DE60023332T3

DE60023332T3 - Koextrudierte, atmungsaktive und aus elastomer bestehende filme

Info

Publication number: DE60023332T3
Application number: DE2000623332
Authority: DE
Inventors: Glynis Walton; Susan Shawver; James FITTS; Jennifer REAVIS; Richard SHANE; Duane Uitenbroek
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1999-11-01
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2020-11-01
Also published as: EP1226018B2; EP1226018A1; JP2003513159A; CN1414900A; AU1447801A; MXPA02004367A; EP1226018B1; DE60023332T2; AR026324A1; BR0015175A; WO2001032403A1; DE60023332D1; US6479154B1; KR20020055588A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft koextrudierte elastomere atmungsaktive Folien zur Verwendung bei anpassbaren Kleidungsstücken und Körperpflegeprodukten. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung mehrschichtige Folien und Folienlaminate zur Verwendung mit Geweben bei Einweg-Kleidungsstücken und Körperpflegeprodukten.
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft dünne mehrschichtige Folien und deren Verwendung bei Laminaten und daraus hergestellten Artikeln. Folienlaminate sind ein wichtiger Handelsartikel geworden und finden eine breite Palette von Anwendungen, darunter auch die Verwendung in verschiedenen Artikeln: zum Beispiel als äußere Abdeckung für Körperpflegeprodukte wie Windeln, Sporthosen, Inkontinenzbekleidung, Damenhygieneprodukte und Ähnliches. Zusätzlich haben Folienlaminate bei verschiedenen anderen Körperartikeln, wie Kleidungsstücke, Operationskittel, Arbeitsschutzbekleidung, Wundverbände, Bandagen und Ähnliches, Verwendung gefunden. Die Folie kann die gewünschten Barriereeigenschaften für den Artikel bereitstellen, während andere daran anlaminierte Materialien zusätzliche gewünschte Merkmale, wie Verschleißfestigkeit und/oder Griffigkeit, bereitstellen können. Zusätzlich sind Folienlaminate zur Erhöhung des Komforts des Trägers wünschenswerterweise „atmungsaktiv” in dem Sinne, dass die Laminate als eine Barriere für Flüssigkeiten agieren, jedoch Wasserdampf und Luft ermöglichen, dort hindurchzugehen. Durch Erreichen und Aufrechterhalten hoher Atmungsaktivität ist es möglich, einen Artikel mit höherem Tragekomfort bereitzustellen, da die Migration von Wasserdampf durch das Gewebe hilft, Unbequemlichkeit auf Grund von überschüssiger Feuchtigkeit, die an der Haut anhaftet, zu verringern und/oder zu begrenzen. Somit kann ein solcher Artikel potenziell zu einem insgesamt verbesserten Hautwohlbefinden beitragen. Daher ist es oft wünschenswert, eine Folie zu verwenden, um die gewünschten Komfortniveaus bei einem Artikel zu erreichen. Zu diesem Zweck wurden Folien zum Erreichen spezifisch gewünschter Ziele konstruiert.
So wird, während eine Vielzahl von Folienlaminaten in dem Fachgebiet bekannt sind, beispielsweise bei einem besonders nützlichen Laminat eine atmungsaktive Barriere verwendet, die eine gedehnte gefüllte mehrschichtige (im Gegensatz zu einer einschichtigen) mikroporöse Folie umfasst. Solche Folien bestehen typischerweise aus einer relativ dicken und oft teureren (auf Grund der Verwendung größerer Mengen von weniger teuren Materialien) Kernschicht, die die Mehrheit des Folienmaterials umfasst, und relativ dünneren Außenhautschichten. Die Kernschicht wird oft mit Partikeln oder anderer Substanz gefüllt und dann zerdrückt oder gezogen, um ein feinporiges Netz über die gesamte Schicht zu bilden. Die Poren resultieren aus der Abtrennung des Polymers von den Füllstoffpartikeln. Das Folien-Poren-Netz ermöglicht, dass relativ hohe Niveaus an Gas und Wasserdampf durch die Folie hindurchdringen, während es als eine Barriere für Flüssigkeiten und Feststoffteilchen agiert. Die Menge an Füllstoff in der Folie und der Grad an Dehnung wird so gesteuert, dass ein Netz von Mikroporen einer Größe und/oder Häufigkeit erzeugt wird, um dem Gewebe den gewünschter Grad an Atmungsaktivität zu verleihen.
Eine beispielhafte gedehnte gefüllte Folie wird in der gemeinschaftlich übertragenen WO-Patentanmeldung 96/19346 für McCormack beschrieben, die eine mehrschichtige gefüllte Folie offenbart, die eine atmungsaktive mikroporöse Kernschicht umfasst, die aus einem extrudierbaren thermoplastischen Polymer wie einem Polyolefin, einschließlich Copolymere und/oder Mischungen davon, hergestellt ist. Eine oder mehrere atmungsaktive mikroporöse Außenhautschichten werden an der Kernschicht angebracht. McCormack unterstreicht die Verwendung einer generischen Kernschicht und speziell konstruierter Außenhautschichten. Die beschriebenen Außenhautschichten umfassen extrudierbare thermoplastische Polymere und/oder Zusatzstoffe, die dazu konstruiert sind, der Gesamtfolie spezialisierte Eigenschaften zu verleihen. Die Auswahl von Außenhautschicht-Polymeren in der McCormack-Quelle hängt von den gewünschten Gesamttolienattributen ab. Es werden mögliche Außenhautschicht-Polymere beschrieben, darunter auch Homopolymere, Copolymere und Mischungen von Polyolefinen sowie Ethylenvinylacetat (EVA), Ethylenethylacrylat (EEA), Ehylenacrylsäure (EAA), Ethylenmethylacrylat (EMA), Ethylenbutylacrylat (EBA), Polyester (PET), Nylon, Ethylenvinylalkohol (EVOH), Polystyrol, Polyurethan und olefinische thermoplastische Elastomere. Zusätzlich beschreibt McCormack die Verwendung von Antiblockmaterial zur Verbesserung der Verarbeitung und/oder zur Verhinderung ungewollter Anhaftung von Schichten. Die mit Feststoffteilchen gefüllte Folie von McCormack kann zur Verleihung von Atmungsaktivität gedehnt werden. Die gedehnte Folie kann dann an eine Vliesmatte anlaminiert werden, um ein Laminat zu erzeugen, dass die Vorteile der Stärke und Integrität der Vliesmatte und die Barriereeigenschaften der gedehnten Folie nutzt. Die McCormack-Quelle sieht nicht die Verwendung von Elastomeren höherer Leistung vor und bietet immer noch einen relativ hohen Grad an Atmungsaktivität bei geringen Kosten.
Folien wurden außerdem mit Kernschichten konstruiert, die speziell dabei helfen, das Auftreten von Ablagerungen an der Düsenlippe zu verringern, wobei es sich um die Ablagerung von Füllstoffpartikelrückständen handelt, die dazu neigen, sich an einer Extruderdüse zu sammeln, wenn das gefüllte Polymer während des Folienherstellprozesses extrudiert wird. Diese Ablagerung von Material an der Düsenlippe verlangsamt den Herstellprozess, da sie das Anhalten des Prozesses erfordert, damit das überschüssige Material von der Düsenlippe abgestreift werden kann. Solche Außenhautschichten, die EVA enthalten, werden oft dazu verwendet, dieses Ansammeln der Füllstoffpartikel zu verringern.
Die gemeinschaftlich übertragene WO-Patentanmeldung 99/14262 für Shawver u. a. beschreibt eine atmungsaktive mikroporöse Folie, die aus einer thermoplastischen Polymermischung aus einem ersten Polyethylenpolymer mit einer Dichte unter 0,89 g/cm³, einem zweiten Polyethylenpolymer mit einer Dichte von mehr als ungefähr 0,90 g/cm³ und einem Füllstoff besteht. Im Besonderen beschreibt die Quelle die Verwendung eines singulär aktiven/metallocenkatalysierten Polyethylens als Folienkomponente. Zwar werden die Attribute dieser Folie dahingehend beschrieben, dass sie gute Atmungsaktivität und Körperanpassung bietet und nicht unter Schrumpfung leidet, wenn sie Wärme ausgesetzt wird, aber die Shawver-Referenz beschreibt weder, dass strategisch platzierte kostenintensivere Elastomermaterialien dabei helfen, die elastomeren Eigenschaften von kostengünstigeren Elastomeren in einer Folie zu stützen, noch die Verwendung von Elastomeren höherer Leistung, während weiterhin relativ hohe Niveaus an Atmungsaktivität erreicht werden. Obwohl solche Folien elastische Eigenschaften aufweisen, ist eine Folie mit besseren elastischen Eigenschaften als die von metallocenkatalysierten Polyethylenelastomeren wünschenswert.
Zusätzlich zur Atmungsaktivität des mehrschichtigen Folienlaminats ermöglicht die Fähigkeit des Laminats, elastische Eigenschaften höherer Leistung zu zeigen, einem daraus hergestellten Kleidungsstück, bessere Körperanpassung bereitzustellen. Das Bereitstellen eines kostengünstigen mehrschichtigen Laminats, das die gewünschte Anpassung und Atmungsaktivität erreicht, ist problematisch, besonders bei gedehnten gefüllten Folien. Um gute Körperanpassung zu erreichen, muss die Polymerzusammensetzung der Folienschichten wünschenswerterweise gute Dehn- und Rückverformungseigenschaften aufweisen und dennoch außerdem das Bilden und Beibehalten von Poren bei der Verarbeitung zulassen können. Diese beiden Ziele stehen oft im Gegensatz zueinander.
Zum Beispiel beschreibt das US-Patent Nr. 5.691.034 für Krueger u. a. ein mehrschichtiges elastomeres Laminat mit mikrotexturierten Außenhautschichten. Das mehrschichtige Laminat besteht aus wenigstens einer elastomeren Schicht und wenigstens einer dünnen Außenhautschicht, die durch Koextrusion hergestellt wurde. Das Laminat wird in dem Patent mit drei Schichten dargestellt. Nach der Koextrusion wird das Laminat über die Elastizitätsgrenze der Außenhautschichten hinaus gedehnt und ihm dann Gelegenheit zum Rückverformen gegeben. Während die Krueger-Quelle die Verwendung von teuren elastomeren Materialien hoher Leistung vorsieht, sieht sie keine Atmungsaktivität bei dem beschriebenen Laminat vor. Dies ist bei Verwendung von Elastomeren höherer Leistung besonders schwierig zu erreichen, da diese Elastomere außerdem zu Porenverschluss nach dem Dehnen führen. Im Wesentlichen bleiben auf Grund der Retraktionseigenschaften der Elastomermaterialien die Mikroporen, die für das Herstellen der Atmungsaktivität der Folie erforderlich sind, nach dem Dehnprozess nicht immer offen.
Eine Lösung für dieses Problem bestand bisher darin, zusätzlichen Füllstoff hinzuzufügen, um das Retraktionsbestreben des Materials zu verringern, um dadurch zu ermöglichen, dass mehr Mikroporen offen bleiben, um dadurch ein atmungsaktives Produkt zu erzeugen. Diese Verringerung des Retraktionsattributs erzeugt einen bei dem Endprodukt höherprozentigen Verformungsrest, der im Allgemeinen ein Prozentsatz der Längenzunahme nach dem Dehnen ist, was im Verlauf der Zeit zu einem Verlust von Passgenauigkeit oder zu Durchhang führt, wenn eine Verwendung bei einem Artikel erfolgt, der Bewegung unterliegt (auch als Abschwächung bekannt).
Es ist außerdem bekannt, fünf Schichten bei einer mehrschichtigen Folie zu verwenden, um eine atmungsaktive Folie zu erreichen. Solche Folien erfordern oft Verbindungs- oder Haftschichten zum Binden der verschiedenen Außenhaut-/Außenschichten an eine zentrale Kernschicht. Es wurde festgestellt, dass die Verwendung einer Haftkomponente bei der Kernschicht zu Herstellungsschwierigkeiten führt, da der Klebrigmacher oft ungewolltes Verkleben/Anhaften während des Folienherstellprozesses fördert. Eine fünfschichtige Folienstruktur wird in US-Patent Nr. 5.164.258 für Shida u. a. offenbart. Shida offenbart eine mehrschichtige Struktur mit einer monolithischen Folienkernschicht einer hygroskopischen Gasbarriere und inneren und äußeren Oberflächenschichten, die dazu konstruiert sind, das Entweichen von Feuchtigkeit, die im Kern absorbiert wird, zu erleichtern. Die äußeren Schichten werden als geschäumt oder gefüllt beschrieben, um ihren Wasserdampfdurchgangskoeffizienten (WVTR) zu erhöhen. Shida u. a. beschreibt nicht Elastizitätsattribute der mehrschichtigen Folien.
Des Weiteren werden in der gemeinschaftlich übertragenen WO-Patentanmeldung 97/04955 Für Forte drei- und fünfschichtige Folien beschrieben. Forte beschreibt eine mehrschichtige atmungsaktive Folie und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Folie. Die fünfschichtige Folie, die einer beschriebenen dreischichtigen Ausführung vorgezogen wird, umfasst zwei haftende, mikroporöse Schichten, um das Verbinden der verschiedenen Schichten zu erleichtern. Die äußeren Schichten sind monolithisch und die mikroporöse Kernschicht ist gefüllt, um ein gewünschtes Niveau an Atmungsaktivität oder WVTR zu erreichen. Beim Beschreiben von fünfschichtigen Folien mit Haftschichten offenbart die Forte-Quelle eine Kernschicht, die ein thermoplastisches Polymer umfasst, das ein metallocenkatalysiertes Polyethylen enthält. Forte beschreibt außerdem, dass die monolithischen Außenhautschichten ein hydrophiles Polymerharz umfassen. Im Besonderen beschreibt Forte die Verwendung bestimmter Harze und im Besonderen Polymerharze der Marke Pebax^® in den äußeren fünf Schichten, im Speziellen Pebax^®4033-Harz.
Die in der Forte-Quelle beschriebenen dreischichtigen Folien verwenden eine mikroporöse und haftende Kernschicht, wobei die Haftkomponente entweder aus polymeren Materialien, die zum Binden an die Schichten fähig sind, einer Mischung von Materialien aus der äußeren monolithischen Schicht oder Verschnitt von mehrschichtigen Folien besteht. Die in diesem Patent beschriebene dreischichtige Ausführung umfasst keine getrennte äußere Haftschicht, sondern verwendet ein durch Schmelzen in die unverträgliche Außenhautschicht gemischtes EMA-Material zur Förderung der Verträglichkeit zwischen den Außenhaut- und Kernschichtmaterialien.
Zwar beschreibt Forte mikroporöse mehrschichtige Folien, die elastomer sind, aber Forte beschreibt keine mehrschichtige Folie, bei der elastomere Materialien höherer Leistung zur Unterstützung kostengünstigerer elastomerer Materialien niedrigerer Leistung strategisch an verschiedenen Positionen in dem Folienverbund platziert sind, die bei einer bestimmten Dehnung besonders wirksam sind, und beschreibt außerdem keine „Produkt”-Folien relativ hoher Atmungsaktivität, die selbst zu speziellen zusätzlichen Dehn- und Rückverformungsattributen fähig sind, insbesondere bei der dreischichtigen Folienausführung.
WO-A-9858799 offenbart sehr dünne mehrschichtige Folien und Laminat, die auf dem Gebiet der absorbierenden Körperpflegeprodukte verwendet werden.
WO-A-9828480 offenbart eine mikroporöse elastomere Folie und ein atmungsaktives Vlies-Laminat.
Somit besteht ein Bedarf für eine effiziente Folie und Laminat davon, die in der Lage sind, relativ hohe Atmungsaktivität (d. h. WVTR) und Körperanpassung unter Verwendung von hauptsächlich kostengünstigeren Elastomeren bereitzustellen, jedoch strategisch in einem Folienverbund platzierte teurere Elastomere hoher Leistung enthaften, um die Leistung der Elastomere relativ niedriger Leistung zu unterstützen, ohne Atmungsaktivität zu opfern. Es besteht ein Bedarf für eine mehrschichtige Produktfolie und Folienlaminat, die selbst die Dehnattribute mit signifikanter Rückverformung oder Retraktion aufweisen. Eine solche Verbesserung würde die Wahrung der Passgenauigkeit eines aus solchen Folien und/oder Laminaten hergestellten Artikels begünstigen. Es besteht ein Bedarf für eine mehrschichtige elastische und atmungsaktive Folie mit verringerter Düsenlippenablagerung während der Herstellung, die einen Verträglichkeitsmacher enthält, um die Koextrusion sowohl von polaren als auch von unpolaren Materialien zu ermöglichen. Des Weiteren besteht ein Bedarf für eine dreischichtige Folie, die sowohl elastisch als auch atmungsaktiv ist und dennoch nicht unter den logistischen Komplikationen der Herstellung einer fünfschichtigen Folie leidet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorgenannten Bedürfnisse werden erfüllt und die Probleme, die sich Fachleuten stellen, werden überwunden durch die atmungsaktive elastische mehrschichtige Folie, die umfasst:

– eine Kernschicht, die ein erstes Elastomer, wenigstens einen Füllstoff und ein Elastomer hoher Leistung umfasst, das ein Elastomer mit einem Hysteresewert von weniger als ungefähr 75 Prozent ist, wobei das erste Elastomer ein Elastomer niedriger Leistung ist, das ein Elastomer mit einem Hysteresewert von mehr als ungefähr 75 Prozent ist und das in einer Menge zwischen ungefähr 35 und 50 Prozent der Kernschicht vorhanden ist und wobei das Polymer hoher Leistung mit dem ersten Polymer gemischt ist; und
– wenigstens eine Außenhautschicht, die ein zweites Elastomer umfasst wobei das zweite Elastomer ein Elastomer hoher Leistung ist, das ein Elastomer mit einem Hysteresewert von weniger als ungefähr 75 Prozent ist, und wobei des Weiteren die elastische mehrschichtige Folie einen Wasserdampfdurchgangskoeffizienten von mehr als 1000 g/m²/24 h aufweist.

Vorzugsweise umfasst die atmungsaktive elastische mehrschichtige Folie ein Elastomer hoher Leistung, das einen Hysteresewert von weniger als 60 Prozent hat.
Des Weiteren umfasst das erste Elastomer vorzugsweise ein Polyolefin und das zweite Elastomer wird aus der Gruppe ausgewählt, die aus thermoplastischen Polyurethanen, Polyetheramiden und Block-Copolymeren sowie Kombinationen daraus besteht.
Bei einer bevorzugten Ausführung enthält die atmungsaktive elastische mehrschichtige Folie zwei Außenhautschichten an einander gegenüberliegenden Seiten der Kernschicht.
Es wird des Weiteren bevorzugt, dass die Außenhautschicht(en) des Weiteren ein Ethylenmethylacrylat enthält/enthalten.
Stärker bevorzugt wird, dass das erste Elastomer ein Polyethylen ist.
Vorzugsweise enthält/enthalten die Außenhautschicht(en) einen Verträglichkeitsmacher.
Bei einer bevorzugten Ausführung ist ein Antiblockmittel in die Außenhautschicht(en) gemischt.
Es wird des Weiteren bevorzugt, dass die Folie eine Dicke zwischen ungefähr 0,6 und 1,2 Millimeter hat und die Außenhautschicht(en) eine Gesamtdicke von ungefähr 3 Prozent der Gesamt-Foliendicke hat/haben.
Die gefüllte Folie wird gedehnt/orientiert, um eine mikroporöse Folie mit an den Füllstoff angrenzenden Hohlräumen zu erzeugen, wobei die Folie einen WVTR von wenigstens 1.000 g/m²/24 h hat. Die resultierende mikroporöse Folie der vorliegenden Erfindung weist Elastizität ohne Opferung von Atmungsaktivität auf. Wünschenswerterweise besteht die Kernschicht aus einem kostengünstigeren Elastomer niedriger Leistung mit einem Hysteresewert von mehr als ungefähr 75 Prozent, wie einem Polyolefinelastomer, und im Besonderen elastomerem metallocenkatalysierten Polyethylen. Alternativ können kleine Mengen von Elastomer höherer Leistung, wie styrenes Block-Copolymer (wie Kraton^® G) mit dem kostengünstigeren Elastomer niedrigerer Leistung in dem Kern gemischt werden, um die Gesamt-Elastizitätsleistung des Materials zu verbessern.
Wünschenswerterweise bestehen die Außenhautschichten aus gemischten Elastomeren höherer Leistung und im Besonderen aus thermoplastischen Polyurethanelastomeren und Polyetheramiden mit einem Hysteresewert von weniger als ungefähr 75 Prozent und wünschenswerterweise weniger als 60 Prozent. Wünschenswerterweise wird EMA mit hohen Methylacrylatgraden mit dem Elastomer höherer Leistung in den Außenhautschichten gemischt, um als Verträglichkeitsmacher zu agieren und das Anhaften an die Kernschicht und faserige äußere Schicht bei einem Laminat zu verbessern. Die Außenhautschicht hilft beim Verringern von Düsenlippenablagerung während des Folienextrusionsprozesses.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Styrol-Block-Copolymer-Elastomer-Harz zu der/den elastischen Außenhautschicht(en) hinzugefügt, um als Verträglichkeitsmacher zu agieren, um beim Haften von zwei unverträglichen Materialien wie diejenigen, die in den Kern- und Außenhautschichten zu finden sind, zu unterstützen.
Bei noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die mikroporöse Folie der vorliegenden Erfindung an eine faserige Schicht anlaminiert. Die faserige Schicht kann eine Vliesmatte wie beispielsweise eine dehnbare Vliesmatte sein. Folien/Vlies-Laminate der vorliegenden Erfindung können als Barriereschicht bei Körperartikeln, wie beispielsweise Windeln als äußere Abdeckung, Inkontinenzbekleidungen für Erwachsene, Schutzkleidung und Ähnliches, verwendet werden. Zusätzlich bilden, bei noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, die atmungsaktiven mikroporösen Folien und/oder Folienlaminate der vorliegenden Erfindung eine Komponente eines absorbierenden Körperartikels. Als ein Beispiel kann ein absorbierender Körperartikel eine flüssigkeitsdurchlässige Zwischenlage; einen absorbierenden Kern; und eine mikroporöse Folie oder Folienlaminat der vorliegenden Erfindung enthalten, wobei der absorbierende Kern zwischen der flüssigkeitsdurchlässigen Zwischenlage und der mikroporösen Folie oder dem Folienlaminat positioniert ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine als Schnitt ausgeführte Seitenansicht einer mehrschichtigen Produktfolie nach der vorliegenden Erfindung. Die rechte Seite der Folie wurde aufgespalten, um ihre Beschreibung zu erleichtern.
2 ist eine als Schnitt ausgeführte Seitenansicht eines Laminats aus mehrschichtiger Folie/Vlies nach der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Seitenansicht eines Prozesses zur Bildung einer mehrschichtigen Folie und eines Laminats aus mehrschichtiger Folie/Vlies nach der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine teilweise aufgeschnitten dargestellte Draufsicht eines beispielhaften absorbierenden Artikels zur Körperpflege, in diesem Fall eine Windel, bei dem eine mehrschichtige Folie und eines Laminats aus mehrschichtiger Folie/Vlies nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Definitionen
Der Begriff „umfassend” ist so, wie er hierin und in den Ansprüchen verwendet wird, einschließlich oder unbeschränkt und schließt keine zusätzlichen ungenannten Elemente, Bestandteile oder Verfahrensschritte aus.
Der Begriff „rückverformen” bezieht sich so, wie er hierin verwendet wird, auf ein Zusammenziehen von gedehntem Material bei Beendigung einer Vorspannungskraft nach dem Dehnen des Materials durch Anwendung der Vorspannungskraft. Wird zum Beispiel ein Material mit einer entspannten, unvorgespannten Länge von 1 Zoll (2,5 cm) durch Dehnen auf eine Länge von 1,5 Zoll (3,75 cm) fünfzig Prozent gestreckt, wäre das Material 50 Prozent gestreckt und hätte eine gedehnte Länge, die 150 Prozent seiner entspannten Länge entspräche oder 1,5 Mal gedehnt wäre. Wenn sich dieses beispielhafte gedehnte Material zusammenzieht, das heißt nach Lösen der Vorspannungs- und Dehnkraft zu einer Länge von 1,1 Zoll (2,75 cm) rückverformt, hätte sich das Material um 80 Prozent seiner Streckung von 0,5 Zoll (1,25 cm) rückverformt. Die prozentuale Rückverformung kann ausgedrückt werden als [(maximale Dehnlänge – Probenendlänge)/(maximale Dehnlänge – Probenanfangslänge)] × 100.
Der Begriff „Vlies”-stoff oder -matte bedeutet so, wie er hierin verwendet wird, eine Matte mit einer Struktur von einzelnen Fasern oder Fäden, die zwar verflochten sind, jedoch nicht auf eine erkennbare Weise wie bei einem gestrickten Gewebe. Vliesstoffe oder -matten werden durch viele Prozesse gebildet wie zum Beispiel durch Schmelzblasprozesse, Spinnvliesprozesse, Wasserstrahlverfestigung, aerodynamische Vlieslegungs- und Kardenvliesverfestigungsprozesse.
Der Begriff „dehnbar” bedeutet so, wie er hierin verwendet wird, in wenigstens eine Richtung streckbar oder reckbar.
Der Begriff „Spinnvliesfasern” bezieht sich so, wie er hierin verwendet wird, auf Fasern mit kleinem Durchmesser aus molekülorientiertem Polymermaterial. Spinnvliesfasern können gebildet werden, indem geschmolzenes thermoplastisches Material als Filamente aus einer Vielzahl von feinen, normalerweise kreisförmigen Kapillaren von einer Spinndüse extrudiert werden, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann schnell verringert wird, wie beispielsweise in US-Patent 4.340.563 für Appel u. a., US-Patent 3.692.618 für Dorschner u. a., US-Patent 3.802.817 für Matsuki u. a., US-Patent 3.338.992 und 3.341.394 für Kinney, US-Patent 3.502.763 für Hartman, US-Patent 3.542.615 für Dobo u. a. und US-Patent 5.382.400 für Pike u. a. Spinnvliesfasern sind im Allgemeinen nicht klebrig, wenn sie auf einer Niederschlagsfläche abgelagert werden, und sind im Allgemeinen endlos. Spinnvliesfasern haben oft einen Durchmesser von ungefähr 10 Mikrometer oder größer. Feinfaserige Spinnvliesmatten (mit einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von weniger als ungefähr 10 Mikrometer) können jedoch durch verschiedene Verfahren erzielt werden, wozu, ohne jedoch dar auf beschränkt zu sein, diejenigen gehören, die in der gemeinschaftlich erteilten WO-Patentanmeldung 98/23804 für Marmon u. a. und dem US-Patent Nr. 5.759.926 für Pike u. a. beschrieben wenden.
Der Begriff „Schmelzblasfasern” bedeutet so, wie er hierin verwendet wird, Fasern aus Polymermaterial, die im Allgemeinen gebildet werden, indem ein geschmolzenes thermoplastisches Material durch eine Vielzahl von feinen, normalerweise kreisförmigen Düsenkapillaren als geschmolzene Fäden oder Filamente in konvergierende hochschnelle, normalerweise heiße Gasströme (z. B. Luft) extrudiert wird, die die Filamente aus geschmolzenem thermoplastischem Material verfeinern, um ihren Durchmesser zu verringern. Danach können die Schmelzblasfasern durch den hochschnellen Gasstrom getragen werden und werden auf einer Niederschlagsfläche abgelagert, um eine Matte aus ungeordnet dispergierten Schmelzblasfasern zu bilden. Ein solcher Prozess wird beispielsweise in dem US-Patent 3.849.241 für Butin u. a. und 5.271.883 für Timmons u. a. offenbart. Schmelzblasfasern können endlos oder unterbrochen sein, besitzen im Allgemeinen einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 10 Mikrometer und sind im Allgemeinen klebrig, wenn sie auf einer Niederschlagsfläche abgelagert werden.
Der Begriff „mehrschichtiges Vlies-Laminat” bedeutet so, wie er hierin verwendet wird, ein Laminat aus zwei oder mehr Schichten, bei dem wenigstens eine der Schichten ein Vlies-Material wie beispielsweise eine Spinnvliesschicht ist. Zum Beispiel kann ein mehrschichtiges Vlies-Laminat ein Spinnvlies/Schmelzblas/Spinnvlies(SMS)-Laminat oder ein Laminat, bei dem wenigstens eine der Schichten ein Vlies ist und die andere(n) Schicht(en) ein anderes Material wie eine Folie in einem Spinnvlies/Folie-Laminat (SF) ist/sind. Beispiele für mehrschichtige Vlies-Laminate werden in US-Patent 4.041.203 für Brock u. a., US-Patent 5.178.931 für Perkins u. a. und US-Patent 5.188.885 für Timmons u. a. offenbart. Solch ein Laminat kann hergestellt werden, indem auf einem laufenden Formband erst eine Spinnvliesstoffschicht, dann eine Schmelzblasstoffschicht und zuletzt eine andere Spinnvliesschicht sequenziell abgelagert werden und dann das Laminat verbunden wird, wie durch das nachfolgend beschriebene Thermopunktbonden. Alternativ können die Stoffschichten einzeln hergestellt, in Rollen gesammelt und in einem getrennten Verbindungsschritt kombiniert werden.
Der Begriff „Polymer” umfasst so, wie er hierin verwendet wird, im Allgemeinen, ohne darauf beschränkt zu sein, Homopolymere, Copolymere, wie beispielsweise Block-Copolymere, Pfropf-Copolymere, statistische und alternierende Copolymere, Terpolymere usw. und Mischungen und Modifzierungen davon. Des Weiteren umfasst der Begriff „Polymer”, soweit nicht anderweitig speziell begrenzt, alle möglichen räumlichen Konfigurationen des Moleküls. Diese Konfigurationen umfassen, ahne darauf beschränkt zu sein, isotaktische, syndiotaktische und ungeordnete Symmetrien.
Der Begriff „Maschinenrichtung” oder MD bedeutet so, wie er hierin verwendet wird, die Länge eines Stoffes in der Richtung seiner Herstellung. Der Begriff „Maschinenquerrichtung” oder CD bedeutet so, wie er hierin verwendet wird, die Stoffbreite, d. h. eine im Allgemeinen senkrecht zur MD verlaufende Richtung.
Der Begriff „Ultraschallbonden” bedeutet so, wie er hierin verwendet wird, ein Prozess, der zum Beispiel durchgeführt wird, indem der Stoff zwischen einem Schallhorn und einer Ambosswalze hindurchgeführt wird, wie in US-Patent 4.374.888 für Bornslaeger dargestellt.
Der Begriff „Punktbonden” bedeutet so, wie er hierin verwendet wird, das Verbinden von einem oder mehreren Stoffschichten an einer Vielzahl von diskreten Verbindungspunkten. Zum Beispiel beinhaltet Thermopunktbonden im Allgemeinen das Hindurchführen von einer oder mehreren zu verbindenden Schichten zwischen erwärmten Walzen wie beispielsweise eine Prägewalze oder eine glatte Kalanderwalze. Die Prägewalze ist in einer Form gemustert, so dass der gesamte Stoff nicht über seine gesamte Fläche verbunden wird, und die Ambosswalze ist normalerweise flach. Als Folge wurden aus funktionellen wie auch aus ästhetischen Gründen verschiedene Muster für Prägewalzen entwickelt. Ein Beispiel für elf Punktbondmuster ist das Hansen Pennings- oder „H&P”-Muster mit etwa 30 Prozent Bindefläche, wenn es neu ist, und mit ungefähr 200 Verbindungen/Quadratzoll, wie in dem US-Patent 3.855.046 für Hansen und Pennings angegeben. Das H&P-Muster besitzt Quadratpunkt- oder Nadelbindeflächen, bei denen jede Nadel eine Seitenabmessung von 0,038 Zoll (0,965 mm), einen Abstand von 0,070 Zoll (1,778 mm) zwischen den Nadeln und eine Bondtiefe von 0,023 Zoll (0,584 mm) aufweist. Ein anderes typisches Punktbondmuster ist das erweiterte Hansen Pennings- oder „EHP”-Bandmuster, das eine 15-prozentige Bindefläche erzeugt, wenn es neu ist, wobei eine Quadratnadel eine Seitenabmessung von 0,037 Zoll (0,94 mm), einen Nadelabstand von 0,097 Zoll (2,464 mm) und eine Tiefe von 0,039 Zoll (0,991 mm) aufweist. Ein anderes typisches Punktbondmuster, das als „714” bezeichnet wird, besitzt rechteckige Nadelbindeflächen, bei denen jede Nadel eine Seitenabmessung von 0,023 Zoll (0,584 mm), einen Abstand von 0,062 Zoll (1,575 mm) zwischen den Nadeln und eine Bondtiefe von 0,033 Zoll (0,838 mm) aufweist. Das resultierende Muster besitzt eine verbundene Fläche von ungefähr 15 Prozent, wenn es neu ist. Noch ein anderes übliches Muster ist das C-Star-Muster, das, wenn es neu ist, eine Bindefläche von ungefähr 16,9 Prozent aufweist. Das C-Star-Muster besitzt ein quergerichtetes Balken- oder „Kord”-Muster, das von Sternschnuppen unterbrochen wird. Andere übliche Muster umfassen ein Karomuster mit wiederholten und leicht versetzten Karos mit einer ungefähr 16-prozentigen Bindefläche und einem Drahtwebmuster, des so aussieht wie es der Name erwarten lässt, z. B. wie eine Fensterscheibe mit einer ungefähr 15-prozentigen Bindefläche. Ein weiteres Muster ist das „S-Weave”-Muster mit einer ungefähr 17-prozentigen Bindefläche, wenn es neu ist, und ein Baby Object-Muster mit einer ungefähr 12-prozentigen Bindefläche, wenn es neu ist. Solche Verbindungsmuster werden des Weiteren in US-Patent Nr. 5.599.420 für Yeo u. a. beschrieben. Typischerweise beträgt die prozentuale Bindefläche weniger als ungefähr 50 Prozent und variiert in einer wünschenswerteren Form von ungefähr 10 Prozent bis ungefähr 30 Prozent der Fläche der Stoff/Laminat-Matte.
„Elastisch” oder „elastomer” bezieht sich so, wie es hierin verwendet wird, auf Material, das bei Anwendung einer Vorspannkraft in wenigstens eine Richtung dehnbar oder streckbar ist und ungefähr zu seinen ursprünglichen Abmessungen zurückkehrt, nachdem die Kraft entfernt wurde. Zum Beispiel ein gestrecktes Material mit einer Vorspannlänge, die wenigstens 50 Prozent größer als seine entspannte unvorgespannte Länge ist und das sich bei Lösen der Streckkraft in einen Bereich von wenigstens 50 Prozent seiner Streckung hinein rückverformt. Ein hypothetisches Beispiel wäre eine Ein-(1-)Zoll-Probe von einem Material, das auf wenigstens 0,038 mm (1,50 Zoll) streckbar ist und das sich bei Lösen der Vorspannkraft zu einer Länge von nicht mehr als 0,031 mm (1,25 Zoll) rückverformt.
Der Begriff „prozentuale Dehnung” bezieht sich so, wie er hierin verwendet wird, auf das Verhältnis, das bestimmt wird, indem die Zunahme bei der gedehnten Abmessung gemessen wird und dieser Wert durch die ursprüngliche Abmessung geteilt wird, d. h. (Zunahme bei gedehnter Abmessung/ursprüngliche Abmessung) × 100.
Der Begriff „Verformungsrest” bezieht sich so, wie er hierin verwendet wird, auf die beibehaltene Streckung bei einer Materialprobe nach Streckung und Rückverformung, d. h. nachdem das Material gedehnt wurde und Gelegenheit erhalten hat, sich zu entspannen.
Der Begriff „prozentualer Verformungsrest” ist so, wie er hierin verwendet wird, das Maß der Menge des Materials, das von seiner ursprünglichen Länge gedehnt wurde, nachdem es dem Arbeitstakt unterworfen wurde. Die verbleibende Dehnung nach Entfernen der angewendeten Belastung wird als der prozentuale Verformungsrest gemessen. Der prozentuale Verformungsrest liegt dort, wo die Retraktionskurve eines Taktes die Streckungsachse kreuzt und so, wie des Weiteren im Folgenden beschrieben wird.
Der Begriff „inelastisch” oder „unelastisch” bezieht sich, so wie er hierin verwendet wird, auf ein Material, das nicht in die vorgenannte Definition von „elastisch” fällt.
Der Begriff „atmungsaktiv” bezieht sich so, wie er hierin verwendet wird, auf ein Material, das für Wasserdampf durchlässig ist und einen Mindest-WVTR (Wasserdampfdurchgangskoeffizienten) von ungefähr 1.000 g/m²/24 h aufweist. Der WVTR eines Stoffes gibt, bei einem Aspekt, an, wie bequem ein Stoff zu tragen wäre. Der WVTR wird wie nachfolgend angegeben gemessen und die Ergebnisse werden in Gramm/Quadratmeter/24 Stunden wiedergegeben. Oft haben jedoch Anwendungen von atmungsaktiven Barrieren wünschenswerterweise höhere WVTR und atmungsaktive Barrieren der vorliegenden Erfindung können WVTR aufweisen, die ungefähr 1200 g/m²/24 h, 1.500 g/m²/24 h, 1.800 g/m²/24 h überschreiten oder sogar 2.000 g/m²/24 h überschreiten.
Der Begriff „Mischung” bedeutet so, wie er hierin verwendet wird, ein Gemisch von zwei oder mehr Polymeren. in manchen Fällen sind die Bestandteile der Mischung nicht verträglich, wurden aber unter hoher Scherbeanspruchung schmelzgemischt, um eine homogene Mischung bereitzustellen.
Der Begriff „Verträglichkeitsmacher” bedeutet so, wie er hierin verwendet wird, ein Material, das bei der Haftung von zwei normalerweise unverträglichen Materialien unterstützt.
Der Begriff „Kleidungsstück” bedeutet so, wie er hierin verwendet wird, jede Art von Bekleidung, die getragen werden kann. Dazu gehören industrielle Arbeitskleidung und Overalls, Unterbekleidung, Hosen, Hemden, Jacken, Handschuhe, Socken und Ähnliches.
Der Begriff „Körperpflegeprodukt” bedeutet so, wie er hierin verwendet wird, Windeln, Trainingshosen, absorbierende Unterhosen, Inkontinenzprodukte für Erwachsene und Damenhygieneprodukte.
Der Begriff „Elastomer hoher Leistung” bedeutet so, wie er hierin verwendet wird, ein Elastomer mit einem Hysteresewert von weniger als ungefähr 75 Prozent nach der Bestimmung durch das nachfolgend beschriebene Verfahren und wünschenswerterweise von weniger als ungefähr 60 Prozent für eine Probe bei 10 g/m². Der Hysteresewert wird bestimmt, indem zunächst eine Probe zu einer Zerreißdehnung eines vorgegebenen Prozentsatzes (wie 50 oder 100 Prozent) gestreckt wird und die Probe dann Gelegenheit erhält, sich zu einem Grad zurückzuziehen, bei dem der Restwiderstand Null ist. Für die Zwecke dieser Anwendung ist der Begriff „Zerreißdehnung” so zu verstehen, dass er eine vorgegebene prozentuale Streckung bedeutet. Für die Zwecke dieser Anwendung werden die den Hysteresewert bestimmenden Zahlen gemäß der Verwendung in der Definition von Elastomeren hoher und niedriger Leistung (und wie des Weiteren im Folgenden beschrieben) bei 30 Prozent und bei 50 Prozent der Gesamt-Zerreißdehnung in der Maschinenquerrichtung abgelesen.
Der Begriff „Elastomer niedriger Leistung” bedeutet so, wie er hierin verwendet wird, ein Elastomer mit einem Hysteresewert von mehr als ungefähr 75 Prozent nach der Bestimmung durch das nachfolgend beschriebene Verfahren.
Der Begriff „Vorfolie” bedeutet so, wie er hierin verwendet wird, eine gefüllte Folie, die noch nicht gedehnt oder orientiert wurde, um ihren Partikelfüllstoff von ihrer Polymerkomponente zu trennen, um dadurch Mikroporen zu erzeugen.
Der Begriff „Produktfolie” bedeutet so, wie er hierin verwendet wird, eine mikroporöse gefüllte Folie, die gedehnt oder orientiert wurde, so dass Hohlräume um ihre Partikelfüllstoffkomponenten herum gebildet wurden, um ihren Partikelfüllstoff von den Polymerkomponenten zu trennen. Die Produktfolie kann in dieser Form verwendet werden oder nachfolgend in einem Laminat verwendet werden.
Der Begriff „monolithisch” bedeutet so, wie er hierin verwendet wird, eine ungefüllte Folie oder Folienschicht.
Der Begriff „Füllstoff” soll so, wie er hierin verwendet wird, Partikel und/oder Formen von Material enthalten, die zu einem Folienpolymer-Extrusionsmaterial, das die extrudierte Folie nicht chemisch beeinträchtigt oder negativ beeinflusst, hinzugefügt werden können und die des Weiteren gleichförmig über die gesamte Folie dispergiert werden können. Im Allgemeinen sind die Füllstoffe partikelförmig mit durchschnittlichen Partikelgrößen in dem Bereich von ungefähr 0,1 bis ungefähr 10 Mikrometer, wünschenswerterweise von ungefähr 0,1 bis ungefähr 4 Mikrometer.
Der Begriff „Partikelgröße” beschreibt so, wie er hierin verwendet wird, die größte Abmessung oder Länge des Füllstoffpartikels.
Der Begriff „Bikomponentenfasern” bezieht sich so, wie er hierin verwendet wird, auf Fasern, die aus wenigstens zwei Polymerquellen gebildet wurden, von getrennten Extrudern extrudiert wurden, aber zusammengesponnen wurden, um eine Faser zu bilden. Bikomponentenfasern werden außerdem manchmal als Bifasern oder Mehrkomponentenfasern bezeichnet. Die Polymere sind in im Wesentlichen stetig positionierten unterschiedlichen Zonen über die Querschnitte der Bikomponentenfasern angeordnet und erstrecken sich kontinuierlich entlang der Länge der Bikomponentenfasern. Die Konfiguration einer solchen Bikomponentenfaser kann beispielsweise eine Mantel/Kern-Anordnung, bei der ein Polymer von einem anderen umgeben wird, sein oder kann eine Seite-an-Seite-Anordnung, eine Tortenanordnung oder eine „Inseln-im-Meer”-Anordnung sein. Bikomponentenfasern werden von US-Patent 5.108.820 für Kaneko u. a., US-Patent 4.795.668 für Krueger u. a. US-Patent 5.540.992 für Marcher u. a. und US-Patent 5.336.552 für Strack u. a erläutert. Bikomponentenfasern werden außerdem von US-Patent 5.382.400 für Pike u. a. gelehrt. Bei Bikomponentenfasern können die Polymere in Verhältnissen von 75/25, 50/50, 25/75 oder einem anderen gewünschten Verhältnis vorhanden sein.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft mehrschichtige atmungsaktive elastomere Produktfolien, das heißt Folien mit zwei oder mehr Schichten, Verfahren zum Herstellen solcher Folien sowie die Folien, die an Trageschichten anlaminiert sind, wie zum Beispiel faserige Vliesmatten. Bezugnehmend auf 1 wird dort eine mehrschichtige Produktfolie (und im Besonderen eine Produktfolie, die dem Herstellprozess entnommen wurde) (10c) gezeigt, die zum Zwecke der Darstellung auf der rechten Seite der Zeichnung aufgespalten wurde. Die mehrschichtige Produktfolie (10c) enthält eine Kernschicht (12). Die Kernschicht (12) besitzt eine erste Außenfläche (14) und eine zweite Außenfläche (16). Die Kernschicht besitzt außerdem eine Kerndicke (22). An der ersten Außenfläche (14) der Kernschicht (12) ist eine erste Außenhautschicht (18) angebracht, die eine erste Außenhautdicke (24) besitzt. An der zweiten Außenfläche (16) der Kernschicht (12) ist eine optionale zweite Außenhautschicht (20) angebracht, die eine zweite Außenhautdicke (26) besitzt. Die mehrschichtige Folie hat wünschenswerterterweise drei Schichten.
Die Kernschicht (12), die wünschenswerterweise zwischen 85 und 98 Prozent der Gesamtfolie ausmacht, ist aus einem ersten Elastomer, einem extrudierbaren elastomeren Polymer niedriger Leistung oder einem Gemisch der Polymere, wie Polyolefine, hergestellt. Die Kernschicht besteht wünschenswerterweise aus Polyethylen und im Besonderen aus singulär aktivem/metallocenkatalysiertem Polyethylen, das unter den Handelsnamen Dow Engage^® EG8200 und Dow Affinity PL 1845 bei der Dow Chemical Company erhältlich ist.
Solche Polymere, die auf dem Fachgebiet als „metallocenkatalysierte”, „singulär aktive katalysierte” oder „katalysierte Constrained Geometry (eingeschränkte Geometrie)” Polymere bekannt sind, werden in US-Patent Nr. 5.472.775 für Obijeski u. a., das der Dow Chemical Company erteilt wurde, beschrieben. Der Metallocen-Prozess verwendet im Allgemeinen einen Metallocen-Katalysator, der durch einen Cokatalysator aktiviert bzw. ionisiert wird. Zu Beispielen für Metallocen-Katalysatoren gehören Bis-(n-butylcyclopentadienyl)-Titandichlorid, Bis-(n-butylcyclopentadienyl)-Zirconiumdichlorid, Bis-(cyclopentadienyl)-Scandiumchlorid, Bis-(indenyl)-Zirconiumdichlorid, Bis-(methylcyclopentadienyl)-Titandichlorid, Bis-(methylcyclopentadienyl)-Zirconiumdichlorid, Kobaltocen, Cyclopentadienyltitantrichlorid, Ferrocen, Hafnocendichlorid, Isopropyl-(cycloperitadienyl,-1-fluorenyl)-Zirconiumdichlorid, Molybdocendichlorid Nickelocen, Niobocendichlorid, Ruthenocen, Titanocendichlorid, Zirkonocenchlorid-hydrid und Zirkonocendichlorid unter anderem. Eine erschöpfendere Liste solcher Verbindungen ist in US-Patent 5.374.696 für Rosen u. a. enthalten, das der Dow Chemical Company erteilt wurde. Solche Verbindungen werden außerdem in US-Patent 5.064.802 für Stevens u. a. besprochen, das ebenfalls Dow erteilt wurde. Es sind jedoch zahlreiche andere metallocene, singulär aktive und/oder ähnliche Katalysatorsysteme auf dem Fachgebiet bekannt; siehe zum Beispiel US-Patent Nr. 5.539.124 für Etherton u. a.; US-Patent Nr. 5.554.775 für Krishnamurti u. a.; US-Patent Nr. 5.451.450 für Erderly u. a. und The Encyclopedia of Chemical Technology, Kirk-Othemer, Fourth Edition, Vol. 17, Olefinic Polymers, S. 765–767 (John Wiley & Sons, 1996).
Die Kernschicht enthält außerdem wenigstens einen Füllstoff. Um abschließend eine atmungsaktive Kernschicht (12) zu erzeugen, sollten wünschenswerterweise eine oder mehrere Arten von Füllstoffen zu der Kernschichtpolymer-Extrusionsmischung hinzugefügt werden. Diese Füllstoffe können außerdem zum Verringern der für die Kernschicht (12) verwendeten Polymermenge verwendet werden, zusätzlich zum letztendlichen Verleihen von Atmungsaktivität. Sowohl organische als auch anorganische Füllstoffe werden für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen, vorausgesetzt, sie stören nicht den Folienbildungsprozess und/oder nachfolgende Laminierprozesse. Zu Beispielen für Füllstoffe gehören Calciumcarbonat (CaCO₃), verschiedene Tone, Siliciumdioxid (SiO₂), Aluminiumoxid, Bariumsulfat, Natriumcarbonat, Talkum, Magnesiumsulfat, Titandioxid, Zeolithe, Aluminiumsulfat, zelluloseartige Pulver, Diatomeenerde, Gips, Magnesiumsulfat, Magnesiumcarbonat, Bariumcarbonat, Kaolin, Glimmer, Kohle, Calciumoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumhydroxid, Zellstoffpulver, Holzpulver, Zellulosederivate, polymere Partikel, Chitin und Chitinderivate. Die Füllstoffpartikel können wahlweise mit einer Fettsäure, wie Stearinsäure oder Behensäure, und/oder anderem Material beschichtet sein, um den freien Fluss der Partikel (in Masse) und deren Leichtigkeit der Dispersion in das Polymer hinein zu erleichtern. Ein besonders nützlicher Füllstoff ist Calciumcarbonat, das unter der Markenbezeichnung Supercoat^® von ECC International, Atlanta, Georgia, vertrieben wird. Die gefüllte Folie enthält wünschenswerterweise wenigstens 35 Prozent Füllstoff basierend auf dem Gesamtgewicht der Folienschicht und noch wünschenswerter von ungefähr 50 Prozent bis ungefähr 65 Gew.-% Füllstoff. Je nach Art der Polymermischung kann es zu Rollenblocken kommen, wenn weniger als ungefähr 50 Prozent Füllstoff verwendet wird, wobei Rollenblocken das Anhaften ist, das zwischen Vorfolienlagen auftritt, wenn sie von einer Rolle abgewickelt werden, Daher können dort, wo niedrigere Füllstoffniveaus verwendet werden, zusätzliche Verarbeitungshilfen und/oder Modifizierung der Verarbeitung erforderlich sein, um dieses Blocken zu verhindern.
Zusätzlich kann die atmungsaktive gefüllte Kernschicht der Folie wahlweise einen oder mehrere Stabilisatoren enthalten. Wünschenswerterweise enthält die gefüllte Folie ein Antioxidationsmittel wie beispielsweise einen behinderten Phenolstabilisator. Zu den im Handel erhältlichen Antioxidationsmitteln gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, IRGANOX^TM E 17 (a-Tocopherol) und IRGANOX^TM 1076 (Octodecyl-3,5-ditert-butyl-4-hydraxyhydrocinnamat), die bei Ciba Speciality Chemicals, Tarrytown, New York, erhältlich sind. Zusätzlich können außerdem andere Stabilisatoren oder Zusatzstoffe, die mit dem Folienbildungsprozess, dem Dehnen und nachfolgenden Laminierschritten verträglich sind, mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel können zusätzliche Zusatzstoffe hinzugefügt werden, um der Folie gewünschte Merkmale zu verleihen, wie zum Beispiel Schmelzstabilisatoren, Verarbeitungsstabilisatoren, Wärmestabilisatoren, Lichtstabilisatoren, Wärmealterungsstabilisatoren und andere Zusatzstoffe, die den auf dem Fachgebiet erfahrenen Personen bekannt sind. Im Allgemeinen sind Phosphitstabilisatoren (d. h., das bei Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, New York, erhältliche IRGAFOS 168 und das bei der Dover Chemical Corp., Dover, Ohio, erhältliche DOVERPHOS) gute Schmelzstabilisatoren, während behinderte Aminstabilisatoren (d. h., die bei Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, New York, erhältlichen CHIMASSORB 944 und 119) gute Wärme- und Lichtstabilisatoren sind. Packungen von einem oder mehreren der vorgenannten Stabilisatoren sind im Handel erhältlich, wie das bei Ciba Specialty Chemicals erhältliche B900. Wünschenswerterweise werden vor der Extrusion ungefähr 100 bis 2000 ppm der Stabilisatoren zu dem/den Basispolymer(en) hinzugefügt (Teile je Million Teile (ppm) bezieht sich auf das Gesamtgewicht der gefüllten Folie).
Das Elastomer niedriger Leistung der Kernschicht kann in Mengen zwischen ungefähr 35 und 50 Prozent nach Gewicht der Kernschicht vorhanden sein, wobei der Füllstoff wünschenswerterweise in Mengen zwischen ungefähr 50 und 55 Gew.-% der Kernschicht vorhanden ist.
Alternativ können elastomere styrenbasierte Block-Copolymermaterialien höherer Leistung mit dem weniger elastischen Kernmaterial gemischt werden, um die Gesamtelastizitätsleistung zu verbessern (d. h. Steigern der Dehn- und Rückverformeigenschaften). Solches Material wird unter der Marke Kraton^® durch die Shell Chemical Company zum Verkauf angeboten. Ein geeignetes Kraton^®-Elastomer umfasst Kraton^® G1657. Wird ein styrenbasiertes Block-Copolymermaterial mit dem Elastomer niedriger Leistung gemischt, ist es wünschenswerterweise in einer Menge zwischen ungefähr 5 und 20 Gew.-% der Kernschicht vorhanden.
Die mehrschichtige Produktfolie (10c) kann, je nach Endverwendung der Folie, eine oder zwei Außenhautschichten enthalten. Zum Beispiel kann eine zweischichtige Folie vorteilhafter sein, um Folienblocken zu verhindern. Eine dreischichtige Folie kann vorteilhafter bei Anwendungen sein, die eine ebene Fläche ohne Oberflächenwölbung erfordern. Die Außenhautschichten bestehen wünschenswerterweise aus einem zweiten Elastomer, einem Elastomer hoher Leistung und/oder Elastomermischungen. Wünschenswerterweise bestehen die Außenhautschichten aus thermoplastischen Polyurethanen (TPU) oder Polyetheramiden. Geeignete thermoplastische Polyurethane sind bei der Dow Chemical Company unter der Bezeichnung Pellethane^® 2103-70A oder bei der BF Goodrich Company unter der Bezeichnung Estane^® 58245 erhältlich. Geeignete Polyetheramide sind bei der Elf Atochem Company unter den Bezeichnungen Pebax^® 2533 und 4033 erhältlich. Alternativ können die Außenhautschichten Mischungen dieser Elastomere höherer Leistung oder zusätzliche Elastomere höherer Leistung, die als Verträglichkeitsmacher zwischen der Kernschicht und den Außenhautschichten agieren, enthalten. Solche zusätzlichen Elastomere hoher Leistung enthalten styrenbasierte Block-Copolymere wie diejenigen, die bei der Shell Company unter der Marke Kraton^® erhältlich sind, wie zuvor beschrieben. Zusätzlich können außerdem bestimmte Füllstoffe in der Außenhautschicht enthalten sein, um als Antihaftmittel zu agieren. Zu solchen Füllstoffen gehören die zuvor beschriebenen. Ein besonders geeignetes Außenhautschicht-Antiblockmittel enthält Diatomeenerde wie diejenige, die bei der Celite Corporation unter der Bezeichnung Superfloss erhältlich ist. Wenn sie in der Außenhautschicht vorhanden sind, sind solche Füllstoffe wünschenswerterweise in einer Menge zwischen ungefähr 1 und 15 Gew.-% der Außenhautschichten vorhanden, wobei jedoch ungefähr 10 Prozent noch stärker zu wünschen wären.
Bei einer alternativen Ausführung der vorliegenden Erfindung kann die Außenhautschicht außerdem einen Verträglichkeitsmacher für Folienextrusion von verschiedenartigen Außenhaut- und Kernmaterialien enthalten. Die Verwendung von mehrschichtigen koextrudierten Polyolefinen und anderen unpolaren Materialien ist üblich auf dem Gebiet der Verpackung und bei anderen Folienanwendungen. Beim Koextrudieren von unverträglichen Materialien, wie polaren und unpolaren Materialien, ist jedoch typischerweise ein Bindeschichtmaterial notwendig. Ohne Verwendung einer Bindeschicht haften die beiden verschiedenartigen Materialien nicht gut und die Folie fällt auseinander. Nach dieser Erfindung wurde festgestellt, dass, wenn Ethylenmethylacrylat-(EMA-)Copolymerharz mit einem hohen Methylacrylatanteil zu den Außenhautschichten einer mehrschichtigen Folie hinzugefügt wird, die Bindung zwischen Außenhautschichten und Kernschicht verbessert wird. Wünschenswerterweise beträgt der Methylacrylatanteil mehr als ungefähr 20 Prozent. EMA agiert als ein Verträglichkeitsmacher zur Unterstützung beim Haften der beiden unverträglichen Materialien. Im Wesentlichen können dann unter Hinzufügen von EMA in eine der Schichten unpolare und polare Materialien als eine mehrschichtige Folie koextrudiert werden. Dies bietet die Vorteile des Herstellens einer einzigen Folie, die die Eigenschaften von mehr als einem Material aufweist.
In dieser Hinsicht können zwei oder mehr Schichten von wenigstens zwei unverträglichen Materialien zusammen extrudiert werden zu einer mehrschichtigen Folie mit der Schichtstruktur ABA, ABC, AB und einer anderen Vertauschung, bei der A ein Material darstellt, B ein zweites mit A unverträgliches Material darstellt und C noch ein anderes verschiedenartiges und unverträgliches Material darstellt. Für das EMA-Harz ist es wünschenswert, dass es vor der Folienextrusion zu wenigstens einem der Materialien vorimprägniert oder trockengemischt wird. Es ist außerdem für den EMA-Anteil wünschenswert, dass er ausreichend hoch ist, um die notwendige Haftung zu fördern, jedoch nicht zu hoch ist, um die Merkmale zu gefährden, die von dem primären Außenhautmaterial gewünscht werden. Es ist daher für das EMA wünschenswert, dass es in einer Menge zwischen ungefähr 15 und 50 Prozent basierend auf dem Gewicht in den Außenhautschichten vorhanden ist. Geeignetes EMA ist bei der Exxon Chemical Company unter der Bezeichnung Exxon Optema^® TC221 EMA erhältlich. Exxon Optema EMA besitzt einen hohen Prozentanteil an Methylacrylat und ist somit weicher und klebriger, aber elastischer. Es ist außerdem etwas atmungsaktiv und haftet gut an unpolaren Trageschichten an. Im Vergleich baut sich EVA, das bei Außenhautschichten verwendet wurde und sich an unpolare Materialien anbindet, bei einer niedrigeren Temperatur ab als EMA. Daher baut es sich zeitweise auf der Lippe einer Extruderdüse ab und muss abgestrichen werden, was zu einer Herabsetzung des betrieblichen Wirkungsgrades führt.
Das Hinzufügen von EMA in wenigstens eine der Außenhautschichten bietet daher die Vorteile, eine einzige Folie herzustellen, die die Vorteile der Eigenschaften von mehr als einem Material nutzt, ohne zusätzliche Haftschichten oder das Einfügen von Haftmaterialien in die dickere Kernschicht zu erfordern. Das teurere Elastomer hoher Leistung kann in geringeren Mengen in den dünneren Außenhautschichten verwendet werden und ein weniger teures Elastomer niedriger Leistung kann in größeren Mengen in der dickeren Kernschicht verwendet werden.
Wünschenswerterweise beträgt die Gesamtdicke der Produktfolie (10c) in 1 zwischen 0,6 und 1,2 Millimeter und ungefähr 1,0 Millimeter wäre noch stärker zu wünschen. Die Außenhautschichten besitzen wünschenswerterweise eine Gesamtdicke von nicht mehr als 3 Prozent der Gesamt-Foliendicke oder zwischen ungefähr 0,018 und 0,04 Millimeter (wobei jede Folien-Außenhautschicht ungefähr 0,009 bis 0,02 Millimeter aufweist), wobei die Kernschicht der Produktfoliendicke ungefähr 97 Prozent der Gesamt-Foliendicke umfasst. Es wurde festgestellt, dass die Produktfolie bei ungefähr 50 Prozent der Zerreißdehnung/-streckung, wie im Folgenden weitergehend definiert, besonders verbesserte kombinierte Elastomer- und Atmungsaktivitätseigenschaften zeigt. Die Außenhautschichten helfen auch, Düsenlippenablagerung zu verhindern.
Die atmungsaktive Produktfolie (10c) umfasst wünschenswerterweise eine gefüllte Barrierenfolie mit einem WVTR von wenigstens 1.000 g/m²/24 h, wünschenswerterweise von mehr als 1.200 g/m²/24 h, 1.500 g/m²/24 h oder sogar 2.000 g/m²/24 h. Zusätzlich besitzt die atmungsaktive gedehnte gefüllte Produktfolie ein Flächengewicht von weniger als ungefähr 60 g/m² und es wäre nach stärker zu wünschen, dass es zwischen ungefähr 15 und 40 g/m² liegt. Die ungedehnte Vorfolie besitzt wünschenswerterweise ein Flächengewicht von ungefähr 100 g/m² oder weniger und eine Gesamtdicke von ungefähr 3 Millimeter.
Solche mehrschichtigen Folien (10c) können durch eine breite Palette von Prozessen gebildet werden, die den Personen mit der üblichen Erfahrung in der Folienbildungsindustrie wohlbekannt sind. Zwei besonders vorteilhafte Prozesse sind Gießfolien-Koextrusionsprozesse und Blasfolien-Koextrusionsprozesse. Bei solchen Prozessen werden die zwei oder drei Schichten gleichzeitig gebildet und verlassen den Extruder in einer mehrschichtigen Form. Auf Grund der extrem dünnen Natur der mehrschichtigen Folien nach der vorliegenden Erfindung werden sich solche Prozesse höchst wahrscheinlich als die vorteilhaftesten erweisen, obwohl es auch möglich ist, mehrschichtige Folien unter Verwendung getrennter Extrusionsprozesse zu bilden. Zu weiteren Informationen in Bezug auf solche Prozesse siehe zum Beispiel US-Patent Nummer 4.522.203 für Mays und 4/34.324 für Hill.
Ein Prozess zum Bilden der mehrschichtigen Produktfolie (10c) wird in 3 der Zeichnungen gezeigt. Bevor jedoch eine Vorfolie (10a) hergestellt wird, müssen die Rohmaterialien, d. h. das/die Polymer(e) und der Füllstoff, zuerst durch einen Prozess, der den Fachleuten bekannt ist, kompoundiert werden. Zum Beispiel können die Rohmaterialien trocken zusammengemischt und in einen Massetrichter eines Doppelschneckenextruders hinzugefügt werden. In dem Massetrichter werden die Materialien dispersiv in der Schmelze gemischt und durch Betätigen der ineinander kämmenden Drehschnecken gefördert. Bei Verlassen des Doppelschneckenextruders wird das Material sofort abgekühlt und in Pelletform geschnitten.
Mit erneutem Bezug auf die Figur wird die mehrschichtige Vorfolie (10a) aus einer Koextrusionsfolienvorrichtung (40), wie einer Gieß- oder Glaseinheit, gebildet wie zuvor oben beschrieben. Typischerweise enthält die Vorrichtung (40) zwei oder mehr Polymerextruder (41). Das kompoundierte Material wird zuerst in den Folienextruder (Massetrichter) hineingeleitet. Typischerweise wird Material für die Außenhautschicht(en) zu einem kleineren Extruder hinzugefügt, während Material für die Kernschicht zu einem größeren Hauptextruder hinzugefügt wird. Wie bereits den Fachleuten allgemein bekannt ist, jedoch hierin zur Erleichterung der Bezugnahme beschrieben wird, ist der Extruder mit einer Flussplatte ausgestattet, die den Fluss der beiden Extruder in den Hohlraum einer Foliendüse (der untere Teil von 40) einfügt und hineinleitet. Eine Flussplatte wird verwendet, so dass der Fluss des kleineren (Außenhaut) Extruders geteilt und um den Fluss des Hauptextruders herumgeleitet wird, so dass er den Fluss des Hauptextruders umschließt. Auf diese Weise verlässt ein mehrschichtiger (dreischichtiger) Fluss den Spalt der Extruderdüse.
Die mehrschichtige Folie (10a) wird auf eine Kühlwalze (42) extrudiert, die gemustert sein kann. Der Fluss aus der Düse (40) heraus wird sofort auf der Kühlwalze (42) gekühlt. Ein Saugkasten (43), der sich an die Kühlwalze angrenzend befindet, erzeugt einen Unterdruck entlang der Fläche der Walze, um dabei zu unterstützen, die Vorfolie (10a) eng an der Oberfläche der Walze anliegend zu halten. Zusätzlich unterstützen Luftmesser oder elektrostatische Nadler (44) dabei, die Vorfolie (10a) auf die Kühlwalzenfläche zu zwingen, während sie sich um die drehende Walze herum bewegt. Ein Luftmesser ist eine auf dem Gebiet bekannte Vorrichtung, die einen Luftstrom bei einer sehr hohen Strömungsgeschwindigkeit auf die Kanten des extrudierten Polymermaterials konzentriert. Das Ergebnis ist das Erzeugen einer dünnen Folie mit mehreren Schichten. Diese dünne Vorfolie (10a) kann gesammelt oder weiterer Verarbeitung unterzogen werden.
Die Konstruktion der dreischichtigen Vorfolie (10a) hat bei ihrer ursprünglichen Bildung eine Gesamtdicke von ungefähr 2 bis 3 Millimeter und ein Flächengewicht von ungefähr 100 g/m² oder größer, wobei die Außenhautschichten jeweils eine Anfangsdicke von 0,03 bis 0,13 Millimeter oder größer aufweisen und dies zusammengenommen ungefähr 3 bis 5 Prozent der Vorfolien-Gesamtanfangsdicke entspricht.
Die Vorfolie (10a) wird weiterer Verarbeitung unterzogen, um sie atmungsaktiv zu machen. Daher wird die Vorfolie (10a) von der Koextrusionsfolienvorrichtung (40) zu einer Foliendehneinheit (47), wie einem Maschinenrichtungsorientierer oder ”MDO”, geleitet, der eine Vorrichtung ist, die im Handel bei Anbietern wie der Marshall and Williams Company, Providence, Rhode Island, erhältlich ist. Diese Vorrichtung (47) besitzt eine Vielzahl von Dehnwalzen (46a–e), die die mehrschichtige Folie fortlaufend in der Maschinenrichtung der Folie, die die in 3 gezeigte Bewegungsrichtung der Folie durch den Prozess ist, dehnen und dünner machen. Auch wenn der MDO mit fünf Walzen dargestellt wird, sollte sich verstehen, dass die Anzahl der Walzen je nach gewünschtem Dehnungsgrad und den Dehnungsgraden zwischen jeder Walze höher oder niedriger sein kann. Die Folie kann entweder in einem einzelnen oder in mehreren diskreten Dehnvorgängen gedehnt werden. Wünschenswerterweise wird die ungedehnte gefüllte Folie (Vorfolie) ungefähr vom 3-fachen bis ungefähr zum 6-fachen ihrer ursprünglichen Länge gedehnt, wobei der gedehnten Folie (10b) ein Verformungsrest zwischen dem 3-fachen und ungefähr dem 5-fachen der ursprünglichen Folienlänge verliehen wird, nachdem der Folie Gelegenheit zum Entspannen gegeben wurde.
Mit erneutem Bezug auf 3 können Heizwalzen (46a und 46b) als Vorwärmwalzen agieren. Diese ersten wenigen Walzen erwärmen die Folie leicht über Raumtemperatur 32,22°C (90°F). Die langsame Walze (46c) bewegt sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die langsamer ist als die folgende schnelle Walze (46d). Die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der benachbarten Walzen bewirken das Dehnen der gefüllten Vorfolie (10a). Die Geschwindigkeit, mit der sich die Dehnwalzen drehen, bestimmt den Grad der Dehnung in der Folie und somit den Grad an Atmungsaktivität. Eine oder beide der langsamen Walze (46c) und der schnellen Walze (46d) können erwärmt werden. Nach dem Dehnen kann der Folie gestattet werden, sich leicht zurückzuziehen und/oder durch eine oder mehrere Heizwalzen, wie durch die erwärmte Temperwalze (46e), weiter erwärmt oder spannungsfrei gemacht zu werden. Diese Walzen werden typischerweise auf 48,9°C (120°F) erwärmt, um die Folie spannungsfrei zu machen. Nachdem die Folie den MDO verlassen und Gelegenheit zur Entspannung erhalten hat, enthält sie einen Verformungsrest/eine Streckung, die im Vergleich zu der ursprünglichen Vorfolie typischerweise zwischen dem 3- bis 5-fachen der ursprünglichen Länge der Folie betragen. Diese Gesamt-Enddehnung ermöglicht Atmungsaktivität und zusätzliche Dehnung bei der Produktfolie wenigstens in der Maschinenquerrichtung von bis zu ungefähr 50 Prozent Streckung.
Nach Verlassen der MDO-Foliendehneinheit (47) besitzt die dann atmungsaktive Produktfolie wünschenswerterweise eine maximale Dicke von ungefähr 0,6 bis 1,2 Millimeter und die Außenhautschichten besitzen wünschenswerterweise eine maximale Gesamtdicke von nicht mehr als ungefähr 0,018 bis 0,04 Millimeter, was wiederum zusammengenommen ungefähr 3 Prozent der Gesamtfolie entspricht. An diesem Punkt kann die durch Dehnen gedünnte gefüllte Produktfolie zur Lagerung aufgewickelt oder zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet werden. Die Produktfolie ist dann selbst in der Lage, zu einer zusätzlichen Länge gedehnt zu werden, wie zum Beispiel bis zu ungefähr 50 Prozent in der Maschinenquerrichtung und etwas zusätzliche Dehnung in der Maschinenrichtung.
Falls gewünscht, kann die produzierte mehrschichtige Produktfolie (10c) an einer oder mehreren Trageschichten (30), wie faserigen Schichten, angebracht werden, um eine mehrschichtige Folie/Laminat (32) zu bilden. Zu geeigneten Laminatmaterialien gehören Vliesstoffe, mehrschichtige Vliesstoffe, Gewebeverstärkungen, Gewebe und andere ähnliche Materialien. Um ein Laminat mit verbesserter Körperanpassung zu erreichen, ist die faserige Schicht wünschenswerterweise ein dehnbarer Stoff und es ist noch stärker zu wünschen, dass es ein elastischer Stoff ist. Zum Beispiel veranlasst das Spannen eines Vliesstoffes in der Maschinenrichtung den Stoff zum „Einschnüren” oder Verengen in der Maschinenquerrichtung und dazu, dem eingeschnürten Stoff Dehnbarkeit in der Maschinenquerrichtung zu geben. Zu Beispielen für zusätzliche geeignete dehnbare und/oder elastische Stoffe gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, diejenigen, die in US-Patent Nr. 4.443.513 für Meitner u. a.; 5.116.662 für Morman u. a.; 4.965.122 für Morman u. a.; 5.336.545 für Morman u. a.; 4.720.415 für Vender Wielen u. a.; 4,789.699 für Kieffer u. a.; 5.332.613 für Taylor u. a.; 5.288.791 für Collier u, a.; 4.663.220 für Wisneski u. a.; und 5.540.976 für Shawver u. a. beschrieben werden.
Vliesstoffe, die an solche mehrschichtigen Folien laminiert werden sollen, besitzen wünschenswerterweise ein Flächengewicht zwischen ungefähr 10 g/m² und ungefähr 70 g/m² und es ist sogar noch stärker zu wünschen, dass es zwischen ungefähr 15 g/m² und 34 g/m² liegt. Als besonderes Beispiel kann eine Matte aus Polypropylen-Spinnvliesfasern mit 17 g/m² zu einem gewünschten Grad eingeschnürt und danach zu einer atmungsaktiven gedehnten gefüllten Produktfolie (10b) laminiert werden. Die Produktfolie (10b) würde daher (in Laminierwalzen einer Kalanderwalzeneinheit) zu einer eingeschnürten oder in Maschinenquerrichtung streckbaren Spinnvliesmatte gepresst werden.
Die Folie und das Spinnvliesmaterial treten typischerweise mit derselben Geschwindigkeit in die Laminierwalzen ein wie die Folie den MDO verlässt. Die äußere Vliesschicht kann durch eine oder mehrere auf dem Fachgebiet bekannte Einrichtungen zu der atmungsaktiven gefüllten Produktfolie laminiert werden. Die Vliesschicht und die gefüllte Folie können gebunden, z. B. punktgebunden, werden, indem ausreichend Energie auf die Folie und/oder auf den faserigen Stoff ausgeübt wird, um die Materialien zum Erweichen und/oder Fließen zu veranlassen, wie zum Beispiel durch Anwenden von Wärme-, Ultraschall-, Mikrowellen- und/oder Druckkraft oder -energie. Bindemittel oder Klebrigmacher können zu der Folie hinzugefügt werden, um die Haftung der Schichten zu verbessern. Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung können die gefüllte Folie und die faserige Schicht klebend aneinander laminiert werden. Um ein verbessertes Streckformen zu erreichen, wird das Klebemittel wünschenswerterweise musterförmig auf eines der Gewebe aufgetragen oder nur auf die äußere faserige Schicht aufgetragen. Durch Auftragen des Klebemittels auf die äußere faserige Schicht, wie beispielsweise einen Vliesstoff, wird das Klebemittel im Allgemeinen nur an den Faserkontaktpunkten über der Folie liegen und somit ein Laminat mit verbesserter Streckformung und/oder Atmungsaktivität bereitstellen. Zu Beispielen für geeignete Klebemittel gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, REXTAC^TM 2730 von der Huntsman Corporation, Salt Lake City, Utah; H2525A, das ein bei der Findley Adhesives, Inc., Wauwatusa, Wisconsin, erhältliches Styrol-Block-Copolymer-Klebemittel ist; und 34–5610, das ein bei der National Storch, Storch and Chemical Co., Bridgewater, New Jersey, erhältliches Styrol-Block-Copolymer-Klebemittel ist. Zu den im Handel erhältlichen amorphen Polyalphaolefinen (APAO), die bei zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeigneten Heißschmelzklebemitteln verwendet werden, gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, REXTAC^TM Ethylenpropylen APAO E-4 und E-5 und Butylenpropylen BM-4 und BH-5 von der Huntsman Corporation, Salt Lake City, Utah, und VESTOPLAST^TM 792 von der Hüls AG, Marl, Deutschland. Wünschenswerterweise wird vor dem Auflagern der Trageschicht und der gefüllten Folie ungefähr 1 g/m² bis ungefähr 10 g/m² an Klebemittel auf einen faserigen Tragestoff aufgetragen.
Mit erneutem Bezug auf 3 wird ein Prozess zum Erzeugen eines dreischichtigen Laminats (wie in 2 zu sehen) aus einem vorproduzierten dehnbaren Vliesmaterial gezeigt. Es wird eine gedehnte gefüllte Produktfolie (10b) gezeigt, die an einer dehnbaren faserigen Schicht (30), wie einer eingeschnürten Spinnvliesmatte, angebracht wird, um ein Folie/Vlies-Laminat zu bilden. Ein einschnürbares Material (30) wird von einer Zuführwalze (62) abgewickelt. Das einschnürbare Material (30) bewegt sich dann in die Richtung, die durch die dazugehörigen Pfeile angezeigt wird. Das einschnürbare Material (30) durchläuft dann auf einem umgekehrten S-förmigen Umwicklungsweg, wie durch die mit der senkrechten Anordnung der Walzen (68 und 70) verbundenen Pfeile angezeigt, den Spalt (64) der S-Walzen-Gruppierung (66), die durch eine senkrechte Anordnung von Walzen (68 und 70) gebildet wird. Da die Umfangs- oder Tangentialgeschwindigkeit der Walzen der S-Walzen-Gruppierung (66) so gesteuert wird, dass sie langsamer ist als die tangentiale Bandgeschwindigkeit der abwärtsgerichteten Kalander-walzeneinheit (58), wie in 3 zu sehen, wird das einschnürbare Material (30) so gespannt, dass es sich um einen gewünschten Grad einschnürt. Das eingeschnürte Material (30) kann alternativ außerhalb des Bandes eingeschnürt werden und in dem gespannten, eingeschnürten Zustand abgerollt werden. Das eingeschnürte Material (30) wird in dem gespannten, eingeschnürten Zustand gehalten, während es unter der Sprühausrüstung (72), die ein Klebemittel (73) durch den Klebemittelsprühkopf (74) in das eingeschnürte Material (30) hineinsprüht, vorbeiläuft. Sobald die gedehnte gefüllte Produktfolie (10b) ausreichend gedünnt, das eingeschnürte Material (30) gebildet und Klebemittel darauf aufgetragen wurde, können die Schichten zusammengeführt und das Klebemittel aktiviert/behandelt werden (falls erforderlich mit Wärme), um dadurch das atmungsaktive Laminat (32), wie in zu sehen, zu bilden.
Alternativ kann eine herkömmliche Vorrichtung zur Bildung von faseriger Vliesmatte, wie ein Paar Spinnvliesmaschinen (nicht gezeigt), verwendet werden, um die Trageschicht (30) in einem Prozess innerhalb des Bandes zu bilden. Bei einem solchen Prozess innerhalb des Bandes werden die langen, im Wesentlichen endlosen Fasern auf einem Formersiebdraht als ungebundene Matte abgelagert. Die ungebundene Matte wird dann durch ein Paar Bindewalzen hindurchgeschickt, um die Fasern zusammenzubinden und die Einreißfestigkeit der resultierenden Matten-Trageschicht zu erhöhen. Eine oder beide der Walzen können erwärmt sein, um beim Binden zu unterstützen. Typischerweise ist eine der Walzen außerdem gemustert, um der Matte ein diskretes Bindemuster mit einer vorgeschriebenen Bindefläche zu verleihen. Die andere Walze ist normalerweise eine glatte Ambosswalze, aber auch diese Walze kann gemustert sein, wenn dies so gewünscht wird. Sobald die mehrschichtige Produktfolie ausreichend gedünnt und orientiert wurde und die Trageschicht gebildet wurde, werden die beiden Schichten zusammengeführt und unter Verwendung von einem Paar Laminierwalzen oder sonstigen Einrichtungen aneinanderlaminiert.
Wie die Bindewalzen können die Laminierwalzen (58) erwärmt sein. Außerdem kann wenigstens eine der Walzen gemustert sein, um ein diskretes Bindemuster mit einer vorgeschriebenen Bindefläche für das resultierende Laminat zu erzeugen. Wünschenswerterweise überschreitet die maximale Bindepunktfläche für eine gegebene Fläche auf einer Seite des Laminats nicht ungefähr 50 Prozent der Gesamtfläche. Es gibt eine Reihe von diskreten Bindemustern, die verwendet werden können, wie das H&P-Bindemuster, das C-Star-Bindemuster oder das Baby-Object-Bindemuster. Siehe beispielsweise Brock u. a., US-Patent Nummer 4.041.203 . Sobald das Laminat die Laminierwalzen verlässt, wird es zu nachfolgender Verarbeitung zu einer Rolle aufgewickelt. Alternativ kann des Laminat innerhalb des Bandes zu weiterer Verarbeitung oder Umwandlung weiterlaufen.
Der in 3 gezeigte Prozess kann außerdem dazu verwendet werden, ein dreischichtiges Laminat (32) zu erzeugen, wie es in 2 der Zeichnungen gezeigt wird. Die einzige Modifizierung gegenüber dem zuvor beschriebenen Prozess besteht darin, dass eine Zufuhr (63) einer zweiten faserigen Vliesmatten-Trageschicht (30a) in die Laminierwalzen (58) hinein auf einer Seite der mehrschichtigen Produktfolie (10b), die gegenüber der der anderen faserigen Vliesmatten-Trageschicht (30) liegt, zugeführt wird. Wie in 3 gezeigt wird, besteht die Zufuhr von Trageschicht (30) in Form einer vorgeformten Rolle (62). Alternativ kann, wie bei den anderen Schichten, die Trageschicht (30) direkt innerhalb des Bandes gebildet werden. In jedem Fall wird die zweite Trageschicht (30a) in die Laminierwalzen (58) hinein zugeführt und wird auf dieselbe Weise wie die erste Trageschicht (30) zu der mehrschichtigen Produktfolie (10c) laminiert.
Wie bereits angemerkt wurde, läuft das Material, sobald das Laminat (32) produziert wurde, weiter zu der Wickelvorrichtung. Während sich das Material zu der Wickelvorrichtung bewegt, erhält es Gelegenheit, zu retrahieren. Dies wird erreicht durch Verlangsamen der Geschwindigkeit der Wickelvorrichtung zur Anpassung an die Retraktion des Materials. Dieser Prozess gestattet Maschinenrichtungsdehnung in dem Material, da sich der Spinnvliesstoff zusammen mit der sich zurückziehenden Folie „aufgebauscht” hat und dadurch „Durchhang” aufweist, wenn es in der Maschinenrichtung in dem fertigen Laminat (32) gedehnt wird.
Wie zuvor bereits angemerkt wurde, können die mehrschichtige Produktfolie (10b) und die mehrschichtige Produktfolie (10c) in einem Laminat (32) bei einer breiten Palette von Anwendungen verwendet werden, wobei absorbierende Artikel zur Körperpflege, wie Windeln, Sporthosen, Inkontinenzvorrichtungen und Damenhygieneprodukte, wie Monatsbinden, nicht zu den geringsten darunter zählen. Ein beispielhafter Artikel (80), in diesem Fall eine Windel, wird in 4 der Zeichnungen gezeigt. Mit Bezug auf 4 enthalten die meisten dieser absorbierenden Artikel zur Körperpflege (80) eine flüssigkeitsdurchlässige Decklage oder -schicht (82), eine Rücklage oder äußere Abdeckung (84) und einen absorbierenden Kern (86), der zwischen der Decklage (82) und der Rücklage (84) angeordnet ist und zwischen diesen gehalten wird. Artikel (80) wie Windeln können außerdem eine Art von Befestigungseinrichtung (88) wie klebende Befestigungsstreifen oder mechanische Befestigungen mit Haken und Ösen umfassen.
Die mehrschichtige Produktfolie (10c) kann selbst oder in anderen Formen, wie dem Laminat aus mehrschichtiger Folie/Trageschicht (32), verwendet werden, um verschiedene Abschnitte des Artikels zu bilden, wozu auch die Decklage (82) und die Rücklage (84) gehören, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Wenn die Folie als die Deckschicht (82) verwendet werden soll, muss sie höchstwahrscheinlich mit Öffnungen versehen oder anderweitig flüssigkeitsdurchlässig gemacht werden. Wird ein Laminat aus mehrschichtiger Folie/Trageschicht (32) als die äußere Abdeckung (84) verwendet, ist es normalerweise vorteilhaft, die nach außen zeigende Vliesseite vom Benutzer weggerichtet zu platzieren. Zusätzlich kann es bei solchen Ausführungen möglich sein, den Vlies-Abschnitt des Laminats (32) als den Ösenabschnitt der Haken-und-Ösen-Kombination zu verwenden.
Zu anderen Verwendungen für die mehrschichtige Folie und Laminate aus mehrschichtiger Folie/Vlies nach der vorliegenden Erfindung gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, chirurgische Abdecktücher und Kittel, Wischer, Barrierenmaterialien und Kleidungsstücke/Bekleidungsartikel oder Abschnitte davon einschließlich solcher Artikel wie Arbeitskleidung und Laborkittel.
In dieser Hinsicht kann ein kostenintensiveres Elastomermaterial höherer Leistung effizient in geringeren Mengen in den Außenhautschichten eines mehrschichtigen Folienlaminats verwendet werden, um die Leistung eines Elastomers niedriger Leistung, das den größten Teil der Folie in der Folienkernschicht ausmacht, zu unterstützen. Durch Verwenden des Elastomers höherer Leistung in der/den Außenhautschicht(en) bewahrt die Folie einen relativ hohen Grad an Atmungsaktivität und zeigt dennoch weiterhin elastisches Verhalten, besonders bei ungefähr 50 Prozent Dehnung in der Maschinenquerrichtung. Im Besonderen verbessern die elastischen Außenhautschichten hoher Leistung die Retraktion und verringern den prozentualen Verformungsrest der Produktfolie, dass heißt den Prozentsatz an Streckung, bei dem die Retraktionsspannung ungefähr auf Null geht.
Die vorliegende Erfindung wird des Weiteren durch die folgenden Versuchsbeispiele beschrieben. Solche Versuchsbeispiele sind jedoch nicht als in irgendeiner Weise beschränkend, weder in Bezug auf den Sinn noch auf den Umfang der vorliegenden Erfindung, auszulegen.
Prüfungen
Schmelzindex: Der Schmelzindex (MI) ist ein Maß der Viskosität eines Polymers bei einem gegebenen Satz von Bedingungen. Der MI wird als die Materialmasse ausgedrückt, die aus einer Kapillare bekannter Abmessungen unter einer spezifizierten Last oder Schergefälle über einen gemessenen Zeitraum fließt, und in Gramm/10 Minuten bei 190°C und einer Last von 2160 g nach ASTM-Test 1238-90b gemessen.
WVTR: Der Wasserdampfdurchgangskoeffizient (WVTR) für die Probematerialien wurde nach dem folgenden Prüfverfahren berechnet. Es wurden kreisförmige Proben, die einen Durchmesser von 3 Zoll aufwiesen, von jedem der Prüfmaterialien und eine Vergleichsprobe, die aus einem Stück CELGARD^® 2500-Folie der Hoechst Celanese Corporation, Sommerville, New Jersey, abgeschnitten. CELGARD^® 2500-Folie ist eine mikroporöse Polypropylenfolie. Es wurden für jedes Material drei Proben präpariert. Die Prüfschale war ein von der Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, Pennsylvania, gelieferter Teller der Ausführung Nr. 60-1 Vapometer. In jeden Vapometer-Teller wurden einhundert Milliliter Wasser gegossen und Einzelproben der Prüfmaterialien und des Vergleichsprobenmaterials wurden über die offenen Oberteile der einzelnen Teller platziert. Aufschraubflansche wurden festgezogen, um eine Dichtung entlang der Kanten des Tellers zu bilden, und das zugehörige Prüfmaterial oder Vergleichsprobenmaterial blieb der umgebenden Atmosphäre über einen Kreis von 6,5 Zentimeter Durchmesser mit einer ausgesetzten Fläche von ungefähr 33,17 Quadratzentimeter ausgesetzt. Die Teller wurden in einem Umluftofen bei ungefähr 100°F (38°C) oder 1 Stunde zum Abgleichen platziert. Der Ofen war ein Gleichtemperaturofen, durch den Außenluft zirkulierte, um Wasserdampfansammlung im Innern zu verhindern. Ein geeigneter Umluftofen ist zum Beispiel ein Ofen der Ausführung Blue M Power-O-Matic 60, der von der Blue M.
Electric Company, Blue Island, Illinois, vertrieben wird. Bei Abschluss des Abgleichs wurden Teller aus dem Ofen entnommen, gewogen und sofort zum Ofen zurückgebracht. Nach 24 Stunden wurden die Teller aus dem Ofen entnommen und erneut gewogen. Die vorläufigen Wasserdampfdurchgangskoeffizient-Prüfwerte wurden mit der nachfolgenden Gleichung (I) berechnet: Prüf-WVTR = (Gewichtsverlust über 24 h in Gramm) × 315,5 g/m²/24 h (I)
Die relative Feuchte innerhalb des Ofens wurde nicht besonders gesteuert.
Unter den nach Vorgabe eingestellten Bedingungen von ungefähr 100°F (38°C) und umgebender relativer Feuchte wurde der WVTR für die CELGARD^® 2500-Vergleichsprobe auf 5000 Gramm pro Quadratmeter für 24 Stunden festgelegt. Entsprechend wurde die Vergleichsprobe mit jeder Prüfung erprobt und die vorläufigen Prüfwerte wurden zur Einstellung von Bedingungen unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung (II) korrigiert: WVTR = (Prüf-WVTR/Vergleichsproben-WVTR) × (5000 g/m²/24 h) (II)
Abhebeprüfung: Beim Abhebe- oder Schichtspaltungsprüfen wird ein Laminat darauf geprüft, bei welcher Stärke der Zugkraft die Schichten des Laminats auseinandergerissen werden. Werte für Abhebefestigkeit werden unter Verwendung einer spezifizierten Gewebebreite, Klemmbackenbreite und einer konstanten Dehnungsgeschwindigkeit erzielt. Bei Proben mit einer Folienseite wird die Folienseite des Prüfkörpers mit Abdeckband oder einem anderen geeigneten Material abgedeckt, um ein Auseinanderreißen der Folie während der Prüfung zu verhindern. Das Abdeckband befindet sich nur an einer Seite des Laminats und trägt so nicht zur Abhebefestigkeit der Probe bei. Bei dieser Prüfung werden zwei Klemmen verwendet, die jeweils zwei Backen besitzen, wobei jede Backe eine Auflage aufweist, die mit der Probe in Kontakt ist, um das Material in derselben Ebene, normalerweise senkrecht, zu halten und zwar am Anfang um 0,0508 m (2 Zoll) getrennt. Die Probenabmessung ist 0,101 m (4 Zoll) breit bei einer Länge, die so lang ist wie erforderlich, um die Schichten bei einer ausreichenden Probenlänge zu spalten. Die Backenauflageabmessung ist 0,0254 m (1 Zoll) hoch bei einer Breite von wenigstens 0,101 m (4 Zoll) und die konstante Dehnungsgeschwindigkeit beträgt 300 mm/min. Die Schichten der Probe werden von Hand um ein ausreichendes Maß gespalten, um zu ermöglichen, dass es in der Position eingeklemmt werden kann, und die Klemmen bewegen sich mit der angegebenen Dehnungsgeschwindigkeit auseinander, um das Laminat auseinander zu ziehen. Die Proben-Prüfkörper wird bei 180° Ablösung zwischen den beiden Schichten weggezogen und die Abhebefestigkeit wird als eine durchschnittliche Spitzenlast in Gramm angegeben. Der Messung der Kraft beginnt, wenn 16 mm des Laminats weggezogen wurden, und setzt sich fort, bis eine Schichtspaltung von insgesamt 170 mm erfolgt ist. Für diese Prüfung können das bei der Sintech Corporation, 1001 Sheldon Dr., Cary, North Carolina 27513, erhältliche Prüfgerät Sintech 2, das bei der Instron Corporation, 2500 Washington St., Canton, Massachusetts 02021, erhältliche Instron Model^TM oder das bei der Thwing-Albert Instrument Co.; 10960 Dutton Rd., Philadelphia, Pennsylvania 19154, erhältliche Thwing-Albert Modell INTELLECT II verwendet werden. Die Ergebnisse werden als Durchschnitt von drei Prüfkörpern angegeben und können mit den Prüfkörpern in der Querrichtung (CD) oder in der Maschinenrichtung (MD) ausgeführt werden.
Dehnung/Retraktion: Die Sintech-Prüfungen umfassten eine Dehnungsprüfung (mit einem vorgegebenen Streckpunkt) bei 50 Prozent der Reißdehnung (Zielstreckung) mit zwei Prüfzyklen, wobei beim ersten Zyklus Dehnungsspannung und beim zweiten Zyklus Retraktionsspannung bei 30 Prozent genommen wurde, und eine 100-Prozent-Dehnungsprüfung mit einem ersten Zyklus Dehnungsspannung und einem zweiten Zyklus Retraktionsspannung, genommen bei 50 Prozent. Bei der Dehnungsprüfung bei 50 Prozent der Reißdehnung wird die Probe zunächst auf 50 Prozent Reißdehnung gestreckt und erhält dann Gelegenheit, sich auf ein Maß zurückzuziehen/zu erholen, bei dem die Widerstandsmenge Null ist. Die Prüfung erfolgt mit der Ausrüstung Sintech 1/S oder 2/S unter Verwendung der Software TESTWORKS für Windows 3,02 zur Datenaufzeichnung. Bei der Durchführung einer Dehnungs-/Retraktionsprüfung wird eine 0,076 m (3 Zoll) breite Probe des Materials innerhalb Klemmen (0,076 m (3 Zoll) Messlänge für 100 Prozent und 0,101 m (4 Zoll) Messlänge für 50 Prozent) gehalten und auf eine Zielstreckung von entweder 50 oder 100 Prozent bei einer Geschwindigkeit von 500 mm/mm gezogen und auf den ursprünglichen Abstand, typischerweise vier Zoll, zurückgeführt und zwar für zwei Zyklen. Die Prüfung wurde bei Umgebungstemperatur und Umgebungsfeuchtigkeitsbedingungen.
Hysterese wird nach der folgenden Gleichung berechnet: Hysterese = Dehnungskraft(1.Zyklus) – Retraktionskraft(2.Zyklus) / Dehnungskraft(1.Zyklus) × 100
Wassersäule. Ein Maß für die Flüssigkeitssperreigenschaften eines Gewebes ist die Wassersäulenprüfung. Die Wassersäulenprüfung bestimmt die Wasserhöhe oder die Wasserdruckmenge (in Millibar), die das Gewebe trägt, bevor Flüssigkeit dort hindurchdringt. Ein Gewebe mit einem höheren Wassersäulenwert zeigt an, dass es eine größere Sperrwirkung gegenüber Flüssigkeitseindringung besitzt als ein Gewebe mit einer niedrigeren Wassersäule. Die Wassersäulenprüfung kann nach Federal Standard Test 191A, Method 5514, durchgeführt werden. Die hierin genannten Wassersäulendaten wurden unter Verwendung eines Prüfverfahrens erzielt, das abgesehen von den nachfolgenden Änderungen und Angaben dem vorgenannten Federal Standard Test ähnlich ist. Die Wassersäule wurde unter Verwendung einer bei der Marlo Enterprises Inc., Concord, North Carolina, erhältlichen Vorrichtung zum Prüfen hydrostatischen Drucks bestimmt. Der Prüfkörper wird einem standardisierten Wasserdruck (statt einer Wassersäule wie bei dem Federal Test Standard) ausgesetzt, der mit einer konstanten Geschwindigkeit erhöht wird, bis Undichtigkeit an der Oberfläche des Gewebes in drei getrennten Bereichen auftritt. (Undichtigkeit an der Kante in der Nähe zu den Klemmen wird ignoriert.) Ungestützte Gewebe wie dünne Folie können unterstützt werden, um vorzeitiges Reißen des Prüfkörpers zu verhindern.
Beispielhafte Versuchsbedingungen:
Elf Atochem Pebax^® 4033 und 2533, Dow Pellethane^® 2103-70A und BF Goodrich Estane^® 58245 wurden vor dem Kompounden drei Stunden bei 65,5°C (150°F) getrocknet. Exxon Optema^® TC EMA wurde mit vielen der Versuchsmischungen gemischt, um als Verträglichkeitsmacher und Haftvermittler zu agieren, wenn hauptsächlich polare Außenhautschichtmaterialien mit unpolaren gefüllten Polyethylen-Kernschichten koextrudiert wurden. Der Füllstoff wurde für jede Probe vor dem Kompounden mit Stearinsäure mit 1 Gew.-% beschichtet. Ein System mit zwei Extrudern wurde verwendet, um die Außenhautschichten und die Kernschicht in einer ABA-Struktur zu koextrudieren, wobei „A” die Außenhautschichten darstellt und ”B” die Kernschicht darstellt.
Bedingungen der Versuchsdurchführung:
Die Ziel-Schmelztemperatur für die Kernschichten betrug 420°F, während die Ziel-Schmelztemperatur für die Außenhautschichten 193,3°C (380°F) betrug. Es ist zu beachten, dass die Schmelztemperatur mit dem Schmelzfluss von jeder Mischung schwankte. Für die Zwecke dieser Versuche umfasste der MDO sechs Dehnwalzen. Diese umfassten zwei Vorwärmwalzen, zwei schnelle Walzen, gekennzeichnet als F1 und F2, und zwei Temperwalzen, wobei die zweite davon als A2 gekennzeichnet ist. Laminierwalzen folgen den sechs Walzen und sind als „Lam” gekennzeichnet.
Die Beispielversuchskernschichten bestanden aus zwei Formulierungen. Die erste Formulierung, gekennzeichnet als P5492-106A (106A), enthielt 20% Dow Engage EG8200, 20% Dow Affinity PL 1845, 60% ECC Supercoat Calciumcarbonat und 600 ppm Irganox E17. Die zweite Formulierung, gekennzeichnet als P5492-106E (106E), enthielt 17,5% Dow Engage EG8200, 17,5% Dow Affinity PL 1845, 10% Kraton G1657, 55% ECC Supercoat Calciumcarbonat und 600 ppm Irganox E17
Während die erste Kernschicht mit vielen möglichen Außenhautformulierungen geprüft wurde, wurde die zweite Kernschichtformulierung nur mit EMA/Kraton^® und Pebax^®/Kraton^®-Mischungen geprüft. Es wurden drei Dehn- und Laminierversuche unter Verwendung von 45% eingeschnürtem Polypropylen-Spinnvlies, das von der Kimberly-Clark Corporation bezogen wurden, durchgeführt. Bei bestimmten Versuchen bestand das verwendete Spinnvlies aus weichem Polyolefin-Spinnvlies und dies ist durch „FPO” gekennzeichnet.
Der Begriff „weiches Polyolefin” bezieht sich auf Polyolefin-Materialien, die Polymer auf Propylen-Basis mit gesteuerten Bereichen ataktischer Polypropyleneinheiten enthalten, um eine gewünschte Kristallinität zu erreichen, wie in dem US-Patent Nr. 5.910.136 mit dem Titel „Oriented Polymeric Microporous Films with Flexible Polyolefins and Methods of Making the Same (orientierte polymere mikroporöse Folien und Verfahren zu deren Herstellung)” für Hetzler und Jacobs beschrieben.
Dehnbares Bikomponenten-Spinnvlies (FPO/PP) besitzt sowohl in der Maschinenrichtung als auch in der Maschinenquerrichtung Dehneigenschaften. Dieses Material hat Dehnungslängenzunahmen zwischen 50 und 75%, weichen Griff, Faserkräuselung bei FDU-Umgebungstemperatur (FDU – Faserzieheinheit) und die Festigkeit von herkömmlichem Spinnvlies gezeigt. Es wurden Folienmaterialien produziert, die Polypropylen Seite an Seite (SIS) mit weichen Polyolefinen enthalten. FPO-Polymere zur Verwendung bei S/S-Eikomponenten-PP-Spinnvlies können von der Rexene Corp, Texas, bezogen werden. Auf ähnliche Weise können Folienmaterialien mit einer Mantel/Kern-Faseranordnung (S/C) produziert werden. Bei dem Material wurden Fasergrößen von 14 Mikrometer und mehr verwendet. Polymerverhältnisse können in dem Bereich von 50/50 bis 70/30 PP/FPO liegen. Das FPO/PP-Spinnvlies kann als dehnbares Element eines Einweg-Körperpflegeprodukts, wie eine Windeldeckschicht, eine Windelaußenabdeckung, eine Basis für Haken-und-Ösen-Verschlüsse, ein Ersatz für eingeschnürtes Spinnvliesmaterial, eine Komponente von Folienlaminaten und eine Komponente von anderen Laminaten, bei denen Dehnung und Erholung gewünscht wird, verwendet werden. Dehnbare Bikomponenten-Spinnvliese (FPO/PP) können innerhalb des Bandes in einem Schritt hergestellt werden. Stoff, der von einem solchen Prozess produziert wird, zeigt Erholung von Dehnung auf Grund inhärenter Elastizität. Eine weitere Beschreibung weicher Polyolefine findet sich in US-Patent Nr. 5123.546 für Sustic, das der Rexene Corporation erteilt wurde. Im Besonderen gehören zu solchen Vlies-Folien verformbare Polyolefin/Polypropylen-Bikomponenten-Spinnvliesfaser (FPO/PP) von Huntsman, die unter der Markenbezeichnung REXFLEX FLEXIBLE POLYOLEFINS verkauft wird. Bikomponenten-Spinnvlies besteht ungefähr zu 70% aus Polypropylen und zu 30% aus weichen Polyolefinen.

Um die Wirkungen der verschiedenen Außenhautschichten zu isolieren, wurden einschichtige Folien, die beide Kernmischungsformulierungen verwendeten, bei jedem der jeweiligen Versuche ebenfalls als Vergleichsproben gedehnt und laminiert. Eine Vielzahl von Außenhautschichtformulierungen wurden erprobt und bewertet, wie der Aufstellung der nachfolgenden Tabelle 1 zu entnehmen ist. Tabelle 1 Außenhautschichtformulierungen

1.) 30% Exxxon Optema^® TC221 EMA 60% Elf Atochem Pebax^® 2533 Polyetheramid 10% Diatomeenerde	4.) 45% Exxxon Optema^® TC221 EMA 45% Shell Kraton^® G1657 10% Diatomeenerde
2.) 30% Exxxon Optema^® TC221 EMA 60% Elf Atochem Pebax^® 4033 10% Diatomeenerde	5.) 30% Shell Kraton^® G1657 80% Elf Atochem Pebax^® 4033 Polyetheramid 10% Diatomeenerde
3.) 30% Exxxon Optema^® TC221 EMA 60% Dow Pellethane^® 2103-70A TPU 10% Diatomeenerde

Versuchsbeispiel 1

Bedingungen: Es wurden die folgenden Bedingungen für die ersten Dehn- und Laminierversuche eingerichtet.

Temperaturen der MDO-Walzen 1–6	32,2°C, 32,2°C (90°F, 90°F), Umgebung, 43,3°C,
	43,3°C (110°F, 110°F), Umgebung
Haftmittel	Rextac 2730 mit 2 Gramm pro Quadratmeter (g/m²)
	hinzugefügt
Abwickelgeschwindigkeit	63 Fuß pro Minute (fpm)
Wicklergeschwindigkeit	unterschiedlich
F2/F1 (Geschwindigkeitsverhältnis)	3,5×
Lam/A2 (Geschwindigkeitsverhältnis)	0,92–0,880
Heißschmelzdüse, Schmelztemperatur	173,8°C (345°F)
Heißschmelzdüse, Lufttemperatur	185°C (365°F)
Formhöhe	0,076 m (3 Zoll)
Bindermusterfläche	121°C (250°F/Baby Objects)

Die bei diesem Versuch verwendete Auflage war ein 0,508 m (20 Zoll) breiter 45% eingeschnürter Polypropylen-Spinnvliesstoff, der von der Kimberly-Clark Corporation bezogen wurde. Eine Gummiamboss- und eine Baby Objects-Musterwalze wurden für die Thermalaminierschritte verwendet. Alle Folienproben wurden haftend laminiert, aber nur sechs Folien konnten thermisch laminiert werden. Alle Folienproben wurden erfolgreich haftend an das 45% eingeschnürte Polypropylen-Spinnvlies anlaminiert. Es ist zu beachten, dass die Pellethane/EMA-Probe auf Grund von schlechtem Foliengleichmaß der Walze, was bei der gewickelten Folienwalze Blocken förderte, eine harte Kante aufwies.
Die Musterwalzenternperatur wurde von 93,3°C auf 1211°C (von 200°F auf 250°F) erhöht, um die Thermolaminierhaftung zu verbessern, aber dies schien für Thermolaminate immer noch nicht auszureichen. Die Folien wurden gedehnt, bis vollständiges Weißwerden eintrat. Dies erfolgte zwischen den F1/F2-Walzen bei 3,0× bis 3,5×. Während der Hauptteil der Retraktion vor der Laminiermaschine eintrat, wurde die Wicklergeschwindigkeit leicht verringert, um restliche Retraktion der Folien zu ermöglichen. Die resultierende Enddehnung bei den Laminaten betrug ungefähr das 2,5 bis 2,7-fache der ursprünglichen Länge. Diejenigen Folien, die Kraton^® im Kern enthielten, mussten um das 4,0-fache gedehnt werden, damit vollständiges Weißwerden eintrat.
Versuchsbeispiel 2

Bedingungen: Es wurden die folgenden Bedingungen für die zweiten Dehn- und Laminierversuche eingerichtet.

Temperaturen der MDO-Walzen 1–6	32,2°C, 32,2°C (90°F, 90°F), Umgebung, 43,3°C,
	43,3°C (110°F, 110°F), Umgebung
Haftmittel	Rextac 2730 mit 3 g/m² hinzugefügt
Abwickelgeschwindigkeit	57 fpm
Wicklergeschwindigkeit	variierte mit Zurückziehung
F2/F1 (Geschwindigkeitsverhältnis)	3,5×–5,5×
Lam/A2 (Geschwindigkeitsverhältnis)	0,95–1,0 (sank mit erhöhter Elastizität)
Heißschmelzdüse, Schmelztemperatur	173,8°C (345°F)
Heißschmelzdüse, Lufttemperatur	185°C (365°F)
Formhöhe	0,076 m (3 Zoll)

Die folgenden Außenhautformulierungen und Kernformulierungen wurden bei Versuch 2 geprüft.

1.) EMA/Pebax^® 4033-Mischung bei der ersten Kernformulierung
2.) EMA/Pebax^® 2533-Mischung bei der ersten Kernformulierung
3.) EMA/Pellethane^®-Mischung bei der ersten Kernformulierung
4.) Kraton/Pebax^® 4033-Mischung bei der zweiten Kernformulierung
5.) EMA/Kraton^®-Mischung bei der zweiten Kernformulierung
6.) Erste Kernformulierungsschicht als die Vergleichsprobe
7.) Zweite Kernformulierungsschicht als die Vergleichsprobe

Die bei diesem Versuch verwendete Auflage war ein 45% eingeschnürtes Polypropylen-Spinnvlies, das von der Kimberly-Clark Corporation bezogen wurde. Diese Folien wurden einem erneuten Durchgang unterzogen, um Dehnung in Maschinenrichtung sowie Dehnung in Maschinenquerrichtung bei nicht in Maschinenrichtung dehnbaren Spinnvliesen zu erreichen. Die gespannten Fallen wurden haftend an das Spinnvlies anlaminiert, während sie gestreckt wurden, und das Laminat erhielt Gelegenheit, zu retrahieren, bevor es auf den Wickler aufgewickelt wurde. Dies ermöglichte Dehnbarkeit in Maschinenrichtung bei dem Folie/Spinnvlies-Laminat. Die Retraktion schwankte zwischen 12 und 26 Prozent Maschinenrichtung, wie in der folgenden Tabelle 2 gezeigt, je nach den Geschwindigkeitsverhältnissen vom Wickler zur Laminiermaschine. Die resultierende Gesamtdehnung an den Folien betrug daher zwischen dem 4,0 und 4,9-fachen. Die Haftmittelhinzufügung wurde von 2 bis 3 g/m² erhöht, um Problemen beim Erreichen der korrekten Anhaftung der Folie an dem Spinnvliesstoff zu begegnen. Diese Folien wurden unter dem Druck von anderen auf ihnen befindlichen Rollen gelagert und neigten daher dazu, eher unter Folienblocken zu leiden als Proben, die früher erprobt wurden. Daher konnten nur fünf Folien erfolgreich laminiert werden. Je nach Art der Folie und Schwere ihres Blockens schwankten die Durchführungsbedingungen etwas. Die Dehnbarkeit dieser Materialien wurde in der Maschinenrichtung (MD) gemessen. Es ist zu beachten, dass größere Werte für MD-Dehnbarkeit bevorzugt werden. Die Daten werden in der folgenden Tabelle 2 wiedergegeben. MD-DEHNBARKEIT: BASIEREND AUF DER MASCHINENRETRAKTION

PROBE	MD-DEHNBARKEIT IN %
106A VERGLEICHSPROBE	12%
30% EMA TC221 60% Pebax^® 2533 10% Antiblock	16%**
30% EMA TC221 60% Pellethane 10% Antiblock	19%**
106E VERGLEICHSPROBE	13,5%
30% Kraton^® G1657 60% Pebax^® 4033 10% Antiblock w/106E	26%

**Diese Folien spalteten sich auf und konnten den Prüfzyklen nicht korrekt unterzogen werden.

Versuchsbeispiel 3

Bedingungen: Es wurden die folgenden Bedingungen für die dritten Dehn- und Laminierversuche eingerichtet. Es wurde Spinnvlies aus weichem Polyolefin (FPO) verwendet, das von der Kimberly-Clark Corporation bezogen wurde, wobei das FPD von der Rexene Corporation bezogen wurde.

Temperaturen der MDO-Walzen 1–6	32,2°C, 32,2°C (90°F, 90°F), Umgebung, 43,3°C,
	43,3°C (110°F, 110°F), Umgebung
Haftmittel	Findley 2525A mit 1,5 g/m² hinzugefügt
Abwickelgeschwindigkeit	42 fpm
Wicklergeschwindigkeit	variierte mit Zurückziehung
F2/F1 (Geschwindigkeitsverhältnis)	4,75×–5,0×
Lam/A2 (Geschwindigkeitsverhältnis)	0,95–1,0 (sank mit erhöhter Elastizität)
Heißschmelzdüse, Schmelztemperatur	173,8°C (345°F)
Heißschmelzdüse, Lufttemperatur	185°C (365°F)
Formhöhe	0,076 m (3 Zoll)

Die folgenden Außenhautformulierungen und Kernformulierungen wurden bei Versuch 3 geprüft.

1.) EMA/Pebax^® 2533-Mischung bei einer ersten Kernformulierung
2.) EMA/Pellethane^®-Mischung bei einer ersten Kernformulierung
3.) Kraton^® G1657/Pebax^® 4033-Mischung bei einer zweiten Kernformulierung

Nach haftender Laminierung mit dem Findley-Klebemittel schien es gutes Anhaften an das Spinnvlies aus weichem Polyolefin zu geben. Die Folien enthielten augenscheinlich keine Löcher. Die Folien mit Kraton^®-Mischungs-Kernen (106E) zeigten bessere Elastizitätsleistung. Das Findley-Klebemittel war recht klebrig und blutete oft durch das Spinnvlies durch, was das Laminat zu leichtem Blocken veranlasste. Es wurde beobachtet, dass dieses Klebemittel länger geschmolzen blieb als das Rextac und gelegentlich sammelten sich die geschmolzenen Stränge und brannten kleine Löcher in die Folie. Diese Folien erhielten Gelegenheit, vor dem Wickler, aber nach der Laminiermaschine vollständig zu retrahieren, so dass Dehnbarkeit in Maschinenrichtung erreicht werden konnte. Manche der Folien erforderten leichtes Zurückziehen vor dem haftenden Laminieren, um die Folienspannung zu verringern, wenn sie von dem MDD kam. Die verringerte Spannung half dabei, Folienbrüche zu vermeiden. Die Folien zeigten Retraktion in Maschinenrichtung von 16,5 bis 19 Prozent.
Zusammenfassung der Versuchsbeispielprüfungen
A) Laminierversuchsbeispiel 1 Prüfergebnisse bei 3–3,5-facher Dehnung
Die Basis-Atmungsaktivität der Fallen wurde durch die Kern-Vergleichsprobe 106A mit ungefähr 3.000 g/m²/24 h nachgewiesen. Proben mit Kraton in der Außenhautschicht zeigten etwas Atmungsaktivität. Alle Folien mit einer Kernschicht der 106E-Formulierung wiesen signifikant niedrigere Atmungsaktivitätsergebnisse auf. Fallen, die Außenhaut mit Elastomeren hoher Leistung, wie Pebax^® 2533, 4033, Pellethane^® und Kraton^®, enthielten, zeigten Atmungsaktivität von 55 bis 89 Prozent der Versuchsprobenkernschichtfolie. Die folgende Tabelle 3 gibt diese Ergebnisse wieder.

Tabelle 3 stellt die WVTR-Prüfergebnisse für die verschiedenen Prüfproben dar. TABELLE 3 WVTR-Prüfergebnisse

Kernschicht	Außenhautschicht	Wasserdampfdurchgangskoeffizient, g/m²/Tag
(Mischung)	(Mischung)	3,5× Dehnung		4,75× Dehnung		5,5× Dehnung
		1. Versuch		3. Versuch		2. Versuch
106A (60% Füllstoff, mPE)	Keine	3000	100%	-	-	4450	100%
	(EMA/Peb2533)	1726	57,5%	2289	-	2850	64%
	(EMA/Pellethane)	2092	69,7%	3132	-	3640	81,8%
	(Kraton/Peb4033)	1643	54,8%	-	-	2480	55,7%
	(Kraton/EMA)	2383	79,4%
	(EMA/Peb4033)	2685	89,5%
	EMA/alb.)	3179	106,0%
106E (55% Füllstoff, 35%mPE, 10% Kraton)	Keine	1400	100%			4270	100%
	(Kraton/Feb4033)	1188	84,9%	1629/1325		2480	58,1%
	(Kraton(EMA)	1485	106,1%

*nur 5 ×-Dehnung

B) Laminierversuchsbeispiel 2 Prüfergebnisse
Die Atmungsaktivität der Laminate stieg beim zweiten Laminierversuch. Ursprünglich wurde die Folie 3,5× gedehnt und erhielt Gelegenheit, zu retrahieren, bevor sie haftend laminiert wurde. Beim späteren Versuch wurde sie 5,5× gedehnt, unter der Dehnungsspannung gehalten, haftend laminiert und dann erhielt das Laminat Gelegenheit, zu retrahieren. Sowohl die Dehnbarkeit in Maschinenrichtung als auch in der Maschinenquerrichtung wurden in dem Prozess erreicht. Das resultierende Enddehnungsverhältnis der Folie lag bei diesem Versuch viel höher zwischen 4,08 und 4,86. Die Folie mit der mit Pellethane^® gemischten Außenhautschicht zeigte höhere WVTR-Werte als die Folie mit einer ähnlichen Formulierung unter Verwendung von Pebax^®2533. Dies war auch bei dem ersten Versuch der Fall. Der WVTR von der mit Pebax^®4033 gemischten Außenhautschicht-Folie mit dem 106E-Kern zeigte sich von 1188 bei dem niedrigeren Dehnungsverhältnis auf 2480 bei dem höheren Dehnungsverhältnis mehr als verdoppelt. Die Außenhautschichten schienen die Atmungsaktivität für die Folien sowohl bei den ersten als auch bei den zweiten Versuchsbeispielen zu behindern.

Die WVTR-Ergebnisse waren zwar akzeptabel, aber niedriger als die Vergleichsfolien. Die Folien mit den Außenhautschichten neigten dazu, sich stärker zurückzuziehen und in niedrigerer Enddehnung zu resultieren als die Vergleichsfolien. Diese Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle 4 wiedergegeben. Tabelle 4 – WVTR & DEHNUNG DER LAMINATE DES ZWEITEN VERSUCHS Ausgewählte Außenhaut-Mehrschichten plus Vergleichsschichten 5,0 × bis 5,5 × Dehnung

PROBE	MDO-Dehnung	Enddehnung	WVTR
1) 30% EMA TC221 60% Pebax^®2533 10% Antiblock 106A Kern	5,5×	4,018×	2850
2) 30% EMA TC221 60% Pellethane^® 10% Antiblock 106A Kern	5,0×	4,18×	3640
106A Kern 60% CaCO₃ 40% Met PE	5,5×	4,86×	4450
3) 30% Kraton^® 60% Pebax^®4033 10% Antiblock 106E Kernschicht	5,5×	4,08×	2480
4) 106E Kern 55% CaCO3 35% Met PE 10% Kraton^®	5,5×	4,75×	4270

Die Wassersäulen für alle Vorgenannten lagen über 150 mbar. Tabelle 5 – MD- UND CD-ZYKLUSPRÜFUNG FÜR LAMINATE DES ZWEITEN VERSUCHS Außenhaut-Mehrschichten plus Vergleichsschichten 5,5 × Dehnung

PROBE	CD-50% Test 30% Dehn 1	CD-50% Test 30% Ret2	Hysterese CD bei 30%	MD-20% Test 10% Dehn 1	MD-20% Test 15% Dehn 1	MD-20% Test 20% Dehn 1
106A-Schicht 60% CaCO₃ 40% MetPE	322	77	76,1	1198	1870	4298
106E-Schicht 55% CaCO₃ 35% MetPE 10% Kraton^®	324	78	76
Außenhautschicht mit 106E-Kern 30% Kraton^® 60% Pebax^® 10% Antiblock	389	103	73,5	914	1312	1669

Die Angabe von Dehnungs- und Retraktionsspannungsergebnissen erfolgt in Grammeinheiten. Die Angabe von Hysterese- und Verformungsrestergebnissen erfolgt in %. Diese Folien konnten nicht korrekt für den vollständigen 50%-Streckungszyklus in der Maschinenrichtung geprüft werden.
Zusammenfassung
Die Folien mit den mit Pebax gemischten Außenhautschichten neigten dazu, die stärkere Retraktion und damit niedrigere WVTR zu zeigen. Diese Elastizität in den Außenhautschichten scheint ein Faktor bei den resultierenden niedrigeren WVTR zu sein.
Die dreischichtigen Folien von Versuchsbeispiel 3 wurden bei hohen Dehnungsverhältnissen (4,75 bis 5,0) erneut erprobt und erhielten Gelegenheit, sich zurückzuziehen, nachdem das Klebemittel und die Auflage aufgetragen wurden, um Dehnung in Maschinenrichtung und in Maschinenquerrichtung bei den Laminaten zu ermöglichen. Mit dem Klebemittel Findley 2525A wurden keine der Aufspaltungsprobleme des vorhergehenden Versuchs beobachtet. Das Spinnvlies aus weichem Polyolefin wurde vorwiegend bei diesem Versuch an Stelle des eingeschnürten Polypropylen-Spinnvlieses verwendet.

Die Folie mit Kraton^®/Pebax^®/-Außenhautschicht mit dem 106E-Kern wurde in drei verschiedenen Varianten erprobt. Sie wurde mit FPO-Spinrivlies mit einer leichten Retraktion zwischen der letzten MDO-Walze und vor der Klebe-Laminiermaschine erprobt (Verhältnis von 0,95 zwischen der Letzten MDO-Walze und der Laminiermaschine), ohne Retraktion vor der Laminiermaschine (Verhältnis von 1,0) mit FPO-Spinnvlies und erneut ohne Retraktion vor der Laminierung unter Verwendung des 45% eingeschnürten Spinnvlieses. Die leichte Retraktion vor dem Laminieren verringerte den Gesamt-WVTR der Folie. Es wurde kein signifikanter Unterschied bei dem WVTR für die über dem FPO-Material an das eingeschnürte Spinnvlies anlaminierte Folie festgestellt. Diese Daten werden in der folgenden Tabelle 6 wiedergegeben. Tabelle 4 – WVTR, SCHÄLUNGEN & DEHNUNG DER LAMINATE DES DRITTEN VERSUCHS Ausgewählte Außenhaut-Mehrschichten plus Vergleichsschichten 4,75 × bis 5,5 × Dehnung

PROBE	MDO-Dehnung	Enddehnung	WVTR	Laminatschälungen	Flächengewicht
1) 30% EMA TC221 60% Pebax^®2533 10% Antiblock 106A Kern/FPO SV	4,75×	3,87	2289	524	89,4
2) 30% EMA TC221 60% Pellethane^® 10% Antiblock 106A Kern/FPO SV	4,75×	3,87	3132	310	90
3) 106A Kern 60% CaCO₃ 40% Met PE eingeschnürtes SV	5,5×	4,86×	4450	schlecht < 50
4) 30% Kraton^® 60% Pebax^®4033 10% Antiblock 106E Kern/FPO (1,0)	4,75×	3,87	1570	ng	110,8
5) 30% Kraton^® 60% Pebax^®4033 10% Antiblock 106E Kern/FPO (0,95)	4,75×	3,85	1325	ng	105,3
6) 30% Kraton^® 60% Pebax^®4033 10% Antiblock 106E Kern/eingeschnürtes SV (0,95)	4,75×	3,85	1325	ng	105,3
7) 106E Kern 55% CaCO₃ 35% Met PE 10% Kraton^® eingeschnürtes SV	5,5×	4,75	4270	schlecht < 50

Die Wassersäulen für alle Vorgenannten lagen über 150 mbar.
*ng – nicht gemessen, da Schälung nicht eingeleitet werden konnte.

Es wurden Dehnungsprüfungen mit zwei Zyklen bei 50 Prozent und 100 Prozent Streckung (wie zuvor beschrieben) an fünf Replikaten von jeder Probe durchgeführt, nachdem sie an ein Spinnvliesmaterial anlaminiert wurde. Die 50-Prozent-Streckprüfungen in der Maschinenquerrichtung lieferten vergleichbare bis bessere Ergebnisse für Dehnungs- und Erholungsspannungen bei 30 Prozent im Vergleich zur Vergleichsprobe. Die Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle 7 dargestellt. Tabelle 7

Außenhautformel	30% Dehnt	50% Dehnt	30% Ret2	50% Ret2	Hyst1/2	Dehnung bei
	50%-Zyklus	100%-	50%-	100%	bei 30%/bei 50%	Verformrest 2
		Zyklus	Zyklus	Zyklus		50%/100%
100% Ampacet Haut	637	762	154	40	75,8/94,8	14,74/42,74
30% EMA TC221	597	706	146	38	75,6/94,6	14,85/43,45
60% Pebax 4033
10% Antiblock

30% EMA TC221	505	630	139	52	72,5/91,7	14,76/40,30
60% Pellethane
10% Antiblock

80% EMA TC221	508	643	130	32	74,5/95,0	15,4/43,62
20% Antiblock

80% FPO W300	638	729	150	31	76,6/95,7	15,24/44,31
20% Antiblock

45% EMA TC221	614	691	140	34	77,1/95,1	14,95/43,38
45% Kraton G1657
10% Antiblock

48% EMA TC221	676	711	156	26	76,9/96,3	15,07/45,53
48% FPO W300
4% Antiblock

55% EVA LD760	569	665	138	36	75,8/94,6	15,03/43,29
35% FPO W300
10% Antiblock

30% Kraton G1657	626	754	152	39	75,7/94,2	14,7/43,35
60% Pebax 4033
10% Anhiblock

30% **Kraton G1657	543	678	156	70	71,3/89,7	12,05/34,22
60% Pebax 4033
10% Antiblock

45% EMA TC221	534	658	156	79	70,8/88,0	11,76/32,79
45% Kraton 01657
10% Antiblock

45% ***EMA TC221	559	652	163	78	70,7/88,0	11,52/33,04
45% Kraton G1657
10% Antiblock

60%CaCO3 (106A)	603	701	146	33	75,8/95,3	14,60/43,7
40% Affinity/Engage

55%CaCO3 (106E)	635	646	182	72	71,3/89,7	11,64/34,38
35% Affinity/Engage
10% Kraton 01657

Dehnungsspannung (Dehnt) und Retraktionsspannungen (Ret2) werden in Grammeinheiten angegeben. Hysterese-(Hyst1/2) und Verformungsrestergebnisse werden in % angegeben.
** mit 106E-Kernschicht
*** 106E-Kernschicht und diese Folie wurde zu einem höheren Prozentsalz retrahiert, bevor sie in dem Laminierprozess laminiert wurde.
Die Proben verhielten sich bei der 100-Prozent-Streckung nicht so gut. Es wird von der Theorie ausgegangen, dass die 100-Prozent-Streckung über den Elastizitätsbereich des metallocenkatalysierten Polyethylen-Kern und des eingeschnürten Spinnvlieses hinausging, da auf diesem Niveau hochprozentige Verformungsrestergebnisse beobachtet wurden.
Die relativen Wirkungen der Außenhautschichten auf die Kernschichten werden in Tabelle 5 bis 6 dargestellt. Die Ergebnisse zeigten bessere Hysterese und besseren Verformungsrest bei der mit Kraton^® gemischten Vergleichsfolie (106E) und bei den mit dieser Kernformulierung koextrudierten Folien. Diese Folien zeigten im Besonderen höhere Retraktionsspannungen (Ret2) relativ zu den entsprechenden Dehnungsspannungen (Dehnt) und daher eine verbesserte Hysterese. Die Außenhautschichten, die mit der 106A-Kernformulierung koextrudiert wurden und Pebax^® 2533 und Pellethane^® enthielten, zeigten vergleichbar hohe Hysteresewerte.
Schlussfolgerungen der Versuchsbeispiele
Die mehrschichtigen Folien mit den mit Pebax^® und Pellethane^® gemischten Außenhäuten lieferten eine Verbesserung gegenüber Vergleichsfolien ohne Außenhautschichten für Elastizitätseigenschaften bei 50 Prozent Streckung. Diese Folien zeigten zwar niedrigere Wasserdampfdurchgangskoeffzienten (WVTR) als die Vergleichsfolie, aber sie zeigten immer noch WVTR-Werte über 2000 g/m²/24 h bei Dehnung mit den höheren Dehnungsverhältnissen.
Bei der 100-Prozent-Streckzyklusprüfung überwanden die hoch elastischen Außenhautschichten nicht wirksam die schlechteren Elastizitätseigenschaften der Kernschicht. Auf diesem hohen Streckungsniveau schien die gefüllte Metalloten-Plastomer-Kernschicht über ihren Elastizitätsbereich hinaus zu sein und zeigte nicht viel Retraktion, Die Außenhautschichten konnten bei weniger als 5 Volumenprozent der Gesamt-Foliendicke nicht die mangelnde Elastizität des Kerns bei diesem Streckungsgrad ausgleichen.
Das Hinzufügen von 10 Prozent Kraton^® zu der metallocenkatalysierten Polyethylenformulierung (106E) verbesserte die Elastizitätseigenschaften, aber der WVTR war niedriger als der der 106A-Formulierung ohne Kraton^®. Wenn die beiden einschichtigen Vergleichsfolien mit höheren Verhältnissen (5,0 bis 5,5 ×) gestreckt wurden, schienen der WVTR und die Elastizitätseigenschaften bei 50 Prozent zu konvergieren und ähnlich zu werden. Bei diesem hohen Dehnungsverhältnis könnte sich das metallocenkatalysierte Polyethylenharz über seinen Elastizitätsbereich hinausgedehnt haben. Bei hohen Dehnungs-/Spannungsniveaus können diese elastischen Materialien eine Verhärtung durchlaufen und mehr zu einem nichtelastischen Kunststoffmaterial zu werden. Ihre Erholungsfähigkeit wird minimal. Dies scheint bei den metallocenkatalysierten Polyethylenfolien, die auf die höheren Dehnungsverhältnisse gedehnt wurden, der Fall zu sein.
Die Pebax^®- und Pellethane^®-Außenhaut-Folien zeigten hohe Leistung bei Elastizität (geringste Hysterese), aber der Wasserdampfdurchgangskoeffizient war signifikant verringert. Obwohl diese Folien so laminiert waren, dass sie biaxiale Dehnung zeigten, waren sie in der Maschinenrichtung begrenzt. Der höchste Grad an Streckung in der Maschinenrichtung bei diesen Laminaten war 26 Prozent. Es war daher nicht möglich, die Folien bei 100 Prozent Streckung in der Maschinenrichtung zu prüfen. Selbst bei 50 Prozent wurden sehr hohe Spannungen und etwas Zerreißen und Folie/Spinnvlies-Aufspaltung sichtbar. Die Retraktion in Maschinenrichtung wurde jedoch mit dem Hinzufügen der Außerhautschicht etwas verbessert.
Die Folie mit der mit Pebax^® 2533 gemischten Außenhautschicht mit der 106E-Kernschicht zeigte basierend auf sämtlichen der vorgenannten Daten die besten Gesamt-Elastizitätseigenschaften, wenn eine optimale Formulierung gewählt wurde. Dies kann basierend auf den Ergebnissen einer Prüfung der individuellen Eigenschaften des Pebax^® 2533 im Vergleich zu Pellethane 2103-80 in Tabelle 8 geschlossen werden. Tabelle 8

Polymer Dehnspannung/Retraktionsspannung Hysterese WVTR

Pebax^® 2533 mit 10 g/m² Pellethane^® 2103-80AE mit 10 g/m² 190/140 290/150 27% 48% 2800 2200
Unverträglichkeit von Materialien, die zusammen kompoundiert oder koextrudiert wurden, war beim Entwickeln der Mehrschicht-Materialien von Belang. Pebax^®, Pellethane^® und Estane^® sind, im Gegensatz zu der unpolaren Polyethylen-Kernschicht und der Polypropylen-Spinnvlies-Schicht, allesamt polare Materialien. EMA- oder Kraton^®-Materialien wurden erfolgreich mit der Außenhautschicht gemischt, um als Verträglichkeitsmacher zu agieren und das Anhaften an die Kernschicht und das Spinnvlies zu verbessern. Es wird vermutet, dass das Kompoundieren und Koextrudieren wegen der sorgfältigen Mischung der Außenhautmaterialien und der Anhaftung der Außenhaut an Kernschichten erfolgreich waren.
Gefüllte elastomere Folien mit verbesserter Elastizitätsleistung werden daher anhand von monolithischen dünnen koextrudierten Außenhautschichten, die eine gefüllte Kernschicht umschließen, beschrieben. Durch Hinzufügen einer sehr dünnen Außenhautschicht, die ein angefülltes elastisches Polymer oder eine Mischung von elastischen Polymeren umfasst, während der Folienkoextrusion an einer oder beiden Seiten des gefüllten Kernmaterials, wird die Retraktion verbessert und der Verformungsrest der Produktfolie bei bis zu 50 Prozent Streckung verringert. Bei stärkerer Streckung als 50 Prozent wurde festgestellt dass die geprüften Materialien geringere Retraktion erfuhren. Die Außenhautschicht muss jedoch ausreichend dünn sein, um der Feuchtigkeit zu ermöglichen, das Hindurchgehen weiter fortzusetzen. Die Außenhautschichten können auf beiden Seiten ähnlich sein, wie bei einer A-B-A-Koextrusionsstruktur, oder auf jeder Seite unterschiedlich sein; wie bei einer A-B-C-Struktur, bei der B die gefüllte Kernschicht ist und A und C die Außenhautschichten sind.

Claims

Atmungsaktive elastische mehrschichtige Folie, die umfasst: eine Kernschicht, die ein erstes Elastomer, wenigstens einen Füllstoff und ein Elastomer hoher Leistung umfasst, das ein Elastomer mit einem Hysteresewert von weniger als ungefähr 75 Prozent ist, wobei das erste Elastomer ein Elastomer niedriger Leistung ist, das ein Elastomer mit einem Hysteresewert von mehr als ungefähr 75 Prozent ist und das in einer Menge zwischen ungefähr 35 und 50 Prozent der Kernschicht vorhanden ist, und wobei das Elastomer hoher Leistung mit dem ersten Elastomer gemischt ist, und wenigstens eine Außenhautschicht, die ein zweites Elastomer umfasst, wobei das zweite Elastomer ein Elastomer hoher Leistung ist, das ein Elastomer mit einem Hysteresewert von weniger als ungefähr 75 Prozent ist, und wobei des Weiteren die elastische mehrschichtigte Folie einen Wasserdamptdurchgangskoeffizienten von mehr als 1000 g/m²/24 h aufweist.
Atmungsaktige elastische mehrschichtige Folie nach Anspruch 1, wobei das Elastomer hoher Leistung einen Hysteresewert von weniger als 60 Prozent hat.
Atmungsaktive elastische mehrschichtige Folie nach Anspruch 1, wobei das erste Elastomer ein Polyolefin umfasst und das zweite Elastomer aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus thermoplastischen Polyurethanen, Polyetheramiden und Block-Copolymeren sowie Kombinationen daraus besteht.
Atmungsaktive elastische mehrschichtige Folie nach Anspruch 3, wobei die Folie zwei Außenhautschichten an einander gegenüberliegenden Seiten der Kernschicht enthält.
Atmungsaktive elastische mehrschichtige Folie nach Anspruch 3, wobei die Außenhautschicht/en des Weiteren ein Ethylenmethylacrylat enthält/enthalten.
Atmungsaktive elastische mehrschichtige Folie nach Anspruch 3, wobei das erste Elastomer ein Polyethylen ist.
Atmungsaktive elastische mehrschichtige Folie nach Anspruch 3, wobei die Außenhautschicht/en einen Verträglichkeitsmacher enthält/enthalten.
Atmungsaktive elastische mehrschichtige Folie nach Anspruch 3 wobei ein Antiblockmittel in die Außenhautschicht/en gemischt ist.
Atmungsaktive elastische mehrschichtige Folie nach Anspruch 3, wobei die Folie eine Dicke zwischen ungefähr 0,6 und 1,2 Millimeter hat und die Außenhautschicht/en eine Gesamtdicke von ungefähr 3 Prozent der Gesamt-Foliendicke hat/haben.