fabrication selon la revendication 5, caractérisé en ce que, quand le film respirable comprend au moins quatre couches, parmi lesquelles deux couches "B"-"B" contigues de même composition, les deux autres couches étant choisies parmi les couches "A" et "C", les couches "A" et "C" ont chacune une épaisseur variant d'environ 5 % à environ 30 % de l'épaisseur total du film respirable.
7. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la composition des couches contigues "B"-"B" comporte au moins un homopolymère et/ou un copolymères polyoléfinique et au moins une charge particulaire, et éventuellement un ou plusieurs élastomères à base de polyoléfine.
8. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les polymères et/ou copolymères polyoléfiniques entrant dans la composition des couches contigues "B"-"B" sont choisis dans le groupe comprenant les polyéthylenes homo- et/ou copolymères, préférentiellement les polyéthylenes linéaires à basse densité, et/ou les polypropylènes homo- et/ou copolymères.
9. Procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisé en ce que les polyéthylenes homo- ou copolymères entrant dans la composition des couches contigues "B"-"B" sont choisis parmi ceux ayant une densité comprise dans l'intervalle 0,915 à 0,965 (norme ASTM 1505) , et préférentiellement dans l'intervalle de plus basse densité de 0,915 à 0,935.
10. Procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisé en ce que les polyéthylenes linéaires à basse densité sont choisis parmi ceux ayant une densité comprise entre 0,890 et 0,940, et préférentiellement choisis dans le groupe des copolymères d'éthylène et des comonomères alpha- oléfiniques en C4 à C10.
11. Procédé de fabrication selon la revendication 10, caractérisé en ce que les comonomères en C4 à C10 sont choisis dans le groupe comprenant le butène-1, le pentène-1, l'héxène-1, le 4-méthylpentène-l, l'héptène-1 et l'octène-1.
12. Procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisé en ce que les polymères de propylene hono- ou copolymères sont choisis dans le groupe constitues par les homopolymères de propylene, les copolymères des propylene et d'éthylène, les copolymères de propylénes et de comonomères alpha-oléfiniques en C4 à C10.
13. Procédé de fabrication selon la revendication 12, caractérisé en ce que les copolymères de propylene et d'alpha oléfine en C4 à C10 ont une teneur en alpha oléphine comprise entre 0,1 et 40 % en poids, et de préférence entre 1 à 10 % en poids.
14. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les polymères et/ou copolymères des couches contigues "B"-
"B" sont choisis de telle manière que leur indice des fluidité mesuré par la méthode de "Melt Flow Index"
(MFI) est compris entre 0,2 et 15 g/10 min, mesures selon les références d'une charge de 2,16 kg, d'unes température de 190°C pour les polyéthylenes et 230°C pour les polypropylènes avec un orifice standarci
(norme ASTM D 1238) .
15. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les couches contigues "B"-"B" contiennent au moins une charge particulaire d'origine minérale ou organique, à raison de 30 % à 80 % en poids et préférentiellement de 40 % à 55 % en poids du cumul de ladite charge particulaire et de la matière polymère.
16. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les élastomères mis en œuvre dans les couches contigues "B"-"B", sont choisis dans le groupe constitué par les caoutchoucs éthylène-propylène (EPR) , caoutchoucs modifiés éthylène-propylène-diène (EPDM) , styrène- butadiène-styrène (SBS) , styrène-éthylène-butadiène- styrène (SEBS) , caoutchoucs styrène-butadiène (SBR) , styrène-isoprène-styrène (SIS), caoutchoucs butyle
(BR) , caoutchoucs nitrate-fuel (NBR) , caoutchoucs hydrogéno-nitrile-butyle et acétate polyvinyle mis en œuvre seuls ou en mélange, avec du polypolyéthyiene et/ou du propylene semi-cristallin.
17. Procédé de fabrication selon la revendication 16, caractérisé en ce que la fraction élastomérique est choisie dans le groupe des polypropylènes (homopolymères) avec des blocs amorphes et semi- cristallins, des copolymères de propylène/éthylène ou alpha-oléfine avec des blocs amorphes et semi- cristallins.
18. Procédé de fabrication selon l'une et l'autre des revendications 16 et 17, caractérisé en ce que la fraction élastomérique est partiellement ou complètement réticulée.
19. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que les couches contigues "B"-"B" sont utilisées pour recycler les déchets des matériaux multicouches récupérés dans le procédé, avant étirage, après étirage, ou après assemblage du film.
20. Procédé de fabrication selon la revendication 19, caractérisé en ce que la quantité des déchets de matériaux multicouches recyclés dans les couches contigues "B"-"B" varie de 0 à 50 % en poids, et préférentiellement de 0 et 25 % en poids, par rapport à ladite couche.
21. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 2 à 20, caractérisé en ce que la couches de peau "A" microporeuse est formée d'au moins un copolymère polaire à base d'éthylène et/ou de polymères polyoléfinique greffé.
22. Procédé de fabrication selon la revendication 21, caractérisé en ce que le copolymère éthylénique polaire mis en œuvre dans la réalisation de la couche "A" est composé d'éthylène et d'au moins un comonomère à caractère polaire choisi dans le groupe constitué par la famille des esters vinyliques, par la famille des acides et des esters acryliques et méthacryliques .
23. Procédé de fabrication selon l'une ou l'autre des revendications 21 et 22, caractérisé en ce que le copolymère éthylénique polaire comporte au moins un comonomère préférentiellement choisi dans le groupe constitué par l'acétate de vinyle, le propionate de vinyle, l'acide acrylique, l'acide méthacrylique,* l'acrylate de méthyle, l'acrylate d'éthyle, l'acrylate de n-propyle, l'acrylate d' isopropyle, l'acrylate de n-butyle, l'acrylate de t-butyle, l'acrylate d'isobutyle, le méthacrylate de méthyle, le méthacrylate d'éthyle, le méthacrylate de n-propyle, le méthacrylate d1 isopropyle, le méthacrylate de n- butyle, le méthacrylate de t-butyle, le méthacrylates d'isobutyle.
24. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 21 à 23, caractérisé en ce que les copolymères d'éthylène et d'au moins un comonomère polaire sont formés d'au plus 30 % en poids de comonomère .
25. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 21 à 24, caractérisé en ce que les polymères polyoléfiniques sont greffés au moyen d'acide acrylique, d'acide méthacrylique, d'anhydride maleïc, d'acrylates et méthacrylates d'alkyle dans lesquels l'alkyle est une chaîne hydrocarbonée de Cl à C8.
26. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 2 à 25, caractérisé en ce que les homopolymères et/ou copolymères polyoléfiniques de la couche de peau/d'adhésion "C" sont choisis dans le groupe qui comprend des polyéthylenes, et de préférence des polyéthylenes linéaires à basse densité et/ou des polypropylènes et/ou des copolymères d' éthylène-propylène et d'éthylène et d'alpha oléfine.
27. Procédé de fabrication selon la revendication 26, caractérisé en ce que les composants polyoléfiniques homopolymères et/ou copolymères de la couche de peau/d'adhésion "C" sont choisis dans le groupe formé par des polyéthylenes linéaires à basse densité, de densité comprise entre 0,880 et 0,940, des copolymères d'éthylène et de comonomères alpha-oléfiniques en C4 à C10, des polyéthylenes de densité comprise entre 0,915 et 0,965, et de préférence entre 0,915 et 0,935, des polypropylènes et des copolymères de propylene et d'éthylène choisis de préférence parmi les copolymères bloc aléatoires.
28. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 2 à 27, caractérisé en ce que, selon l'invention, l'agent adhésif/liant présent dans la couche de peau/d'adhésion "C" est choisi dans le groupe des copolymères d'éthylène et de comonomères polaires ou non polaires, des copolymères de propylene et de comonomères polaires ou non polaires et/ou des homopolymères ou copolymères, à base d'éthylène ou de propylene greffés.
29. Procédé de fabrication selon la revendication 28,. caractérisé en ce que les copolymères polaires sont choisis parmi ceux intervenant dans la couche de peau "A" .
30. Procédé de fabrication selon la revendication 28, caractérisé en ce que les copolymères non polaires sont choisis dans le groupe constitué par des élastomères entrant dans la composition des couches contigues "B"-"B".
31. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 2 à 30, caractérisé en ce que l'agent adhésif/liant de la couche de peau/d'adhésion "C" - 52 -
35. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 1 à 34, caractérisé en ce que le film précurseur multicouche est obtenu par coextrusion à travers une filière plate d'un film coulé (cast film) , à une température comprise entre 200°C et 250°C, suivi d'un refroidissement, par l'intermédiaire d'un rouleau approprié, à une température comprise entre 15°C et 60°C.
36. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 1 à 34, caractérisé en ce que le film précurseur multicouche est obtenu par coextrusion à travers une filière annulaire d'un film soufflé (blown cast) à une température comprise entre 150°C et 240°C. suivi d'un refroidissement dans une chaîne réglée entre 10 et 80 cm de la surface de la filière et un rapport de soufflage compris entre 1,5 et 4,0.
37. Procédé de fabrication selon l'une au moins de revendications 1 à 36, caractérisé en ce que le matériaux polymères, les charges et les composé intervenant dans la fabrication des diverses couches du film précurseur multicouche sont soumises à un séchage préalable à l'extrusion.
38. Procédé de fabrication selon l'une au moins de revendications 1 à 37, caractérisé en ce que le matières volatiles, l'humidité et l'air inclus dans le matériaux intervenant dans la fabrication des diverse couches du film précurseur multicouche sont éliminé par dégazage au cours de l'extrusion.
39. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 1 à 38, caractérisé en ce que le film précurseur multicouche est étiré selon le sens de la machine, en une ou plusieurs étapes, à une température comprise entre 20°C et 95°C et un rapport d'étirage - 53 -
(mesuré entre l'entrée et la sortie de la zone d'étirage) compris entre 1:1,5 et 1:6.
40. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 1 à 39, caractérisé en ce que le film multicouche microporeux sortant de l'étirage est soumis à une étape de gaufrage, à une température comprise entre 35°C et 100°C.
41. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 1 à 40, caractérisé en ce que le film multicouche microporeux sortant de l'étirage est soumis à une étape de stabilisation thermique, à une température comprise entre 30°C et 120°C.
42. Film multicouche microporeux respirable obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'une au moins des revendications 1 à 41, caractérisé en ce que son épaisseur est au plus de 40 microns et de préférence au plus de 25 microns, pour les applications aux produits d'hygiène.
43. Film multicouche microporeux obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'une au moins des revendications 1 à 41, caractérisé en ce que son épaisseur est comprise entre 40 et 100 microns, pou: les applications autres que les produits d'hygiène.
44. Film multicouche microporeux respirable selon l'une ou l'autre des revendications 42 ou 43, caractérisé en ce qu'il détient une vitesse de transmission de la vapeu: d'eau d'au moins 500 g/m2/24 heures (à 38°C, 90 à d'humidité relative) et de préférence entre 2000 e: 5000 g/m2/24 heures (à 38°C, 90 % d'humidité relative) , sans perdre son imperméabilité aux liquides.
45. Film multicouche microporeux respirable selon l'une au moins des revendications 42 à 44, caractérisé en ce - 54 - qu' il est assemblé par laminage avec un tissu non tissé .
46.Utilisation du film multicouche microporeux respirable selon l'une des revendications 42 à 45 en tant que film arrière d'une couche pour enfants, adultes incontinents et d'articles jetables d'hygiène, bâtiments ou bien, après assemblage avec un non tissé par laminage, en tant que produit laminé d'une couche pour enfants, adultes incontinents et d'articles jetables d'hygiène, vêtements jetables.
- 51 - entre dans la composition de ladite couche à raison de 2 % à 20 % et de préférence de 5 % à 15 % en poids.
32. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 2 à 30, caractérisé en ce que la couche de peau/d'adhésion "C" comprend de 30 à 80 % en poids et de préférence de 45 % à 55 % en poids de charges particulaires.
33. Procédé de fabrication selon l'une au moins des revendications 1 à 32, caractérisé en ce que les charges particulaires mises en œuvre dans les couches contigues "B"-"B" et de peau/d' adhésion "C" sont d'origine inorganique et organique choisies dans le groupe constitué par les poudres de polyéthylenes . polyamides, polyesters, polyuréthanes de haute densité et de poids moléculaire élevé, le carbonate de baryum; le carbonate de calcium ; le carbonate de magnésium ; le sulfate de magnésium ; le sulfate de baryum ; le sulfate de calcium, l'hydroxyde d'aluminium l'hydroxyde de magnésium, l'oxyde de calcium ; l'oxyde de magnésium ; l'oxyde de titane ; le dioxyde de titane et l'oxyde de zinc, l'argile, le kaolin, le talc, la silice, la terre à diatomées, les poudres de verre, de mica, d'aluminium et les zéolites, et préférentiellement le carbonate de calcium, le sulfate de baryum, la silice, l'alumine, le kaolin et le talc.
34. Procédé de fabrication selon l'une au moins de revendications 1 à 33, caractérisé en ce que le charges particulaires mises en œuvre dans les couche contigues "B"-"B" et de peau/d'adhésion "C" ont un diamètre moyen, pour les couches contigues "B"-"B"' choisi entre 0,5 et 5 microns, et de préférence entre 0,8 et 2,2 microns et pour la couche de peau/d'adhésion "C" choisi entre 0,2 et 3 microns, et de préférence entre 0,8 et 1,5 microns.
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