WO2008087087A1 - Laminat enthaltend folie und vlies auf der basis von thermoplastischem polyurethan - Google Patents

Laminat enthaltend folie und vlies auf der basis von thermoplastischem polyurethan Download PDF

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thermoplastic polyurethane
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nonwoven
laminate
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Hauke Malz
Frank Uhlhorn
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Basf Se
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    • Y10T442/674—Nonwoven fabric with a preformed polymeric film or sheet

Definitions

  • Laminate comprising film and nonwoven based on thermoplastic polyurethane
  • the invention relates to laminates adhesively bonded together
  • thermoplastic polyurethane (ii) nonwoven based on thermoplastic polyurethane.
  • the invention relates to processes for the preparation of the laminates according to the invention as well as clothing, in particular outerwear, shoes and medical articles, preferably bandages and wound dressings, containing the laminates according to the invention.
  • the object of the present invention was therefore to develop a membrane, in particular for use in shoes or garments, which is as windproof and waterproof and breathable, ie permeable to water vapor, has textile character, easy to process and if possible made of a material.
  • This object could be achieved by the laminates, in particular the clothing pieces according to the invention, shoes and medical articles containing the laminates.
  • the laminates according to the invention are distinguished by the fact that a haptically comfortable, textile but open-pored nonwoven with good heat resistance is paired with a breathable and water-impermeable film.
  • a laminate has very good tear strength combined with high elasticity and thus meets all requirements as an alternative for a clothing upper, shoes and medical articles such as bandages and wound dressings.
  • the membranes are made of one material, TPU, and are therefore fully recyclable.
  • Both components of the laminate according to the invention preferably contain consist of thermoplastic polyurethane.
  • Thermoplastic polyurethane is generally known and widely described as a material.
  • Thermoplastic polyurethanes are polyurethanes which, when repeatedly heated and cooled in the temperature range typical of the material for processing and use, remain thermoplastic.
  • Under thermoplastic is the property of the polyurethane is understood to soften in a temperature range typical for the polyurethane between 150 0 C and 300 0 C repeatedly in the heat and harden on cooling and repeated in the softened state by flowing as a molded part, extrudate or forming part Semi-finished or to be malleable items.
  • thermoplastic polyurethane used for the film (i) and the nonwoven (ii) is preferably obtainable by reacting (a) isocyanates with (b) isocyanate-reactive compounds, preferably with a number average molecular weight of 500 to 10,000 g / mol and optionally (c) chain extenders having a molecular weight of 50 to 499 g / mol, optionally in the presence of (d) catalysts and / or (e) auxiliaries.
  • the corresponding starting materials are generally known and commercially available.
  • the thermoplastic polyurethane typically has a density of 800 to 1500 grams per liter (g / l), preferably from 1000 to 1300 g / l.
  • the preparation of the TPU can be carried out continuously by the known processes, for example with reaction extruders or the strip process according to one-shot or the prepolymer process, or batchwise by the known prepolymer process.
  • the reacting components (a), (b) and optionally (c), (d) and / or (e) may be mixed together successively or simultaneously with the reaction starting immediately.
  • the synthesis components (a), (b) and optionally (c), (d) and / or (e) are introduced individually or as a mixture into the extruder, for.
  • temperatures of 100 brought to 280 0 C, preferably 140 to 250 0 C reacted the resulting TPU is extruded, cooled and granulated.
  • organic isocyanates it is possible to use generally known aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic and / or aromatic isocyanates, for example hexamethylene diisocyanate (HDI), 2,2'-, 2,4'- and / or 4,4 ' Diphenylmethane diisocyanate (MDI), hydrogenated MDI (HMDI), ethylenediphenylenediisocyanate (EDI).
  • HDI hexamethylene diisocyanate
  • MDI 2,2'-, 2,4'- and / or 4,4 ' Diphenylmethane diisocyanate
  • HMDI hydrogenated MDI
  • EDI ethylenediphenylenediisocyanate
  • isocyanate-reactive compounds (b) in the case of the film in addition to the polyether diols according to the invention, the generally known isocyanate-reactive compounds, for example polyesterols, polyetherols and / or polycarbonate diols, which are usually also termed "polyols" be summarized. These usually have a number-average molecular weight of from 500 to 8000 g / mol, preferably from 600 to 5000 g / mol, in particular from 800 to 3000 g / mol. Furthermore, they usually have an average functionality of from 1.8 to 2.3, preferably from 1.9 to 2.1, in particular 2. By average functionality is preferably understood the average number of OH groups per polyol molecule.
  • polyether alcohols are used as (b), they are generally bound by known processes, for example by anionic polymerization with alkali hydroxides, as catalysts and with addition of a starter molecule bound several reactive hydrogen atoms, selected from one or more alkylene oxides Propylene oxide (PO) and ethylene oxide (EO).
  • a starter molecule bound several reactive hydrogen atoms, selected from one or more alkylene oxides Propylene oxide (PO) and ethylene oxide (EO).
  • polyetherols which are obtained by ring-opening polymerization of tetrahydrofuran.
  • These polytetrahydrofurans preferably have a functionality of about 2. Furthermore, they preferably have a number-average molecular weight of from 500 to 4000 g / mol, preferably from 700 to 3000 g / mol, more preferably from 900 to 2500 g / mol.
  • Polytetrahydrofuran (PTHF) is also known in the art as tetramethylene glycol (PTMG), polytetramethylene glycol ether (PTMEG) or polytetramethylene oxide (PTMO).
  • polyester alcohols are used as constituent (b), they are usually prepared by condensation of polyfunctional alcohols having 2 to 12 carbon atoms, preferably 2 to 6 carbon atoms, with polyfunctional alcohols.
  • carboxylic acids having 2 to 12 carbon atoms for example succinic, glutaric, adipic, suberic, azelaic, sebacic, decanedicarboxylic, maleic, fumaric and preferably phthalic, isophthalic, terephthalic and isomeric naphthalenedicarboxylic acids.
  • component (b) uses a polyesterol having a number-average molecular weight of more than 400 to 5000 g / mol, preferably of more than 500 to 3000 g / mol, particularly preferably of 1000 to 2500 g / mol.
  • Particularly preferred polyols are PTHF, as well as polyesterols based on adipic acid, in particular polyesterols, obtainable by condensation of adipic acid with 1,4-butanediol, 1,2-ethylene glycol, 2-methylpropane-1,3-diol or 3-methyl-1,5. diol or mixtures thereof.
  • chain extenders (c) it is possible to use generally known aliphatic, araliphatic, aromatic and / or cycloaliphatic compounds having a molecular weight of 50 to 499, preferably 2-functional compounds, for example diamines and / or alkanediols having 2 to 10C In the
  • Alkylene in particular butanediol-1, 4, hexanediol-1, 6 and / or di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-alkylene glycols having 3 to 8 carbon atoms, preferably corresponding oligo- and / or polypropylene glycols, although mixtures of the chain extenders can be used.
  • Particularly preferred dialcohols are used as chain extenders, in particular butanediol 1, 4 is used.
  • Suitable catalysts which in particular accelerate the reaction between the NCO groups of the diisocyanates (a) and the hydroxyl groups of the constituent components (b) and (c) are the compounds known from the prior art. Examples of these are tertiary amines and in particular organic metal compounds such as titanic acid esters, iron compounds such.
  • tin compounds e.g. As Zinndiacetat, Zinndioctoat, tin dilaurate or the Zinndialkylsalze aliphatic carboxylic acids such as dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate or the like.
  • Metal compounds used in particular tin dioctoate. If the isocyanate is an aliphatic isocyanate, the tin diokoate is added in concentrations of from 10 ppm to 1000 ppm, in particular from 100 to 500 ppm. If the isocyanate is an aromatic isocyanate, the tin dioctoate is used in concentrations of 0.01 to 100 ppm, preferably 0.1 to 10 ppm, particularly preferably 0.5 to 5 ppm. d) In addition to catalysts (d), auxiliaries (e) can also be added to the synthesis components (a) to (c).
  • component (e) also includes hydrolysis protectants such as, for example, polymeric and low molecular weight carbodiimides.
  • chain regulators usually having a molecular weight of from 31 to 499.
  • Such chain regulators are compounds which have only one isocyanate-reactive functional group, such as.
  • monofunctional alcohols monofunctional amines and / or monofunctional polyols.
  • Chain regulators can generally be used in an amount of from 0 to 5, preferably 0.1 to 1, parts by weight, based on 100 parts by weight of component (b), and fall by definition under component (c).
  • thermoplastic polyurethane preferably takes place in the absence of blowing agents.
  • the resulting thermoplastic polyurethane is thus preferably a compact, thermoplastic polyurethane. All molecular weights mentioned in this document have the unit [g / mol].
  • the structural components (b) and (c) can be varied in relatively wide molar ratios.
  • the reaction can be carried out at customary numbers, for example from 800 to 1100.
  • the ratio is defined as 1000 times the ratio of the total isocyanate groups of component (a) used in the reaction to the isocyanate-reactive groups, ie the active hydrogens, of the components ( b) and (c).
  • an isocyanate group of component (a) has an active hydrogen atom, ie, an isocyanate-reactive function, of components (b) and (c).
  • more isocyanate groups exist than OH groups.
  • an index of 970 to 1050, more preferably 980 to 1020 is used.
  • An index below 1000 may be advantageous because it lowers the molecular weight of the TPU and thus increases the melt index to a preferred processing range.
  • films based on thermoplastic polyurethane are based on thermoplastic polyurethane based on polyetherdiols prepared by alkoxylation of difunctional starting substances, ethylene oxide being used as alkylene oxide and the proportion by weight of ethylene oxide on the total weight of the alkylene oxides used at least 20 wt .-%, preferably at least 50 wt .-%, particularly preferably at least 80 wt .-% is used.
  • the film (i) based on the reaction of (a) isocyanate with polyetherdiol preferably having a number average molecular weight between 500 g / mol and 8000 g / mol prepared by alkoxylation of difunctional starting substances with ethylene oxide and propylene oxide as alkylene oxides, more preferably prepared by alkoxylation of difunctional starter substances with ethylene oxide as the sole alkylene oxide.
  • the film (i) is preferably based on the reaction of (a) MDI with (b) polyetherdiol and (c) butanediol.
  • the thickness of the film is preferably between 10 .mu.m and 200 .mu.m, more preferably between 20 .mu.m and 100 .mu.m, in particular between 20 .mu.m and 50 .mu.m.
  • the film (i), ie the TPU of the film (i) preferably has a hardness between 60 Shore A and 74 Shore D, more preferably between 75 Shore A and 95 Shore A, in particular between 80 Shore A and 85 Shore-A on.
  • a water-vapor-permeable TPU is preferably used for the film (i), the water vapor permeability preferably being greater than 1.5 mg / cm 2 according to DIN 53122-1.
  • the production of corresponding film in particular by known extrusion of thermoplastic polyurethane is well known and widely described.
  • Nonwoven also referred to in this specification as nonwoven or nonwoven, is understood to mean a layer, a fleece and / or a fleece of directionally arranged or randomly bonded fibers, solidified by friction and / or cohesion and / or adhesion.
  • paper or products which have been woven, knitted, tufted, stitched together with binding yarns or filaments or felted by wet-rolling are not treated as non-woven fabrics in the context of this application.
  • a material is then to be regarded as "nonwoven fabric" in the context of this application, if more than 50% by weight, particularly preferably between 60% by weight and 90% by weight, of the total weight of the fiber constituents of the fleece of fibers exist whose ratio of length to diameter greater than 300, more preferably greater than 500.
  • the individual fibers of the nonwoven have a diameter of 100 .mu.m to 0.1 .mu.m, preferably from 50 .mu.m to 0.5 .mu.m, in particular from 10 .mu.m to 0.5 .mu.m.
  • the nonwoven fabrics have a thickness of 0.01 to 5 millimeters (mm), more preferably from 0.1 to 2 mm, particularly preferably from 0.15 to 1, 5 mm, measured according to ISO 9073-2.
  • the nonwoven fabrics have a basis weight between 10 and 1000 g / m 2 , more preferably between 20 and 500 g / m 2 , particularly preferably between 30 and 100 g / m 2 , measured according to ISO 9073-1.
  • the nonwoven fabric may additionally be mechanically consolidated.
  • the mechanical consolidation can be a one-sided or bilateral mechanical hardening, preferably a two-sided mechanical hardening.
  • the nonwoven fabric may additionally be chemically bonded. In the chemical solidification of the nonwoven fabric by adding a chemical adjuvant, for. As an adhesive, solidified.
  • the nonwoven fabric may additionally be thermally bonded. A thermal consolidation can be carried out for example by a hot air treatment of the nonwoven fabric. If the nonwoven fabric solidified, it is preferably thermally solidified.
  • the nonwoven fabric used has a tensile strength in the production direction of 5 Newton (N) per 5 cm to 1000 N per 5 cm, preferably from 40 N per 5 cm to 1000 N per 5 cm (measured according to DIN EN 12127) ,
  • the nonwoven fabric used has a tensile strength perpendicular to the production direction of 5 Newton (N) per 5 cm to 1000 N per 5 cm, preferably from 20 N per 5 cm to 1000 N per 5 cm, in particular between 40 and 1000 N. per 5 cm (measured according to DIN EN 12127).
  • N 5 Newton
  • the nonwoven fabric used has an elongation in the production direction of 10% to 800%, preferably from 50% to 800%, in particular from 250% to 800%, measured according to DIN EN 29073 T3.
  • the nonwoven fabric used has an elongation at the production direction of from 10% to 800%, preferably from 50% to 800%, in particular from 250% to 800%, measured according to DIN EN 29073 T3.
  • the nonwoven fabric has at least two, more preferably at least three and in particular all the features P1 to P4.
  • the nonwoven fabric used is made of thermoplastic polyurethane.
  • the nonwoven fabric used contains thermoplastic polyurethane, preferably as an essential constituent.
  • the nonwoven fabric used contains thermoplastic polyurethane in an amount of
  • the nonwoven fabric used may contain other polymers or auxiliaries such as polypropylene or copolymers of polypropylene, polyethylenes or copolymers of polyethylene and / or polystyrene and / or copolymers of polystyrene such as styrene-acrylonitrile copolymers.
  • the thermoplastic polyurethane used to produce the nonwoven fabric has a Shore hardness of between 50 Shore A and 54 Shore D, particularly preferably between 70 Shore A and 90 Shore A, measured according to DIN 53505.
  • the light fastness of nonwovens is important. Even if the fleece serves only as a carrier, it may be that the dressing is not thick enough to filter out all UV light. Therefore, aliphatic nonwovens, i. H. those based on aliphatic isocyanates are preferred in such cases.
  • thermoplastic polyurethanes-containing nonwoven fabrics can usually be prepared by the prior art "meltblown process” or “spangbond process” from the above-described thermoplastic polyurethane. "Meltblown process” and “spunbond process” are known in the art.
  • the resulting nonwoven fabrics generally differ in their mechanical properties and consistency. For example, nonwoven fabrics made by the spunbond process are particularly stable in both the horizontal and vertical directions, but have an open-pore structure. After the meltblown Nonwovens produced have a particularly dense network of fibers and thus form a very good barrier for liquids.
  • Nonwovens may also be made by combining the meltblown process and the spunbond process. These nonwovens have a particularly dense network of fibers and a very good barrier to liquids and have very good mechanical properties. Nonwovens are preferably produced by combining the meltblown and spunbond processes.
  • Particularly preferred for the laminate according to the invention is a fleece (ii), which is produced by the meltblown process.
  • thermoplastic polyurethane TPU nonwoven
  • meltblown nonwovens For the production of a nonwoven fabric from thermoplastic polyurethane (TPU nonwoven) by the meltblown process, a commercial plant for the production of meltblown nonwovens can be used. Such systems are sold, for example, by Reifen Reifenberger, Germany.
  • the TPU is usually melted in an extruder and fed to a spinning beam by means of customary auxiliaries, such as melt pumps and filters.
  • the polymer generally flows through nozzles and is drawn at the nozzle exit by a stream of air to a thread.
  • the drawn threads are usually deposited on a drum or a belt and transported on.
  • the extruder used is a single-screw extruder with a compression ratio between 1: 2 and 1: 3, more preferably between 1: 2 and 1: 2.5.
  • a three-zone screw with an L / D ratio (length to diameter) between 25 and 30 is preferably used.
  • the three zones are the same length.
  • the three-zone screw preferably has a continuously constant pitch between 0.8 and 1.2 D, particularly preferably between 0.95 and 1.05 D.
  • the clearance between the screw and the cylinder is> 0.1 mm, preferably between 0.1 and 0 , 2 mm. If a barrier screw is used as the extruder screw, it is preferable to use an overflow gap> 1.2 mm.
  • the nonwoven plant is usually dimensioned so that the residence time of the TPU is as short as possible, d. H. ⁇ 15 min, preferably ⁇ 10 min, particularly preferably ⁇ 5 min.
  • thermoplastic polyurethane to the fleece (ii) preferably takes place at the following temperatures: For TPU with a Shore Hardness between 75 A and 85 A:
  • the temperature of the adapter is preferably between 180 ° C. and 240 ° C., more preferably between 200 ° C. and 240 ° C.
  • the temperature of the head is preferably between 180 ° C. and 240 ° C., more preferably between 200 ° C. and 240 ° C.
  • the temperature of the nozzle is preferably between 180 ° C. and 240 ° C., more preferably between 200 ° C. and 240 ° C.
  • the temperature of the adapter is preferably between 200 ° C. and 260 ° C., more preferably between 220 ° C. and 250 ° C.
  • the temperature of the head is preferably between 200 ° C. and 260 ° C., more preferably between 220 ° C. and 250 ° C.
  • the temperature of the nozzle is preferably between 200 ° C. and 260 ° C., more preferably between 220 ° C. and 250 ° C.
  • the capillaries in the spinning beam have a diameter between 0.3 mm and 0.6 mm.
  • these can be cooled with secondary air. Cooling with secondary air is not preferred.
  • the laminate can be produced by direct extrusion of a film (i) onto the TPU nonwoven (ii).
  • the fleece is preferably coated directly by means of a slot die with TPU melt.
  • the slot die is preferably charged by an extruder.
  • the TPU used for this purpose preferably have a MFR (190 0 C / 21, 6 kg) between 20 and 100 g / 10 min, preferably between 40 and 80 g / 10 min.
  • the material After depositing the melt on the flow, the material preferably passes through a pair of rollers (calender), which additionally compresses the compound.
  • the rollers may optionally be structured or smooth and optionally have a non-stick coating.
  • the fleece (ii) and the film (i) are preferably superimposed and pressed together by means of pressure and heat.
  • a good bond between film (i) and nonwoven (ii) is desired.
  • the present invention thus also provides the process for producing laminates comprising adhesively bonded film (i) based on polyetherdiol prepared by alkoxylation of difunctional starting substances, ethylene oxide being used as the alkylene oxide and the proportion by weight of ethylene oxide based on the Total weight of the alkylene oxides used is at least 20 wt .-% and nonwoven fabric (ii) based on thermoplastic polyurethane, wherein the film based on thermoplastic polyurethane and the nonwoven fabric (ii) based on thermoplastic polyurethane at a temperature between 60 0 C and 140 0 C, preferably between 70 0 C and 120 0 C, more preferably between 80 0 C and 110 0 C pressed together.
  • the line force during pressing is preferably between 1 N / mm and 300 N / mm, more preferably between 5 N / mm and 100 N / mm, in particular between 10 N / mm and 60 N / mm.
  • the preparation of the laminate according to the invention is preferably carried out by means of in-line lamination of the nonwoven with the film.
  • the web (ii), d. H. make the nonwoven on a sieve belt and then drive directly through a calender, into which the foil (i) is inserted.
  • the adhesion of the film to the freshly produced nonwoven is better than nonwoven fabric stored on a longer period of time. It is thus preferable to produce the nonwoven fabric by the meltblown process and then to press it with the film, preferably in direct connection to the production of the nonwoven fabric.
  • calenders with engraving Such calenders are preferably used in which the contact surface is between 10 and 100%, preferably between 30 and 70%, in particular between 30 and 50%.
  • the laminate usually has an elongation at break of at least 100%, preferably greater than 150%, particularly preferably greater than 200%.
  • the tensile strength of the laminate is preferably at least 5 N / 5 cm, more preferably between 5 N / 5 cm and 10000 N / 5 cm, in particular between 10 N / 5 cm and 2000 N / 5 cm, particularly preferably between 20 N / 5 cm and 2000 N / 5 cm.

Abstract

Laminate, dadurch gekennzeichnet, dass das Laminat haftend verbunden enthält: (i) Folie auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan basierend auf Polyetherdiol hergestellt durch Alkoxylierung von difunktionellen Startsubstanzen, wobei als Alkylenoxid Ethylenoxid eingesetzt wird und der Gewichtsanteil an Ethylenoxid bezogen auf das Gesamtgewicht der eingesetzten Alkylenoxide mindestens 20 Gew.-% beträgt sowie, (ii) Vlies auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan.

Description

Laminat enthaltend Folie und Vlies auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan
Beschreibung
Die Erfindung betrifft Laminate enthaltend haftend miteinander verbunden
(i) Folie auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan basierend auf Polyether- diol hergestellt durch Alkoxylierung von difunktionellen Startsubstanzen, wobei als Alkylenoxid Ethylenoxid eingesetzt wird und der Gewichtsanteil an Ethylen- oxid bezogen auf das Gesamtgewicht der eingesetzten Alkylenoxide mindestens
20 Gew.-% beträgt sowie
(ii) Vlies auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan.
Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Laminate sowie Bekleidungsstücke, insbesondere Oberbekleidung, Schuhe und medizinische Artikel, bevorzugt Bandagen und Wundauflagen, enthaltend die erfindungsgemäßen Laminate.
Die Ausrüstung von Bekleidungsstücken und Schuhen mit atmungsaktiven, dass heißt wasserdampfdurchlässigen aber wind- und wasserdichten Membranen, die nicht nur den Träger gegen äußere Witterungsbedingungen schützen, sondern auch einen angenehmen Tragekomfort garantieren, ist allgemein bekannt. Goretex®-Membranen wurden ein Synonym für derartige Produkte. Der Nachteil der Goretex®-Membrane war aber ihr Aufbau aus einer teuren schwer zu handhabenden Teflonmembran und einer Polyurethanschicht. Dies machte die Verarbeitung kompliziert und ein stoffliches Recycling unmöglich. Billigere Entwicklungen nutzen wasserdampfdurchlässige Folien aus thermoplastischem Polyurethan (TPU). Diese Folien besitzen aber eine mitunter schlechte Verarbeitbarkeit. So konnte man sie z. B. aufgrund ihrer im Vergleich zu ei- nem Textil niedrigen Weiterreißfestigkeit nicht einnähen, sondern musste mittels eines teuren Laminierschritts verarbeitet werden. Durch die Laminierung auf einem artfremden Werkstoff wurde wiederum jegliche Recyclingmöglichkeit genommen. Zudem besaßen die Folien keinen textilen Charakter, z. B. eine textile Haptik, was den Tragekomfort reduzierte.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand somit darin, eine Membran insbesondere zur Anwendung in Schuhen oder Bekleidungsstücken zu entwickeln, die möglichst winddicht und wasserdicht sowie atmungsaktiv, d. h. wasserdampfdurchlässig ist, textilen Charakter besitzt, leicht zu verarbeiten und möglichst aus einem Werkstoff herge- stellt ist. Diese Aufgabe konnte durch die eingangs dargestellten Laminate, insbesondere die erfindungsgemäßen Bekleidungstücke, Schuhe und medizinischen Artikel enthaltend die Laminate gelöst werden.
Die erfindungsgemäßen Laminate zeichnen sich dadurch aus, dass ein haptisch angenehmes, textiles aber offenporiges Vlies mit guter Wärmeformbeständigkeit gepaart wird mit einer atmungsaktiven und wasserundurchlässigen Folie. Ein solches Laminat hat sehr gute Reißfestigkeit bei hoher Elastizität und somit alle Voraussetzungen als Alternative für ein Bekleidungsobermaterial, Schuhe und medizinische Artikel wie Ban- dagen und Wundauflagen. Zudem bestehen die Membranen aus einem Werkstoff, TPU, und sind somit voll werkstofflich der Wiederverwertung zugänglich.
Beide Komponenten des erfindungsgemäßen Laminates enthalten bevorzugt bestehen aus thermoplastischem Polyurethan. Thermoplastisches Polyurethan ist als Werkstoff allgemein bekannt und vielfältig beschrieben. Thermoplastische Polyurethane sind Polyurethane, die, wenn sie in dem für den Werkstoff für Verarbeitung und Anwendung typischen Temperaturbereich wiederholt erwärmt und abgekühlt werden, thermoplastisch bleiben. Unter thermoplastisch wird hierbei die Eigenschaft des Polyurethans verstanden, in einem für das Polyurethan typischen Temperaturbereich zwischen 150 0C und 300 0C wiederholt in der Wärme zu erweichen und beim Abkühlen zu erhärten und im erweichten Zustand wiederholt durch Fließen als Formteil, Extrudat oder Umformteil zu Halbzeug oder Gegenständen formbar zu sein.
Das für die Folie (i) und das Vlies (ii) verwendete thermoplastische Polyurethan ist be- vorzugt erhältlich durch Umsetzung von (a) Isocyanaten mit (b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen, bevorzugt mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 500 bis 10000 g/mol und gegebenenfalls (c) Kettenverlängerungsmitteln mit einem Molekulargewicht von 50 bis 499 g/mol, gegebenenfalls in Gegenwart von (d) Katalysatoren und/oder (e) Hilfsstoffen. Die entsprechenden Ausgangsstoffe sind allgemein bekannt und kommerziell erhältlich. Das thermoplastische Polyurethan als solches weist üblicherweise eine Dichte von 800 bis 1500 Gramm pro Liter (g/l), bevorzugt von 1000 bis 1300 g/l auf.
Die Herstellung der TPU kann nach den bekannten Verfahren kontinuierlich, beispiels- weise mit Reaktionsextrudern oder dem Bandverfahren nach One-shot oder dem Pre- polymerverfahren, oder diskontinuierlich nach dem bekannten Prepolymerprozess erfolgen. Bei diesen Verfahren können die zur Reaktion kommenden Komponenten (a), (b) und gegebenenfalls (c), (d) und/oder (e) nacheinander oder gleichzeitig miteinander vermischt werden, wobei die Reaktion unmittelbar einsetzt. Beim Extruderverfahren werden die Aufbaukomponenten (a), (b) sowie gegebenenfalls (c), (d) und/oder (e) einzeln oder als Gemisch in den Extruder eingeführt, z. B. bei Temperaturen von 100 bis 280 0C, vorzugsweise 140 bis 250 0C zur Reaktion gebracht, das erhaltene TPU wird extrudiert, abgekühlt und granuliert.
Die bei der Herstellung der Polyurethane üblicherweise verwendeten Komponenten (a), (b) sowie gegebenenfalls (c), (d) und/oder (e) sollen im Folgenden beispielhaft beschrieben werden:
a) Als organische Isocyanate (a) können allgemein bekannte aliphatische, cyclo- aliphatische, araliphatische und/oder aromatische Isocyanate eingesetzt werden, beispielsweise Hexamethylendiisocyanat (HDI), 2,2'-, 2,4'- und/oder 4, 4'-Diphe- nylmethandiisocyanat (MDI), hydriertes MDI (HMDI), Ethylendiphenylendiisocya- nat (EDI). Bevorzugt verwendet wird HDI und/oder 4,4'-MDI, besonders bevorzugt 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat.
b) Als gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen (b) können, im Falle der Folie zusätzlich zu den erfindungsgemäßen Polyetherdiolen, die allgemein bekannten gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen eingesetzt werden, beispielsweise Polyesterole, Polyetherole und/oder Polycarbonatdiole, die üblicherweise auch unter dem Begriff "Polyole" zusammengefasst werden. Diese weisen übli- cherweise ein zahlenmittleres Molekulargewicht zwischen 500 bis 8000 g/mol, bevorzugt 600 bis 5000 g/mol, insbesondere 800 bis 3000 g/mol auf. Ferner weisen sie üblicherweise eine mittlere Funktionalität von 1 ,8 bis 2,3, bevorzugt 1 ,9 bis 2,1 , insbesondere 2 auf. Unter mittlerer Funktionalität wird bevorzugt die durchschnittliche Anzahl an OH-Gruppen pro Polyolmolekül verstanden. Falls Po- lyetheralkohole als (b) eingesetzt werden, so werden diese im allgemeinen nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch anionische Polymerisation mit Alkalihydroxiden, als Katalysatoren und unter Zusatz eines Startermoleküls mehrere reaktive Wasserstoffatome gebunden enthält, aus einem oder mehreren Alkylen- oxiden, ausgewählt aus Propylenoxid (PO) und Ethylenoxid (EO), hergestellt.
Als Bestandteil (b) können auch Polyetherole verwendet werden, die durch ringöffnende Polymerisation von Tetra hydrofu ran erhalten werden. Diese Polytetra- hydrofurane weisen bevorzugt eine Funktionalität von etwa 2 auf. Ferner weisen sie bevorzugt ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 500 bis 4000 g/mol, be- vorzugt von 700 bis 3000 g/mol, besonders bevorzugt von 900 bis 2500 g/mol auf. Polytetrahydrofuran (PTHF) ist im Fachgebiet auch unter den Bezeichnungen Tetramethylenglykol (PTMG), Polytetramethylenglykolether (PTMEG) oder Polytetramethylenoxide (PTMO) bekannt.
Falls Polyesteralkohole als Bestandteil (b) eingesetzt werden, dann werden diese üblicherweise durch Kondensation von mehrfunktionellen Alkoholen, mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, mit mehrfunktionel- len Carbonsäuren mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Decandi- carbonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und vorzugsweise Phthalsäure, Iso- phthalsäure, Terephthalsäure und die isomeren Naphthalindicarbonsäuren, her- gestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird im Bestandteil (b) ein Polyesterol mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von mehr als 400 bis 5000 g/mol, bevorzugt von mehr als 500 bis 3000 g/mol, besonders bevorzugt von 1000 bis 2500 g/mol verwendet.
Besonders bevorzugte Polyole sind PTHF, sowie Polyesterole auf Basis von Adipinsäure, insbesondere Polyesterole, erhältlich durch Kondensation von Adipinsäure mit 1 ,4 Butandiol, 1 ,2 Ethylenglykol, 2-Methylpropan-1 ,3-diol oder 3- Methyl-1 ,5-diol oder Mischungen daraus.
c) Als Kettenverlängerungsmittel (c) können allgemein bekannte aliphatische, arali- phatische, aromatische und/oder cycloaliphatische Verbindungen mit einem Molekulargewicht von 50 bis 499, bevorzugt 2-funktionelle Verbindungen, eingesetzt werden, beispielsweise Diamine und/oder Alkandiole mit 2 bis 10 C-Atomen im
Alkylenrest, insbesondere Butandiol-1 ,4, Hexandiol-1 ,6 und/oder Di-, Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-, Hepta-, Okta-alkylenglykole mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen, bevorzugt entsprechende Oligo- und/oder Polypropylenglykole, wobei auch Mischungen der Kettenverlängerer eingesetzt werden können. Besonders bevorzugt wer- den Dialkohole als Kettenverlängerungsmittel verwendet, insbesondere wird Butandiol 1 ,4 eingesetzt.
d) Als geeignete Katalysatoren, welche insbesondere die Reaktion zwischen den NCO-Gruppen der Diisocyanate (a) und den Hydroxylgruppen der Aufbaukom- ponenten (b) und (c) beschleunigen, sind die nach dem Stand der Technik bekannten Verbindungen. Beispiele hierfür sind tertiäre Amine sowie insbesondere organische Metallverbindungen wie Titansäureester, Eisenverbindungen wie z. B. Eisen-(i)-acetylacetonat, Zinnverbindungen, z. B. Zinndiacetat, Zinndioctoat, Zinndilaurat oder die Zinndialkylsalze aliphatischer Carbonsäuren wie Dibutyl- zinndiacetat, Dibutylzinndilaurat oder ähnliche. Bevorzugt werden organische
Metallverbindungen eingesetzt, insbesondere Zinndioktoat. Ist das Isocyanat ein aliphatisches Isocynatat, so setzt man das Zinndiokotoat in Konzentrationen von 10 ppm bis 1000 ppm, insbesondere von 100 bis 500 ppm. Ist das Isocyanat ein aromatisches Isocyanat, so setzt man das Zinndioktoat in Konzentrationen von 0,01 bis 100 ppm, bevorzugt 0,1 bis 10 ppm, besonders bevorzugt 0,5 bis 5 ppm ein. d) Neben Katalysatoren (d) können den Aufbaukomponenten (a) bis (c) auch Hilfs- stoffe (e) hinzugefügt werden. Genannt seien beispielsweise oberflächenaktive Substanzen, Füllstoffe, Flammschutzmittel, Keimbildungsmittel, Oxidationssta- bilisatoren, Gleit- und Entformungshilfen, Farbstoffe und Pigmente, gegebenen- falls zusätzlich zu den erfindungsgemäßen Stabilisatorengemischen weitere
Stabilisatoren, z. B. gegen Hydrolyse, Licht, Hitze oder Verfärbung, anorganische und/oder organische Füllstoffe, Verstärkungsmittel und Weichmacher. In einer bevorzugten Ausführungsform fallen unter die Komponente (e) auch Hydrolyseschutzmittel wie beispielsweise polymere und niedermolekulare Carbo- diimide.
Neben den genannten Komponenten (a) und (b) und gegebenenfalls (c), (d) und (e) können auch Kettenregler, üblicherweise mit einem Molekulargewicht von 31 bis 499, eingesetzt werden. Solche Kettenregler sind Verbindungen, die lediglich eine gegen- über Isocyanaten reaktive funktionelle Gruppe aufweisen, wie z. B. monofunktionelle Alkohole, monofunktionelle Amine und/oder monofunktionelle Polyole. Durch solche Kettenregler kann ein Fließverhalten, insbesondere bei TPUs, gezielt eingestellt werden. Kettenregler können im allgemeinen in einer Menge von 0 bis 5, bevorzugt 0,1 bis 1 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Komponente (b) eingesetzt werden und fallen definitionsgemäß unter die Komponente (c). Die Umsetzung zum thermoplastischen Polyurethan findet bevorzugt in Abwesenheit von Treibmitteln statt. Bei dem erhaltenen thermoplastischen Polyurethan handelt es sich somit bevorzugt um ein kompaktes, thermoplastisches Polyurethan. Alle in dieser Schrift genannten Molekulargewichte weisen die Einheit [g/mol] auf.
Zur Einstellung von Härte der TPUs können die Aufbaukomponenten (b) und (c) in relativ breiten molaren Verhältnissen variiert werden. Bewährt haben sich molare Verhältnisse von Komponente (b) zu insgesamt einzusetzenden Kettenverlängerungsmitteln (c) von 10 : 1 bis 1 : 10, insbesondere von 1 : 1 bis 1 : 4, wobei die Härte der TPU mit zunehmendem Gehalt an (c) ansteigt.
Die Umsetzung kann bei üblichen Kennzahlen erfolgen, beispielsweise von 800 bis 1100. Die Kennzahl ist definiert durch 1000 mal das Verhältnis der insgesamt bei der Umsetzung eingesetzten Isocyanatgruppen der Komponente (a) zu den gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen, d. h. den aktiven Wasserstoffen, der Komponenten (b) und (c). Bei einer Kennzahl von 1000 kommt auf eine Isocyanatgruppe der Komponente (a) ein aktives Wasserstoffatom, d. h. eine gegenüber Isocyanaten reaktive Funktion, der Komponenten (b) und (c). Bei Kennzahlen über 1000 liegen mehr Isocyanatgruppen als OH-Gruppen vor. Bevorzugt wird eine Kennzahl von 970 bis1050, beson- ders bevorzugt 980 bis 1020 verwendet. Eine Kennzahl unter 1000 kann vorteilhaft sein, weil dadurch die Molmasse des TPU erniedrigt wird und damit der Schmelzindex in einen für die Verarbeitung bevorzugten Bereich steigt. Nach dieser allgemeinen Beschreibung von TPU sollen im Nachfolgenden bezüglich der Folie (i) und des Vlieses (ii) deren bevorzugten Ausführungsformen, Ausgangsmaterialien und Herstellverfahren dargestellt werden.
Folie (i) auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan
Als Folien auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan, in dieser Schrift auch als TPU bezeichnet, werden erfindungsgemäß solche auf der Basis von thermoplasti- schem Polyurethan basiert auf Polyetherdiolen hergestellt durch Alkoxylierung von difunktionellen Startsubstanzen, wobei als Alkylenoxid Ethylenoxid eingesetzt wird und der Gewichtsanteil an Ethylenoxid bezogen auf das Gesamtgewicht der eingesetzten Alkylenoxide mindestens 20 Gew.-%, bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-% beträgt, eingesetzt. Bevorzugt basiert die Folie (i) auf der Umsetzung von (a) Isocyanat mit Polyetherdiol bevorzugt mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht zwischen 500 g/mol und 8000 g/mol hergestellt durch Alkoxylierung von difunktionellen Startsubstanzen mit Ethylenoxid und Propylenoxid als Alkylenoxide, besonders bevorzugt hergestellt durch Alkoxylierung von difunktionellen Startsubstanzen mit Ethylenoxid als alleiniges Alkylenoxid. Bevorzugt basiert die Folie (i) auf der Umsetzung von (a) MDI mit (b) Polyetherdiol und (c) Butandiol. Die Dicke der Folie beträgt bevorzugt zwischen 10 μm und 200 μm, besonders bevorzugt zwischen 20 μm und 100 μm, insbesondere zwischen 20 μm und 50 μm. Die Folie (i), d. h. das TPU der Folie (i) weist bevorzugt eine Härte zwischen 60 Shore-A und 74 Shore- D, besonders bevorzugt zwischen 75 Shore-A und 95 Shore-A, insbesondere zwischen 80 Shore-A und 85 Shore-A auf. Bevorzugt wird für die Folie (i) ein wasserdampfdurchlässiges TPU eingesetzt, wobei die Wasserdampfdurchlässigkeit bevorzugt nach DIN 53122-1 bevorzugt größer als 1 ,5 mg/cm2 ist. Die Herstellung entsprechender Folie insbesondere durch bekannte Extrusion von thermoplastischem Polyurethan ist allgemein bekannt und vielfältig beschrieben.
Vlies auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan
Unter Vlies, in dieser Schrift auch als Vliesstoff oder Nonwoven bezeichnet, wird eine Schicht, ein Vlies und/oder ein Faserflor aus gerichtet angeordneten oder wahllos zu- einander befindlichen Fasern, verfestigt durch Reibung und/oder Kohäsion und/oder Adhäsion verstanden.
Bevorzugt werden Papier oder Erzeugnisse, die gewebt, gestrickt, getuftet, unter Einbindung von Bindegarnen oder Filamenten nähgewirkt oder durch ein Nasswalken ge- filzt worden sind, nicht als Vliesstoffe im Sinne dieser Anmeldung behandelt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Material dann als "Vliesstoff" im Sinne dieser Anmeldung zu sehen, wenn mehr als 50 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 60 Gew.-% und 90 Gew.-% des Gesamtgewichts der Faserbestandteile des Vlies aus Fasern bestehen, deren Verhältnis von Länge zu Durchmesser größer als 300, besonders bevorzugt größer als 500 ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform haben die einzelnen Fasern des Nonwovens einen Durchmesser von 100 μm bis 0,1 μm, bevorzugt von 50 μm bis 0,5 μm, insbesondere von 10 μm bis 0,5 μm.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Vliesstoffe eine Dicke von 0,01 bis 5 Millimeter (mm), mehr bevorzugt von 0,1 bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,15 bis 1 ,5 mm, gemessen nach ISO 9073-2 auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Vliesstoffe eine Flächenmasse zwischen 10 und 1000 g/m2, besonders bevorzugt zwischen 20 und 500 g/m2, insbesondere bevorzugt zwischen 30 und 100 g/m2 auf, gemessen nach ISO 9073-1 auf.
Der Vliesstoff kann zusätzlich mechanisch verfestigt sein. Bei der mechanischen Ver- festigung kann es sich um eine einseitige oder beidseitige mechanische Verfestigung handeln, bevorzugt liegt eine zweiseitige mechanische Verfestigung vor. Der Vliesstoff kann zusätzlich chemisch verfestigt sein. Bei der chemischen Verfestigung wird der Vliesstoff durch Zugabe eines chemischen Hilfsstoffes, z. B. eines Adhesivs, verfestigt. Neben der vorstehend beschriebenen mechanischen und chemischen Verfestigung kann der Vliesstoff zusätzlich noch thermisch verfestigt sein. Eine thermische Verfestigung kann beispielsweise durch eine Heißluftbehandlung des Vliesstoffes erfolgen. Wird der Vliesstoff verfestigt, wird er bevorzugt thermisch verfestigt.
Nachstehend werden 4 Parameter (P1 bis P4) beschrieben, die der verwendete Vlies- stoff (ii) in bevorzugten Ausführungsformen aufweisen kann.
P1 ) In einer Ausführungsform weist der verwendete Vliesstoff eine Zugfestigkeit in Produktionsrichtung von 5 Newton (N) pro 5 cm bis 1000 N pro 5 cm, bevorzugt von 40 N pro 5 cm bis 1000 N pro 5 cm auf (gemessen nach DIN EN 12127).
P2) In einer Ausführungsform weist der verwendete Vliesstoff eine Zugfestigkeit senkrecht zur Produktionsrichtung von 5 Newton (N) pro 5 cm bis 1000 N pro 5 cm, bevorzugt von 20 N pro 5 cm bis 1000 N pro 5 cm, insbesondere zwischen 40 und 1000 N pro 5 cm auf (gemessen nach DIN EN 12127). ö
P3) In einer Ausführungsform weist der verwendete Vliesstoff eine Dehnung in Produktionsrichtung von 10 % bis 800 %, bevorzugt von 50 % bis 800 % insbesondere von 250 % bis 800 % gemessen nach DIN EN 29073 T3 auf.
P4) In einer Ausführungsform weist der verwendete Vliesstoff eine Dehnung gegen Produktionsrichtung von 10 % bis 800 %, bevorzugt von 50 % bis 800 % insbesondere von 250 % bis 800 % gemessen nach DIN EN 29073 T3 auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Vliesstoff mindestens zwei, mehr be- vorzugt mindestens drei und insbesondere alle der Merkmale P1 bis P4 auf.
Der verwendete Vliesstoff ist aus thermoplastischem Polyurethan. Darunter ist zu verstehen, dass der verwendete Vliesstoff thermoplastisches Polyurethan enthält, bevorzugt als wesentlichen Bestandteil enthält. In einer bevorzugten Ausführungsform ent- hält der verwendete Vliesstoff thermoplastisches Polyurethan in einer Menge von
60 Gew.-% bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt von mehr als 80 Gew.-%, insbesondere mehr als 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Vliesstoffes.
Neben thermoplastischem Polyurethan kann der verwendete Vliesstoff noch andere Polymere oder Hilfsstoffe, wie beispielsweise Polyproplyene oder Copolymere des Polypropylens, Polyethylene oder Copolymere des Polyethylens und/oder Polystyrol und/oder Copolymere des Polystrols wie Styrolacrylnitrilcopolymere enthalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das thermoplastische Polyurethan, das zur Herstellung des Vliesstoffes eingesetzt wird, eine Shorehärte zwischen 50 Shore-A und 54 Shore-D, besonders bevorzugt zwischen 70 Shore-A und 90 Shore-A, gemessen nach DIN 53505 auf.
Bei vielen Anwendungen ist die Lichtechtheit der Nonwovens von Bedeutung. Auch wenn das Vlies nur als Träger dient, kann es sein, dass die Zurichtung nicht dick genug ist, um alles UV-Licht abzufiltern. Daher sind aliphatische Nonwoven, d. h. solche, die auf aliphatischen Isocyanaten basieren, in solchen Fällen bevorzugt.
Die thermoplastische Polyurethane enthaltenden Vliesstoffe können üblicherweise durch das aus dem Stand der Technik bekannte "Meltblown-Verfahren" oder "Spun- bond-Verfahren" aus vorstehend beschriebenen thermoplastischem Polyurethan hergestellt werden. "Meltblown-Verfahren" und "Spunbond-Verfahren" sind im Fachgebiet bekannt. Die dabei entstehenden Vliesstoffe unterscheiden sich im allgemeinen in ihren mechanischen Eigenschaften und ihrer Konsistenz. So sind nach dem Spunbond- Verfahren hergestellte Vliesstoffe besonders stabil sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung, besitzen aber eine offenporige Struktur. Nach dem Meltblown-Ver- fahren hergestellte Vliesstoffe haben ein besonders dichtes Netzwerk an Fasern und bilden damit eine sehr gute Barriere für Flüssigkeiten.
Es können auch Vliesstoffe durch Kombination des Meltblown-Verfahrens und des Spunbond-Verfahrens hergestellt werden. Diese Vliesstoffe weisen ein besonders dichtes Netzwerk an Fasern und eine sehr gute Barriere für Flüssigkeiten auf und besitzen sehr gute mechanische Eigenschaften. Bevorzugt werden Vliesstoffe durch Kombination des Meltblown- und Spunbond-Verfahrens hergestellt.
Besonders bevorzugt für das erfindungsgemäße Laminat ist ein Vlies (ii), das nach dem Meltblown-Verfahren hergestellt ist.
Zur Herstellung eines Vliesstoffs aus thermoplastischem Polyurethan (engl. TPU-Non- woven) nach dem Meltblown-Verfahren kann eine kommerzielle Anlage zur Herstellung von Meltblown-Vliesstoffen verwendet werden. Solche Anlagen werden beispielweise von der Fa. Reifenhäuser, Germany, vertrieben.
Schematisch wird üblicherweise bei dem Meltblown-Verfahren das TPU in einem Extruder aufgeschmolzen und mittels üblicher Hilfsmittel wie Schmelzepumpen und Filter zu einem Spinnbalken geführt. Hier fließt das Polymer im allgemeinen durch Düsen und wird am Düsenausgang durch einen Luftstrom zu einem Faden verstreckt. Die verstreckten Fäden werden üblicherweise auf einer Trommel oder einem Band abgelegt und weitertransportiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Extruder ein Einwellenextruder mit einem Kompressionsverhältnis zwischen 1 : 2 und 1 : 3, besonders bevorzugt zwischen 1 : 2 und 1 : 2,5 verwendet. Bevorzugt wird zudem eine Dreizonenschnecke mit einem L/D Verhältnis (Länge zu Durchmesser) zwischen 25 und 30 verwendet. Bevorzugt sind die drei Zonen dabei gleich lang. Bevorzugt hat die Dreizonenschnecke eine durchgehend konstante Gangsteigung zwischen 0,8 und 1 ,2 D, insbesondere bevorzugt zwischen 0,95 und 1 ,05 D. Das Spiel zwischen Schnecke und Zylinder ist > 0,1 mm, bevorzugt zwischen 0,1 und 0,2 mm. Wird als Extruderschnecke eine Barriereschnecke verwendet, so wird bevorzugt ein Überströmspalt > 1 ,2 mm verwendet. Besitzt die Schnecke Mischteile, so sind diese Mischteile bevorzugt keine Scherteile. Die Nonwovenanlage wird üblicherweise so dimensioniert, dass die Verweilzeit des TPU möglichst kurz ist, d. h. < 15 min, bevorzugt < 10 min, insbesondere bevorzugt < 5 min.
Üblicherweise wird TPU je nach Härte zwischen 180 0C und 220 0C verarbeitet. Überraschenderweise hat sich jetzt aber gezeigt, dass TPU-Nonwoven sich besonders gut herstellen lassen, wenn die Verarbeitungstemperaturen größer als die üblichen empfohlenen Verarbeitungstemperaturen sind. Bevorzugt erfolgt die Verarbeitung des thermoplastischen Polyurethans zum Vlies (ii) bei folgenden Temperaturen: Für TPU mit einer Shorehärte zwischen 75 A und 85 A:
Die Temperatur des Adapters beträgt bevorzugt zwischen 180 0C und 240 0C, besonders bevorzugt zwischen 200 0C bis 240 0C. Die Temperatur des Kopfes beträgt bevorzugt zwischen 180 0C und 240 0C, besonders bevorzugt zwischen 200 0C bis 240 0C.
Die Temperatur der Düse beträgt bevorzugt zwischen 180 0C bis 240 0C, besonders bevorzugt zwischen 200 0C bis 240 0C.
Für TPU mit einer Shorehärte zwischen 90 A und 98 A:
Die Temperatur des Adapters beträgt bevorzugt zwischen 200 0C und 260 0C, besonders bevorzugt zwischen 220 0C und 250 0C.
Die Temperatur des Kopfes beträgt bevorzugt zwischen 200 0C und 260 0C, besonders bevorzugt zwischen 220 0C und 250 0C. Die Temperatur der Düse beträgt bevorzugt zwischen 200 0C und 260 0C, besonders bevorzugt zwischen 220 0C und 250 0C.
Üblicherweise besitzen die Kapillaren im Spinnbalken einen Durchmesser zwischen 0,3 mm und 0,6 mm. Bei der Herstellung der Fasern können diese mit Sekundärluft gekühlt werden. Eine Kühlung mit Sekundärluft ist aber nicht bevorzugt.
Besonders bevorzugt ist ein Laminat, bei dem das thermoplastische Polyurethan der Folie (i) und des Vlieses (ii) auf den gleichen Isocyanaten (a), Diolen (b) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht zwischen 500 und 10000 g/mol und Kettenverlängerern (c) basiert.
Die Herstellung des Laminates kann durch Direktextrusion einer Folie (i) auf das TPU- Vlies (ii) erfolgen. Dabei wird das Vlies bevorzugt mittels einer Breitschlitzdüse mit TPU-Schmelze direkt beschichtet. Die Breitschlitzdüse wird bevorzugt beschickt durch einen Extruder. Die hierfür verwendeten TPU weisen bevorzugt einen MFR (190 0C / 21 ,6 kg) zwischen 20 und 100 g/10 min, bevorzugt zwischen 40 und 80 g/10 min auf. Nach Ablegen der Schmelze auf dem Fließ läuft das Material bevorzugt durch ein Walzenpaar (Kalander), welches die Verbindung zusätzlich verpresst. Die Walzen können wahlweise strukturiert oder glatt sein und gegebenenfalls eine Antihaftbeschichtung aufweisen.
Bevorzugt ist aber die Herstellung einer TPU-Folie (i) und die anschließende Laminie- rung der TPU-Folie (i) auf das TPU-Vlies (ii). Hierzu werden das Vlies (ii) und die Folie (i) bevorzugt übereinandergelegt und mittels Druck und Wärme miteinander verpresst. Hierbei ist es bevorzugt, die beiden Parameter Druck und Wärme so zu wählen, dass die Folie nicht zerstört wird und somit Undichtigkeiten vermieden werden. Gleichzeitig wird aber ein guter Verbund zwischen Folie (i) und Vlies (ii) angestrebt. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch das Verfahren zur Herstellung von Laminaten enthaltend haftend verbunden Folie (i) auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan basierend auf Polyetherdiol hergestellt durch Alkoxylierung von difunktionellen Startsubstanzen, wobei als Alkylenoxid Ethylenoxid eingesetzt wird und der Gewichtsanteil an Ethylenoxid bezogen auf das Gesamtgewicht der eingesetzten Alkylenoxide mindestens 20 Gew.-% beträgt sowie Vlies (ii) auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan, wobei man die Folie auf Basis von thermoplastischem Polyurethan und das Vlies (ii) auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan bei einer Temperatur zwischen 60 0C und 140 0C, bevorzugt zwischen 70 0C und 120 0C, besonders bevorzugt zwischen 80 0C und 110 0C miteinander verpresst.
Die Linienkraft beim Verpressen beträgt bevorzugt zwischen 1 N/mm und 300 N/mm, besonders bevorzugt zwischen 5 N/mm und 100 N/mm, insbesondere zwischen 10 N/mm und 60 N/mm.
Bevorzugt wird man die Herstellung des erfindungsgemäßen Laminates mittels Inline- Laminierung des Vlies mit der Folie vornehmen. In dieser bevorzugten Ausführungsform wird man das Vlies (ii), d. h. das Nonwoven auf einem Siebband fertigen und an- schließend direkt durch einen Kalander fahren, in den man die Folie (i) hineinführt. Dadurch wird das Umwickeln des TPU Nonwovens gespart. Zudem ist die Haftung der Folie auf dem frisch hergestellten Nonwoven besser als auf einem längere Zeit gelagerten Nonwoven. Bevorzugt wird man somit das Vlies nach dem Meltblown-Verfahren herstellen und anschließend, bevorzugt in direktem Anschluss an die Herstellung des Vlieses, mit der Folie verpressen. Es können auch Kalander mit Gravur verwendet werden. Bevorzugt werden solche Kalander verwendet, bei denen die Auflagefläche zwischen 10 und 100 % beträgt, bevorzugt zwischen 30 und 70 %, insbesondere zwischen 30 und 50 %.
Das Laminat besitzt üblicherweise eine Reißdehnung von mindestens 100 %, bevorzugt größer als 150 %, insbesondere bevorzugt größer als 200 %. Die Zugfestigkeit des Laminates beträgt bevorzugt mindestens 5 N/ 5 cm, besonders bevorzugt zwischen 5 N/ 5 cm und 10000 N/5 cm, insbesondere zwischen 10 N/5 cm und 2000 N/ 5 cm, insbesondere bevorzugt zwischen 20 N/5 cm und 2000 N/5 cm.

Claims

Patentansprüche
1. Laminat, dadurch gekennzeichnet, dass das Laminat haftend verbunden enthält
(i) Folie auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan basierend auf
Polyetherdiol hergestellt durch Alkoxylierung von difunktionellen Startsubstanzen, wobei als Alkylenoxid Ethylenoxid eingesetzt wird und der Gewichtsanteil an Ethylenoxid bezogen auf das Gesamtgewicht der eingesetzten Alkylenoxide mindestens 20 Gew.-% beträgt sowie
(ii) Vlies auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan.
2. Laminat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (i) basiert auf der Umsetzung von (a) Isocyanat mit Polyetherdiol hergestellt durch Alkoxylie- rung von difunktionellen Startsubstanzen mit Ethylenoxid und Propylenoxid als
Alkylen-oxide.
3. Laminat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (i) basiert auf der Umsetzung von (a) Isocyanat mit Polyetherdiol hergestellt durch Alkoxylierung von difunktionellen Startsubstanzen mit Ethylenoxid als alleiniges Alkylenoxid.
4. Laminat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (i) basiert auf der Umsetzung von (a) 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat mit (b) Polyetherdiol und (c) Butandiol.
5. Laminat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (i) eine Dicke zwischen 10 μm und 200 μm aufweist.
6. Laminat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (i) eine Härte zwischen 60 Shore-A und 74 Shore-D aufweist.
7. Laminat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (i) auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan wasserdampfdurchlässig ist.
8. Laminat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 50 Gew.-% des Gesamtgewichts der Faserbestandteile des Vlies aus Fasern bestehen, deren Verhältnis von Länge zu Durchmesser größer als 300 ist.
9. Laminat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Vlies einen Durchmesser zwischen 100 μm und 0,1 μm aufweisen.
10. Laminat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies (ii) eine Dicke zwischen 0,01 mm und 5 mm, gemessen nach ISO 9073-2 aufweist.
1 1. Laminat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies (ii) eine Flä- chemasse zwischen 10 g/m2 und 1000 g/m2, gemessen nach ISO 9073-1 aufweist.
12. Laminat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polyurethan, auf dem das Vlies (ii) basiert, eine Härte zwischen 50 Shore-A und 54 Shore-D aufweist.
13. Laminat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polyurethan der Folie (i) und des Vlies (ii) auf den gleichen Isocyanaten (a), Dio- len (b) mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht zwischen 500 und 10000 g/mol und Kettenverlängerern (c) basiert.
14. Bekleidungsstücke enthaltend Laminat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.
15. Schuhe enthaltend Laminat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.
16. Medizinische Artikel enthaltend Laminat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.
17. Verfahren zur Herstellung von Laminat enthaltend haftend verbunden
(i) Folie auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan basierend auf Po- lyetherdiol hergestellt durch Alkoxylierung von difunktionellen Startsubstanzen, wobei als Alkylenoxid Ethylenoxid eingesetzt wird und der Gewichtsanteil an Ethylenoxid bezogen auf das Gesamtgewicht der eingesetzten Alkylenoxide mindestens 20 Gew.-% beträgt sowie
(ii) Vlies auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan Verbundmaterial,
dadurch gekennzeichnet, dass man die Folie auf Basis von thermoplastischem Polyurethan und das Vlies (ii) auf der Basis von thermoplastischem Polyurethan bei einer Temperatur zwischen 60 0C und 140 0C miteinander verpresst.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Linienkraft beim Verpressen zwischen 1 N/mm und 300 N/mm beträgt.
19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass man die Herstellung mittels Inline-Laminierung des Vlies mit der Folie vornimmt.
20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass man das Vlies nach dem Meltblown-Verfahren herstellt und anschließend bevorzugt in direktem An- schluss mit der Folie verpresst.
21. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Laminat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 herstellt.
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