WO2017162748A1 - Verfahren zur herstellung einer gefüllten folienbahn - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a filled film web, to a film web produced therewith, and to its use, for example in the hygiene sector.
  • a method for producing a filled film web to a film web produced therewith, and to its use, for example in the hygiene sector.
  • it is becoming more and more important in the field of films, especially films for disposable products from the hygiene sector, to produce even thinner films than in the past, in order to save raw materials.
  • the interest in filled and breathable films is increasing, because they allow a further saving in plastics.
  • EP-Ao 768 168 and EP-A 716 830 disclose processes for producing unfilled films which can be used in the hygiene sector. Due to their field of application, such hygiene films are subject to several requirements. They should be liquid-tight and have certain haptic properties, such as softness, smoothness, low-noise behavior and textile feel. Films in the hygiene sector should have a soft, fabric-like handle. In particular, when used for incontinence products, the noise should be as low as possible, ie the films should be rustle. In conjunction with a low degree of gloss, this results in a very textile film, which is desirable in the hygiene sector.
  • This minimum tensile strength is typically given for 5%, 10%, or 25% machine direction (MD) or cross direction (CD) stretch.
  • MD machine direction
  • CD cross direction
  • the tensile strength at 5% elongation (5% modulus) in the machine direction should be at least 2.5 N / inch.
  • films for hygienic applications are to have certain strengths, for example, single-layer backsheets having a longitudinal tear strength of at least 10 N / inch and a transverse tear strength of at least 5 N / inch.
  • the longitudinal tear strength should be at least 5 N / inch and the transverse tear strength at least 2 N / inch.
  • breathable films are known, for example, from EP 0 921 943 Bi, EP 1 226 013 Bi, EP 1 711 330 Bi and GB 2 364 512 B.
  • Breathable films must meet the above requirements for mechanical properties, such as unfilled films, and remain liquid-tight. Even with them, small thicknesses are desired. This may result in several problems.
  • foils are filled with about 60% inert material and subjected to a stretching process (usually a stretching in the machine direction) after extrusion to make the film breathable.
  • the filler is usually chalk (CaC0 3 ) in a particle size of ⁇ , 8-2 ⁇ used.
  • liquid puncture resistance values for the liquid puncture resistance of less than 2 g / m 2 or even less than 1.5 g / m 2 are desired.
  • transparencies have a so-called retrospective effect. This means that films, for example, stretched at 8o ° C and then annealed at 100 ° C, on reaching these temperatures again, z. B. for very hot hot melt adhesives (about i6o ° C) in the converter, try to shrink. This problem occurs especially in chalk-filled films because of their good thermal conductivity and especially thin films. If the temperature load or film thickness is too high, unwanted holes (so-called burn-through effect) can then very quickly arise.
  • Machine-direction (MD) stretched films have low puncture resistance to sharp-edged superabsorbent grains, which are commonly used in sanitary products for fluid intake. Since these grains are often in direct contact with the film, it can lead to pinholes and leaks (leakage) in the finished product.
  • filled and MD stretched films exhibit low MD tear strength and low MD tear strength. Minor injuries on the roller front side or on Slight blocking of the film on the roll can cause it to tear and tear, forming spiral cracks.
  • the stretching process generally intensifies the differences between thick and thin areas in the film and can also lead to edge thickening, also called "neck in.” Both effects cause so-called piston rings on the finished rolls, which means that when rolling these rolls, there are long edges or sagging in the film, which in turn can lead to great difficulties in the conversion process (eg CD offset of the film) .
  • High degrees of stretching enhance the edge thickening (Neck In) of the film, the re-shrinkage of the film after the stretching process and a very low tear resistance of the film in Often the rolls are also stored in so-called mother rolls and only after re-shrinking (crystallization) fed to a Schneidumroller, in which they are cut to desired customer width Nachschrumpf the breathable films can trigger on the finished roles a significant layer pressure, which in turn tw cause the film layers a blocking and lead to spiral cracks when rolling the film.
  • the present invention proposes to heat a filled, microporous starting film web to a partially molten state and then rapidly cool it in a cooled nip.
  • the filled microporous starting film web contains micropores. Between the pores compounds, the film is breathable. It has surprisingly been found that the pores in filled breathable and filled non-breathable films do not close when the film is heated to the partially molten state, but persist. Due to the partially molten state and the subsequent cooling of the film, the properties of the film are significantly improved and thus solved the above problems.
  • the invention relates to a process for producing a filled film web from a microporous starting film web of thermoplastic polymer material containing at least one low melting polymer component, a high melting polymer component and a filler, the process comprising the steps of: heating the microporous starting film web to partially melted A condition wherein at least one low melting polymer component in the molten state and at least one high melting polymer component is not in the molten state and cooling by passing the partially melted film web through a cooled nip.
  • the filled microporous starting film web may be breathable or non-breathable.
  • microporous in the present case means that there are essentially pores with a size of from 1 to 5 ⁇ m, which essentially means that at least 90% of the pores, preferably 95%, more preferably 99% of the pores, or even 99.9 % of the pores have a size 0.1 to 5 ⁇ and the remaining pores are slightly larger, generally up to 15 ⁇ .
  • the microporous starting film web may be multilayer or multilayer.
  • the microporous starting film web is a coextruded film web. In other embodiments, the microporous starting film web is not coextruded. In further embodiments, the microporous starting film web is a multilayer or multilayer non-coextruded film web. In other embodiments, the microporous starting film web is single-ply.
  • the starting film web is stretched in the machine direction (MD) or in the transverse direction (CD), or in the machine and transverse directions.
  • the starting film web is included in the manufacture, for example after its extrusion a draw ratio of 1.2: 1 to 4: 1, in particular at 1.3: 1 to 3.5: 1 or 1.5: 1 to 3: 1 stretched.
  • the microporous starting film web contains 10 to 90 wt .-% filler, in particular 20 to 80 wt .-% filler, preferably 30 to 75 wt .-% filler, more preferably 50 to 60 wt .-% filler, based on 100 wt. -% of the output film web.
  • the starting film web is breathable.
  • the microporous starting film web is not breathable.
  • the film has a water vapor permeability in the range of 500 to 5000 g / m 2 in 24 hours in the range of 500 to 5000 g / m 2 in 24 hours when measured according to ASTM E398 at 37.8 ° C and 90% relative humidity on.
  • Values or ranges of values for the water vapor permeability given here refer to this measuring method.
  • Lyssy can be measured with a measuring device.
  • a starting film web having from 15 to 85 weight percent low melting polymer component and from 85 to 15 weight percent high melting polymer component based on 100 weight percent low and high melting polymer component is used.
  • a starting film web having at least one polyethylene as the low-melting polymer component and at least one polypropylene as the high-melting polymer component is used.
  • the heating of the starting film web takes place at 5 to 20 ° C. below the crystallite melting point of at least one high-melting polymer component.
  • the heating of the output film web preferably takes place via a heating cylinder, the temperature of the heating cylinder being selected such that the heating is carried out via the looping section of the heating cylinder.
  • the heating of the microporous starting film web takes place via a heating cylinder, wherein there is no web between the heating cylinder and the film web.
  • the film web is in direct contact with the heating cylinder.
  • no fleece is present between the heating cylinder and the film web and a nonwoven web rests on or is guided over the film web.
  • the heating of the microporous starting film web is carried out via a heating cylinder in the absence of a nonwoven. This means that there is no fleece between the heating cylinder and the film web and there is no fleece on the film web.
  • a web is present between the heating cylinder and the film web.
  • the film web in the cooled nip is subjected to cooling to at least 10 to 30 ° C. below the crystallite melting point of at least one low-melting polymer component.
  • the cooled nip is formed by an embossing roller and a rubber roller. The film web can be printed after cooling.
  • the invention relates to the film webs produced by the described method, for example with a basis weight of 1 to 30 g / m 2 , in particular from 5 to 25 g / m 2 , preferably from 7 to 20 g / m 2 , more preferably from 10 to 20 g / m 2 , as well as their use, in particular in the hygiene or medical field, for example, for backsheets in diapers, for bed pads or sanitary napkins.
  • the invention relates to the use of the film webs produced in the construction sector, for. As protective films, or as automotive protective films.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment for carrying out the method according to the invention.
  • FIG. 2 shows the shrinkage and the basis weight of films as a function of their heating cylinder temperature.
  • FIG. 3 shows the shrinkage for a film and a comparative film as a function of the water bath temperature.
  • the melting points, melting ranges and crystallite melting points given refer to a determination by DSC (Differential Scanning Calorimetry).
  • the starting film web contains or comprises at least one low-melting polymer component and at least one high-melting polymer component.
  • the starting film web contains one or more low-melting polymer component (s) and one or more high-melting polymer component (s).
  • the starting film web preferably contains one, preferably two, low-melting polymer component (s). It preferably contains one, in particular two, high-melting polymer component (s). In other embodiments of the invention, it preferably contains three low-melting polymer components and / or three high-melting polymer components.
  • Whether a polymer material of the starting film web belongs to the low-melting polymer component or to the high-melting polymer component is determined according to the invention by the particular crystallite melting point, melting point or melting range of the polymer material in relation to the heating temperature. At a given heating temperature, the molten polymer materials are assigned to the low-melting polymer component and the non-molten-polymer materials to the high-melting polymer component.
  • polymers do not have a sharply defined melting point, but rather a melting range, although a crystalline melting point can be assigned to the crystalline regions of a polymer. This crystallite melting point is always higher than the melting point or melting range of the non-crystalline constituents.
  • the molten state is described by the shear modulus approaching zero. In case of Polymers with crystalline areas are then no longer detectable.
  • the shear modulus can be determined, for example, to ISO 6721-1 & 2.
  • the starting film web is heated to a temperature at which for the low melting polymer component the shear modulus is zero and for the high melting polymer component the shear modulus is not zero.
  • Suitable materials for the two polymer components of the starting film web are, in principle, all thermoplastic polymers which have corresponding melting points.
  • various polyolefins in particular polyethylenes, polypropylenes, copolymers of ethylene and propylene, copolymers of ethylene and propylene with other comonomers, or mixtures thereof are used.
  • ethylene vinyl acetate (EVA) ethylene acrylate (EA), ethylene ethyl acrylate (EEA), ethylene acrylic acid (EAA), ethylene methyl acrylate (EMA), ethylene butyl acrylate (EBA), polyester (PET), polyamide (PA), e.g. Nylon, ethylene vinyl alcohols (EVOH), polystyrene (PS), polyurethane (PU), olefin thermoplastic elastomers or thermoplastic ether-ester block elastomers (TPE-E).
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • EA ethylene acrylate
  • EAA
  • the total amount of low melting polymer component is preferably 90 to 10 wt%, more preferably 90 to 20 wt%, preferably 80 to 30 wt%, more preferably 80 to 40 wt%, most preferably 70 to 50 wt .-%.
  • the total amount of high melting polymer component is preferably 10 to 90 wt%, more preferably 10 to 80 wt%, preferably 20 to 70 wt%, more preferably 20 to 60 wt%, most preferably 30 to 50 Wt .-%, each based on 100 wt .-% low-melting and high-melting polymer component.
  • these amounts may be one or more polyethylene (s) in the low melting polymer component and one or more polypropylene (s) in the high melting polymer component.
  • the starting film web contains at least one polyethylene as the low-melting polymer component and at least one polypropylene as the high-melting polymer component.
  • the low melting polymer component contains or consists of ethylene polymers, with both ethylene homopolymers and ethylene copolymers having ethylene as the major monomer, as well as blends of ethylene homopolymers and ethylene copolymers.
  • Suitable ethylene homopolymers are LDPE (Low Density Polyethylene), LLDPE (Linear Low Density Polyethylene), MDPE (Medium Density Polyethylene) and HDPE (High Density Polyethylene).
  • Preferred comonomers for ethylene copolymers are olefins other than ethylene except propylene, e.g. As butene, hexene or octene.
  • the comonomer content is preferably below 20% by weight, in particular below 15% by weight.
  • the low-melting polymer component consists exclusively of an ethylene homopolymer or mixtures of ethylene homopolymers, e.g. B. from LDPE and LLDPE, which may be contained in amounts of 10 to 90 wt .-%, respectively, and o to 50 wt .-% MDPE.
  • Specific examples are a polyethylene of 60 wt% LDPE and 40 wt% LLDPE or a polyethylene of 80 wt% LDPE and 20 wt% LLDPE.
  • the low-melting polymer component may also contain other thermoplastic polymers. These thermoplastic polymers are not limited as long as the temperature at which the entire low-melting Polymer component is in the molten state, not too close to the temperature at which the high-melting polymer component is in the molten state. It is also possible that the low-melting polymer component contains a polypropylene whose melting point or melting range is not higher than that of an ethylene homopolymer or ethylene copolymer, or higher than this, but still lower than the heating temperature used.
  • the high melting polymer component contains at least one polypropylene whose melting point, melting range or crystallite melting point is substantially higher than that of the low melting polymer component.
  • Suitable polypropylene is in particular isotactic polypropylene. Syndiotactic polypropylene may also be used, provided that its melting point, melting range or crystallite melting point is substantially higher than that of the low melting polymer component.
  • Suitable polypropylenes are commercially available, for example for the production of blown films and / or cast films (cast films).
  • the high melting polymer component may include both propylene homopolymers and propylene copolymers with propylene as the main monomer.
  • propylene copolymers in this case the proportion of the comonomer, ie the non-propylene, depending on the other components and the heating temperature of the low or high-melting polymer component is attributable.
  • Suitable comonomers for propylene copolymers are olefins other than propylene, preferably ethylene.
  • the ethylene content is preferably 2 to 30 wt .-%, particularly preferably 2 to 20 wt .-% and in particular 2 to 15 wt .-%, wherein in practice at an ethylene content of 3 to 20 wt .-% very good results are obtained. These numbers also apply to the other olefins.
  • Propylene-ethylene copolymers 120 - i62 ° C, with very little ethylene also higher temperatures possible;
  • Bimodal propylene-ethylene (homo) copolymers 110-165 ° C.
  • bimodal polypropylenes are two different polypropylenes, each with a different copolymer content, which are combined in one raw material.
  • Such a bimodal polypropylene has two crystallite melting points, whereby the approximate proportions of the two polypropylenes can generally also be determined by means of a DSC analysis.
  • a bimodal polypropylene having the crystallite melting points 125 ° C and 143 ° C with a proportion of the two different polypropylenes of 25/75 may be mentioned.
  • the 25% polypropylene having a crystallite melting point of 125 ° C. of the low-melting polymer component and the 75% polypropylene having a crystallite melting point of 143 ° C. would be attributable to the high-melting polymer component.
  • a starting film web having the following polymer constituents: 25 to 80 wt .-%, in particular 25 to 60 wt .-% of an LLDPE, z. B. an ethylene-octene copolymer with 5 to 15 wt .-% octene content; 20 to 30% by weight of a propylene-ethylene copolymer with 3 to 12% by weight of ethylene; and balance LDPE; each based on 100 wt .-% low and high melting polymer component.
  • a formulation suitable for a microporous starting film web comprises as polymer constituents: 30% by weight LDPE (melting point 112 ° C.), 30% by weight LLDPE (melting point 124 ° C.), 20% by weight HDPE (melting point 130 ° C.) and 20% by weight of polypropylene (melting point 160 ° C.). If the film web is heated to a temperature of 126 ° C, the LDPE and LLDPE are inventively in the molten state, but not only the polypropylene but also the HDPE are not in the molten state.
  • the microporous starting film webs for carrying out the process of the invention may be prepared by any method known in the art.
  • the starting film web can be made by subjecting the polymer components and fillers in an extruder, e.g. a compounding extruder, heated and fused to a temperature well above the melt flow temperature of the polymer components (e.g., above 200 ° C). This is followed by a casting process (casting process), e.g. via a slot nozzle, or a blowing process.
  • casting process e.g. via a slot nozzle, or a blowing process.
  • the slot die method a film is extruded through a slot die.
  • the blowing method in which a blow hose is formed.
  • the formed tubular film can be laid flat on top of each other and slit at the ends to form two film webs, each of which can be used as the starting film web.
  • the extruded film can be subjected to a stretching process. It is possible to stretch in the machine direction (MD), transverse direction (CD), or in the machine and transverse directions. In addition, a ring rolling is possible.
  • the output foil web can be stretched.
  • Stretching, stretching or stretching a film means stretching the film in a given direction, resulting in a reduction of the film thickness.
  • the film may be stretched in the machine or longitudinal direction (MD), for example by a stretching unit comprising two or more rollers, eg three rollers driven at different speeds.
  • MD machine or longitudinal direction
  • the film can, for example, at a Stretch ratio of 1: 1.5 are stretched, which means that the film thickness of eg 15 ⁇ is reduced to 10 ⁇ .
  • Such biaxial stretching can be achieved, for example, by stretching machines available on the market, for example from Brückner.
  • the draw ratio used depends on the film formulation and the chosen process parameters and can be at least 1: 1.2, preferably at least 1: 1.5, in particular at least 1: 2, more preferably at least 1: 2.5, more preferably at least 1: 3 or at least 1: 4.
  • the starting film web used according to the invention contains fillers.
  • Suitable fillers are not subject to any restrictions and are known to the person skilled in the art. All substances that can be ground to a certain size, do not melt in the extruder and can not be stretched are suitable. Particularly suitable are inorganic fillers, such as chalk (calcium carbonate), clay, kaolin, calcium sulfate (gypsum) or magnesium oxide.
  • inorganic fillers such as chalk (calcium carbonate), clay, kaolin, calcium sulfate (gypsum) or magnesium oxide.
  • synthetic fillers such as carbon fibers, cellulose derivatives, ground plastics or elastomers are also suitable. Most preferred is calcium carbonate or chalk because of its low price but also from the sustainability point of view.
  • the filler may have a particle size of, for example, 0.8 to 2 ⁇ .
  • the film may contain few fillers, eg. B. 5 to 45 wt .-% or 10 to 50 wt .-%, so that although pores form during the stretching process, but these are present in isolation and the film is not breathable.
  • At least 35 wt .-% filler in particular at least 45 wt .-% filler, preferably at least 55 wt .-% filler, more preferably at least 65 wt .-% filler, based on 100 wt % of the total formulation of the starting film web, including filler (s).
  • the upper limit of filler is determined by the fact that no more pores, but holes, or the film breaks. Suitable film formulations with filler can be routinely determined by the person skilled in the art.
  • exemplary Formulations for non-breathable films comprise from 5 to 50% by weight, in particular from 10 to 40% by weight, of fillers, based on 100% by weight starting film web.
  • Exemplary breathable film formulations comprise from 35% to 80%, especially from 45% to 75%, by weight, based on 100% by weight starting film web. Care should be taken not to increase the proportion of the low-melting component to such an extent that breathability is achieved, but it is lost again because the pores close again.
  • the filler may be in one or more film layers of the original web. If the microporous starting film web is multi-layered and breathable, the filler may be in one or more film layers of the original web, with the amount of filler in each film layer being selected so that the film layer is breathable.
  • the microporous Walesfolienbahn preferably has micropores in the size of size of 0.1 to 5 ⁇ , in particular from 0.1 to 3 ⁇ or from 0.2 to 1 ⁇ . In addition, a few larger pores may be present.
  • the starting film web can be single-layered or multi-layered, ie monoextruded or coextruded.
  • the layers or layers may have identical or different formulations, wherein the assignment to the low or high melting polymer component is determined in each case by the crystallite melting point.
  • the layers or layers can be made by blown extrusion or paste extrusion. In the case of multilayer output film webs, at least one layer can be produced by blow extrusion and at least one other layer by paste extrusion.
  • the starting film webs used in the process of the invention may be colored, e.g. B. white with titanium dioxide.
  • the starting film webs may contain conventional additives and processing aids.
  • these are in addition to the aforementioned fillers to pigments or other colorants, non-stick agents, lubricants, processing aids, antistatic agents, germicides (biocides), antioxidants, heat stabilizers, stabilizers to UV light or other property modifiers.
  • such materials, as well as fillers are added prior to heating the starting film web of the invention, e.g. during their production into the polymer melt or before extrusion into a film.
  • the starting film web preferably has basis weights in the range below 50 g / m 2 , in particular below 40 g / m 2 , preferably below 30 g / m 2 , more preferably below 20 g / m 2 . Also possible are basis weights in the range below 10 g / m 2 or below 5 g / m 2 . Preferred basis weights are in the range from 1 to 30 g / m 2 , 1 to 25 g / m 2 or 1 to 20 g / m 2 , in particular from 1 to 15 g / m 2 , more preferably from 2 to 10 g / m 2 or 7 to 20 g / m 2 .
  • the basis weights may also be 1 to 10 g / m 2 , 5 to 10 g / m 2 or 5 to 15 g / m 2 .
  • the Starting film web can have thicknesses in the range from 2 to 30 ⁇ m, in particular from 2 to 15 ⁇ m, from 5 to 20 ⁇ m or from 5 to 10 ⁇ m.
  • the heating of the starting film web is conducted up to or above the molten state of the low-melting polymer component and below the molten state of the high-melting polymer component.
  • Up to the molten state in this case means that the low-melting polymer component is in the molten state. However, it is heated only so high that the high-melting polymer component is not in the molten state.
  • the (crystallite) melting points of the low-melting and high-melting polymer components should expediently not be too close to one another.
  • the crystallite melting point of the low melting polymer component or, in the presence of a plurality of low melting polymer components the crystallite melting point of that having the highest crystalline melting point thereof is at least about 5 ° C, preferably at least about 10 ° C and especially at least about 20 ° C below the crystalline melting point or molten state of the high melting polymer component or, in the presence of several high melting polymer components, the one with the lowest crystalline melting point thereof.
  • the specially selected temperature interval is not particularly limited as long as the aforementioned condition is satisfied.
  • the selected temperature interval is conveniently determined by practical considerations regarding process safety or economic considerations. If, for example, the low-melting polymer component is melted at a certain temperature, a further increase in temperature does not give better results. In addition, the heat consumption increases and you may come too close to the Melting range of the high-melting polymer component, so that the process is difficult to perform.
  • the method of the invention is carried out so that the heating of the starting film web to 5 to 20 ° C, preferably 5 to 15 ° C or 10 to 20 ° C, in particular 10 to 15 ° C or 15 to 20 ° C, below the Crystallite melting point of the high-melting polymer component takes place.
  • the heating is carried out in particular at a temperature in the range of 1 to 20 ° C, preferably 2 to 10 ° C, above the crystallite melting point or molten state of the low-melting polymer component (s). It must be ensured that the crystallite melting points of the low-melting polymer component (s) are achieved.
  • the heating of the output film web can take place by means of at least one heating roller.
  • the heating by means of one or more heating rollers, which are contact rollers, which are heated by means of a heat carrier, eg steam, water, oil, to the predetermined temperature.
  • a heat carrier eg steam, water, oil
  • a single heating or contact roller is used. But it is also possible to use two or more heating rollers, wherein it must be ensured that the molten state of the low-melting polymer component is achieved before the cooling nip.
  • the molten state of the low-melting polymer component is safely achieved, for a sufficient residence time of the starting film web on the Edelwalzenober Design care.
  • This can take place via a corresponding looping section of the heating cylinder, the heating roller diameter and / or the film web speed in accordance with the film thickness.
  • a heat roller with non-stick coated surface can be used to achieve easier detachment of the film web from the heating roller and thus to prevent tearing of the film web.
  • a PTFE (polytetrafluoroethylene) coated heat roller is used for this purpose.
  • the heating of the film web can also be carried out with other heating methods, such as radiant heat, for example with infrared heating or radiators. It may also be in addition to one or more heating rollers another heating, eg infrared heating, may be provided.
  • the filled, stretched film web is heated to the partially molten state in the absence of a nonwoven web.
  • Unlike in EP 1 784 306 Ai can be heated in the present case without a nonwoven web between the heating cylinder and the film web in the partially molten state.
  • the heating of the microporous starting film web takes place via a heating cylinder, wherein there is no web between the heating cylinder and the film web.
  • the film web is in direct contact with the heating cylinder. It is also possible that no fleece is present between the heating cylinder and the film web, and a nonwoven web rests on the film web or is guided over it.
  • the heating of the microporous starting film web is carried out via a heating cylinder in the absence of a nonwoven. This means that there is no fleece between the heating cylinder and the film web and there is no fleece on the film web. In alternative embodiments, a web is present between the heating cylinder and the film web.
  • the film web is guided after heating through a cooled nip.
  • the rollers forming the cooling nip are cooled so that rapid and rapid cooling is achieved. Cooling to a temperature below the crystallite melting point of the low-melting polymer component, preferably to at least 5 ° C. below, in particular to at least 10 ° C. below, is expedient. Preferred cooling ranges are 5 to 10 ° C, more preferably 10 to 30 ° C, below the crystallite melting point of the low melting polymer component. For example, the cooling of the rollers with water in a temperature range of 5 to 20 ° C, for example, water of about 10 ° C, take place. The distance between the heating roller or, when using several heating rollers, the last heating roller and / or other heating sources and the cooling nip is not chosen too large because of possible heat losses.
  • the cooling nip in the simplest case, it may be e.g. to negotiate a burnishing nip with two smooth rolls.
  • the nip is preferably formed by a pair of rollers having a pattern roller and a smooth roller (e.g., rubber roller), thereby providing the film web with a textured surface.
  • Preferred hygienic structures are microstructures, e.g. a truncated pyramid.
  • the cooled nip consists of a steel roll and a counter-pressure working rubber roll, the steel roll being provided with the structured surface.
  • the steel roller may be provided with a textile-like engraving which enhances the textile appearance of the surface of the film.
  • An embossing structure of the steel roller further reduces the gloss of the film.
  • the speed of the rollers forming the cooling nip can be selected to be equal to the speed of the heating roller or, if several heating rollers are used, the last heating roller so that the film is not stretched therebetween.
  • the speed of the rollers forming the cooling nip may also be selected to be greater or less than the speed of the heating roller or, if a plurality of heating rollers is used, the last heating roller so that the film is stretched or shrunk therebetween. Due to heat loss, the distance between the heating roller and cooling nip should be kept as low as possible.
  • the film web speeds range from 50 to 900 m / min.
  • the speed of the heating roller (s) is preferably 50 to 900 m / min, in particular 50 to 800 m / min, preferably 100 to 600 m / min.
  • the speed of the rollers forming the cooling nip is preferably 50 to 900 m / min, in particular 50 to 800 m / min, preferably 100 to 600 m / min.
  • the speeds of the heating roller (s) and cooling rollers are selected so that they are the same or different, depending on the film formulation and the selected process parameters, so that the film is stretched or shrunk in the desired ratio.
  • the inventive method allows the production of films with very low basis weights of z. B.
  • the corresponding film thicknesses are in the range of z. B. 25, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6 or even 5 ⁇ .
  • Preferred films have a thickness in the range of 2 to 13 ⁇ or 4 to 25 ⁇ or have a basis weight of 1 to 15 g / m 2 or from 4 to 25 g / m 2 or from 7 to 20 g / m 2 .
  • the films obtained according to the invention despite being very thin and microporous, have excellent mechanical properties and, in addition, high puncture resistance (ie resistance to superabsorbent grains eg in diapers) and high thermal stabilities (ie resistance to hotmelt adhesives).
  • Films obtained according to the invention can be further processed in a known manner. For example, single backsheets or nonwoven sheet laminates can be made therefrom.
  • the films can be bonded to nonwovens by means of adhesives, preferably inline.
  • nonwoven-film laminates can also be produced by thermobonding known to those skilled in the art, in which the material is selectively removed from a film and / or nonwoven obtained by means of two heated rolls, usually an embossing roll (engraved steel roll) and a smooth steel roll as a counter roll, is melted by high temperature and pressure and thereby the film and the web are joined together.
  • nonwoven sheet laminates as described above can also be made by thermal lamination. A thermal lamination is especially for very thin films, for example less than 10 g / m 2 or z. B. 4 g / m 2 is preferred.
  • non-woven film laminates can also be produced by means of ultrasound lamination (for example using Herrmann ultrasound technology).
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment for carrying out the method according to the invention.
  • a filled film A eg, from the extruder, runs over a stretching unit with the rollers l, 2 and 3, whereby the film is microporous.
  • the three rolls can be operated, for example, at roll speeds of 100/200/200 m / min or 100/150/200 m / min.
  • the microporous starting film web B runs on a heating roller 7.
  • the heat roller 7 is, for example, a non-stick coated steel roller, which is heated by means of heat to the desired surface temperature.
  • the film web then runs on the heating roller 7 and is heated according to the invention in the partially molten state.
  • the partially molten film web C runs in a cooling nip formed by the rollers 8 and 9.
  • the roller 8 is preferably formed as a structural or embossing roller, whereby the film web receives an embossed structure or structured surface.
  • the roller 9 is preferably a rubber roller.
  • the pair of rollers 8/9 is preferably water-cooled, for example with water of about 10 ° C.
  • the cooling gap forming rollers 8 and 9 are driven so that compared to the web speed of the heating roller 7 is a higher, lower or equal speed.
  • the film web is cooled and shaped like a shock.
  • the film can be removed directly, or via guide rollers 10 and 11, which can also be cooled, the film web D, for example, a printing unit with the rollers 12 are fed to print them. Thereafter, the film E can be removed.
  • the invention makes it possible to save on raw materials and thus contributes to resource conservation and sustainability. It thus makes a contribution to environmental protection.
  • the film produced according to the invention offers numerous improvements and advantages in view of the problems described in the prior art described above:
  • the film allows a high temperature load, for. B. in hot melt adhesives.
  • the film shows almost no shrinkage.
  • the film can also prevent blocking due to their embossing structure, as this structure like a spacer between the film layers acts and thus prevents the sticking together of Folieneinzellagen.
  • the film can on the one hand prevent the film cell layers from sticking together and on the other hand increase the flatness of the film since the embossing structure compensates for thick and thin areas. Any edge thickening caused by Neck In can be leveled by setting the embossing pressure.
  • the film has an increased tear propagation resistance (because of "soft annealing" of the film after the stretching process.)
  • the three-dimensional embossed structure prevents easy tearing of the film since the embossing structure provides film orientation in the z direction.
  • the film has an increased puncture resistance.
  • the three-dimensional embossing structure prevents punctiform tearing of the film via the superabsorbent grains, since there is film orientation in the z-direction through the embossed structure.
  • the films can be printed inline directly after the stretching process, for example with an intermediate "hot stamping process".
  • the film shows higher resistance forces or low shrinkage behavior or lower so-called burn through effects at high thermal loads, such as when applying hot melt adhesive systems, whereby the formation of holes is reduced or no longer occurs.
  • the films obtained according to the invention can be used in many fields. They are used in the hygiene or medical sector, for example as a laundry protective film or generally as a liquid-impermeable barrier layer, in particular as backsheets in diapers, sanitary napkins, bed inserts or in similar products. Furthermore, the films in other technical Areas of application, as in the construction sector as building films, z. As for roof underlays, screed covers or wall coverings, or as an automotive sector as car protective films. Films obtained according to the invention can be further processed in a known manner, for example to nonwoven-film laminates. To produce such laminates, they can be glued with adhesives, preferably inline.
  • nonwoven-film laminates can also be produced by thermobonding known to those skilled in the art, in which the material is selectively removed from a film and / or nonwoven obtained by means of two heated rolls, usually an embossing roll (engraved steel roll) and a smooth steel roll as a counter roll, is melted by high temperature and pressure and thereby the film and the web are joined together.
  • nonwoven-film laminates can also be produced by means of thermal lamination, for example as described in EP 1 784 306 Bi. A thermal lamination is particularly preferred for very thin films, for example 4 g / m 2 .
  • nonwoven-film laminates can also be produced by means of ultrasonic lamination (eg with Herrmann ultrasound technology). The produced nonwoven-film laminates can be further processed in a conventional manner.
  • the examples illustrate the production of films according to the invention and show their behavior during heat shrinkage.
  • the films are made by blow-extruding a chalk-filled film of two different polypropylene compounds according to conventional procedures.
  • the two polypropylene compounds have a different melting point / range.
  • the higher melting polypropylene compound contains 92.5% by weight of polypropylene (PP) and 7.5% by weight of ethylene copolymer. It has a DSC melting point of about i64 ° C and is used in an amount of 16 wt .-%, based on 100 wt .-% of the polymer material used (ie without filler).
  • the low-melting polypropylene compound contains 90.5% by weight of PP and 9.5% by weight of ethylene copolymer.
  • DSC melting point of about 138 ° C and is used in an amount of 80 wt .-%, based on 100 wt .-% of the polymer material used.
  • Each compound has a chalk content of about 60% (based on 100 wt .-% compound).
  • the filled, extruded film is fed after the extrusion process to a stretch-embossing printing press according to FIG.
  • the film A is stretched by means of the tempered stretching rollers 1/2/3 m machine direction approximately 2: 1 in order to produce the breathability.
  • the breathable film B is heated via the heating cylinder 7 at different heating cylinder temperatures, as indicated in Table 1 below.
  • the film C is supplied to the embossing unit (embossing roller 8 and rubber roller 9) while maintaining this condition and provided therein with an embossed structure.
  • the embossing rubber rollers are highly cooled ( ⁇ 30 ° C) and are in the mutual contact pressure of several tons, for example at values of 4 to 10 tons of contact pressure on each side of the roll.
  • the film D leaves shock-cooled and shaped the embossing.
  • Table 1 indicates how a film behaves depending on the Schuzylindertemperatur used in the heat shrinkage.
  • the heat shrinkage was determined according to ASTM D2732-96 as follows. description
  • the heat shrinkage test according to ASTM D2732-96 determines the degree of material orientation.
  • a defined sample (10 ⁇ 10 cm) is heated in a water bath at 8o ° C, and cooled again after 30 seconds.
  • the shrinkage value is the length difference of the sample in%. test equipment
  • the samples are to be marked with longitudinal or transverse direction.
  • Shrinkage values along and across the difference between the originally marked measurement length and the shrunken measurement length corresponds to the shrinkage value in%.
  • the measurement results according to Table 1 were obtained at the indicated Schuzylindertemperaturen.
  • the specified heating cylinder temperatures refer to a measurement inside the heating cylinder via a temperature sensor (platinum measuring resistor, Ptioo element).
  • the shrinkage direction given in Table 1 indicates in which direction (machine direction md or transverse direction cd) the shrinkage of the film was measured.
  • Table 1 clearly shows how the re-shrinkage decreases when the film is brought into the partially molten state with increasing Schulindertemperatur.
  • the results are also shown graphically in FIG. 2.
  • the diagram shows, depending on the heating cylinder temperature, on the one hand, the basis weight of the film (upper part of the diagram, dashed line) and on the other hand, the heat shrinkage (in a water bath of 8o ° C) in the md direction (dotted line) and cd- Direction (solid line).
  • the value for the shrinkage specified in Table 1 when working without heating cylinder and cooling (embossing) is not shown in Fig. 2.
  • the value in Table 1 clearly shows how high the shrinkage is without carrying out the method according to the invention.
  • a film was prepared according to the method described in Example 1 at a heating cylinder temperature of 135 ° C with a basis weight of 16 g / m 2 .
  • This film was compared with a prior art film (comparative film) having a basis weight of 22 g / m 2 in terms of heat shrinkage at various water bath temperatures as shown in Table 2.
  • the shrinkage measurement was carried out analogously to Example 1. The results are shown in Table 2.
  • the film of the invention shows a much lower heat shrinkage than the comparative product.
  • the film of the invention therefore offers great advantages at high temperatures, as z. B. may occur in warehouses or ships. It would show higher resistance forces or low shrinkage behavior or lower so-called burn-through effects at high thermal loads, for example when hotmelt adhesive systems are applied.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer gefüllten Folienbahn aus einer mikroporösen Ausgangsfolienbahn aus thermoplastischem Polymermaterial, die wenigstens eine niedrig schmelzende Polymerkomponente, eine hoch schmelzende Polymerkomponente und einen Füllstoff enthält, wobei das Verfahren umfasst: Erwärmen der mikroporösen Ausgangsfolienbahn bis zum teilweise geschmolzenen Zustand, bei dem sich wenigstens eine niedrig schmelzende Polymerkomponente im schmelzeflüssigen Zustand und wenigstens eine hoch schmelzende Polymerkomponente nicht im schmelzeflüssigen Zustand befindet, und Abkühlen durch Führen der teilweise geschmolzenen Folienbahn durch einen gekühlten Walzenspalt. Die Erfindung betrifft weiterhin die mit dem Verfahren hergestellte Folienbahn sowie deren Verwendung.

Description

Verfahren zur Herstellung einer gefüllten Folienbahn
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer gefüllten Folienbahn, eine damit hergestellte Folienbahn sowie ihre Verwendung, beispielsweise im Hygienesektor. Im Zuge der Umweltdiskussion zur Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit wird es auf dem Gebiet der Folien, vor allem von Folien für Wegwerfprodukte aus dem Hygienesektor, von immer größerer Bedeutung, noch dünnere Folien als bisher herzustellen, um Rohstoffe einzusparen. Andererseits nimmt das Interesse an gefüllten und atmungsaktiven Folien zu, weil diese eine weitere Einsparung an Kunststoffen ermöglichen.
Aus der EP-A-o 768 168 und der EP-A-i 716 830 sind Verfahren zur Herstellung von im Hygienebereich einsetzbaren, ungefüllten Folien bekannt. An solche Hygienefolien werden aufgrund ihres Einsatzbereichs mehrere Anforderungen gestellt. Sie sollen flüssigkeitsdicht sein und über bestimmte haptische Eigenschaften verfügen, wie Weichheit, Geschmeidigkeit, raschelarmes Verhalten und textiler Griff. Folien im Hygienebereich sollen einen weichen, stoffähnlichen Griff besitzen. Insbesondere bei ihrer Verwendung für Inkontinenzprodukte soll die Geräuschentwicklung möglichst gering sein, d.h. die Folien sollen raschelarm sein. In Verbindung mit einem geringen Glanzgrad ergibt dies eine sehr textile Folie, was im Hygienebereich erwünscht ist. Hinzu kommt, dass in den letzten Jahren die in Windeln und Inkontinenzprodukten enthaltenen Saugkörper immer dünner geworden sind, was insbesondere durch die Verwendung von Superabsorber-Polymeren ermöglicht wurde. Diese Superabsorber-Polymere werden in Form grobkörniger Pulver eingesetzt, und die Hygienefolien müssen eine derartige Festigkeit besitzen, dass ein Durchstoßen der Folie durch die einzelnen Körner, z.B. bei Belastung durch Hinsetzen oder sonstige Bewegung des Trägers, mit hoher Sicherheit vermieden wird. Eine Bildung von Löchern („Pinholes") durch Superabsorber-Polymere und ein Platzen der Fertigfolienprodukte in den Verpackungseinheiten müssen vermieden werden. Eine weitere Anforderung an Hygienefolien besteht in einer Mindestzugfestigkeit, die für eine Verarbeitung der Folienbahnen auf den schnell laufenden Maschinen (Konverter) der Hersteller von z.B. Windeln und Damenbinden erforderlich ist. Diese Mindestzugfestigkeit wird in der Regel für 5%, 10 % oder 25 % Dehnung in Maschinenrichtung (MD) oder Querrichtung (CD) angegeben. Derzeit soll die Zugfestigkeit bei 5 % Dehnung (5%-Modul) in Maschinenrichtung wenigstens 2,5 N/inch betragen. Darüber hinaus sollen Folien für Hygieneanwendungen bestimmte Festigkeiten aufweisen, beispielsweise einlagige Backsheets eine Längsreißfestigkeit von wenigstens 10 N/inch und eine Querreißfestigkeit von wenigstens 5 N/inch. Wird das Backsheet mit einem Vlies laminiert, soll die Längsreißfestigkeit wenigstens 5 N/inch und die Querreißfestigkeit wenigstens 2 N/inch betragen.
Verfahren zur Herstellung atmungsaktiver Folien sind beispielsweise aus der EP o 921 943 Bi, EP 1 226 013 Bi, EP 1 711 330 Bi und GB 2 364 512 B bekannt. Atmungsaktive Folien müssen den obigen Anforderungen an mechanische Eigenschaften wie ungefüllte Folien genügen und weiterhin flüssigkeitsdicht sein. Auch bei ihnen werden geringe Dicken angestrebt. Dadurch können sich mehrere Probleme ergeben. Zur Herstellung von atmungsaktiven Folien werden Folien mit etwa 60 % inertem Material gefüllt und nach dem Extrudieren einem Reckprozess (meist einem Recken in Maschinenrichtung) unterzogen, um die Folie atmungsaktiv zu machen. Als Füllstoff wird üblicherweise Kreide (CaC03) in einer Partikelgröße von ο,8-2μηι eingesetzt. Beim Reckprozess werden die elastischen polymeren Anteile der Folie gedehnt und es entstehen Poren am Rand der Kreidekörner hin zur Polymermatrix. Durch Streuungen der Kreidepartikelgrößen (bis 12 μηι und größer) entstehen auch immer Porengrößen, die zu Dichtigkeitsproblemen führen können. Dieses Problem wird verstärkt, wenn zur Herstellung möglichst dünner, atmungsaktiver Folien beim Recken relativ hohe Reckgrade von z.B. 2:1 bis 3:1 nötig sind. Teilweise zeigen in Maschinenrichtung gereckte Folien auch geringe Sicherheit gegen Undichtigkeiten (sogenanntes Leakage). Es besteht auch die Gefahr, dass an einigen Stellen in der Folie die erzeugten Poren zu groß werden (>ΐμηι) und damit ein Problem der Durchnässung entsteht (d.h. Flüssigkeitsdurchstoßfestigkeitswerte (Liquid Impact Werte) größer als 3 g/m2 vorliegen). Erwünscht sind Werte für die Flüssigkeitsdurchstoßfestigkeit von kleiner 2 g/m2 oder gar kleiner 1,5 g/m2. Bekanntlich haben Folien einen sogenannten Rückerinnerungseffekt. Das bedeutet, dass Folien, die beispielsweise bei 8o°C gereckt und bei ioo°C anschließend einem Annealing unterzogen wurden, bei nochmaligen Erreichen dieser Temperaturen, z. B. bei sehr heißen Hotmeltklebstoffen (ca. i6o°C) im Konverter, zu schrumpfen versuchen. Dieses Problem tritt gerade bei kreidegefüllten Folien wegen ihrer guten Wärmeleitfähigkeit und bei besonders dünnen Folien auf. Bei zu hoher Temperaturbelastung bzw. zu geringer Foliendicke können dann sehr schnell unerwünschte Löcher (sogenannter Burn- Through-Effekt) entstehen.
Üblicherweise werden heutzutage atmungsaktive Folien nach dem Reckprozess für einige Tage zwischengelagert und die Nachkristallisation abgewartet, bevor es zur Weiterverarbeitung, z.B. Bedrucken, kommt, da die Folien nachschrumpfen können. Soll also eine Folie bedruckt werden, muss nach dem Reckvorgang und vor dem Druckvorgang eine Kristallisationszeit von etwa 1 bis 3 Tagen abgewartet werden. Dieser Vorgang verursacht sehr hohe Kosten und behindert ein Inline- Drucken der Folien. Gefüllte und gereckte Folien neigen auf den fertigen Rollen zum Blocking. Blocking bedeutet dass die Folienlagen durch Nachschrumpf derart aneinander haften, dass beim Abrollen Schwierigkeiten auftreten z.B. dass die Folie sogenannte Spiralrisse zeigt. Bei Spiralrissen haftet die Folie partiell auf der darunterliegenden Folienlage. Dies führt zu Abrissen der Folie beim Abrollvorgang, wovon sind die Bereiche in der Nähe des Schnittspiegels besonders betroffen sind. Blocking stellt vor allem beim Abrollen von dünnen Folien ein Problem dar.
In Maschinenrichtung (MD) gereckte Folien haben eine geringe Durchstoßfestigkeit gegenüber scharfkantigen Superabsorber- Körnern, die häufig in Hygieneprodukten zur Flüssigkeitsaufnahme verwendet werden. Da diese Körner oft in direktem Kontakt mit der Folie stehen, kann es zu Pinholes und Undichtigkeiten (Leakage) im Fertigprodukt kommen. Zudem zeigen gefüllte und MD-gereckte Folien eine geringe MD-Weiterreißfestigkeit und eine geringe MD- Einreißfestigkeit. Geringste Verletzungen auf der Rollenstirnseite oder ein geringes Blocking der Folie auf der Rolle können zum Einreißen und Weiterreißen führen, wodurch sich Spiralrisse bilden.
Der Reckprozess verstärkt generell die Unterschiede von Dick- und Dünnstellen in der Folie und kann zusätzlich zur Randverdickung führen, auch„Neck In" genannt. Beide Effekte verursachen auf den fertigen Rollen sogenannte Kolbenringe. Das bedeutet, dass beim Abrollen dieser Rollen lange Kanten oder Durchhänger in der Folie entstehen, die wiederum zu großen Schwierigkeiten beim Konvertierprozess führen können (z.B. CD-Versatz der Folie). Hohe Reckgrade verstärken die Randverdickung (Neck In) der Folie, den Nachschrumpf der Folie nach dem Reckprozess und eine sehr geringe Weitereißfestigkeit der Folie in Maschinenrichtung. Oft werden die Rollen auch in sogenannten Mutterrollen zwischengelagert und erst nach erfolgtem Nachschrumpf (Kristallisation) einem Schneidumroller zugeführt, in dem sie dann auf gewünschte Kundenbreite zugeschnitten werden. Der Nachschrumpf der atmungsaktiven Folien kann auf den fertigen Rollen eine erhebliche Lagenpressung auslösen, welche wiederum zwischen den Folienlagen ein Blocking auslösen und zu Spiralrissen beim Abrollen der Folie führen kann. Insbesondere bei Backsheets (Unterlagenschichten für Windeln und Hygieneprodukte) lösen Randverdickungseffekte, wie Durchhänger und lange Folienkanten, große Probleme beim Einlaufen in die Konverter aus, da zum einen der Reckprozess in Maschinenrichtung sehr stark vorhandene Dick- und Dünnstellen verstärkt und zum anderen ein Versatz der Folien in Querrichtung (CD) eintreten kann, was letztendlich zu einem Stillstand des Konverters führen kann. Daher ist ein planliegendes Einlaufen von Backsheets in Konvertern von großer Bedeutung.
Zur Lösung einer oder mehrerer dieser Probleme schlägt die vorliegende Erfindung vor, eine gefüllte, mikroporöse Ausgangsfolienbahn bis zum teilweise schmelzflüssigen Zustand zu erwärmen und anschließend in einem gekühlten Walzenspalt schnell abzukühlen. Die gefüllte mikroporöse Ausgangsfolienbahn enthält Mikroporen. Bestehen zwischen den Poren Verbindungen, ist die Folie atmungsaktiv. Überraschenderweise wurde gefunden, dass die Poren bei gefüllten atmungsaktiven und gefüllten nicht-atmungsaktiven Folien sich beim Erwärmen der Folie in den teilweise schmelzflüssigen Zustand nicht verschließen, sondern bestehen bleiben. Durch den teilweise schmelzflüssigen Zustand und das anschließende Abkühlen der Folie werden die Eigenschaften der Folie signifikant verbessert und damit die obengenannten Probleme gelöst. Somit betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer gefüllten Folienbahn aus einer mikroporösen Ausgangsfolienbahn aus thermoplastischem Polymermaterial, die wenigstens eine niedrig schmelzende Polymerkomponente, eine hoch schmelzende Polymerkomponente und einen Füllstoff enthält, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erwärmen der mikroporösen Ausgangsfolienbahn bis zum teilweise geschmolzenen Zustand, bei dem sich wenigstens eine niedrig schmelzende Polymerkomponente im schmelzeflüssigen Zustand und wenigstens eine hoch schmelzende Polymerkomponente nicht im schmelzeflüssigen Zustand befindet, und Abkühlen durch Führen der teilweise geschmolzenen Folienbahn durch einen gekühlten Walzenspalt.
Die gefüllte mikroporöse Ausgangsfolienbahn kann atmungsaktiv oder nichtatmungsaktiv sein. Der Begriff „mikroporös" bedeutet vorliegend, dass im wesentlichen Poren einer Größe von o,i bis 5 μηι vorliegen. Im wesentlichen bedeutet, dass wenigstens 90 % der Poren, bevorzugt 95 %, stärker bevorzugt 99% der Poren, oder gar 99,9% der Poren eine Größe 0,1 bis 5 μηι haben und die restlichen Poren etwas größer sind, im allgemeinen bis zu 15 μηι.
Die mikroporöse Ausgangsfolienbahn kann mehrlagig oder mehrschichtig sein. In bevorzugten Ausführungsformen ist die mikroporöse Ausgangsfolienbahn eine coextrudierte Folienbahn. In anderen Ausführungsformen ist die mikroporöse Ausgangsfolienbahn nicht coextrudiert. In weiteren Ausführungsformen ist die mikroporöse Ausgangsfolienbahn eine mehrlagige oder mehrschichtige, nicht coextrudierte Folienbahn. In anderen Ausführungsformen ist die mikroporöse Ausgangsfolienbahn einlagig.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ausgangsfolienbahn in Maschinenrichtung (MD) oder in Querrichtung (CD), oder in Maschinen- und Querrichtung gereckt. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Ausgangsfolienbahn bei der Herstellung, beispielsweise nach ihrer Extrusion, bei einem Reckverhältnis von 1,2:1 bis 4:1, insbesondere bei 1,3:1 bis 3,5:1 oder 1,5:1 bis 3:1 gereckt worden.
Vorzugsweise enthält die mikroporöse Ausgangsfolienbahn 10 bis 90 Gew.-% Füllstoff, insbesondere 20 bis 80 Gew.-% Füllstoff, bevorzugt 30 bis 75 Gew.-% Füllstoff, stärker bevorzugt 50 bis 60 Gew.-% Füllstoff, bezogen auf 100 Gew.-% der Ausgangsfolienbahn. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausgangsfolienbahn atmungsaktiv. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die mikroporöse Ausgangsfolienbahn nicht atmungsaktiv. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist die Folie eine Wasserdampfdurchlässigkeit im Bereich von 500 bis 5000 g/m2 in 24h bei Bereich von 500 bis 5000 g/m2 in 24h bei Messung gemäß ASTM E398 bei 37,8 °C und 90 % relativer Feuchtigkeit auf. Hierin angegebene Werte oder Wertebereiche für die Wasserdampfdurchlässigkeit beziehen sich auf dieses Messverfahren. Beispielsweise kann mit einem Messgerät Lyssy gemessen werden.
In weiterhin bevorzugten Ausführungsformen wird eine Ausgangsfolienbahn mit 15 bis 85 Gew.-% niedrig schmelzender Polymerkomponente und 85 bis 15 Gew.- % hoch schmelzender Polymerkomponente, bezogen auf 100 Gew.-% niedrig und hoch schmelzende Polymerkomponente, verwendet. Bevorzugt wird eine Ausgangsfolienbahn mit wenigstens einem Polyethylen als niedrig schmelzender Polymerkomponente und mit wenigstens einem Polypropylen als hoch schmelzender Polymerkomponente verwendet.
Insbesondere erfolgt die Erwärmung der Ausgangsfolienbahn auf 5 bis 20 °C unterhalb des Kristallitschmelzpunktes wenigstens einer hoch schmelzenden Polymerkomponente. Bevorzugt erfolgt die Erwärmung der Ausgangsfolienbahn über einen Heizzylinder, wobei die Temperatur des Heizzylinders so gewählt wird, dass über die Umschlingungsstrecke des Heizzylinders die Erwärmung durchgeführt wird.
In bevorzugten Ausführungsformen erfolgt die Erwärmung der mikroporösen Ausgangsfolienbahn über einen Heizzylinder, wobei zwischen dem Heizzylinder und der Folienbahn kein Vlies vorliegt. In diesen Ausführungsformen steht die Folienbahn in direktem Kontakt mit dem Heizzylinder. Möglich sind auch Ausführungsformen, in denen zwischen dem Heizzylinder und der Folienbahn kein Vlies vorliegt und eine Vliesbahn auf der Folienbahn aufliegt oder darüber geführt wird. In anderen bevorzugten Ausführungsformen wird die Erwärmung der mikroporösen Ausgangsfolienbahn über einen Heizzylinder in Abwesenheit eines Vlieses durchgeführt. Das bedeutet, es liegt kein Vlies zwischen dem Heizzylinder und der Folienbahn vor und es liegt kein Vlies auf der Folienbahn auf. In anderen Ausführungsformen mit Vlies liegt ein Vlies zwischen dem Heizzylinder und der Folienbahn vor. In weiterhin bevorzugten Ausführungsformen wird die Folienbahn im gekühlten Walzenspalt einer Abkühlung auf wenigstens io bis 30 °C unterhalb des Kristallitschmelzpunktes wenigstens einer niedrig schmelzenden Polymerkomponente unterworfen. Vorzugsweise wird der gekühlte Walzenspalt durch eine Prägewalze und eine Gummiwalze gebildet. Die Folienbahn kann nach dem Abkühlen bedruckt werden.
Außerdem betrifft die Erfindung die mit den beschriebenen Verfahren hergestellten Folienbahnen, beispielsweise mit einem Flächengewicht von 1 bis 30 g/m2, insbesondere von 5 bis 25 g/m2 , bevorzugt von 7 bis 20 g/m2, stärker bevorzugt von 10 bis 20 g/m2, sowie deren Verwendung, insbesondere im Hygiene- oder Medikalbereich, zum Beispiel für Backsheets in Windeln, für Betteinlagen oder Damenbinden. Daneben betrifft die Erfindung die Verwendung der hergestellten Folienbahnen im Baubereich, z. B. als Abdeckfolien, oder als Automobilschutzfolien.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung, den Figuren, dem Beispiel und den Unteransprüchen beschrieben.
Die Figuren zeigen:
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 2 zeigt den Schrumpf und das Flächengewicht von Folien in Abhängigkeit von ihrer Heizzylindertemperatur. Figur 3 zeigt den Schrumpf für eine Folie und eine Vergleichsfolie in Abhängigkeit von der Wasserbadtemperatur. In der vorliegenden Erfindung beziehen sich die angegebenen Schmelzpunkte, Schmelzbereiche und Kristallitschmelzpunkte auf eine Bestimmung gemäß DSC (Differential Scanning Calorimetry).
Erfindungsgemäß enthält oder umfasst die Ausgangsfolienbahn wenigstens eine niedrig schmelzende Polymerkomponente und wenigstens eine hoch schmelzende Polymerkomponente. Mit anderen Worten, die Ausgangsfolienbahn enthält eine oder mehrere niedrig schmelzende Polymerkomponente(n) und eine oder mehrere hoch schmelzende Polymerkomponente(n). Das Gleiche bedeuten die in der vorliegenden Erfindung weiterhin verwendeten Begriffe„eine niedrig schmelzende Polymerkomponente" und „eine hoch schmelzende Polymerkomponente", d.h. auch sie umfassen eine oder mehrere niedrig bzw. hoch schmelzende(n) Polymerkomponente(n). Vorzugsweise enthält die Ausgangsfolienbahn eine, bevorzugt zwei, niedrig schmelzende Polymerkomponente(n). Bevorzugt enthält sie eine, insbesondere zwei, hoch schmelzende Polymerkomponente(n). In anderen Ausführungsformen der Erfindung enthält sie bevorzugt drei niedrig schmelzende Polymerkomponenten und/oder drei hoch schmelzende Polymerkomponenten. Ob ein Polymermaterial der Ausgangsfolienbahn zur niedrig schmelzenden Polymerkomponente oder zur hoch schmelzenden Polymerkomponente gehört, bestimmt sich erfindungsgemäß nach dem jeweiligen Kristallitschmelzpunkt, Schmelzpunkt oder Schmelzbereich des Polymermaterials im Verhältnis zur Erwärmungstemperatur. Bei gegebener Erwärmungstemperatur werden die schmelzeflüssigen Polymermaterialien der niedrig schmelzenden Polymerkomponente und die nicht-schmelzeflüssigen Polymermaterialien der hoch schmelzenden Polymerkomponente zugeordnet.
Bekanntlich besitzen Polymere keinen scharf definierten Schmelzpunkt, sondern einen Schmelzbereich, wobei sich jedoch den kristallinen Bereichen eines Polymeren ein Kristallitschmelzpunkt zuordnen lässt. Dieser Kristallitschmelzpunkt liegt stets höher als der Schmelzpunkt oder Schmelzbereich der nicht-kristallinen Bestandteile. Der schmelzeflüssige Zustand ist dadurch beschrieben, dass der Schubmodul gegen Null geht. Im Falle von Polymeren mit kristallinen Bereichen sind letztere dann nicht mehr nachweisbar. Der Schubmodul kann beispielsweise nach ISO 6721-1 & 2 bestimmt werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Ausgangsfolienbahn auf eine Temperatur erwärmt, bei der für die niedrig schmelzende Polymerkomponente der Schubmodul Null beträgt und für die hoch schmelzende Polymerkomponente der Schubmodul nicht Null ist. Bei der niedrig schmelzenden Polymerkomponente sind dann keine kristallinen Bereiche mehr nachweisbar und die niedrig schmelzende Polymerkomponente befindet sich im schmelzeflüssigen Zustand. Hingegen sind bei der hoch schmelzenden Polymerkomponente noch kristalline Bereiche nachweisbar und diese befindet sich unterhalb des schmelzeflüssigen Zustands. In Summe ist der Schubmodul des gesamten Polymermaterials der Ausgangsfolienbahn somit nicht Null und kristalline Bereiche der hoch schmelzenden Polymerkomponente sind noch nachweisbar. Es liegt also eine teilweise aufgeschmolzene Folienbahn vor.
Als Materialien für die beiden Polymerkomponenten der Ausgangsfolienbahn kommen im Prinzip alle thermoplastischen Polymere in Betracht, die über entsprechende Schmelzpunkte verfügen. Hierzu sind zahlreiche Handelsprodukte auf dem Markt erhältlich. Vorzugsweise werden verschiedene Polyolefine, insbesondere Polyethylene, Polypropylene, Copolymerisate von Ethylen und Propylen, Copolymerisate von Ethylen und Propylen mit anderen Comonomeren, oder Gemische davon eingesetzt. Weiterhin sind Ethylenvinylacetat (EVA), Ethylenacrylat (EA), Ethylenethylacrylat (EEA), Ethylenacrylsäure (EAA), Ethylenmethylacrylat (EMA), Ethylenbutylacrylat (EBA), Polyester (PET), Polyamid (PA), z.B. Nylon, Ethylenvinylalkohole (EVOH), Polystyrol (PS), Polyurethan (PU), thermoplastische Olefinelastomere oder thermoplastische Ether-Ester-Blockelastomere (TPE-E) geeignet.
Die Gesamtmenge an niedrig schmelzender Polymerkomponente beträgt vorzugsweise 90 bis 10 Gew.-%, insbesondere 90 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 80 bis 30 Gew.-%, stärker bevorzugt 80 bis 40 Gew.-%, am meisten bevorzugt 70 bis 50 Gew.-%. Die Gesamtmenge an hoch schmelzender Polymerkomponente beträgt vorzugsweise 10 bis 90 Gew.-%, insbesondere 10 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 70 Gew.-%, stärker bevorzugt 20 bis 60 Gew.-%, am meisten bevorzugt 30 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf 100 Gew.-% niedrig schmelzende und hoch schmelzende Polymerkomponente. Alternativ beträgt vorzugsweise die Gesamtmenge an niedrig schmelzender Polymerkomponente 85 bis 15 Gew.-%, insbesondere 75 bis 25 Gew.-%, und die Gesamtmenge an hoch schmelzender Polymerkomponente 15 bis 85 Gew.-%, insbesondere 25 bis 75 Gew.-%, wiederum bezogen auf 100 Gew.-% niedrig und hoch schmelzende Komponente. Bei diesen Mengenangaben kann es sich beispielsweise bei der niedrig schmelzenden Polymerkomponente um ein oder mehrere Polyethylen (e) und bei der hoch schmelzenden Polymerkomponente um ein oder mehrere Polypropylen(e) handeln. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Ausgangsfolienbahn wenigstens ein Polyethylen als niedrig schmelzende Polymerkomponente und wenigstens ein Polypropylen als hoch schmelzende Polymerkomponente.
Vorzugsweise enthält die niedrig schmelzende Polymerkomponente Ethylenpolymere oder besteht aus diesen, wobei sowohl Ethylenhomopolymere als auch Ethylencopolymere mit Ethylen als Hauptmonomerem sowie Gemische (Blends) von Ethylenhomopolymeren und Ethylencopolymeren geeignet sind. Geeignete Ethylenhomopolymere sind LDPE (Low Density Polyethylene), LLDPE (Linear Low Density Polyethylene), MDPE (Medium Density Polyethylene) und HDPE (High Density Polyethylene). Bevorzugte Comonomere für Ethylencopolymere sind andere Olefine als Ethylen mit Ausnahme von Propylen, z. B. Buten, Hexen oder Octen. Vorzugsweise liegt bei den Ethylencopolymeren der Comonomergehalt unter 20 Gew.-%, insbesondere unter 15 Gew.-%. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die niedrig schmelzende Polymerkomponente ausschließlich aus einem Ethylenhomopolymer oder Gemischen von Ethylenhomopolymeren, z. B. aus LDPE und LLDPE, die jeweils in Mengen von 10 bis 90 Gew.-% enthalten sein können, sowie o bis 50 Gew.-% MDPE. Spezielle Beispiele sind ein Polyethylen aus 60 Gew.-% LDPE und 40 Gew.-% LLDPE oder ein Polyethylen aus 80 Gew.-% LDPE und 20 Gew.-% LLDPE.
Neben den Ethylenhomopolymeren und/oder Ethylencopolymeren kann die niedrig schmelzende Polymerkomponente auch andere thermoplastische Polymere enthalten. Diese thermoplastischen Polymeren sind nicht beschränkt, solange hierdurch die Temperatur, bei der sich die gesamte niedrig schmelzende Polymerkomponente im schmelzeflüssigen Zustand befindet, nicht zu nahe an die Temperatur heranrückt, bei der sich die hoch schmelzende Polymerkomponente im schmelzeflüssigen Zustand befindet. Es ist auch möglich, dass die niedrig schmelzende Polymerkomponente ein Polypropylen enthält, dessen Schmelzpunkt oder Schmelzbereich nicht höher als der eines Ethylenhomopolymeren oder Ethylencopolymeren liegt oder aber zwar höher als diese, jedoch immer noch tiefer als die eingesetzte Erwärmungstemperatur. Bekanntlich gibt es hochkristallines isotaktisches, weniger kristallines syndiotaktisches und amorphes ataktisches Polypropylen, die über unterschiedliche Schmelzpunkte, Schmelzbereiche oder Kristallitschmelzpunkte verfügen. Bei Verwendung von amorphem ataktischem Polypropylen, das einen wesentlich niedrigeren Schmelzpunkt oder Schmelzbereich als isotaktisches und gegebenenfalls auch syndiotaktisches Polypropylen hat, wäre dieses in Abhängigkeit von der Erwärmungstemperatur gegebenenfalls der niedrig schmelzenden Polymerkomponente zuzurechnen.
Vorzugsweise enthält die hoch schmelzende Polymerkomponente wenigstens ein Polypropylen, dessen Schmelzpunkt, Schmelzbereich oder Kristallitschmelzpunkt wesentlich höher als der der niedrig schmelzenden Polymerkomponente liegt. Geeignetes Polypropylen ist insbesondere isotaktisches Polypropylen. Es kann auch syndiotaktisches Polypropylen verwendet werden, sofern dessen Schmelzpunkt, Schmelzbereich oder Kristallitschmelzpunkt wesentlich höher als der der niedrig schmelzenden Polymerkomponente liegt. Geeignete Polypropylene sind im Handel erhältlich, beispielsweise für die Herstellung von Blasfolien und/oder Castfolien (Gießfolien).
Die hoch schmelzende Polymerkomponente kann sowohl Propylenhomopolymere als auch Propylencopolymere mit Propylen als Hauptmonomerem umfassen. Bei den Propylencopolymeren ist hierbei der Anteil des Comonomeren, d. h. das Nicht-Propylen, in Anhängigkeit von den anderen Komponenten und der Erwärmungstemperatur der niedrig oder hoch schmelzenden Polymerkomponente zuzurechnen. Geeignete Comonomere für Propylencopolymere sind andere Olefine als Propylen, vorzugsweise Ethylen. Bei den Propylen-Ethylen-Copolymeren beträgt der Ethylenanteil vorzugsweise 2 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 20 Gew.-% und insbesondere 2 bis 15 Gew.-%, wobei in der Praxis bei einem Ethylengehalt von 3 bis 20 Gew.-% sehr gute Ergebnisse erhalten werden. Diese Zahlenwerte gelten auch für die anderen Olefine.
Nachfolgend sind für einige Polyethylene und Polypropylene die Schmelzbereiche angegeben:
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LLDPE: 115 - 130°C;
HDPE: 125 - 135 °C;
Propylen-Homopolymere: 150 - i65°C;
Propylen-Ethylen-Copolymere: 120 - i62°C, bei sehr wenig Ethylen auch höhere Temperaturen möglich;
Bimodale Propylen-Ethylen-(Homo)Copolymere: 110 - 165 °C.
Es ist auch möglich, sogenannte bimodale Polypropylene zu verwenden. Dabei handelt es sich um zwei verschiedene Polypropylene mit jeweils unterschiedlichem Copolymeranteil, die in einem Rohstoff zusammengefasst sind. Ein solches bimodales Polypropylen hat zwei Kristallitschmelzpunkte, wobei in der Regel über eine DSC-Analyse auch die ungefähren Anteile der zwei Polypropylene bestimmt werden können. Als Beispiel sei ein bimodales Polypropylen mit den Kristallitschmelzpunkten 125 °C und 143 °C mit einem Anteil der zwei verschiedenen Polypropylene von 25/75 genannt. Bei einer Erwärmungstemperatur von 130 °C wären erfindungsgemäß die 25 % Polypropylen mit Kristallitschmelzpunkt 125 °C der niedrig schmelzenden Polymerkomponente und die 75 % Polypropylen mit Kristallitschmelzpunkt 143 °C der hoch schmelzenden Polymerkomponente zuzurechnen.
In einer besonderen Ausführungsform wird eine Ausgangsfolienbahn mit folgenden Polymerbestandteilen verwendet: 25 bis 80 Gew.-%, insbesondere 25 bis 60 Gew.-% eines LLDPE, z. B. ein Ethylen-Octen-Copolymer mit 5 bis 15 Gew.-% Octenanteil; 20 bis 30 Gew.-% eines Propylen-Ethylen-Copolymeren mit 3 bis 12 Gew.-% Ethylen; und Rest LDPE; jeweils bezogen auf 100 Gew.-% niedrig und hoch schmelzende Polymerkomponente.
Ebenso wie sich in der niedrig schmelzenden Polymerkomponente spezielles geschmolzenes Polypropylen befinden kann, kann sich auch in der hoch schmelzenden Polymerkomponente ein spezielles nicht geschmolzenes Polyethylen befinden, das dann der hoch schmelzenden Polymerkomponente zugerechnet wird. Dies wird an folgendem Beispiel veranschaulicht. Eine für eine mikroporöse Ausgangsfolienbahn geeignete Rezeptur umfasst als Polymerbestandteile: 30 Gew.-% LDPE (Schmelzpunkt 112 °C), 30 Gew.-% LLDPE (Schmelzpunkt 124 °C), 20 Gew.-% HDPE (Schmelzpunkt 130 °C) und 20 Gew.-% Polypropylen (Schmelzpunkt 160 °C). Wird die Folienbahn auf eine Temperatur von 126 °C erwärmt, so befinden sich das LDPE und LLDPE erfindungsgemäß im schmelzeflüssigen Zustand, aber nicht nur das Polypropylen sondern auch das HDPE befinden sich nicht im schmelzeflüssigen Zustand.
Die mikroporösen Ausgangsfolienbahnen für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung können durch beliebige, im Stand der Technik bekannte Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann die Ausgangsfolienbahn hergestellt werden, indem die Polymerbestandteile und Füllstoffe in einem Extruder, z.B. einem Compounding-Extruder, auf eine Temperatur deutlich über der Schmelzflusstemperatur der Polymerbestandteile (z.B. über 200°C) erhitzt und verschmolzen werden. Dem schließt sich ein Castverfahren (Gießverfahren), z.B. über eine Schlitzdüse, oder ein Blasverfahren an. Diese Verfahren sind im Stand der Technik bekannt. Beim Schlitzdüsenverfahren wird eine Folie durch eine Breitschlitzdüse extrudiert. Bevorzugt ist das Blasverfahren, bei dem ein Blasschlauch gebildet wird. Die gebildete Schlauchfolie kann flach aufeinandergelegt und an den Enden aufgeschlitzt werden, so dass zwei Folienbahnen entstehen, von denen jede als Ausgangsfolienbahn verwendet werden kann.
Zur Erzeugung der Mikroporosität der Ausgangsfolienbahn kann die extrudierte Folie einem Reckvorgang unterzogen werden. Möglich ist ein Recken in Maschinenrichtung (MD), Querrichtung (CD), oder in Maschinen- und Querrichtung. Daneben ist auch ein Ringrolling möglich.
Die Ausgangfolienbahn kann gereckt sein. Ein Recken, Strecken oder Verstrecken einer Folie bedeutet eine Dehnung der Folie in eine angegebene Richtung, was zu einer Verringerung der Foliendicke führt. Die Folie kann in Maschinen- oder Längsrichtung (MD) gereckt sein, beispielsweise durch ein Reckwerk, das zwei oder mehrere Walzen umfasst, z.B. drei Walzen, die bei unterschiedlicher Geschwindigkeit angetrieben werden. Die Folie kann beispielsweise bei einem Reckverhältnis von 1:1,5 gereckt werden, was bedeutet, dass die Foliendicke von z.B. 15 μηι auf 10 μηι verringert wird. Es ist auch möglich, die Folienbahn zusätzlich einer Querverstreckung (CD) zu unterwerfen. Ein solches biaxiales Verstrecken kann beispielsweise durch auf dem Markt erhältliche Reckmaschinen, z.B. von der Firma Brückner, erreicht werden. Das verwendete Reckverhältnis hängt von der Folienrezeptur und den gewählten Verfahrensparametern ab und kann wenigstens 1:1,2, bevorzugt wenigstens 1:1,5, insbesondere wenigstens 1:2, stärker bevorzugt wenigstens 1:2,5, mehr bevorzugt wenigstens 1:3 oder wenigstens 1:4 betragen.
Die erfindungsgemäß verwendete Ausgangsfolienbahn enthält Füllstoffe. Geeignete Füllstoffe unterliegen keinen Beschränkungen und sind dem Fachmann bekannt. Es eignen sich alle Stoffe, die auf eine bestimmte Größe gemahlen werden können, im Extruder nicht schmelzen und nicht gereckt werden können. Besonders geeignet sind anorganische Füllstoffe, wie Kreide (Calciumcarbonat), Ton, Kaolin, Calciumsulfat (Gips) oder Magnesiumoxid. Daneben eignen sich auch synthetische Füllstoffe, wie Kohlenstofffasern, Cellulosederivate, gemahlene Kunststoffe oder Elastomere. Am meisten bevorzugt ist Calciumcarbonat oder Kreide wegen seines günstigen Preises, aber auch unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit. Der Füllstoff kann eine Partikelgröße von z.B. 0,8 bis 2 μηι haben. Falls ein Füllstoff mit einer gleichmäßigeren Partikelgröße als bei Kreide gewünscht ist, besteht auch die Möglichkeit, synthetische Füllstoffe mit einheitlicher Partikelgröße oder Partikelgrößenverteilung zu verwenden. Die Folie kann wenig Füllstoffe enthalten, z. B. 5 bis 45 Gew.-% oder 10 bis 50 Gew.-%, so dass sich beim Reckvorgang zwar Poren ausbilden, diese aber isoliert vorliegen und die Folie nicht atmungsaktiv ist. Um eine Atmungsaktivität der Folie zu erreichen, werden zweckmäßigerweise wenigstens 35 Gew.-% Füllstoff, insbesondere wenigstens 45 Gew.-% Füllstoff, bevorzugt wenigstens 55 Gew.-% Füllstoff, stärker bevorzugt wenigstens 65 Gew.-% Füllstoff, bezogen auf 100 Gew.-% der gesamten Rezeptur der Ausgangsfolienbahn, einschließlich Füllstoff (en), verwendet. Die Obergrenze an Füllstoff wird dadurch bestimmt, dass keine Poren mehr, sondern Löcher entstehen, oder die Folie reißt. Geeignete Folienrezepturen mit Füllstoff können vom Fachmann routinemäßig bestimmt werden. Besonders geeignet ist eine Rezeptur mit 35 bis 75 Gew.-%, insbesondere 45 bis 75 Gew.-%, bevorzugt 55 bis 70 Gew.-%, Füllstoff bezogen auf 100 Gew.-% Ausgangsfolienbahn. Beispielhafte Rezepturen für nicht-atmungsaktive Folien umfassen 5 bis 50 Gew.-%, insbesondere 10 bis 40 Gew.-%, Füllstoffe, bezogen auf 100 Gew.-% Ausgangsfolienbahn. Beispielhafte Rezepturen für atmungsaktive Folien umfassen 35 bis 80 Gew.-%, insbesondere 45 bis 75 Gew.-%, Füllstoffe, bezogen auf 100 Gew.-% Ausgangsfolienbahn. Es ist darauf zu achten, den Anteil der niedrig schmelzenden Komponente nicht so hoch zu wählen, dass eine Atmungsaktivität zwar erreicht wird, diese aber wieder verloren geht, weil die Poren sich wieder verschließen. Ist die mikroporöse Ausgangsfolienbahn mehrschichtig und nicht atmungsaktiv, kann sich der Füllstoff in einer oder mehreren Folienlagen der Ausgangsbahn befinden. Ist die mikroporöse Ausgangsfolienbahn mehrschichtig und atmungsaktiv, kann sich der Füllstoff in einer oder mehreren Folienlagen der Ausgangsbahn befinden, wobei die Menge an Füllstoff in jeder Folienlage so gewählt wird, dass die Folienlage atmungsaktiv ist.
Die mikroporöse Ausgangsfolienbahn hat vorzugsweise Mikroporen in der Größe von Größe von 0,1 bis 5 μηι, insbesondere von 0,1 bis 3 μηι oder von 0,2 bis 1 μηι. Daneben können auch einige wenige größere Poren vorliegen.
Die Ausgangsfolienbahn kann einschichtig oder mehrschichtig sein, also monoextrudiert bzw. coextrudiert sein. Es gibt keine Beschränkung bezüglich der Anzahl der verwendeten Schichten oder Lagen. Es können eine oder mehrere Schichten oder Lagen vorliegen, z. B. eine Schicht, zwei Schichten, drei Schichten oder vier Schichten. Möglich sind auch z. B. bis 5, 7 oder 9 Schichten. Die Schichten oder Lagen können gleiche oder unterschiedliche Rezepturen aufweisen, wobei die Zuordnung zur niedrig oder hoch schmelzenden Polymerkomponente jeweils durch den Kristallitschmelzpunkt bestimmt wird. Die Schichten oder Lagen können durch Blasextrusion oder Castextrusion hergestellt werden. Bei mehrschichtigen Ausgangsfolienbahnen kann wenigstens eine Lage durch Blasextrusion und wenigstens eine andere Lage durch Castextrusion hergestellt werden. Es besteht keine Beschränkung bei der Kombination von blasextrudierten und/oder castextrudierten Folien, Folienschichten oder Folienlagen. Es besteht keine Beschränkung bei der Anzahl der coextrudierten Schichten oder Lagen. In anderen Ausführungsformen ist die Ausgangsfolienbahn nicht coextrudiert.
Die Ausgangsfolienbahn kann in beispielhaften Ausführungsformen auch wie nachstehend beschrieben hergestellt werden:
- blasextrudiert, geschlitzt, auf zwei separate Bahnen bzw. separate Rollen; blasextrudiert, geschlitzt, auf zwei oder mehrere separate Bahnen gleichzeitig; - blasextrudiert, geschlitzt, flachgelegt als nicht getrennter Schlauch;
blasextrudiert, geschlitzt in zwei oder mehrere separate Bahnen, die von verschiedenen Extrudern kommen; oder
- castextrudiert in zwei oder mehrere separate Bahnen gleichzeitig.
Es ist auch möglich, die Folien Inline herzustellen. In diesem Fall liegt ein Produktionsschritt für die Prozesse Extrusion und Recken (MDO, biaxial oder Ringrolling) sowie die weitere Verarbeitung (z. B. Prägen und Bedruckung) vor.
Die beim Verfahren der Erfindung eingesetzten Ausgangsfolienbahnen können eingefärbt sein, z. B. weiß mit Titandioxid. Weiterhin können die Ausgangsfolienbahnen übliche Zusatzstoffe und Verarbeitungshilfsmittel enthalten. Insbesondere handelt es sich hierbei neben den bereits genannten Füllstoffen um Pigmente oder andere farbgebende Stoffe, Antihaftmittel, Gleitmittel, Verarbeitungshilfsmittel, antistatische Mittel, keimverhindernde Mittel (Biozide), Antioxidationsmittel, Wärmestabilisierungsmittel, Stabilisierungsmittel gegenüber UV-Licht oder andere Mittel zur Eigenschaftsmodifizierung. Typischerweise werden solche Stoffe, ebenso wie Füllstoffe, bereits vor dem erfindungsgemäßen Erwärmen der Ausgangsfolienbahn zugegeben, z.B. bei deren Herstellung in die Polymerschmelze oder vor dem Extrudieren zu einer Folie.
Die Ausgangsfolienbahn weist bevorzugt Flächengewichte im Bereich unter 50 g/m2, insbesondere unter 40 g/m2, bevorzugt unter 30 g/m2, stärker bevorzugt unter 20 g/m2, auf. Möglich sind auch Flächengewichte im Bereich unter 10 g/m2 oder unter 5 g/m2. Bevorzugte Flächengewichte liegen im Bereich von 1 bis 30 g/m2, 1 bis 25 g/m2 oder 1 bis 20 g/m2, insbesondere von 1 bis 15 g/m2, stärker bevorzugt von 2 bis 10 g/m2 oder 7 bis 20 g/m2. Die Flächengewichte können auch 1 bis 10 g/m2, 5 bis 10 g/m2 oder 5 bis 15 g/m2 betragen. Die Ausgangsfolienbahn kann Dicken im Bereich von 2 bis 30 μηι, insbesondere von 2 bis 15 μηι, 5 bis 20 μηι oder 5 bis 10 μηι aufweisen.
Bei dem Verfahren der Erfindung wird die Erwärmung der Ausgangsfolienbahn bis zum oder oberhalb dem schmelzeflüssigen Zustand der niedrig schmelzenden Polymerkomponente und unterhalb des schmelzeflüssigen Zustande der hoch schmelzenden Polymerkomponente durchgeführt. Bis zum schmelzeflüssigen Zustand bedeutet hierbei, dass sich die niedrig schmelzende Polymerkomponente im schmelzeflüssigen Zustand befindet. Es wird jedoch nur so hoch erwärmt, dass sich die hoch schmelzende Polymerkomponente nicht im schmelzeflüssigen Zustand befindet.
Um eine stabile Prozessführung auch über einen längeren Zeitraum zu ermöglichen, sollten zweckmäßigerweise die (Kristallit-)Schmelzpunkte der niedrig und hoch schmelzenden Polymerkomponenten nicht zu nahe beieinander liegen. Vorzugsweise liegt der Kristallitschmelzpunkt der niedrig schmelzenden Polymerkomponente oder, bei Anwesenheit mehrerer niedrig schmelzender Polymerkomponenten, der Kristallitschmelzpunkt derjenigen mit dem höchsten Kristallitschmelzpunkt davon, mindestens etwa 5 °C, verzugsweise mindestens etwa 10 °C und insbesondere mindestens etwa 20 °C unterhalb des Kristallitschmelzpunkts oder des schmelzeflüssigen Zustandes der hoch schmelzenden Polymerkomponente oder, bei Anwesenheit mehrerer hoch schmelzender Polymerkomponenten, derjenigen mit dem niedrigsten Kristallitschmelzpunkt davon.
Zur Erreichung des schmelzeflüssigen Zustande der niedrig schmelzenden Polymerkomponente, jedoch nicht des schmelzeflüssigen Zustande der hoch schmelzenden Polymerkomponente, unterliegt der speziell gewählte Temperaturabstand keinen besonderen Beschränkungen, sofern die vorgenannte Bedingung erfüllt ist. Der gewählte Temperaturabstand wird zweckmäßigerweise durch praktische Überlegungen bezüglich Sicherheit der Verfahrensdurchführung oder durch wirtschaftliche Überlegungen bestimmt. Wenn z.B. bei einer bestimmten Temperatur die niedrig schmelzende Polymerkomponente aufgeschmolzen ist, bringt eine weitere Temperaturerhöhung keine besseren Ergebnisse. Zudem steigt der Wärmeverbrauch und man kommt gegebenenfalls zu nahe an den Schmelzbereich der hoch schmelzenden Polymerkomponente heran, so dass das Verfahren schwieriger durchzuführen ist. Vorzugsweise wird deshalb das Verfahren der Erfindung so durchgeführt, dass die Erwärmung der Ausgangsfolienbahn auf 5 bis 20 °C, bevorzugt 5 bis 15 °C oder 10 bis 20°C, insbesondere 10 bis 15°C oder 15 bis 20 °C, unterhalb des Kristallitschmelzpunkts der hoch schmelzenden Polymerkomponente erfolgt. Alternativ wird die Erwärmung insbesondere bei einer Temperatur im Bereich von 1 bis 20 °C, bevorzugt 2 bis io°C, oberhalb des Kristallitschmelzpunkts oder schmelzeflüssigen Zustande der niedrig schmelzenden Polymerkomponente(n) durchgeführt. Es ist sicherzustellen, dass die Kristallitschmelzpunkte der niedrig schmelzenden Polymerkomponente(n) erreicht werden.
Erfindungsgemäß kann die Erwärmung der Ausgangsfolienbahn mittels wenigstens einer Heizwalze erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Erwärmung mittels einer oder mehrerer Heizwalzen, bei denen es sich um Kontaktwalzen handelt, die mittels eines Wärmeträgers, z.B. Dampf, Wasser, Öl, auf die vorgegebene Temperatur erhitzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine einzelne Heiz- oder Kontaktwalze eingesetzt. Es ist aber auch möglich, zwei oder mehrere Heizwalzen einzusetzen, wobei sichergestellt werden muss, dass der schmelzeflüssige Zustand der niedrig schmelzenden Polymerkomponente vor dem Kühlwalzenspalt erreicht wird. Um zu gewährleisten, dass die Ausgangsfolienbahn die Temperatur der Heizwalze tatsächlich erreicht oder dass bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten (bei denen die Oberflächentemperatur des Heizzylinders höher im Vergleich zur Folie ist) der schmelzeflüssige Zustand der niedrig schmelzenden Polymerkomponente sicher erreicht wird, ist für eine ausreichende Verweilzeit der Ausgangsfolienbahn auf der Heizwalzenoberfläche zu sorgen. Dies kann über eine entsprechende Umschlingungsstrecke des Heizzylinders, den Heizwalzendurchmesser und/oder die Folienbahngeschwindigkeit nach Maßgabe der Foliendicke erfolgen. Zweckmäßigerweise kann eine Heizwalze mit antihaft-beschichteter Oberfläche verwendet werden, um ein leichteres Ablösen der Folienbahn von der Heizwalze zu erreichen und damit ein Abreißen der Folienbahn zu verhindern. Dadurch wird eine Verschiebung des Ablösepunktes in Drehrichtung der Heizwalze vermieden und es ist keine oder nur mehr eine geringe Voreilung nötig. Beispielsweise wird hierzu eine PTFE (Polytetrafluorethylen)-beschichtete Heizwalze verwendet. Die Erwärmung der Folienbahn kann auch mit anderen Erwärmungsmethoden, wie Strahlungswärme, z.B. mit Infrarotheizung oder -Strahlern, durchgeführt werden. Es kann auch zusätzlich zu einer oder mehreren Heizwalzen eine andere Erwärmung, z.B. Infrarotheizung, vorgesehen sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die gefüllte, gereckte Folienbahn in Abwesenheit einer Vliesbahn bis zum teilweise schmelzflüssigen Zustand erwärmt. Anders als in der EP 1 784 306 Ai kann vorliegend ohne eine Vliesbahn zwischen dem Heizzylinder und der Folienbahn in den teilweise schmelzflüssigen Zustand erwärmt werden. In bevorzugten Ausführungsformen erfolgt die Erwärmung der mikroporösen Ausgangsfolienbahn über einen Heizzylinder, wobei zwischen dem Heizzylinder und der Folienbahn kein Vlies vorliegt. In diesen Ausführungsformen steht die Folienbahn in direktem Kontakt mit dem Heizzylinder. Möglich ist auch, dass zwischen dem Heizzylinder und der Folienbahn kein Vlies vorliegt, und eine Vliesbahn auf der Folienbahn aufliegt oder darüber geführt wird. In anderen bevorzugten Ausführungsformen wird die Erwärmung der mikroporösen Ausgangsfolienbahn über einen Heizzylinder in Abwesenheit eines Vlieses durchgeführt. Das bedeutet, es liegt kein Vlies zwischen dem Heizzylinder und der Folienbahn vor und es liegt kein Vlies auf der Folienbahn auf. In alternativen Ausführungsformen liegt ein Vlies zwischen dem Heizzylinder und der Folienbahn vor.
Erfindungsgemäß wird die Folienbahn nach der Erwärmung durch einen gekühlten Walzenspalt geführt. Die den Kühlwalzenspalt bildenden Walzen sind so gekühlt, dass eine schnelle und schlagartige Abkühlung erreicht wird. Eine Abkühlung auf eine Temperatur unterhalb des Kristallitschmelzpunktes der niedrig schmelzenden Polymerkomponente, vorzugsweise auf wenigstens 5 °C °C darunter, insbesondere auf wenigstens 10 °C darunter, ist zweckmäßig. Bevorzugte Abkühlbereiche sind 5 bis 10 °C, stärker bevorzugt 10 bis 30 °C, unterhalb des Kristallitschmelzpunktes der niedrig schmelzenden Polymerkomponente. Beispielsweise kann die Kühlung der Walzen mit Wasser in einem Temperaturbereich von 5 bis 20 °C, z.B. Wasser von etwa 10 °C, erfolgen. Der Abstand zwischen der Heizwalze oder, bei Verwendung mehrerer Heizwalzen, der letzten Heizwalze und/oder anderer Erwärmungsquellen und dem Kühlwalzenspalt wird hierbei wegen möglicher Wärmeverluste nicht zu groß gewählt.
Bei dem Kühlwalzenspalt kann es sich im einfachsten Fall z.B. um einen Glattwalzenspalt mit zwei glatten Walzen handeln. Im Fall von Hygienefolien wird der Walzenspalt jedoch vorzugsweise von einem Walzenpaar mit einer Strukturwalze und einer Glattwalze (z. B. Gummiwalze) gebildet, wodurch die Folienbahn eine strukturierte Oberfläche erhält. Bevorzugte Strukturen im Hygienebereich sind Mikrostrukturen, z.B. ein Pyramidenstumpf. Vorzugsweise besteht der gekühlte Walzenspalt aus einer Stahlwalze und einer im Gegendruck arbeitenden Gummiwalze, wobei die Stahlwalze mit der strukturierten Oberfläche versehen ist. Die Stahlwalze kann mit einer textilähnlichen Gravur ausgestattet sein, die das textile Erscheinungsbild der Oberfläche der Folie verstärkt. Eine Prägestruktur der Stahlwalze reduziert weiterhin des Glanzgrad der Folie.
Die Geschwindigkeit der den Kühlwalzenspalt bildenden Walzen kann so gewählt werden, dass diese gleich der Geschwindigkeit der Heizwalze oder, bei Verwendung mehrerer Heizwalzen, der letzten Heizwalze ist, so dass die Folie dazwischen nicht gereckt wird. Die Geschwindigkeit der den Kühlwalzenspalt bildenden Walzen kann auch so gewählt werden, dass diese größer oder kleiner als die Geschwindigkeit der Heizwalze oder, bei Verwendung mehrerer Heizwalzen, der letzten Heizwalze ist, so dass die Folie dazwischen gereckt oder geschrumpft wird. Wegen Wärmeverlusten sollte der Abstand zwischen Heizwalze und Kühlwalzenspalt möglichst gering gehalten werden.
In Abhängigkeit von den Folienparametern und anderen Verfahrensbedingungen bewegen sich die Folienbahngeschwindigkeiten im Bereich von 50 bis 900 m/min. Die Geschwindigkeit der Heizwalze(n) beträgt vorzugsweise 50 bis 900 m/min, insbesondere 50 bis 800 m/min, bevorzugt 100 bis 600 m/min. Die Geschwindigkeit der den Kühlwalzenspalt bildenden Walzen beträgt vorzugsweise 50 bis 900 m/min, insbesondere 50 bis 800 m/min, bevorzugt 100 bis 600 m/min. Die Geschwindigkeiten der Heizwalze(n) und Kühlwalzen werden so gewählt, dass in Abhängigkeit von der Folienrezeptur und den gewählten Verfahrensparametern diese gleich sind oder aber verschieden sind, so dass die Folie im gewünschten Verhältnis gereckt oder geschrumpft (Annealing) wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von Folien mit sehr geringen Flächengewichten von z. B. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 oder 25 g/m2. Die entsprechenden Foliendicken liegen im Bereich von z. B. 25, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6 oder auch nur 5 μηι. Bevorzugte Folien weisen eine Dicke im Bereich von 2 bis 13 μηι oder 4 bis 25 μηι auf oder haben ein Flächengewicht von 1 bis 15 g/m2 oder von 4 bis 25 g/m2 oder von 7 bis 20 g/m2.
Die erfindungsgemäß erhaltenen Folien verfügen, trotzdem sie sehr dünn und mikroporös sind, über ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und über zusätzlich noch immer hohe Durchstoßfestigkeiten (d.h. Widerstand gegenüber Superabsorberkörnern z.B. in Windeln) und hohe Thermostabilitäten (d.h. Widerstand gegenüber Hotmelt-Klebern). Erfindungsgemäß erhaltene Folien können in bekannter Weise weiterverarbeitet werden. Beispielsweise können Single-Backsheets oder Vlies-Folien-Laminaten daraus hergestellt werden. Zur Herstellung von Vlies-Folien-Laminaten können die Folien mit Vliesen mittels Klebstoffen, bevorzugt inline, verklebt werden. Daneben können Vlies-Folien-Laminate auch durch dem Fachmann bekanntes Thermobonding hergestellt werden, bei dem das Material von einer erfindungsgemäß erhaltenen Folie und/oder von Vlies punktuell mittels zweier beheizter Walzen, meist einer Prägewalze (gravierte Stahlwalze) und einer glatten Stahlwalze als Gegenwalze, durch hohe Temperatur und Druck angeschmolzen wird und dadurch die Folie und das Vlies miteinander verbunden werden. Darüber hinaus können Vlies-Folien-Laminate wie oben beschrieben auch mittels Thermolaminierung hergestellt werden. Eine Thermolaminierung ist insbesondere bei sehr dünnen Folien, z.B. unter 10 g/m2 oder z. B. 4 g/m2 bevorzugt. Daneben können Vlies-Folien-Laminate auch mittels Ultraschall- Laminierung (z. B. mit Ultraschall Herrmann Technologie) hergestellt werden. Die hergestellten Vlies-Folien-Laminate können in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet werden, wobei auch ein Recken in Maschinen- oder Querrichtung oder in beide Richtungen möglich ist. Ebenso können Single- Backsheets weiterverarbeitet werden. Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine gefüllte Folie A, z.B., aus dem Extruder, läuft über ein Reckwerk mit den Walzen l, 2 und 3, wodurch die Folie mikroporös wird. Die drei Walzen können beispielsweise bei Walzengeschwindigkeiten von 100/200/200 m/min oder 100/150/200 m/min betrieben werden. Über die Umlenkwalzen 4, 5 und 6 läuft die mikroporöse Ausgangsfolienbahn B auf eine Heizwalze 7. Bei der Heizwalze 7 handelt es sich z.B. um eine antihaftend beschichtete Stahlwalze, die mittels Wärmezufuhr auf die gewünschte Oberflächentemperatur erhitzt wird. Die Folienbahn läuft dann auf der Heizwalze 7 und wird dabei erfindungsgemäß in den teilweise schmelzeflüssigen Zustand erwärmt. Von der Heizwalze 7 läuft die teilweise schmelzeflüssige Folienbahn C in einen Kühlwalzenspalt, der von den Walzen 8 und 9 gebildet wird. Die Walze 8 ist vorzugsweise als Struktur- oder Prägewalze ausgebildet, wodurch die Folienbahn eine Prägestruktur oder strukturierte Oberfläche erhält. Die Walze 9 ist vorzugsweise eine Gummiwalze. Das Walzenpaar 8/9 ist vorzugsweise wassergekühlt, z.B. mit Wasser von etwa 10 °C. Die den Kühlspalt bildenden Walzen 8 und 9 werden so angetrieben, dass gegenüber der Bahngeschwindigkeit der Heizwalze 7 eine höhere, niedrigere oder gleiche Geschwindigkeit besteht. Im Kühlwalzenspalt wird die Folienbahn schockartig gekühlt und geprägt. Nach dem Walzenpaar 8/9 kann die Folie direkt abgenommen werden, oder über Umlenkwalzen 10 und 11, die auch gekühlt werden können, kann die Folienbahn D beispielsweise einem Druckwerk mit den Walzen 12 zugeführt werden, um sie zu bedrucken. Danach kann die Folie E abgenommen werden.
Die Erfindung ermöglicht aufgrund der Herstellung von Folien äußerst geringer Dicken eine Einsparung an Rohstoffen und trägt somit zur Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit bei. Sie leistet somit einen Beitrag zur Umweltschonung. Dies gilt für Folien auf dem Hygienesektor wie auch für andere Anwendungen, vor allem in den Anwendungen, in denen die Folien in starkem Maße als Bestandteile von Wegwerfprodukten verwendet werden. Die erfindungsgemäß hergestellte Folie bietet im Hinblick auf die eingangs beschriebenen Probleme im Stand der Technik demgegenüber zahlreiche Verbesserungen und Vorteile:
Die Folie erlaubt eine hohe Temperaturbelastung, z. B. bei Hotmeltklebern. Die Folie zeigt fast keinen Nachschrumpf.
- Die Folie kann auch aufgrund ihrer Prägestruktur Blocking verhindern, da diese Struktur wie ein Abstandshalter zwischen den Folienlagen wirkt und damit ein Aneinanderkleben der Folieneinzellagen verhindert.
Die Folie kann auch aufgrund ihrer Prägestruktur einerseits das Aneinanderkleben der Folieneinzellagen verhindern und andererseits die Planlage der Folie erhöhen, da die Prägestruktur Dick- und Dünnstellen ausgleicht. Eine eventuelle Randverdickung durch Neck In kann über die Einstellung des Prägedrucks egalisiert werden.
Die Folie hat eine erhöhte Weiterreißfestigkeit (wegen„Weichglühen" der Folie nach dem Reckprozess). Die dreidimensionale Prägestruktur verhindert das leichte Einreißen der Folie, da durch die Prägestruktur eine Folienausrichtung in z-Richtung vorhanden ist.
Die Folie hat eine erhöhte Durchstoßfestigkeit. Die dreidimensionale Prägestruktur verhindert ein punktuelles Einreißen der Folie über die Superabsorberkörner, da eine Folienausrichtung in z-Richtung durch die Prägestruktur vorhanden ist.
Zu groß gewordene Poren können schrumpfen und damit können hohe Liquid Impact Werte reduziert werden. Das bedeutet, dass zu groß gewordene Poren von >ΐμηι durch das erfindungsgemäße Verfahren auf eine Größe von <ΐμηι geschrumpft werden können. Im Prägewerk wird über den Anstelldruck und die schockartige Kühlung eine Prägestruktur in die Folie eingebracht und zugleich die Porengröße eingefroren und damit fixiert.
Da die Folien kaum messbaren Nachschrumpf zeigen, können sie inline direkt nach dem Reckvorgang bedruckt werden, beispielweise mit einem zwischengeschalteten„Heißprägeverfahren".
Die Folie zeigt bei großen thermischen Belastungen, wie beispielsweise beim Auftrag von Hotmelt-Klebersystemen, höhere Widerstandskräfte bzw. geringes Schrumpfverhalten bzw. geringere sog. Burn Through- Effekte, wodurch die Lochbildung verringert wird bzw. nicht mehr auftritt.
Die erfindungsgemäß erhaltenen Folien können in vielen Bereichen verwendet werden. Sie finden Verwendung im Hygiene- oder Medikalbereich, z.B. als Wäscheschutzfolie oder allgemein als flüssigkeitsundurchlässige Sperrschicht, insbesondere als Backsheets in Windeln, Damenbinden, Betteinlagen oder in ähnlichen Produkten. Weiterhin können die Folien in anderen technischen Gebieten Anwendung finden, wie im Bausektor als Baufolien, z. B. für Dachunterspannbahnen, Estrichabdeckungen oder Wandabdeckungen, oder als Automobilbereich als Autoschutzfolien. Erfindungsgemäß erhaltene Folien können in bekannter Weise weiterverarbeitet werden, beispielsweise zu Vlies-Folien-Laminaten. Zur Herstellung solcher Laminate können sie mit Klebstoffen, bevorzugt inline, verklebt werden. Daneben können Vlies- Folien-Laminate auch durch dem Fachmann bekanntes Thermobonding hergestellt werden, bei dem das Material von einer erfindungsgemäß erhaltenen Folie und/oder von Vlies punktuell mittels zweier beheizter Walzen, meist einer Prägewalze (gravierte Stahlwalze) und einer glatten Stahlwalze als Gegenwalze, durch hohe Temperatur und Druck angeschmolzen wird und dadurch die Folie und das Vlies miteinander verbunden werden. Darüber hinaus können Vlies-Folien-Laminate auch mittels Thermolaminierung, beispielsweise wie in EP 1 784 306 Bi beschrieben, hergestellt werden. Eine Thermolaminierung ist insbesondere bei sehr dünnen Folien, z.B. 4 g/m2 bevorzugt. Alternativ können Vlies-Folien-Laminate auch mittels Ultraschall- Laminierung (z. B. mit Ultraschall Herrmann Technologie) hergestellt werden. Die hergestellten Vlies-Folien-Laminate können in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet werden.
Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden Beispiels näher erläutert, ohne die Erfindung zu beschränken.
BEISPIELE
Die Beispiele veranschaulichen die erfindungsgemäße Herstellung von Folien und zeigen ihr Verhalten beim Warmschrumpf.
Beispiel 1
Die Folien werden hergestellt, indem eine kreidegefüllte Folie aus zwei verschiedenen Polypropylen-Compounds gemäß üblichen Verfahren blasextrudiert wird. Die beiden Polypropylen-Compounds weisen einen unterschiedlichen Schmelzpunkt/-bereich auf. Das höherschmelzende Polypropylen-Compound enthält 92,5 Gew.-% %Polypropylen (PP) und 7,5 Gew.- % Ethylen-Copolymer. Es hat einen DSC-Schmelzpunkt von etwa i64°C und wird in einer Menge von 16 Gew.-% eingesetzt, bezogen auf 100 Gew.-% des eingesetzten Polymermaterials (d.h. ohne Füllstoff). Das niedrig schmelzende Polypropylen-Compound enthält 90,5 Gew.-% %PP und 9,5 Gew.-% Ethylen- Copolymer. Es hat einen DSC-Schmelzpunkt von etwa 138°C und wird in einer Menge von 80 Gew.-% eingesetzt, bezogen auf 100 Gew.-% des eingesetzten Polymermaterials. Jedes Compound hat einen Kreideanteil von etwa 60% (bezogen auf 100 Gew.-% Compound). Es werden noch 4 Gew.-% eines LDPE (DSC-Schmelzpunkt 111 °C), bezogen auf 100 Gew.-% des eingesetzten Polymermaterials zugegeben.
Die gefüllte, extrudierte Folie wird nach dem Extrusionsprozess einer Reck- Präge-Druckmaschine gemäß Figur 1 zugeführt. Dabei wird die Folie A mittels der temperierten Reckwalzen 1/2/3 m Maschinenrichtung ca. 2:1 verstreckt, um die Atmungsaktivität zu erzeugen. Anschließend wird die atmungsaktive Folie B über den Heizzylinder 7 bei verschiedenen Heizzylindertemperaturen, wie in Tabelle 1 unten angegeben, erwärmt. Nach der Erwärmung der Folie über dem Heizzylinder 7 wird die Folie C unter Beibehaltung dieses Zustandes dem Prägewerk (Prägewalze 8 und Gummiwalze 9) zugeführt und darin mit einer Prägestruktur versehen. Die Präge-Gummiwalzen sind stark gekühlt (<30°C) und befinden sich im gegenseitigen Anstelldruck von mehreren Tonnen, beispielsweise bei Werten von 4 bis 10 Tonnen Anstelldruck auf jeder Walzenseite. Die Folie D verlässt schockartig gekühlt und geprägt das Prägewerk.
Die Tabelle 1 gibt an, wie sich eine Folie in Abhängigkeit von der verwendeten Heizzylindertemperatur beim Warmschrumpf verhält.
Der Warmschrumpf wurde wie folgt gemäß ASTM D2732-96 bestimmt. Beschreibung
Bei der Überprüfung des Warmschrumpfes nach ASTM D2732-96 wird der Grad der Materialorientierung bestimmt.
Hierbei wird eine definierte Probe (10 x 10 cm) in einem Wasserbad bei 8o°C erhitzt, und nach 30 Sekunden wieder abgekühlt.
Als Schrumpfwert wird die Längendifferenz der Probe in % angegeben. Prüfmittel
Schrumpfbad, Maßband Probenvorbereitung
Auf den Proben wird ein Quadrat von 100 x 100 mm mittels Blechquadrat
aufgezeichnet,
und mit einem Maßband kontrolliert.
Die Proben sind mit Längs- bzw. Querrichtung zu kennzeichnen. Durchführung
Schrumpfbad auf 8o° Celsius einstellen.
Proben in das erhitzte Wasserbad eintauchen, nach 30 Sekunden vorsichtig entnehmen und abkühlen lassen (Wasserbad im Spülbecken).
Auswertung
Schrumpfwerte längs und quer: der Unterschied zwischen der ursprünglich markierten Messlänge und der geschrumpften Messlänge entspricht dem Schrumpfwert in %.
Die Messergebnisse gemäß Tabelle 1 wurden bei den angegebenen Heizzylindertemperaturen erhalten. Die angegebenen Heizzylindertemperaturen beziehen sich auf eine Messung innen am Heizzylinder über einen Temperatursensor (Platin-Messwiderstand, Ptioo Element). Die in Tabelle 1 angegebene Schrumpfrichtung gibt an, in welcher Richtung (Maschinenrichtung md oder Querrichtung cd) die Schrumpfung der Folie gemessen wurde.
Tabelle 1
HeizzylinderFlächenSchrumpfSchrumpf im temperatur [°C] gewicht richtung Wasserbad bei
[g/m2] 8o°C [96]
140 19,4 md 1,6
cd 0,3
137 18,8 md 2,5
cd 0,7 135 19,4 md 2,5
cd 0,7
133 19,0 md 3,9
cd 0,7
131 19,0 md 4,4
cd 0,5
129 19,4 md 5,3
cd 0,6
127 19,7 md 7,5
cd 0,2
125 19,7 md 7,5
cd 0,3
123 19,4 md 8,3
cd 0,2
121 20,0 md 9,6
cd 0,2
Ohne Heiz22,0 md 24,1
zylinder & cd 0,2
Kühlung
(Prägung)
Tabelle 1 zeigt deutlich, wie sich der Nachschrumpf verringert, wenn die Folie bei ansteigender Heizzylindertemperatur in den teilweise schmelzflüssigen Zustand geführt wird. Die Ergebnisse sind auch in Figur 2 als Diagramm graphisch dargestellt. Das Diagramm zeigt, in Abhängigkeit von der Heizzylindertemperatur, zum einen das Flächengewicht der Folie (oberer Teil des Diagramms; gestrichelte Linie) und zum anderen den Warmschrumpf (in einem Wasserbad von 8o°C) in md-Richtung (punktierte Linie) und cd-Richtung (durchgezogene Linie). Der Wert für den in Tabelle 1 angegebenen Schrumpf bei Arbeiten ohne Heizzylinder und Kühlung (Prägung) ist in Fig. 2 nicht gezeigt. Der Wert in Tabelle 1 zeigt deutlich, wie hoch der Schrumpf ohne Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist. Beispiel 2
Eine Folie wurde gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren bei einer Heizzylindertemperatur von 135 °C mit einem Flächengewicht von 16 g/m2 hergestellt. Diese Folie wurde mit einer Folie aus dem Stand der Technik (Vergleichsfolie) mit einem Flächengewicht von 22 g/m2 im Hinblick auf den Warmschrumpf bei verschiedenen Wasserbadtemperaturen, wie in Tabelle 2 angegeben, verglichen. Die Schrumpfmessung wurde analog zu Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Figure imgf000029_0001
Die Ergebnisse von Tabelle 2 sind für die md-Schrumpfrichtung auch in Figur 3 graphisch dargestellt. So zeigt das Diagramm von Figur 3 den Schrumpf in md- Richtung für die erfindungsgemäße Folie (gestrichelte Linie) und die Vergleichsfolie (Vergleich; durchgezogene Linie) in Abhängigkeit von der angegebenen Wasserbadtemperatur.
Aus Tabelle 2 lässt sich entnehmen, dass die erfindungsgemäße Folie einen weitaus geringeren Warmschrumpf zeigt als das Vergleichsprodukt. Die erfindungsgemäße Folie bietet deshalb große Vorteile bei hohen Temperaturen, wie sie z. B. in Lagerräumen oder Schiffen auftreten können. Sie würde bei großen thermischen Belastungen, wie beispielsweise beim Auftrag von Hotmelt- Klebersystemen, höhere Widerstandskräfte bzw. geringes Schrumpfverhalten bzw. geringere sog. Burn Through-Effekte zeigen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Verfahren zur Herstellung einer gefüllten Folienbahn aus einer mikroporösen Ausgangsfolienbahn aus thermoplastischem Polymermaterial, die wenigstens eine niedrig schmelzende Polymerkomponente, eine hoch schmelzende Polymerkomponente und einen Füllstoff enthält, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Erwärmen der mikroporösen Ausgangsfolienbahn bis zum teilweise geschmolzenen Zustand, bei dem sich wenigstens eine niedrig schmelzende Polymerkomponente im schmelzeflüssigen Zustand und wenigstens eine hoch schmelzende Polymerkomponente nicht im schmelzeflüssigen Zustand befindet, und
Abkühlen durch Führen der teilweise geschmolzenen Folienbahn durch einen gekühlten Walzenspalt.
Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroporöse Ausgangsfolienbahn einlagig ist.
Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroporöse Ausgangsfolienbahn mehrlagig ist, insbesondere dass die mikroporöse Ausgangsfolienbahn eine coextrudierte Folienbahn ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche l bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroporöse Ausgangsfolienbahn gereckt worden ist, insbesondere dass die Ausgangsfolienbahn nach ihrer Extrusion bei einem Reckverhältnis von 1,2:1 bis 4:1, bevorzugt 1,5:1 bis 3:1, gereckt worden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroporöse Ausgangsfolienbahn 10 bis 90 Gew.-% Füllstoff, insbesondere 20 bis 80 Gew.-% Füllstoff, insbesondere 30 bis 75 Gew.-% Füllstoff, bezogen auf 100 Gew.-% der Ausgangsfolienbahn, enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroporöse Ausgangsfolienbahn atmungsaktiv ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroporöse Ausgangsfolienbahn eine Wasserdampfdurchlässigkeit im Bereich von 500 bis 5000 g/m2 in 24h bei Messung gemäß ASTM E398 bei 37,8 °C und 90 % relativer Feuchtigkeit aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroporöse Ausgangsfolienbahn 15 bis 85 Gew.-% niedrig schmelzende Polymerkomponente und 85 bis 15 Gew.-% hoch schmelzende Polymerkomponente, bezogen auf 100 Gew.-% niedrig und hoch schmelzende Polymerkomponente, umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangsfolienbahn mit wenigstens einem Polyethylen als niedrig schmelzender Polymerkomponente und mit wenigstens einem Polypropylen als hoch schmelzender Polymerkomponente verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung der mikroporösen Ausgangsfolienbahn über einen Heizzylinder erfolgt, wobei zwischen dem Heizzylinder und der Folienbahn kein Vlies vorliegt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroporöse Ausgangsfolienbahn durch Blasextrusion, Castextrusion, oder Blasextrusion und Castextrusion hergestellt worden ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienbahn im gekühlten Walzenspalt einer
Abkühlung auf wenigstens 10 bis 30 °C unterhalb des Kristallitschmelzpunktes wenigstens einer niedrig schmelzenden Polymerkomponente unterworfen wird. 13. Folienbahn, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
14. Folienbahn nach Anspruch 13, mit einem Flächengewicht im Bereich von 1 bis 30 g/m2, insbesondere von 5 bis 25 g/m2, bevorzugt von 7 bis 20 g/m2, stärker bevorzugt von 10 bis 20 g/m2.
15. Verwendung der Folienbahn nach Anspruch 13 oder 14 im Hygiene- oder Medikalbereich, insbesondere für Backsheets in Windeln, für Betteinlagen oder Damenbinden.
16. Verwendung der Folienbahn nach Anspruch 13 oder 14 im Baubereich oder als Automobilschutzfolie.
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