DE602004006760T2

DE602004006760T2 - Mikroporöse gestreckte folien-/vliesstofflaminate und anwendungen mit begrenzter verwendung oder wegwerfprodukten

Info

Publication number: DE602004006760T2
Application number: DE200460006760
Authority: DE
Inventors: Ann Louise Cumming MCCORMACK; Randall J. Canton PALMER; Courtney E. Atlanta SHEA
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2024-04-03
Also published as: KR20060134903A; CN1839040A; JP2007503326A; ZA200600764B; AR045228A1; US7932196B2; EP1656253B1; MXPA06002007A; WO2005025865A1; BRPI0413801A; EP1656253A1; AU2004272492A1; DE602004006760D1; US20050042962A1

Description

Verwandte Patentanmeldung
Die vorliegende Patentanmeldung ist eine von zwei Patentanmeldungen, die sich auf einen verwandten Gegenstand beziehen, die am gleichen Tag eingereicht worden sind. Die andere Patentanmeldung der Erfinder Ann Louise McCormack und Susan Elaine Shawver hat den Titel "MICROPOROUS BREATHABLE ELASTIC FILMS, METHODS OF MAKING SAME, AND LIMITED USE OR DISPOSABLE PRODUCT APPLICATIONS" (Anwaltsakte Nr. 18842; Express Mail Nr. EV 008 269 822 US).
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf durch Verstrecken dünner gemachte Filme und auf ihre Verwendung in Film/Vliesstoff-Laminaten für verschiedene Anwendungen, wie z.B. als wegwerfbare (Einweg-)Windel-Komponenten.
Film/Vliesstoff-Laminate werden für eine große Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von denen nicht die geringste diejenige ist als Decküberzüge für Körperpflegeprodukte wie Schwimmkleidung und absorptionsfähige Gegenstände bzw. Artikel, wie z.B. Windeln, Trainingshosen, Inkontinenz-Kleidungsstücke, Frauenhygieneprodukte, Wundverbände, Bandagen und dgl. Film/Vliesstoff-Laminate werden auch verwendet in der Gesundheitspflege in Verbindung mit verschiedenen Produkten, wie z.B. chirurgischen Tüchern und Umhängen und anderen Kleidungsstücken für Reinraum-, Gesundheitspflege- und andere verwandte Zwecke. Insbesondere im Bereich der Körperpflege wurde bisher Wert gelegt auf die Entwicklung von kostengünstigen Laminaten, die gute Sperrschichteigenschaften, insbesondere gegenüber Flüssigkeiten, sowie gute anästhetische und taktile Eigenschaften, wie z.B. einen stoffartigen Griff und ein stoffartiges Anfühlen, aufweisen. Für diese Zwecke wird es immer vorteilhafter, Film zu verwenden, die eine geringere Dicke aufweisen. Dünnere Filme sind kostengünstiger und wegen ihrer verminderten Dicke häufig weicher und geräuschloser. Dünnere Filme können auch atmungsaktiver gemacht werden, um den Komfort zu erhöhen.
In dem US-Patent Nr. 6 156 421 ist beispielsweise ein verstrecktes, gefülltes (mit einem Füllstoff versehenes) Film/Vliesstoff-Laminat beschrieben, das eine Filmschicht und eine Vliesstoffbahn-Trägerschicht umfasst. Die Filmschicht kann aus einem thermoplastischen Material hergestellt sein und sie kann in mindestens einer Richtung verstreckt worden sein, um dadurch die Filmdicke zu vermindern. Das Filmmaterial umfasst mindestens drei Komponenten: ein thermoplastisches Polyolefin-Polymer, einen Füllstoff und einen Phenol-Stabilisator.
Dünnere Filme, die manchmal Flächengewichte von weniger als 30 g/m² haben, haben auch die Neigung, dass sie ziemlich schwach sind. Dies gilt insbesondere in einer Richtung quer zur Maschinenlaufrichtung (in "CD-Richtung" oder orthogonal zur Richtung des Filmtransports bei der Herstellung oder Be- bzw. Verarbeitung, da die Filme zur Erzielung derart geringer Dicken häufig in der Maschinenlaufrichtung (in der "MD-Richtung" oder in Richtung des Filmtransports bei der Herstellung oder Be- bzw. Verarbeitung) stark verstreckt werden. Eine starke Orientierung in der Maschinenlaufrichtung führt dazu, dass die Polymer-Moleküle, die den Film aufbauen, ausgerichtet werden. Durch eine solche Orientierung (Ausrichtung) kann die Festigkeit des Films in der Maschinenlaufrichtung stark erhöht werden, es besteht aber auch die Neigung, dass die Dehnbarkeit dieses Films in der Richtung quer zur Maschinenlaufrichtung, die beispielsweise wichtig ist beim Anziehen der Kleidung und beim Tragen der Kleidung, abnimmt. Durch Auflaminieren einer Trägerschicht, beispielsweise einer faserförmigen Vliesstoffbahn auf die Filmschicht, können einem Laminat zusätzliche Eigenschaften verliehen werden. Die Vliesstoffschicht kann dem Gesamt-Verbundwerkstoff eine erhöhte Festigkeit verleihen. Außerdem kann sie verschiedene andere Eigenschaften verleihen, wie z.B. ein stoffartiges Anfühlen, was für viele Anwendungszwecke wichtig ist, beispielsweise für absorptionsfähige Körperpflege-Artikel. Unglücklicherweise führen die bisher bekannten Film/Vliesstoff-Laminate nicht immer zu optimalen Vorteilen, insbesondere auf dem Gebiet der Dehnbarkeit. Als Folge davon haben die Filmanteile dieser Laminate die Neigung, zu zerreißen, sodass sie dem Gesamtprodukt schlechtere als die optimalen Eigenschaften verleihen. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Film des Film/Vliesstoff-Laminats als Sperrschicht-Material verwendet wird, beispielsweise als äußerer Überzug (Decküberzug) für einen absorptionsfähigen Körperpflege-Artikel. Es besteht daher eine Nachfrage nach verbesserten Film/Vliesstoff-Laminaten, insbesondere in den Fällen, in denen die Filmschicht in einer einzigen Richtung stark orientiert worden ist und die Gesamtdicke oder das Flächengewicht des Films stark vermindert worden ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren und ein atmungsaktives Film/Vliesstoff-Laminat und deren Anwendungen in Körperpflegeprodukten, wie z.B. wegwerfbaren Windeln (Einweg-Windeln). In der Filmkomponente des Laminats wird ein Letdown/Träger-Konzentrat verwendet, mit dem versucht wird, in der Letdown-Phase und in dem Ethylen-Polymer oder -Copolymer in der Trägerharz-Phase Ethylen-Copolymer-Harze zu verwenden. Insbesondere weist das Letdown-Ethylen-Copolymer eine Dichte auf, die niedriger ist als etwa 0,915 und die einen Schmelzindex von weniger als etwa 6 hat. Das Trägerharz enthält einen Füllstoff und in ihm wird auch ein Ethylen-Polymer oder -Copolymer-Harz verwendet, dieses hat jedoch eine Dichte, die um mindestens etwa 0,003 g/cm³ höher ist als diejenige des Letdown-Harzes. Die Letdown- und Träger-Phasen werden in Mengen verwendet, die zu einer Füllstoff-Endkonzentration in dem Bereich von etwa 30 bis etwa 70% in dem Film führen. Der Film wird verstreckt zur Erhöhung der Atmungsaktivität und er wird auf eine Vliesstoff-Bahn, beispielsweise eine Spunbond-, Spunbond-Laminat- oder Carded-Bahn auflaminiert. Spezifische Ausführungsformen umfassen die Verwendung von Calciumcarbonat als Füllstoff und die Anwendung einer Klebstoff-Laminierstufe. Andere umfassen spezifische Letdown-Harz-Dichtebereiche von weniger als etwa 0,913 g/cm³ oder innerhalb des Bereiches von etwa 0,900 bis etwa 0,912 g/cm³. Vliesstoffe können beispielsweise sein Spunbond- oder Bondedcarded-Bahnen. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf Ausführungsformen, bei denen das Filmflächengewicht in dem Bereich von etwa 13 bis etwa 25 g/m² liegt, und auf Ausführungsformen, in denen eines der oder beide Ethylen-Copolymer-Harze aus linearem Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) besteht (bestehen). Die Erfindung betrifft außerdem hochatmungsaktive Ausführungsformen, die eine Atmungsaktivität von 5000 bis 10 000 g/m²/24 h oder höher aufweisen. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines atmungsaktiven Film/Vliesstoff-Laminats, wobei das Verfahren die folgenden Stufen umfasst:

a) die Auswahl eines Letdown-Ethylen-Copolymer-Harzes mit einer Dichte von weniger als 0,915 g/cm³ und einem Schmelzindex von weniger als etwa 6;
b) das Dispergieren eines Füllstoffs in einem Träger-Ethylen-Polymer- oder -Copolymer-Harz mit einer Dichte, die um mindestens etwa 0,003 g/cm³ höher ist als diejenige des Letdown-Harzes;
c) das trockene Vermischen des Letdown-Harzes mit dem gefüllten (mit Füllstoff versehenen) Träger-Harz in solchen Mengen, dass eine Füllstoff-Konzentration in der Mischung von etwa 30 bis etwa 70 Gew.-% erhalten wird;
d) das Extrudieren der Mischung zur Bildung eines Films;
e) das Verstrecken des Films; und
f) das Binden des Films an eine Vliesstoff-Schicht.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf Anwendungen für das atmungsaktive Film/Vliesstoff-Laminat, das als Komponente in Körperpflegeprodukten, wie z.B. Windel-Unterlagen bzw. Rückseitenlagen, verwendet wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, wobei zeigen:
1 eine seitliche Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen Film/Vliesstoff-Laminats;
2 eine ebene Draufsicht auf einen repräsentativen Körperpflege-Artikel, der als eine Einweg-Windel dargestellt ist, die ein erfindungsgemäßes Laminat als Rückseiten- bzw. Unterlagenschicht enthält;
3 eine Erläuterung der Beziehung zwischen den Ergebnissen in Bezug auf die Belastung, die Dehnung und die absorbierte Gesamtenergie (TEA); und
4 eine schematische Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung von mikroporösen Film/Vliesstoff-Laminaten unter Anwendung der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Mit der vorliegenden Erfindung sollen die oben genannten Probleme des Standes der Technik in Bezug auf Film/Vliesstoff-Laminate gelöst werden. Das Ziel der Erfindung wird erreicht durch ein Film/Vliesstoff-Laminat, bei dem die Film-Zusammensetzung die Fähigkeit verleitet, einer Dehnung in Richtung quer zur Laufrichtung standzuhalten oder die Dehnbarkeit ohne Zerreißen zu verbessern.
Weitere Vorteile, Merkmale, Aspekte und Details der vorliegenden Erfindung gehen aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen hervor.
Die vorliegende Erfindung betrifft mikroporöse Film-Zusammensetzungen und Vliesstoff-Laminate, in denen die Filmschicht mindestens in der Maschinenlaufrichtung orientiert worden ist, bevor oder nachdem sie an einer Trägerschicht, beispielsweise einer faserförmigen Vliesstoffbahn, befestigt worden ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Film/Vliesstoff-Laminate mit einer sehr geringen Dicke oder einem sehr niedrigen Flächengewicht der Filme und mit einer verbesserten Filmintegrität in dem Laminat unter Dehnungsbedingungen.
In vielen Produkten, insbesondere auf dem Gebiet der wegwerfbaren Produkte (Einweg-Produkte), wie z.B. in absorptionsfähigen Körperpflegeprodukten, werden Filme und faserförmige Vliesstoffbahnen als Komponenten verwendet. Vom Kostenstandpunkt aus betrachtet ist es häufig wünschenswert, die Dicke der Materialien so gering wie möglich zu machen. Ein Weg, um dieses Ziel bei Filmen zu erreichen, besteht darin, den Film zu verstrecken oder zu orientieren, beispielsweise in der Maschinenlaufrichtung (MD), um das Flächengewicht oder die Dicke des Films zu verringern. Beim Orientieren des Films nimmt im Allgemeinen die Festigkeit in der Maschinenlaufrichtung (in Richtung der Verstreckung) des Films zu, gleichzeitig nimmt jedoch die Festigkeit in der Richtung quer zur Maschinenlaufrichtung (in der Richtung senkrecht zur Verstreckungsrichtung) ab. Als Folge davon wird üblicherweise eine Trägerschicht, beispielsweise eine faserförmige Vliesstoffbahn, auf die Filmschicht auflaminiert, um ihr Festigkeit sowie stoffartige Eigenschaften zu verleihen.
Die Filmschicht, die Trägerschicht und das Laminat weisen alle eine Maschinenlaufrichtung (MD) und eine Richtung quer zur Maschinenlaufrichtung (CD) auf. Vor dem Auflaminieren wird die Filmschicht mindestens in der Maschinenlaufrichtung orientiert (ausgerichtet), sodass ihr Flächengewicht etwa 30 g/m² oder weniger beträgt. Die Tatsache, dass die Filmschicht in der Maschinenlaufrichtung orientiert (ausgerichtet) worden ist, kann dadurch bestimmt werden, dass man die Festigkeit in der Maschinenlaufrichtung und die Festigkeit in der Richtung quer zur Maschinenlaufrichtung des orientierten Films miteinander vergleicht. Ein orientierter Film weist eine Festigkeit in einer Richtung auf, bestimmt durch den weiter unten beschriebenen Band-Zugfestigkeitstest, die in der Regel etwa das Doppelte der Festigkeit in der Richtung beträgt, die im Allgemeinen senkrecht zu der erstgenannten Richtung verläuft. Die Richtung mit der höheren Festigkeit ist die Verstreckungsrichtung, im vorliegenden Fall die Maschinenlaufrichtung, und die Richtung mit der geringeren Festigkeit ist die Richtung quer zur Maschinenlaufrichtung. Die Filmschicht, die faserförmige Vliesstoff-Trägerschicht und das Laminat weisen alle auf oder definieren alle eine Maschinenlaufrichtung und eine Richtung quer zur Maschinenlaufrichtung, wobei die Maschinenlaufrichtungen der Film- und der Vliesstoffschichten in vielen Fällen vor dem Aufeinanderlaminieren in der Maschinenlaufrichtung aufeinander ausgerichtet worden sind.
Wenn nichts anderes angegeben ist, wurden die Werte für die Filmschicht gemessen in der Richtung quer zur Maschinenlaufrichtung nach der Orientierung in Maschinenlaufrichtung, vor oder nach der Aufeinanderlaminierung, wobei die Filmdehnung beim Bruch bestimmt wurde als 2,54 cm (1 inch)-Band-Zugfestigkeit und die Dehnbarkeit bestimmt wurde als Dehnung beim Bruch.
Zwei Verfahren zur Formulierung von Filmen für die Herstellung von atmungsaktiven, gefüllten (mit einem Füllstoff versehenen) Filmen sind ein Konzentrat-Letdown-Verfahren und ein vollständig compoundiertes Verfahren. Bei einem Konzentrat-Letdown-Verfahren wird ein Harz als Trägerharz verwendet zur Herstellung eines Konzentrats mit Calciumcarbonat- oder anderen Füllstoffen. Das Trägerharz, in der Regel ein Harz mit einem hohen Schmelzindex/einer niedrigen Viskosität, wird dazu verwendet, hohe Füllstoff-Konzentrationen darin zu dispergieren. Das Letdown-Harz bestimmt die Zugfestigkeitseigenschaften des Films, wobei angenommen wird, dass dies auf sein höheren Molekulargewicht, verglichen mit dem Molekulargewicht des Trägerharzes, zurückzuführen ist. Das Konzentrat wird mit einem anderen Harz kombiniert (verdünnt), in der Regel mit einem Harz mit niedrigem Schmelzindex/hoher Viskosität, um den Calciumcarbonat-Gehalt auf den gewünschten Prozentsatz zu verringern. Die Verwendung von zwei unterschiedlichen Harzen bietet auf diese Weise Vortei le in Bezug auf die Verarbeitung und den Wirkungsgrad, sie kann aber auch Schwierigkeiten mit sich bringen in Bezug auf die Aufrechterhaltung des gewünschten Komponenten-Verhältnisses in der Filmformulierung, die dazu bestimmt ist, gute Dehnbarkeitseigenschaften zu verleihen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf verbesserte Filmformulierungen für das Letdown-Verfahren, die zu besseren Filmeigenschaften, wie z.B. einer verbesserten Filmbruchdehnung (einer geringeren Neigung zum Zerreißen) führen, und auf die Verwendung dieser Filme insbesondere als dünne Komponente eines atmungsaktiven Laminats.
Einige konventionelle Filme für die vorstehend beschriebenen und weitere Anwendungen erfordern in der Regel Kräfte (Belastungen) zwischen etwa 5,5 und 7,8 N (550–800 g) oder höher pro 7,62 cm (3 inches), um den Film in einer Richtung quer zur Maschinenlaufrichtung um etwa 25 bis etwa 50% zu dehnen (zu verstrecken). Andere konventionelle Filme weisen niedrigere Dehnbarkeitsanforderungen auf, es ist jedoch in praktisch allen Fällen wünschenswert, dass die Filme die Kräfte (Belastungen), die unter den Gebrauchsbedingungen auftreten, zuverlässig aushalten, ohne zu zerreißen, insbesondere bei den geringeren Dicken, wie sie für solche Anwendungen eingesetzt werden, wie z.B. als Windel-Rückseitenlagen, als äußere Abdeckungen (Überzüge) für Trainingshosen und andere absorptionsfähige Kleidungsstücke, die dazu bestimmt sind, sich an den Körper eines Trägers anzupassen. Bessere Eigenschaften und ein besserer Wirkungsgrad können erzielt werden durch eine verbesserte Filmintegrität bei der Dehnung.
Die Trägerschicht kann aus einer großen Vielzahl von Materialien hergestellt werden, beispielsweise aus verschiedenen faserförmigen Vliesstoffbahnen. Zu Beispielen für solche Bahnen gehören, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt ist, Spunbond-Vliesstoffbahnen, Bonded-Carded-Bahnen und Laminate, wie z.B. Spunbond/Meltblown- und Spunbond/Meltblown/Spunbond-Bahnen. Bei Spunbond/Meltblown-Bahnen ist es im Allgemeinen wünschenswerter, den Meltblown-Anteil des Laminats an der Filmschicht zu befestigen.
Außerdem kann es bei bestimmten Anwendungen wünschenswert sein, dem Film/Vliesstoff-Laminat weitere (andere) Schichten hinzuzufügen, beispielsweise eine zweite Vliesstoff- oder sonstige Trägerschicht an der Oberfläche der Filmschicht, die der Seite der anderen Vliesstoffschicht gegenüberliegt. Auch hier kann die zweite Trägerschicht beispielsweise sein eine Einzelschicht aus einem Vliesstoffmaterial oder ein Laminat, wie z.B. ein Spunbond/Meltblown/Spunbond-Laminat.
Das erfindungsgemäße Film/Vliesstoff-Laminat weist eine große Vielzahl von Anwendungen auf, wie z.B. die Verwendung in absorptionsfähigen Körperpflege-Artikeln, wie z.B. Windeln, Trainingshosen, Inkontinenz-Kleidungsstücken, Damenbinden, Wundverbänden, Bandagen und dgl. In der Regel weisen diese Artikel (Gegenstände) eine für Flüssigkeit durchlässige Decklage und eine Rückseitenlage mit einem zwischen der Decklage und der Rückseitenlage angeordneten absorptionsfähigen Kern auf. Wenn die Filmschicht des Film/Vliesstoff-Laminats für Flüssigkeit durchlässig gemacht wird, kann sie als Decklage verwendet werden. Wenn sie im Wesentlichen für Flüssigkeit undurchlässig ist, kann sie als Rückseitenlage verwendet werden. Zu anderen Anwendungen gehören, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt ist, die Verwendung des erfindungsgemäßen Film/Vliesstoff-Laminats als Teil oder als Gesamtheit bei Produkten, wie z.B. chirurgischen Tüchern und Umhängen, sowie Gegenständen bzw. Artikeln für die Bekleidung allgemein. Bei vielen dieser Anwendungen kann es wünschenswert sein, dass das Laminat atmungsaktiv ist, wobei in diesem Fall das Laminat eine Wasserdampfdurchlässigkeitsrate (WVTR) von mindestens 300 g/m²/24 h, bestimmt nach dem Mocon-Testverfahren, aufweisen sollte. Zweckmäßig ist die Wasserdampfdurchlässigkeitsrate viel höher, beispielsweise liegt sie in dem Bereich von 1000 bis 5000 g/m²/24 h oder in dem Bereich von 5000 bis 10 000 g/m²/24 h oder noch höher.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Film/Vliesstoff-Laminat mit einer erhöhten Dehnbarkeit quer zur Maschinenlaufrichtung (CD) und mit einer erhöhten Integrität als Folge seiner verbesserten Filmformulierung. Der erfindungsgemäß verwendete Film ist mindestens in der Maschinenlaufrichtung (MD) im Allgemeinen in einer ausreichenden Menge orientiert worden, um einen Film mit einem Flächengewicht von etwa 30 g/m² oder weniger, zweckmäßig von etwa 25 g/m² oder weniger, und besonders zweckmäßig in dem Bereich von etwa 13 bis etwa 25 g/m², zu ergeben. Eine solche Orientierung macht es häufig erforderlich, dass der Film mindestens auf das Doppelte seiner ursprünglichen oder unverstreckten Länge verstreckt wird. Wenn einmal der Film orientiert worden ist, wird er anschließend auf eine faserförmige Vliesstoffbahn auflaminiert unter Anwendung von Wärme und Druck, beispielsweise unter Verwendung von beheizten Kalanderwalzen oder durch Anwendung von Ultraschallbindungsverfahren. Alternativ können die beiden Schichten unter Verwendung von Klebstoffen aufeinanderlaminiert werden. Als weitere Alternative für einige spezifische Anwendungen kann der Film verstreckt werden durch Verstrecken des Laminats anstelle von oder zusätzlich zu dem Verstrecken vor der Laminierung.
Wichtig für den Aufbau eines erfindungsgemäßen Film/Vliesstoff-Laminats ist die Auswahl eines Harzes mit einer sehr niedrigen Dichte und einem niedrigen Modul als Letdown-Harz in der Filmformulierung. Bei dem Letdown-Harz handelt es sich insbesondere um LLDPE mit einer Dichte von weniger als 0,915 g/cm³, vorzugsweise von weniger als 0,913 g/cm³ und insbesondere zwischen 0,900 und 0,912 g/cm³. Das Harz weist außerdem einen Schmelzindex von weniger als 6 g/10 min, zweckmäßig von weniger als 4 g/10 min und besonders zweckmäßig von weniger als 2,5 g/10 min auf. Obgleich der untere Grenzwert nicht kritisch ist, liegt vom praktischen Standpunkt aus betrachtet der Schmelzindex des Letdown-Harzes normalerweise oberhalb etwa 1,5 g/10 min. Die Filmformulierung enthält außerdem ein Trägerharz, das einen darin gut dispergierten Füllstoff, wie z.B. CaCO₃, enthält und das ausgewählt werden kann aus Ethylen-Polymeren und -Copolymeren, die eine Dichte aufweisen, die um mindestens 0,003 g/cm³, zweckmäßig um mindestens 0,007 g/cm³, höher ist als die Dichte des Letdown-Harzes. Zu Beispielen gehören Polyethylen und Ethylen-Copolymere, die von der Firma Dow Chemical Company erhältlich sind beispielsweise unter der Bezeichnung Dowlex 2517 (25 Mi, 0,917 g/cm³): Dow LLDPE DNDA-1082 (155 Mi, 0,933 g/cm³); Dow LLDPE DNDB-1077 (100 MI, 0,929 g/cm³), Dow LLDPE 1081 (125 MI, 0,931 g/cm³) und Dow LLDPE DNDA 7147 (50 MI, 0,926 g/cm³). In einigen Fällen können auch Polymere mit einer höheren Dichte verwendbar sein, wie z.B. Dow HDPE DMDA-8980 (80 MI, 0,952 g/cm³). Der obere Grenzwert der Dichte-Differenz wird nicht als kritisch angesehen, die Auswahl von Harzen führt jedoch normalerweise nicht zu einer Differenz von mehr als etwa 0,060 g/cm³. Für einige Anwendungszwecke ist es erwünscht, dass der Schmelzindex des Trägerharzes mehr als etwa 10 g/10 min beträgt und in anderen Fällen mehr als etwa 20 g/10 min beträgt. Die Formulierung wird erhalten durch Vermischen des Füllstoffes beispielsweise mit das Trägerharz bildenden Konzentrat-Pellets und anschließendes Kombinieren der Trägerharz-Pellets beispielsweise durch trockenes Vermischen mit Pellets aus dem Letdown-Harz in einer Menge, die so ausgewählt wird, dass die gewünschte Füllstoff-Endkonzentration und die daraus resultierende Filmatmungsaktivität erzielt werden. Zweckmäßig enthält das mit einem Füllstoff versehene Konzentrat-Harz den Füllstoff in einer Menge in dem Bereich von etwa 65 bis etwa 85 Gew.-%, besonders zweckmäßig von etwa 70 bis etwa 80 Gew.-%, zur Erzielung einer Atmungsaktivität innerhalb der oben angegebenen Bereiche. Erfindungsgemäß werden das Trägerharz und das Letdown-LLDPE unter begrenztem Vermischen verarbeitet (behandelt), wie dies beispielsweise unter Verwendung eines konventionellen linearen Polyethylen-Sperrschicht-Einzelschnecken-Mischers erzielt wird, wie er erhältlich ist von verschiedenen Lieferanten, wie z.B. von der Firma Davis Standard, was dazu führt, dass der gebildete Film mindestens zwei Phasen enthält, eine Träger-Harz-Phase, die reich an Füllstoff ist, und eine Letdown-Harz-Phase, die keinen oder nur wenig Füllstoff enthält. Die Füllstoff-Konzentration des Trägerharzes wird im Allgemeinen so ausgewählt, dass eine Filmharz-Endkonzentration in dem Bereich von etwa 30 bis etwa 70 Gew.-%, häufig in dem Bereich von etwa 40 bis etwa 65 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Films, erhalten wird. In jeder einzelnen oder in beiden Träger- und Letdown-Zusammensetzungen können konventionelle Additive enthalten sein für Stabilisierungs- und/oder Verarbeitungszwecke, wie dem Fachmann auf diesem Gebiet allgemein bekannt.
Die bisher bekannten Film/Vliesstoff-Laminate, in denen MD-orientierte Filme verwendet wurden, haben gelegentlich versagt, weil die Filmanteile der Laminate einreißen oder vorzeitig zerreißen. Mit der vorliegenden Erfindung werden die Eigenschaften jeder der Komponenten und andere erforderliche Aufbau-Parameter, wie z.B. das Film-Flächengewicht, die MD-Orientierung des Films und bestimmte minimale Dehnungsanforderungen an den Film berücksichtigt, um ein verbessertes Film/Vliesstoff-Laminat zu erzielen.
Wie in der 1 dargestellt, enthält das erfindungsgemäße Film/Vliesstoff-Laminat 10 eine Filmschicht 12 und eine Trägerschicht 14, die aus dem dargestellten Vliesstoff besteht. Die Schichten sind zu Erläuterungszwecken vergrößert und nicht maßstabsgetreu dargestellt. Innerhalb der Filmschicht 12 befinden sich eine Letdown-Harz-Phase 15 und eine Träger-Harz-Phase 13, die ihrerseits Füllstoff-Teilchen 17 enthält, die von Poren 19 umgeben sind als Folge davon, dass der Film 12 verstreckt oder orientiert worden ist. Es wurde gefunden, dass faserförmige Vliesstoffbahnen vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit, der ästhetischen Eigenschaften und der Festigkeit aus betrachtet besonders gut geeignet sind. Die Polymerauswahl für die Trägerschicht 14 ist nicht kritisch, vorausgesetzt, dass ausreichende Haftungs- und ausreichende Festigkeitseigenschaften erzielt werden können. Zu geeigneten Polymeren gehören, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt ist, Polyolefine und andere thermoplastische Polymere. Zu geeigneten Verfahren zur Herstellung von faserförmigen Vliesstoffbahnen gehören beispielsweise die Spunbonding-, Meltblowing-, Verfilzungs- und Cardier-Verfahren.
In der 2 ist ein Körperpflege-Artikel 200 in Form einer wegwerfbaren Windel (Einweg-Windel) dargestellt in einer teilweise weggebrochenen Weise, um den Überzug (Liner) 201, die absorptionsfähige Schicht 203 und die Rückseitenlage 205 zu zeigen, bei der es sich um ein Film/Vliesstoff-Laminat der vorliegenden Erfindung handelt, das eine Filmkomponente 207 und eine Vliesstoffschicht 209 umfasst. Konventionelle derartige Artikel (Gegenstände) umfassen Schließeinrichtungen, wie sie bei 88 dargestellt sind, beispielsweise einen Klebestreifen oder mechanische Befestigungseinrichtungen. Wie für den Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich, gibt es zahlreiche mögliche Variationen für einen solchen grundlegenden Körperpflege-Artikel, je nach dem speziellen Verwendungszweck und den gewünschten funktionellen Eigenschaften. Das erfindungsgemäße Film/Vliesstoff-Laminat ist allgemein in diesen Variationen ebenfalls verwendbar.
Obgleich, wie oben angegeben, die Herstellung von Vliesstoffen, die erfindungsgemäß verwendbar sind, allgemein bekannt ist und für den Fachmann auf diesem Gebiet nicht mehr beschrieben worden muss, werden nachstehend einige generelle Verfahren zusammengefasst. Meltblown-Fasern werden hergestellt durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials durch eine Vielzahl von feinen, in der Regel kreisförmigen, Düsenkapillaren in Form von geschmolzenen Fäden oder Filamenten in einen in der Regel erhitzten Hochgeschwindigkeitsgasstrom, wie z.B. Luftstrom, der die Filamente aus dem geschmolzenen thermischen Material dünner macht unter Herabsetzung ihrer Durchmesser. Danach werden die Meltblown-Fasern von dem in der Regel erhitzten Hochgeschwindigkeitsgasstrom mitgenommen und auf einer Sammeloberfläche abgeschieden unter Bildung einer Bahn aus willkürlich verteilten Meltblown-Fasern. Das Meltblown-Verfahren ist allgemein bekannt und in verschiedenen Patenten und Publikationen beschrieben, wie z.B. im NRL Report 4364 "Manufacture of Super-Fine Organic Fibers" von B. A. Wendt, E. L. Boone und C. D. Fluharty; im NRL Report 5265, "An Improved Device For The Formation of Super-Fine Thermoplastic Fibers" von K. D. Lawrence, R. T. Lukas, J. A. Young; in dem US-Patent Nr. 3 676 242 (Prentice, veröffentlicht am 11. Juli 1972) und in dem US-Patent Nr. 3 849 241 (Butin, et al., veröffentlicht am 19. November 1974).
Spunbond-Fasern werden hergestellt durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials in Form von Filamenten aus einer Vielzahl von feinen, in der Regel kreisförmigen Kapillaren in einer Spinndüse, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann schnell abnimmt, beispielsweise durch nicht-eduktives oder eduktives Flüssigkeitsausziehen oder unter Anwendung anderer allgemein bekannter Spunbonding-Mechanismen. Diese Fila mente sind im Allgemeinen endlos und werden auf einer Formgebungsoberfläche gesammelt, beispielsweise einem sich bewegenden Draht oder Band in Form einer Bahn. Die Bahn wird in der Regel auf konventionelle Weise gebunden, beispielsweise durch Hindurchführen durch einen Walzenspalt, der durch eine gemusterte Walze und eine Andrückwalze (Amboß-Walze) unter Erhitzungsbedingungen gebildet wird. Die Herstellung von Spunbond-Vliesstoffbahnen ist in verschiedenen Patentschriften, beispielsweise in dem US-Patent Nr. 4 340 563 (Appel et al.); in dem US-Patent Nr. 3 802 817 (Matsuki, et al.); in dem US-Patent Nr. 3 692 618 (Dorschner et al.); in dem US-Patent Nr. 3 338 992 und 3 341 394 (beide Kinney); in dem US-Patent Nr. 3 276 944 (Levy); in dem US-Patent Nr. 3 502 538 (Peterson); in dem US-Patent-Nr. 3 502 763 (Hartman); in dem US-Patent Nr. 3 542 615 (Dobo et al.) und in dem kanadischen Patent Nr. 803 714 (Harmon) beschrieben.
Bonded-Carded-Bahnen können ebenfalls verwendet werden und sie werden im Allgemeinen hergestellt aus Stapelfasern, die in der Regel in Form von Ballen gekauft werden. Die Ballen werden in einem Picker angeordnet, der die Fasern voneinander trennt. Danach werden die Fasern durch eine Verbindungs- oder Cardier-Einheit hindurchgeführt, welche die Stapelfasern weiter auftrennt und in Maschinenlaufrichtung ausrichtet, sodass eine in Maschinenlaufrichtung orientierte faserförmige Vliesstoffbahn gebildet wird. Wenn die Bahn einmal gebildet worden ist, wird sie durch Anwendung eines oder mehrerer unterschiedlicher Bindeverfahren gebunden. Ein Bindungsverfahren ist das Pulverbindungsverfahren, bei dem ein pulverförmiger Klebstoff auf der Bahn verteilt wird und dann aktiviert wird, in der Regel durch Erhitzen der Bahn und des Klebstoffes mit heißer Luft. Ein weitere Bindungsverfahren ist das musterförmige Binden, bei dem erhitzte Kalanderwalzen oder eine Ultraschall-Bindungsvorrichtung verwendet wird zum Verbinden der Fasern miteinander, in der Regel in Form eines lokalisierten Bindungsmuster auf der Bahn, und diese gewünschtenfalls auf ihrer gesamten Oberfläche gebunden werden. Bei Verwendung von Bikomponenten-Stapelfasern ist für viele Anwendungszwecke die Verwendung einer Bindungsvorrichtung mit durchziehender Luft besonders vorteilhaft.
Zur Bildung der Trägerschicht 14 können auch faserförmige Vliesstoffbahnen, die aus Multikonstituenten- und Multikomponenten-Fasern, beispielsweise aus Bikomponenten-Fasern, hergestellt sind, ebenfalls verwendet werden (vgl. z.B. das US-Patent Nr. 5 336 552 von Strack et al., in dem beschrieben wird, wie Bikomponenten-Spunbond-Vliesstoffbahnen hergestellt werden).
Es ist auch möglich, Laminate herzustellen für die Verwendung als Trägerschicht 14, beispielsweise Spunbond/Meltblown-Laminate und Spunbond/Meltblown/Spunbond-Laminate, wie beispielsweise in dem US-Patent Nr. 4 041 203 von Brock et al. beschrieben.
Wie in der 1 dargestellt, kann die Filmschicht 12, die an Calciumcarbonat reiche Trägerphasen 13 und Letdown-Harzphasen 15 umfasst, ein Einzelschicht- oder Monoschicht-Film oder ein Mehrschichten-Film sein, wie er beispielsweise durch Anwendung eines Coextrusionsverfahrens gebildet wird. Innerhalb der Trägerphase 13 befindet sich die Hauptmenge der Calciumcarbonat-Teilchen 17, die von Poren 19 umgeben sind. Bei der Bildung eines Mehrschichtenfilms macht die erfindungsgemäße Film-Zusammensetzung in der Regel mindestens etwa 75%, zweckmäßig mindestens etwa 90% der gesamten Filmdicke aus, und wenn drei oder mehr Schichten gebildet werden, bildet sie eine Kernkomponente. Die Zusammensetzungen der zusätzlichen Schichten werden so ausgewählt, dass sie mit den Eigenschaften der Schicht aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kompatibel sind und diese nicht wesentlich verändern.
Die Herstellung von Filmen ist dem Fachmann auf dem Gebiet der Filmherstellung allgemein bekannt und braucht hier nicht im Detail erläutert zu werden. Es gibt eine große Anzahl von Herstellern, welche solche Filme entsprechend genauen Spezifikationen herstellen können. In dem US-Patent Nr. 6 114 024 von Forte ist beispielsweise die Filmbildung im Detail beschrieben.
Zur Herabsetzung des Flächengewichtes der Schicht 12 in der Regel auf einen Wert von weniger als 30 g/m² und zur Erzielung einer Atmungsaktivität, ist es erforderlich, den Film durch Verstrecken oder Orientieren desselben in einer geeigneten Vorrichtung dünn zu machen, beispielsweise in einer Orientierungseinheit in Maschinenlaufrichtung (MDO), wie sie im Handel erhältlich ist von der Firma Marshal and Williams Company, Providence, Rhode Island. Eine MDO-Einheit weist eine Vielzahl von Verstreckungswalzen auf, die den Film in der Maschinenlaufrichtung, bei der es sich um die Richtung der Wanderung des Films durch die Vorrichtung handelt, zunehmend verstrecken und dünner machen. Es können auch andere Verstreckungseinrichtungen, wie z.B. ineinandergreifende Rillenwalzen verwendet werden, wie sie beispielsweise in dem US-Patent Nr. 4 153 664 (Sabee) beschrieben sind.
Wenn der Film einmal geformt und dünn gemacht worden ist, sodass er ein Flächengewicht beispielsweise in dem Bereich von etwa 13 bis etwa 25 g/m² hat und die gewünschte Atmungsaktivität aufweist, wird er dann auf die Trägerschicht 14 auflaminiert. Zu geeigneten Laminiereinrichtungen gehören, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt ist, die Klebstoff-, Ultraschall- und thermomechanische Bindung durch Verwendung von erhitzen Kalanderwalzen. Diese Kalanderwalzen umfassen häufig eine thermischen Punktbindung mit einer gemusterten Walze und einer glatten Andrückwalze, obgleich beide Walzen gemustert oder glatt sein können und eine oder beide oder keine der Walzen erhitzt sein kann. Der hier verwendete Ausdruck "thermische Punktbindung" umfasst das Hindurchführen eines Gewebes oder einer Bahn aus Fasern, die miteinander verbunden werden sollen, zwischen einer erhitzen Kalanderwalze und einer Andrückwalze. Die Kalanderwalze ist in der Regel, obgleich nicht immer, in irgendeiner Weise gemustert, sodass nicht das gesamte Gewebe über seine gesamte Oberfläche gebunden wird, und die Andrückwalze ist in der Regel glatt. Als Folge davon wurden verschiedene Muster für Kalanderwalzen aus funktionellen sowie aus ästhetischen Gründen entwickelt.
Ein Beispiel für ein Muster weist Punkte auf und dabei handelt es sich um das "Hansen Pennings-" oder "H & P"-Muster mit einer Bindungsfläche von etwa 30% mit etwa 200 Bindungen/6,45 cm² (in²), wie in dem US-Patent Nr. 3 855 046 von Hansen und Pennings angegeben. Das H & P-Muster weist eine quadratische Punkt- oder Pin-Bindungsfläche auf, wobei jeder Pin eine Seitendimension von 0,965 mm (0,038 inch), einen Abstand zwischen den Pins von 1,778 mm (0,070 inch) und eine Bindungstiefe von 0,584 mm (0,023 inch) aufweist. Das resultierende Muster weist eine gebundene Fläche von etwa 29,5% auf. Ein anderes typisches Punktbindungsmuster ist das expandierte "Hansen Pennings-" oder "EHP"-Bindungsmuster, das eine Bindungsfläche von 15% ergibt mit einem quadratischen Pin mit einer Seitendimension von 0,94 mm (0,037 inch), einem Pin-Abstand von 2,464 mm (0,097 inch) und einer Bindungstiefe von 0,991 mm (0,039 inch) aufweist. Ein weiteres typisches Punktbindungsmuster mit der Bezeichnung "714" weist quadratische Pin-Bindungsflächen auf, in denen jeder Pin eine Seitendimension von 0,584 mm (0,023 inch), einen Abstand von 1,575 mm (0,062 inch) zwischen den Pins und eine Bindungstiefe von 0,838 mm (0,033 inch) aufweist. Das resultierende Muster weist eine gebundene Fläche von etwa 15% auf. Noch ein weiteres übliches Muster ist das C-Stern-Muster, das eine gebundene Fläche von etwa 16,9% aufweist. Das C-Stern-Muster weist ein Querstab- oder "Corduroy"-Design auf, das durch "Sternschnuppen" unterbrochen ist. Zu anderen üblichen Mustern gehören ein Diamant-Muster mit wiederkehrenden und leicht gegeneinander versetzten Diamanten mit einer gebundenen Fläche von etwa 16% und einem Drahtsieb-Webmuster, das, wie der Name sagt, wie eine Fensterscheibe aussieht mit einer gebundenen Fläche von etwa 19%. In der Regel variiert der Prozentsatz der gebundenen Fläche von etwa 10% bis etwa 30% der Fläche der Gewebe-Laminat-Bahn. Wie auf diesem Gebiet allgemein bekannt, wird (werden) durch die punktförmige Bindung die Schicht oder Schichten zusammengehalten und gleichzeitig wird jeder einzelnen Schicht eine Integrität verliehen durch Binden der Filamente und/oder Fasern innerhalb jeder Schicht. Der hier verwendete Ausdruck "Bindung" und die hier ebenfalls genannten Ableitungen davon umfassen das Verbinden über eine oder mehrere Zwischenschichten, wenn in dem jeweils gegebenen Zusammenhang nichts anderes angegeben ist.
Die 4 erläutert in schematischer Form ein Film/Vliesstoff-Gesamtverfahren, mit dessen Hilfe die erfindungsgemäßen Filme einem Film/Vliesstoff-Laminat einverleibt werden. Wie dargestellt, wird ein Spunbond-Vliesstoff 710 hergestellt durch Füllen von Extrudern 712 mittels Polymer-Trichtern 714 und Bildung von endlosen Filamenten 716 unter Verwendung von Filament-Bildnern 718 auf einem Bahn-Bildner 720, der beispielsweise ein perforiertes Sieb oder ein perforiertes Band sein kann, das um Trägerwalzen rotiert, von denen eine oder alle angetrieben sind. Die resultierende Bahn 710 wird in den Kalanderwalzenspalt 722, der durch eine gemusterte Walze 724 und eine Andrückwalze 726 gebildet wird, von denen eine oder beide auf eine thermische Bindungstemperatur erhitzt sein können, punktförmig thermisch gebunden wird. Mittels einer Klebstoffauftragseinrichtung 734 wird ein Klebstoff-Überzug auf kontinuierliche Weise oder in Form eines Musters auf die Spunbond-Bahn 710 nach dem Kalanderwalzenspalt 722 aufgebracht. Durch Füllen eines Extruders 730 mittels eines Polymertrichters 732, der das Trägerharz und das Letdown-Harz enthält, die wie vorstehend beschrieben erfindungsgemäß miteinander gemischt worden sind, gebildet und auf Abschreckwalzen 732 gegossen. Der Film 728 wird durch MDO die 731 verstreckt und die Filmschicht und die Spunbond-Bahn werden in dem Walzenspalt 736 zwischen den Walzen 738, 740 miteinander vereinigt, der bei der gewünschten Klebstoff-Bindungstemperatur gehalten wird. Das Laminat wird dann gewünschtenfalls in einer Schlitzstation 741 geschlitzt und auf eine Aufwickeleinrichtung 746 aufgewickelt oder gegebenenfalls einer weiteren Verarbeitung zugeführt.
Zu Beispielen für geeignete Klebstoffe, die für die praktische Durchführung der Erfindung verwendet werden können, gehören Rextac 2730, 2723, erhältlich von der Firma Huntsman Polymers, Houston, TX, sowie Klebstoffe, die erhältlich sind von der Firma Bostik Findley, Inc, Wauwatosa, WI. Bei einer Ausführungsform werden der Film und die Vliesstoff-Trägerschicht mit einem Klebstoff so aufeinander laminiert, dass das Flächengewicht des Klebstoffes zwischen 1,0 und 3,0 g/m² liegt. Der Typ und das Flächengewicht des verwendeten Klebstoffes werden festgelegt in Bezug auf die Eigenschaften, die das fertige Laminat haben soll. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Klebstoff direkt auf die Filmschicht aufgebracht werden vor dem Auflaminieren derselben auf die Vliesstoffbahn.
Das Problem, das bei den bisher verwendeten Film/Vliesstoff-Laminaten auftrat, wie sie von den Erfindern der vorliegenden Erfindung identifiziert worden sind, bestand darin, dass der Filmanteil der Laminate zerriss, wenn das Laminat verstreckt wurde oder als äußerer Überzug für Windeln verwendet wurde. Als Folge davon wurden die Filmzähigkeit und die Filmdehnbarkeit untersucht. Auf der Basis dieser Studie wurde festgelegt, dass die Zähigkeit des Films, insbesondere in der Richtung quer zur Maschinenlaufrichtung, wesentlich erhöht werden kann durch Verwendung eines Letdown-Harzes und einer Filmformulierung gemäß der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich ist zur Erzielung eines Gesamtlaminats mit guten Eigenschaften das erfindungsgemäße Laminat auch in der Lage, gegenüber einer bestimmten minimalen Belastung beständig zu sein, ohne zu versagen (zu zerreißen), nämlich einer Belastung von mindestens 300 g standzuhalten bei Anwendung des weiter unten beschriebenen Zugfestigkeitstests bei dem ein auf 2,54 cm (1 inch) zugeschnittenes breites Band verwendet wird.
Im Hinblick auf die vorstehenden Angaben wurden Laminate hergestellt, in denen der Film unterschiedliche Gehalte und unterschiedliche Typen an Letdown-Harzen enthielt. Die Zähigkeit, ausgedrückt durch TEA, und die Dehnbarkeit wurden für diese verschiedenen Filme (orientiert in der Maschinenlaufrichtung), Vliesstoffe und Laminate erhalten. In den Fällen, in denen das Letdown-Harz innerhalb der oben angegebenen Dichte- und MI-Bereiche lag, wies der Film eine verbesserte Zähigkeit und Dehnbarkeit auf. Beim visuellen Betrachten der Probe-Laminate während des Verstreckens wurde festgestellt, dass die Filme nicht vorzeitig versagten (rissen). Unter "vorzeitig" ist hier zu verstehen, dass die Filme unter einer Belastung in einer Richtung quer zur Maschinenlaufrichtung rissen und/oder Löcher unter Bedingungen gebildet wurden, die unter normalen Gebrauchsbedingungen auftreten können.
Die nachstehend beschriebenen Testverfahren wurden angewendet, um das Analysieren der nachstehend angegebenen Beispiele zu unterstützen. Die Testverfahren in Bezug auf Dehnung und Belastung umfassten die Dehnung beim Bruch und bei der Spitzenbelastung sowie die Belastung beim Bruch und bei der Spitzenbelastung. Andere Testverfahren betrafen die Filmdicke oder die wirksame Dicke. Alle Werte wurden bei den Filmen, Vliesstoffen und Laminaten in einer Richtung quer zur Maschinenlaufrichtung gemessen. Außerdem wurden dann, wenn die Laminate hergestellt wurden, die Filmschicht und die Vliesstoffschicht vor dem Aufeinanderlaminieren aufeinander ausgerichtet, sodass die Orientierung jeder Schicht in der Maschinenlaufrichtung parallel zueinander verliefen.
Band-Zugfestigkeit
Die Belastung bei einem Wert in % wird festgelegt, indem man zuerst eine Probe bis auf eine bestimmte Länge in einer bestimmten Richtung (beispielsweise in der CD-Richtung) eines gegebenen Prozentsatzes (wie z.B. 70% oder 100%, wie angegeben) ausdehnt bzw. verstreckt und dann die Belastung bei dem ausgewählten Prozentwert misst.
Für die hier angegebenen Testergebnisse betrug die definierte Dehnung 25%, wenn nichts anderes angegeben ist. Das jeweilige Testverfahren zur Bestimmung der Belastungswerte wird nachstehend beschrieben.
Die Materialien wurden getestet unter Verwendung einer Dehnungs-Testvorrichtung mit konstanter Dehnungsgeschwindigkeit, wie sie beispielsweise erhältlich ist von der Firma Instron Corporation, Canton, Mass., unter Verwendung einer Instron-Belastungszelle der Firma Sintech Corp., Cary, NC. Die Größe der Probe betrug 25,4 mm × 152,4 mm, eingespannt zwischen Klammern, und die Probe wurde mit einer konstanten Geschwindigkeit von 508 mm/min bis zum Bruch der Probe verstreckt. Der Abstand zwischen den Einspannklammern betrug 51 mm. Die Proben wurden so belastet, dass die Querrichtung der Probe in der vertikalen Richtung lag. Der Test wurde unter Ver wendung einer Dehnungs-Testvorrichtung 2/S mit konstanter Dehnungsgeschwindigkeit der Firma Sintech Corp. mit einer Renew MTS Mongoose-Box (Kontrolleinrichtung) unter Verwendung der Software TESTWORKS 4.07b durchgeführt (Sintech Corp, Cary, NC). Die Tests wurden unter Umgebungsbedingungen bei etwa 23°C (73,5°F) und einer relativen Feuchtigkeit von 50% durchgeführt. Die Belastung in Gramm/Kraft bei 25%iger Dehnung wurde aufgezeichnet.
Die 3 erläutert eine typische Kurve, die bei diesem Test erhalten wurde, welche die Beziehung zwischen der Belastung als Funktion der Dehnung, der Belastung beim Bruch und der TEA als Fläche unter der Kurve zeigt. Dieser Test entspricht in wesentlichen Aspekten dem ASTM-Verfahren D882-97, auf dessen gesamten Inhalt hier Bezug genommen wird.
WVTR
Der Mocon-Test wurde standardisiert von INDA (Association of the Nonwoven Fabrics Industry) unter der Nr. IST-70.4-99 mit dem Titel "STANDARD TEST METHOD FOR WATER VAPOR TRANSMISSION RATE THROUGH NONWOVEN AND PLASTIC FILM USING A GUARD FILM AND VAPOR PRESSURE SENSOR", auf dessen Inhalt hier Bezug genommen wird. Das INDA-Verfahren ermöglicht die Bestimmung der WVTR, der Durchlässigkeit des Films für Wasserdampf und des Wasserdampf-Durchlässigkeitskoeffizienten für homogene Materialien.
Das INDA-Testverfahren ist allgemein bekannt und wird nachfolgend näher beschrieben. Das Testverfahren wird wie folgt zusammengefasst: eine trockene Kammer ist von einer feuchten Kammer mit einer bekannten Temperatur und einer bekannten Feuchtigkeit durch einen permanenten Schutzfilm und die zu testende Materialprobe getrennt. Der Zweck des Schutzfilms besteht darin, einen definierten Luftspalt festzulegen und die Luft in dem Luftspalt, während dieser charakterisiert wird, zu beruhigen oder zum Stillstand zu bringen. Die trockene Kammer, der Schutzfilm und die feuchte Kammer bilden eine Diffusi onszelle, in welcher der Testfilm eingeschlossen ist. Der Probenhalter ist bekannt als Permatran-W, Modell 100K, hergestellt von der Firma Mocon/Modern Controls, Inc., Minneapolis, Minnesota. Ein erster Test wird durchgeführt in Bezug auf die WVTR des Schutzfilms und des Luftspaltes zwischen einer Verdampferanordnung, die eine relative Feuchtigkeit von 100% ergibt. Der Wasserdampf diffundiert durch den Luftspalt und den Schutzfilm und mischt sich dann mit einem trockenen Gasstrom, der zu der Wasserdampf-Konzentration proportional ist. Das elektrische Signal wird zur Verarbeitung auf einen Computer aufgegeben. Der Computer errechnet die Transmissionsrate des Luftspaltes und des Schutzfilms und speichert den Wert für die weitere Verwendung.
Die Transmissionsrate des Schutzfilms und des Luftspaltes wird in dem Computer als CalC gespeichert. Das Probenmaterial wird dann in der Testzelle eingeschlossen. Wiederum lässt man Wasserdampf durch den Luftspalt zu dem Schutzfilm und dem Testmaterial diffundierten und vermischt ihn dann mit einem trockenen Gasstrom, der das Testmaterial durchströmt. Diese Information wird dann verwendet zur Berechnung der Transmissionsrate, bei der Feuchtigkeit durch das Testmaterial transmittiert wird entsprechend der Gleichung: TR(–1)(Testmaterial) = TR(–1)(Testmaterial, Schutzfilm, Luftspalt) – TR(–1).Schutzfilm, Luftspalt) WVTR = FP(sat)(T)RH/Ap(sat)(T)(1 – RH))worin

F = der Wasserdampfstrom in cm³/min,
P(sat)(T) = die Dichte des Wassers in gesättigter Luft bei der Temperatur T,
RH = die relative Feuchtigkeit an den angegebenen Stellen in der Zelle,
A = die Querschnittsfläche der Zelle und
p(sat)(T) = der Sättigungsdampfdruck des Wasserdampfes bei der Temperatur T.

Schmelzindex
Der Schmelzindex ist ein Maß dafür, wie leicht ein Harz fließt und er kann bestimmt werden unter Anwendung des ASTM-Standards D1238, Bedingung 190°/2,16 (Bedingung E). Die beiden Komponenten in dem Film weisen unterschiedliche Schmelzindex-Werte auf, um die hier beschriebenen verbesserten Ergebnisse zu erzielen. Insbesondere weist das Letdown-Harz, das eine Dichte allgemein von weniger als 0,915 g/cm³ aufweist, einen Schmelzindex von weniger als 6 g/10 min auf. Im Allgemeinen weist ein Polymer mit einem hohen Schmelzindex eine niedrige Viskosität auf. Erfindungsgemäß führt die Kombination des Schmelzindex mit den Dichteparametern des Trägerharzes und des Letdown-Harzes zu einem verbesserten Zweiphasen-Film mit einer verminderten Neigung zum Versagen durch Zerreißen.
Es wurde eine Reihe von Beispielen durchgeführt, um die erfindungsgemäßen Eigenschaften zu demonstrieren und zu identifizieren.
Beispiel 1
In Beispiel 1 wurde ein Film/Vliesstoff-Laminat hergestellt. Die Filmschicht enthielt Calciumcarbonat, das in einem Trägerharz dispergiert war. Es wurde Calciumcarbonat, wie es beispielsweise von der Firma Omya unter der Bezeichnung 2SST erhältlich ist, das eine Top-Charge von 8 bis 10 μm und einen Stearinsäure-Überzug von etwa 1% aufwies, verwendet. Das Gemisch aus Calciumcarbonat (75%) und dem Trägerharz (25%) Dowlex 2517 LLDPE (Schmelzindex 25 und Dichte 0,917) wurde dann in einem konventionellen Einzelschnecken-Extruder mit einem Letdown-Harz Affinität PL-1850 LLDPE mit einer Dichte von 0,902 und einem Schmelzindex von 3,0 gemischt zur Erzielung einer Calciumcarbonat-Endkonzentration von 52 Gew.-%. Die Dowlex^®- und Affinity-Polymeren sind erhältlich von der Firma Dow Chemical USA, Midland, Michigan.
Diese Formulierung wurde zu einem Film geformt durch Gießen auf ein Abschreckwalzen-Set von 27°C (80°F) bei einem unverstreckten Flächengewicht von 40 g/m². Der Film wurde unter Verwendung einer Orientierungs- Vorrichtung in Maschinenlaufrichtung (MDO) auf das 3,6-fache seiner ursprünglichen Länge verstreckt bis zu einem verstreckten Flächengewicht von 16 g/m². Die hier genannte Verstreckung des Films auf das 3,6-fache bedeutet, dass ein Film, der beispielsweise eine Anfangslänge von 1 m hat, nach dem Verstrecken auf das 3,6-fache eine Endlänge von 3,6 m hat. Der Film wurde dann auf eine Temperatur von 68,3°C (155°F) erhitzt und durch die MDO mit einer Transportgeschwindigkeit von 152 m/min (498 feet/min) laufen gelassen, um den Film zu verstrecken. Dann wurde der Film bei einer Temperatur von 82°C (180°F) getempert.
Die faserförmige Vliesstoffbahn war eine Spunbond-Bahn, hergestellt aus Exxon 3155-Polypropylen, hergestellt von der Firma Exxon/Mobil Corporation, und hatte ein Flächengewicht von 13,6 g/m² (0,4 osy). Das angewendete Spunbond-Verfahren ist allgemein beschrieben in der veröffentlichten US-Patentanmeldung US 2002-0 117 770 von Haynes et al., wobei ein Drahtgewebe-Bindungsmuster verwendet wurde.
Die Aufeinanderlaminierung der beiden Schichten wurde durchgeführt unter Anwendung einer Klebstoff-Laminierung mit einem Schlitzdüsenbeschichter. Ein Klebstoff auf Rextac 2730 APAO-Basis, hergestellt von der Firma Huntsman Polymers Corporation, Odessa, Texas, wurde bis zu einer Temperatur von 177°C (350°F) aufgeschmolzen und auf die Spunbond-Lage in einer Auftragsmenge von 1,5 g/m² aufgebracht. Die Spunbond- und Filmbahnen wurden dann miteinander vereinigt durch Hindurchführen derselben durch einen Verbindungs-Walzenspalt mit niedrigem Druck, der ausreichte, um einen vollständigen Kontakt zu gewährleisten, bei einer Geschwindigkeit von etwa 133 m/min (435 fpm) und unter Verwendung von nicht-erhitzten Walzen. Das resultierende Laminat wies ein Gesamt-Flächengewicht von 31 g/m² auf.
Dann wurde das Laminat zu einer Breite von 33 cm (13 inches) unter Verwendung einer Shear-Schlitzeinrichtung geschlitzt. Das Laminat wurde sofort durch eine s-Hülle hindurchgeführt, um es von den Schlitzeinrichtungen und der Klebstofflaminier-Einheit abzuziehen. Das Laminat wurde in der Maschinen laufrichtung zwischen der s-Hülle und der ersten Walze in der Tempereinheit um 6% verstreckt, sodass die CD-Breite auf 24,77 cm (9,75 inches) abnahm, entsprechend einer Verjüngung von 25%. Dann wurde das Laminat bei 93°C (200°F) über zwei Walzen getempert, um die Verjüngung in dem Material einzustellen, wobei die Filmseite mit den Walzen in Kontakt kam. Schließlich wurde das Material unter minimalem Verstrecken einer Aufwickelvorrichtung zugeführt zur Erzielung eines End-Flächengewichtes von 38 g/m².
Beispiel 2
In dem Beispiel 2 wurde ein anderes Film/Vliesstoff-Laminat hergestellt. Die Filmschicht war die gleiche wie in Beispiel 1, jedoch mit der Ausnahme, dass ein Affinity PF1140 LLDPE (53%)/Dowlex 2244 LLDPE (47%)-Trockenmischungs-Letdown-Harz anstelle von Affinity PL-1850 verwendet wurde. Die Dichte von PF1140 betrug 0,897 und der Schmelzindex betrug 1,6. Die Dichte von Dow 2244 betrug 0,916 und der Schmelzindex betrug 3,3. Die faserförmige Vliesstoffbahn war die gleiche wie in Beispiel 1.
Es wurde eine Aufeinanderlaminierung der beiden Schichten auf die gleiche Weise und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Die Behandlung des Laminats wurde ebenfalls auf die gleiche Weise und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Beispiel 3
In Beispiel 3 wurde ein weiteres Film/Vliesstoft-Laminat hergestellt. Die Filmschicht war die gleiche wie in Beispiel 1, jedoch mit der Ausnahme, dass anstelle von Affinity PL-1850 ein Attane 4404G LLDPE-Letdown-Harz, hergestellt von der Firma Dow Chemical Company, verwendet wurde. Die Dichte von Attane 4404G betrug 0,904 und der Schmelzindex betrug 4,0. Die faserförmige Vliesstoffbahn war die gleiche wie in Beispiel 1.
Das Aufeinanderlaminieren der beiden Schichten wurde auf die gleiche Weise und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Die Behandlung (Verarbeitung) des Laminats wurden auf die gleiche Weise und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Vergleichsbeispiel 1
In diesem Vergleichsbeispiel wurde ein Film/Vliesstoff-Laminat hergestellt. Die Filmschicht enthielt Calciumcarbonat wie in Beispiel 1, dispergiert in einem Trägerharz. Eine Mischung aus dem Calciumcarbonat (75%) und dem Trägerharz (25%) Dow 2517 LLDPE wurde dann in einem konventionellen Einzelschnecken-Extruder mit einem Letdown-Harz Dowlex 2047 LLDPE mit einer Dichte von 0,917 und einem Schmelzindex von 2,3 gemischt zur Erzielung einer Calciumcarbonat-Endkonzentration von 49 Gew.-%. Die Dowlex^®-Polymeren sind erhältlich von der Firma Dow Chemical USA, Midland, Michigan.
Diese Formulierung wurde zu einem Film geformt durch Gießen auf ein Abschreckwalzenset von 32°C (90°F) bei einem unverstreckten Flächengewicht von 54,7 g/m². Der Film wurde unter Verwendung einer Orientierungsvorrichtung in Maschinenlaufrichtung (MDO) auf das 3,46-fache seiner ursprünglichen Länge verstreckt bis zu einem verstreckten Flächengewicht von 20 g/m². Der Film wurde auf eine Temperatur von 88°C (190°F) erhitzt und durch die MDO mit einer Transportgeschwindigkeit von 148,5 m/min (495 feet/min) laufen gelassen, um den Film zu verstrecken.
Vergleichsbeispiel 2
In diesem Vergleichsbeispiel wurde ein Film/Vliesstoff-Laminat hergestellt. Die Filmschicht enthielt Calciumcarbonat wie in Beispiel 1, das in einem Trägerharz dispergiert war. Eine Mischung aus dem Calciumcarbonat (75%) und dem Trägerharz (25%) Dow 2517 LLDPE, wurde dann in einem konventionellen Einzelschnecken-Extruder mit einem Letdown-Harz Dowlex 2047 LLDPE mit einer Dichte von 0,917 und einem Schmelzindex von 2,3 gemischt zur Erzielung einer Calciumcarbonat-Endkonzentration von 58 Gew.-%. Die Dowlex^®-Polymeren sind erhältlich von der Firma Dow Chemical USA, Midland, Michigan.
Diese Formulierung wurde zu einem Film geformt durch Gießen auf ein Abschreckwalzen-Set von 31°C (89°F) mit einem unverstreckten Flächengewicht von 45 g/m². Der Film wurde auf das 3,45-fache seiner ursprünglichen Länge verstreckt unter Verwendung einer Orientierungsvorrichtung in Maschinenlaufrichtung (MDO) bis zu einem verstreckten Flächengewicht von 17,5 g/m². Der Film wurde auf eine Temperatur von 88°C (190°F) erhitzt und durch die MDO mit einer Transportgeschwindigkeit von 177 m/min (581 feet/min) laufen gelassen, um den Film zu verstrecken.
Vergleichsbeispiel 3
In diesem Vergleichsbeispiel wurde ein typischer handelsüblicher Film, wie er in einem marktführenden Windel-Produkt verwendet wird, bewertet. Es handelte sich dabei um einen mikroporösen, mit Calciumcarbonat beladenen Film, der, wie angenommen wird, bezogen wurde von der Firma Pliant Corporation und eine Affinity/Dowlex-Letdown-Harz-Mischung enthielt.
Proben aus den vorstehend beschriebenen Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden getestet in Bezug auf ihre Dehnung beim Bruch und ihre Bruchfestigkeit und die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1

* Nomineller MOCON-Atmungsaktivitäts-WVTR-Wert in g/m²/24 h

Die niedrigere Belastung bei 25%-Dehnungswerten, die erfindungsgemäß erhalten wurde, sind ein Anzeichen für eine leichte Dehnung, wenn die Windel beispielsweise geöffnet und verstreckt wird, um sie dem Träger an Ort und Stelle anzulegen. Die höhere Dehnung beim Bruch und die höheren TEA-Werte zeigen an die Fähigkeit des Film/Vliesstoff-Laminats, den Dehnungskräften standzuhalten, die beim Anziehen (Anlegen) und beim Gebrauch (Tragen) angewendet werden.
Bei einer Untersuchung von 30 Säuglingen (50% männlich, 50% weiblich), denen für eine Zeitdauer von 7 Tagen 5 Windeln pro Tag angelegt wurden, zeigen die in der Tabelle 2 zusammengefassten Ergebnisse Verbesserungen in Bezug auf eine Urin-Leckage, in Bezug auf die Nässe der äußeren Abdeckung, die BM-Leckage und eine rote Markierung bei den Windeln mit äußeren Abdeckungen, in denen der Film aus Beispiel 1 verwendet wurde. Die Werte für die Nässe der äußeren Abdeckung und die Urin-Leckage in % sind besonders eindrucksvoll als kritische Werte für die Verbraucherakzeptanz.
Tabelle 2
Erfindungsgemäß wurden somit Filme mit verbesserten Dehnungseigenschaften und Laminate aus solchen Filmen erhalten, die für viele Zwecke geeignet sind, beispielsweise als Komponenten von Körperpflegeprodukten, wie z.B. Einweg-Windeln. Die Erfindung wurde zwar vorstehend anhand von spezifischen Ausführungsformen näher beschrieben, sie ist jedoch auf diese Ausführungsformen nicht beschränkt und der Schutzbereich der Erfindung ist gegeben durch den vollen Schutzbereich der nachfolgenden Patentansprüche.

Claims

Atmungsaktives Laminat mit einer Wasserdampf-Transmissionsrate (WVTR) von mindestens 300 g/m²/24 h, das umfasst eine Vliesstoff-Trägerschicht, die an einen orientierten Film gebunden ist, der umfasst eine Letdown-Harzphase, in der das Letdown-Harz ein Ethylen-Copolymer mit einer Dichte von weniger als 0,915 g/cm³ und einem Schmelzindex von 6 oder weniger umfasst, und eine gefüllte (mit einem Füllstoff versehene) Träger-Harzphase, die umfasst ein anderes Ethylen-Polymer oder -Copolymer mit einer Dichte, die um mindestens 0,003 g/cm³ höher ist als diejenige des Letdown-Harzes.
Atmungsaktives Laminat nach Anspruch 1, in dem die Dichte des Film-Letdown-Harzes weniger als 0,913 g/cm³ beträgt, vorzugsweise in dem Bereich von 0,900 bis 0,912 g/cm³ liegt.
Atmungsaktives Laminat nach Anspruch 1 oder 2, in dem das Trägerharz-Ethylen-Polymer oder -Copolymer eine Dichte aufweist, die um mindestens 0,007 g/cm³ höher ist als diejenige des Letdown-Harzes.
Atmungsaktives Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das Trägerharz-Ethylen-Polymer oder -Copolymer einen Schmelzindex von mindestens 10 g/10 min, vorzugsweise von mindestens 20 g/10 min, aufweist.
Atmungsaktives Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein Film-Flächengewicht in dem Bereich von 13 bis 25 g/m² aufweist.
Atmungsaktives Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der Film eine Calciumcarbonat-Füllstoff-Konzentration, bezogen auf die gesamte Film-Zusammensetzung, in dem Bereich von 30 bis 70 Gew.-% aufweist.
Atmungsaktives Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem beide Film-Ethylen-Copolymere ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus LLDPE.
Atmungsaktives Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der Vliesstoff einen Spunbond-Vliesstoff umfasst.
Atmungsaktives Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in dem der Vliesstoff eine Bonded-Carded-Bahn umfasst.
Atmungsaktives Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der Vliesstoff mehr als eine Schicht umfasst.
Atmungsaktives Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der Film mehr als eine Schicht umfasst.
Atmungsaktives Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der Film eine Bruchdehnung quer zur Maschinenlaufrichtung von mehr als 300% aufweist.
Atmungsaktives Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine WVTR von 5000 bis 10 000 g/m²/24 h aufweist.
Atmungsaktives Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das Film-Ethylen-Copolymer mit einer höheren Dichte eine Dichte von mehr als 0,915 g/cm³ aufweist.
Atmungsaktives Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die Letdown-Harz-Phase und die Träger-Harz-Phase eine Schicht umfassen, die mindestens 90% der Gesamtdicke des Films ausmacht.
Körperpflegeprodukt, welches das atmungsaktive Film-Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Wegwerfbare Windel (Einweg-Windel), die das atmungsaktive Film-Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Unterlagen-Komponente umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines atmungsaktiven Laminats aus einem Film und einem Vliesstoff, das die folgenden Stufen umfasst: a) Auswählen eines Letdown-Ethylen-Copolymer-Harzes mit einer Dichte von weniger als 0,915 g/cm³ und einem Schmelzindex von weniger als 6; b) Dispergieren eines Füllstoffs in einem Träger-Ethylen-Polymer- oder -Copolymer-Harz, das eine Dichte aufweist, die um mindestens 0,003 g/cm³ höher ist als diejenige des Letdown-Harzes; c) trockenes Vermischen des Letdown-Harzes und des gefüllten (mit Füllstoff versehenen) Träger-Harzes in Mengen, die eine Füllstoff-Konzentration in der Mischung von 30 bis 70 Gew.-% ergeben; d) Extrudieren der Mischung zur Bildung eines Films; e) Verstrecken des Films; und f) Binden des Films an eine Vliesstoff-Schicht.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Stufe der Verstreckung des Films durchgeführt wird, nachdem der Film und die Vliesstoff-Schicht miteinander verbunden worden sind.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, bei dem die Bindungsstufe eine Klebstoff-Bindungsstufe umfasst.