DE10202333A1 - Verfahren zur Herstellung einer elastischen, luftdurchlässigen Verbundfolie - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer elastischen, luftdurchlässigen Verbundfolie

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elastischen, luftdurchlässigen Verbundfolie, wobei auf eine Elastomerschicht beidseits Materialbahnen aus einem Faservliesstoff aufgebracht werden und das mehrschichtige Material anschließend eine Ultraschallschweißstation durchläuft, in der die Elastomerschicht durch punktförmige Schweißungen unter Beibehaltung der Substanz des Faservliesstoffes an diskreten Stellen durch Ultraschall aufgeschmolzen wird. An den aufgeschmolzenen Stellen entsteht eine luftdurchlässige Struktur. Erfindungsgemäß wird ein Schmelzefilm aus einem thermoplastischen Elastomer einem Kaschierwerk zugeführt und im thermoplastifizierten Zustand zwischen die Materialbahnen aus Faservliesstoff eingebracht, die in das Kaschierwerk einlaufen. Die schmelzflüssige Zwischenschicht des mehrschichtigen Materials wird auf Erstarrungstemperatur gekühlt, wobei ein Kaschierverbund mit aus Faservliesstoff bestehenden Deckschichten entsteht. Der Kaschierverbund wird anschließend der Ultraschallschweißstation zugeführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elastischen, luftdurchlässigen Verbundfolie, wobei auf eine Elastomerschicht beidseits Materialbahnen aus einem Faservliesstoff aufgebracht werden und das mehrschichtige Material anschließend eine Ultraschallschweißstation durchläuft, in der die Elastomerschicht durch punktförmige Schweißungen unter Beibehaltung der Substanz des Faservliesstoffes an diskreten Stellen durch Ultraschall aufgeschmolzen wird, wobei an den aufgeschmolzenen Stellen luftdurchlässige Strukturen entstehen. - Nach dem Verfahren hergestellte Verbundfolien werden beispielsweise bei der Fabrikation von Windelhöschen als elastische Abschlussmanschetten verwendet. Sie müssen elastisch und weitgehend flüssigkeitsdicht sein. Zur Verbesserung des Tragekomforts besitzen sie eine textile Oberfläche und sind luftdurchlässig.
  • Ein Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen ist aus DE 42 38 541 A1 bekannt. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen werden die aus Faservliesstoff bestehenden Materialbahnen auf eine vorgefertigte und vorgestreckte Trägerfolie aufgebracht und durch Ultraschallschweißung punktförmig mit der elastomeren Trägerfolie verbunden. An den Schweißstellen wird die Trägerfolie durchgeschmolzen, wobei die außenseitigen Vliesbahnen miteinander verbunden und in das partiell aufschmelzende Material der Trägerfolie eingebunden werden. Es entstehen luftdurchlässige Bereiche, die von einer feinen, aus Vliesfäden erhaltenen Netzstruktur überdeckt sind. Um eine ausreichend feste Verbindung der Lagen herzustellen, ist eine große Zahl gleichmäßig über die Materialbahn verteilter Punktschweißungen erforderlich. Dadurch liegt auch die Verteilung der luftdurchlässigen Stellen fest. Bei dem bekannten Verfahren besteht keine Möglichkeit, die Anordnung der luftdurchlässigen Bereiche anwendungsbezogen festzulegen und beispielsweise auf bestimmte Abschnitte der Verbundfolie zu konzentrieren. Auch die Verbundfestigkeit der bekannten Verbundfolie ist noch verbesserungsbedürftig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer elastischen, luftdurchlässigen Verbundfolie anzugeben, mit dem ein Material hoher Verbundfestigkeit gefertigt werden kann und bei dem die luftdurchlässigen Bereiche anwendungsbezogen festgelegt werden können. Dabei soll die Zahl der Verfahrensschritte möglichst gering sein, damit die Verbundfolie kostengünstig gefertigt werden kann.
  • Ausgehend von einem Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst,
    dass ein Schmelzefilm aus thermoplastischem Elastomer einem Kaschierwerk zugeführt und im thermoplastifizierten Zustand zwischen die in das Kaschierwerk einlaufenden Materialbahnen aus Faservliesstoff eingebracht wird,
    dass die schmelzflüssige Zwischenschicht des mehrschichtigen Materials auf Erstarrungstemperatur gekühlt und dadurch ein Kaschierverbund mit aus Faservliesstoff bestehenden Deckschichten hergestellt wird und
    dass der Kaschierverbund anschließend der Ultraschallschweißstation zugeführt wird.
  • Die Kühlung der schmelzflüssigen Zwischenschicht erfolgt zweckmäßig an einer gekühlten Stahlwalze in einem von zwei Walzen begrenzten Walzenspalt des Kaschierwerkes. In der sich an das Kaschierwerk anschließenden Ultraschallschweißstation wird die Elastomerschicht an diskreten Stellen durch punktförmige Schweißungen aufgeschmolzen, wobei die Deckschichten ihre faserförmigen Strukturen beibehalten. Es ergeben sich luftdurchlässige Bereiche, die von einer feinen Faserstruktur der äußeren Schichten überdeckt sind. Beim partiellen Aufschmelzen der im Kaschierwerk abgekühlten und erstarrten Elastomerschicht werden die Fasern der Deckschichten in das thermoplastifizierte Material der Elastomerschicht eingebunden. Diese zusätzliche Fixierung des Vliesstoffes verstärkt den schon vorhandenen Materialverbund.
  • Vorzugsweise wird der Kaschierverbund in der Ultraschallschweißstation über eine Schweißwalze mit umfangsseitig vorstehenden Schweißstacheln geführt, wobei an den Kontaktflächen zwischen den Schweißstacheln und dem Kaschierverbund Ultraschallschwingungen erzeugt werden. Das Ultraschallwerkzeug kann insbesondere in Form von zwei Walzen ausgeführt werden, wobei eine Walze eine glatte Umfangsfläche aufweist und ein Widerlager für den Schweißvorgang bildet und die andere Walze als Schweißwalze mit umfangsseitig vorstehenden Schweißstacheln ausgebildet ist und die Sonotrode des Werkzeuges darstellt.
  • In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, dass der aus einem elastomerem Material bestehende Schmelzefilm in parallelen, zueinander beabstandeten Streifen dem Kaschierwerk zugeführt und zwischen die aus Faservliesstoff bestehenden Materialbahnen eingebracht wird. Dabei werden die aus Faservliesstoff bestehenden Materialbahnen in den Bereichen zwischen den Schmelzefilmstreifen miteinander verklebt, wobei der Klebstoff vor dem Einlauf der Materialbahnen in das Kaschierwerk streifenförmig auf mindestens eine der beiden Materialbahnen aufgetragen wird. Als Kleber sind beispielsweise Hotmeltkleber einsetzbar, die auf die Materialbahn aufgesprüht werden können. Die Sprühdüsen können nahe der gekühlten Stahlwalze des Kaschierwerkes angeordnet werden. Im Anschluss an das Kaschierwerk durchläuft die Materialverbundbahn die Ultraschallschweißstation, in der in der schon beschriebenen Weise durchlässige Strukturen in den elastischen Abschnitten des Verbundmaterials erzeugt werden.
  • Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, dass durch Coextrusion ein mehrlagiger Schmelzefilm hergestellt und im thermoplastifizierten Zustand zwischen die in das Kaschierwerk einlaufenden Materialbahnen aus Faservliesstoff eingebracht wird, wobei zumindest eine Schicht des Schmelzefilms aus einem thermoplastischem Elastomer besteht. Das Material der mit dem Faservliesstoff in Kontakt tretenden Schichten kann nach zusätzlichen Gesichtspunkten festgelegt und optimiert werden. Es ergeben sich Vorteile, wie z. B. eine bessere Kontrolle der Verbundhaftung zwischen dem elastischen Kern der Folie und dem außenseitigen Faservliesstoff. Durch geeignete Festlegung des Materials kann ferner die Beständigkeit der Verbundfolie gegen Umwelteinflüsse und gegen Substanzen, z. B. in Hautschutzmitteln verbessert werden. Die Verwendung eines durch Coextrusion hergestellten mehrlagigen Schmelzefilms ist bei allen zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.
  • Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Kaschierverbund kann anschließend in Längsrichtung und/oder quer zur Abzugsrichtung gereckt oder einer inkrementalen Verstreckung unterworfen werden. Durch die Nachbehandlung erhält die Verbundfolie in den verstreckten Bereichen eine höhere Elastizität.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen
  • Fig. 1 ein Verfahrensschema des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • Fig. 2 eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Das in den Figuren dargestellte Verfahren dient der Herstellung einer elastischen, luftdurchlässigen Verbundfolie, die eine elastomere Zwischenschicht und Deckschichten aus einem Faservliesstoff aufweist.
  • Bei dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren wird durch Extrusion ein Schmelzefilm 1 aus einem thermoplastischen Elastomer hergestellt und einem Kaschierwerk 2 zugeführt. Der Schmelzfilm 1 gelangt im thermoplastifizierten Zustand zwischen Materialbahnen 3 aus einem Faservliesstoff, die ebenfalls in das Kaschierwerk 2 einlaufen. Die schmelzeflüssige Zwischenschicht des mehrschichtigen Materials wird auf Erstarrungstemperatur gekühlt, wobei ein Kaschierverbund 4 mit einer elastomeren Zwischenschicht und Deckschichten aus Faservliesstoff entsteht. Der Kaschierverbund 4 wird anschließend einer Ultraschallschweißstation 5 zugeführt, in der die Elastomerschicht durch punktförmige Schweißungen unter Beibehaltung der Substanz des Faservliesstoffes an diskreten Stellen durch Ultraschall aufgeschmolzen wird. Dabei entstehen an den aufgeschmolzenen Stellen luftdurchlässige Strukturen. Für die punktförmigen Ultraschallschweißungen wird eine Schweißwalze 6 verwendet, die umfangsseitig vorstehende Schweißstacheln 7 aufweist. Der Kaschierverbund 4 wird über die Umfangsfläche der Walze 6 geführt, wobei an den Kontaktflächen zwischen den Schweißstacheln 7 und dem Kaschierverbund 4 Ultraschallschwingungen erzeugt werden. Zu diesem Zweck können die Schweißstacheln 7 mit Ultraschallköpfen 8 ausgerüstet sein. Dabei sollen jedoch auch anderweitige Einrichtungen, mit denen punktförmige Ultraschallschweißungen an Kunststofffolien vorgenommen werden können, nicht ausgeschlossen werden.
  • Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schmelzefilm 1 in parallelen, zueinander beabstandeten Streifen 9 dem Kaschierwerk 2 zugeführt und zwischen die aus Faservliesstoff bestehenden Materialbahnen 3 eingebracht. Die Vliesstoffbahnen 3 werden in Bereichen 10 zwischen den Schmelzefilmstreifen miteinander verklebt. Im Ausführungsbeispiel erfolgt eine flächige Verklebung dieser Materialbahnen 3, wobei der Klebstoff vor dem Einlauf der Materialbahnen in das Kaschierwerk 2 in Streifen auf mindestens eine der beiden Materialbahnen 3 aufgetragen wird.
  • Bei dem in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Verfahren kann als Schmelzefilm auch ein durch Coextrusion hergestellter mehrlagiger Schmelzefilm verwendet werden, der im thermoplastifizierten Zustand zwischen die in das Kaschierwerk einlaufenden Materialbahnen 3 eingebracht wird. Für die Schichten des coextrudierten Films können unterschiedliche Materialien verwendet werden. Zumindest eine Schicht des Schmelzefilms besteht dabei aus einem thermoplastischem Elastomer.
  • Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbundfolien können anschließend in Längsrichtung und/oder quer zur Abzugsrichtung gereckt oder einer inkrementalen Verstreckung unterworfen werden, um die Elastizität des Materials zu verbessern. Für die mechanische Nachbehandlung kann auf bekannte, hier nicht dargestellte Einrichtungen zurückgegriffen werden.
    • Beispiel 1
  • Nach dem in Fig. 1 dargestellten Verfahrensschema wird auf einer Breitschlitzdüsenextrusionsanlage 11 ein Compound auf Basis von Styrolethylenblockcopolymer (SEBS) mit einer Zugabe von Polyethylencopolymer extrudiert. Die Düsenbreite beträgt 1.000 mm. Der Düsenspalt wird auf 0,7 mm eingestellt. Bei einer Temperatur von 200 ±5°C wird die Schmelze direkt in das Kaschierwerk 2 extrudiert, das eine gekühlte Stahlwalze 12 und eine Gummiwalze 12' aufweist. Zwei Lagen Polypropylenyliesstoff werde abgewickelt und dem Kaschierwerk 2 als außenseitige Materialbahnen 3 zugeführt. Die Polymerschmelze fließt zwischen die beiden Lagen des Polypropylenfaservliesstoffes und wird an der Stahlkühlwalze 12 bis unter die Erstarrungstemperatur abgekühlt. Die Temperatur der Stahlkühlwalze 12 beträgt 60°C. Der Kaschierspalt wird auf 0,09 mm eingestellt. Direkt nach Verlassen des Kaschierwerkes 2 wird das Verbundmaterial der Ultraschweißstation 5 zugeführt und durchläuft ein Schweißwerkzeug aus paarweise angeordneten Walzen 6, 13. Eine Walze 13 besitzt eine glatte Umfangsfläche, die als Werkzeugwiderlager dient. Die andere Walze 6 ist als Schweißwalze mit umfangsseitig vorstehenden Schweißstacheln 7 ausgeführt und stellt die Sonotrode des Werkzeuges dar. Mit dem Ultraschallschweißwerkzeug wird die aus zwei Faservliesstoffbahnen und einer elastomeren Zwischenschicht bestehende Verbundfolie punktuell durchgeschweißt, wobei eine luftdurchlässige Struktur entsteht. An den ultraschallgeschweißten Stellen ist dabei auch die Haftung zwischen den Laminatlagen größer als in den umgebenden Bereichen.
    • Beispiel 2
  • Nach dem in Fig. 2 dargestellten Anlagenschema wird eine spezielle Extrusionsdüse 14 eingesetzt, aus der der Schmelzefilm in parallelen, zueinander beabstandeten Streifen 15 dem Kaschierwerk 2 zugeführt und zwischen die aus Faservliesstoff bestehenden Materialbahnen 3 eingebracht wird. Die aus einem thermoplastischen Elastomer bestehenden Streifen 15 weisen eine Dicke von ca. 100 µm auf und sind 50 mm breit. Der Abstand zwischen den Streifen beträgt jeweils 100 mm. Auf einem der zulaufenden Polypropylenfaservliesstoffe 3 wird streifenförmig ein Heißkleber auf Basis von Styrolisoprenstyrolblockcopolymer (SIS) aufgesprüht. Die Breite der Hotmeltstreifen beträgt 105 mm bei einem Abstand zwischen den Hotmeltstreifen von ca. 40 mm. Die Hotmeltstreifen sind so positioniert, dass eine Verklebung zwischen den beiden Faservliesstoffbahnen in den Bereichen 10 zustande kommt, in denen keine elastomeren Streifen vorhanden sind. Das nach dem beschriebenen Verfahren hergestellte Verbundmaterial wird anschließend in der zuvor beschriebenen Weise durch Ultraschallschweißungen luftdurchlässig gemacht und punktuell gebondet. Es entsteht eine luftdurchlässige Verbundfolie mit elastischen Streifeneinlagen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung einer elastischen, luftdurchlässigen Verbundfolie, wobei auf eine Elastomerschicht beidseits Materialbahnen aus einem Faservliesstoff aufgebracht werden und das mehrschichtige Material anschließend eine Ultraschallschweißstation durchläuft, in der die Elastomerschicht durch punktförmige Schweißungen unter Beibehaltung der Substanz des Faservliesstoffes an diskreten Stellen durch Ultraschall aufgeschmolzen wird, wobei an den aufgeschmolzenen Stellen luftdurchlässige Strukturen entstehen, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Schmelzefilm aus thermoplastischem Elastomer einem Kaschierwerk zugeführt und im thermoplastifizierten Zustand zwischen die in das Kaschierwerk einlaufenden Materialbahnen aus Faservliesstoff eingebracht wird,
dass die schmelzeflüssige Zwischenschicht des mehrschichtigen Materials auf Erstarrungstemperatur gekühlt und dadurch ein Kaschierverbund mit aus Faservliesstoff bestehenden Deckschichten hergestellt wird und
dass der Kaschierverbund anschließend der Ultraschallschweißstation zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung der schmelzeflüssigen Zwischenschicht an einer gekühlten Stahlwalze in einem von zwei Walzen begrenzten Walzenspalt erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaschierverbund in der Ultraschallschweißstation über eine Schweißwalze mit umfangsseitig vorstehenden Schweißstacheln geführt wird, wobei an den Kontaktflächen zwischen den Schweißstacheln und dem Kaschierverbund Ultraschallschwingungen erzeugt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzefilm in parallelen, zueinander beabstandeten Streifen dem Kaschierwerk zugeführt und zwischen die aus Faservliesstoff bestehenden Materialbahnen eingebracht wird und dass die aus Faservliesstoff bestehenden Materialbahnen in den Bereichen zwischen den Schmelzefilmstreifen miteinander verklebt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahnen flächig verklebt werden, wobei der Klebstoff vor dem Einlauf der Materialbahnen in das Kaschierwerk in Streifen auf mindestens eine der beiden Materialbahnen aufgetragen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Coextrusion ein mehrlagiger Schmelzefilm hergestellt und im thermoplastifizierten Zustand zwischen die in das Kaschierwerk einlaufenden Materialbahnen aus Faservliesstoff eingebracht wird, wobei zumindest eine Schicht des Schmelzefilms aus einem thermoplastischem Elastomer besteht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der die Ultraschallschweißstation verlassende Kaschierverbund in Längsrichtung und/oder quer zur Abzugsrichtung gereckt oder einer inkrementalen Verstreckung unterworfen wird.
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