DE69030856T3

DE69030856T3 - Faservlies-Schichtstoff

Info

Publication number: DE69030856T3
Application number: DE1990630856
Authority: DE
Inventors: Terry K. Marietta Timmons; Steve Ray Doraville Stopper; Norman K. Appleton Fox; Dennis S. Alpharetta Everhart; William Stone Mountain Conn; Lori Ann Alpharetta Morell
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc
Priority date: 1989-09-08
Filing date: 1990-09-06
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2010-09-07
Also published as: EP0416620A3; CA2024129A1; JPH03180558A; DE69030856T2; EP0416620A2; KR910006543A; JP2880276B2; EP0416620B2; ATE153910T1; ES2103715T3; AU635963B2; US5188885A; KR0134877B1; CA2024129C; AU6224090A; DE69030856D1; EP0416620B1; ES2103715T5

Description

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein niedrig-kristallinen Olefin-Copolymer oder einem niedrig-kristallinen Olefin-Terpolymer. Das Textil-Laminat der vorliegenden Erfindung ist weicher, ist fester, ist abriebbeständiger und hat eine reduzierte Partikelemission, verglichen mit den gegenwärtigen SMS-Textil-Laminaten.
Nicht-gewebte Textilmaterialien sind für eine Vielzahl von Anwendungszwecken geeignet. Insbesondere sind nicht-gewebte Textil-Laminate einsetzbar für Wischtücher, Handtücher, Industriekleidung, medizinische Kleidung, medizinische Tücher, sterile Umhüllungen und dgl. Textil-Laminate, wie beispielsweise spinngebundene/schmelzgeblasene/spinngebundene (SMS)-Textil-Laminate, die aus einem isotaktischen Polypropylen hergestellt wurden, haben eine breitgefächerte Anwendung in Operationssälen gefunden, beispielsweise für Abdecktücher, Bekleidung, Handtücher, sterile Umhüllungen, Fußbedeckungen und dgl. Derartige Textil-Laminate sind gut bekannt, wie beispielsweise gezeigt in der US-A-4 041 203, übertragen auf die Kimberly-Clark Corporation, den Inhaber der vorliegenden Erfindung. Kimberly-Clark hat seit vielen Jahren medizinische SMS-Textil-Laminate unter den Marken Spunguard^®, Evolution^® und Kimguard^® hergestellt und vertrieben. Derartige SMS-Textil-Laminate haben äußere spinngebundene Schichten, die widerstandsfähig sind, und eine innere, schmelzgeblasene Barriereschicht, die porös ist obwohl sie das Eindringen von Flüssigkeiten und Bakterien durch das zusammengesetzte Textil-Laminat verhindert. Die Schichten sind miteinander thermisch verbunden durch Punktbindung in speziellen Bereichen des Textilmaterials.
Im allgemeinen werden diese herkömmlichen, medizinischen SMS-Textil-Laminate aus Schichten aus spinngebundenem und schmelzgeblasenem Polypropylen hergestellt. Handelsübliches isotaktisches Polypropylen hat eine Kristallinität von 45 bis 65 % und einen relativ engen Schmelztemperaturbereich. Während SMS-Textil- Laminate, die aus handelsüblichem Polypropylen hergestellt wurden, ausreichende Eigenschaften im Hinblick auf die Zugfestigkeit, den Widerstand gegen das Eindringen von Flüssigkeit und Bakterien, die Atmungsfähigkeit und die Kosten zeigen, könnten weitere Vorteile erreicht werden, wenn der Fall, die Abriebbeständigkeit, die Reißfestigkeit und die Partikelemission des SMS-Textilmaterials aus Polypropylen verbessert werden könnte.
Konventionelle SMS-Textil-Laminate aus isotaktischem Polypropylen haben keine breite Verwendung als Kleidungsstücke oder Schutzüberzüge in Reinräumen mit höheren Anforderungen, insbesondere sterilen Reinräumen, und in Anstrichräumen, wegen der höheren Anforderungen für derartige Anwendungszwecke, während derartige SMS-Textil-Laminate dazu neigen, Partikel zu emittieren, entweder Partikel aus dem Textilmaterial selbst oder durch ein Durchlassen von Partikeln vom Träger in die Atmosphäre.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Textil-Laminat zu schaffen, das weicher, fester, widerstandsfähiger gegen Abrieb ist, und das eine reduzierte Partikelemission aufweist, verglichen mit gegenwärtigen Textil-Laminaten, die thermisch punktgebunden sind und aus isotaktischem Polypropylen bestehen.
Es ist ein besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Textil-Laminat zu schaffen, das eine vergleichbare Zugfestigkeit, jedoch eine höhere Reißfestigkeit als herkömmliche Textil-Laminate aus Polypropylen aufweist.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Textil-Laminat zu schaffen, das eine höhere Ausdehnbarkeit und eine größere Zugenergie als konventionelle Textil-Laminate aus Polypropylen aufweist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Textil-Laminat zu schaffen, das einen höheren Abriebwiderstand als existierende Textil-Laminate aus Polypropylen aufweist.
Es ist weiterhin ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Textil-Laminat zu schaffen, das einen verbesserten Textilfall und Weichheit aufweist, verglichen mit Textil-Laminaten aus Polypropylen.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine sterile Umhüllung zu schaffen, die verbesserte Eigenschaften bezüglich Weichheit, Festigkeit und Abriebwiderstand aufweist.
Es ist weiterhin ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein medizinisches Kleidungsstück zu schaffen, das verbesserte Eigenschaften bezüglich Weichheit, Festigkeit und Abriebwiderstand aufweist.
Es ist weiterhin ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Textil-Laminat zu schaffen, das eine verringerte Partikelemission zeigt, verglichen mit Textil-Laminaten aus Polypropylen.
Es ist zusätzlich ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Schutzkleidungsstück zu schaffen, das eine reduzierte Partikelemission zeigt, zur Verwendung in Reinräumen, insbesondere in sterilen Reinräumen und Anstrichräumen.
Es ist gleichermaßen ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein schützendes Kleidungsstück zu schaffen, das eine reduzierte Partikelemission aufweist, das sterilisiert werden kann, ohne daß die Merkmale des Kleidungsstückes hinsichtlich einer niedrigen Partikelemission herabgesetzt werden.
Die vorstehenden Ziele werden durch ein Textil-Laminat nach den Ansprüchen 1 und 5 gelöst. Die Polymere werden konfektioniert, um ein Polymer mit einer Kristallinität von weniger als 45%, bevorzugt zwischen 31 bis 35% und insbesondere bevorzugt von etwa 32% herzustellen. Das sich ergebende Polymer hat einen verbreiterten Schmelztemperaturbereich, der es gestattet, die Fasern und Filamente bei einer niedrigen Temperatur und über einen breiteren Bereich von Prozeßtemperaturen thermisch zu binden.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist mindestens eine der Schichten des Textil-Laminats aus einem statistischen Polypropylen-Copolymer gebildet, das hergestellt wurde durch eine Copolymerisation von 0,5 bis 5 Gew.-% von Äthylen statistisch verteilt in der Hauptkette, um ein Polymer zu erreichen, das weniger kristallin ist und eine breiteren Schmelzbereich als Polypropylen selbst aufweist. Ein bevorzugtes Polymer wird hergestellt, wenn 3 Gew.-% Äthylen mit dem Polypro pylen copolymerisiert wird. Das sich ergebende Copolymer hat eine Kristallinität von 32%, und erzeugt die in den vorangegangenen Zielen aufgeführten Vorteile, wenn es zu Fasern oder Filamenten gesponnen und zu Bahnen geformt wird.
Das Textil-Laminat der vorliegenden Erfindung kann bevorzugt in allen seinen Schichten aus einem Polymer bestehen, das eine reduzierte Kristallinität aufweist, obwohl einige Vorteile der vorliegenden Erfindung erreicht werden können, wenn weniger als alle der Schichten des Textil-Laminats aus dem Polymer mit reduzierter Kristallinität gebildet sind. Insbesondere kann es vorteilhaft sein bezüglich der Weichheit und dem Abriebwiderstand, wenn die äußeren Schichten eines SMS-Textil-Laminats aus einem Polymer reduzierter Kristallinität gebildet sind, wobei jedoch die Festigkeit reduziert werden kann, da der Schmelzbereich der spinngebundenen Schichten im wesentlichen der gleiche sein kann wie der Schmelzbereich der inneren schmelzgeblasenen Schicht, die aus einem Polymer besteht, das einen höheren Grad an Kristallinität aufweist. Ohne daß ein Schmelztemperaturunterschied von etwa 10 bis 40°C zwischen den spinngebundenen und schmelzgeblasenen Schichten besteht, wird die Bindung nicht optimal und die Festigkeit reduziert sein.
Das SMS-Textil-Laminat der vorliegenden Erfindung ist besonders geeignet für die Herstellung von Schutzkleidung zur Verwendung in Reinräumen, insbesondere sterilen Reinräumen und Anstrichräumen. Das SMS-Textil-Laminat hat nicht nur einen ausgezeichneten Fall und ausgezeichnete Abriebeigenschaften, sondern das SMS-Textilmaterial hat ausgezeichnete Partikelemissionseigenschaften, verglichen mit konventionellen SMS-Textilmaterialien. Im Ergebnis sind Kleidungsstücke, die aus dem SMS-Textil-Laminat der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, besonders geeignet für eine Reinraumumgebung, wo der Partikelgehalt der Luft minimiert werden muß.
Bevorzugt sind Kleidungsstücke mit niedriger Partikelemission aus einem SMS-Textil-Laminat hergestellt, in dem die schmelzgeblasene Schicht aus einem hochkristallinen Polypropylen und die spinngebundenen Schichten aus einem niedrigkristallinen Copolymer (ein C/P/C-Laminat) hergestellt werden. Das Copolymer wird hergestellt durch Copolymerisation von 3,2 Gew.-% Äthylen statistisch verteilt in der Hauptkette des Polypropylen. Das sich ergebende Copolymer hat eine Kristallinität von weniger als 32%.
Wo aus dem SMS-Textil-Laminat der vorliegenden Erfindung hergestellte Kleidungsstücke in steriler Umgebung verwendet werden, wie beispielsweise in pharmazeutischen Herstellungsbetrieben, wird das SMS-Textil-Laminat mit einem gehemmten Amin-Lichtstabilisator behandelt.
Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden, detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und unter Hinweise auf die Zeichnungen deutlich.
1 ist eine schematische Darstellung einer Herstellungsmaschine, die verwendet wird bei der Herstellung des nicht-gewebten Textil-Laminats der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Querschnittsansicht eines nicht-gewebten Textil-Laminats der vorliegenden Erfindung, die die Ausbildung der Schichten zeigt;
3 ist eine grafische Darstellung des Schmelztemperaturbreichs eines Polymers (Polypropylen), verwendet beim Herstellen der Textil-Laminate nach dem Stand der Technik;
4 ist eine grafische Darstellung des Schmelztemperaturbereichs eines Copolymers, verwendet zum Herstellen der Textil-Laminate gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine grafische Darstellung der Resultate der Partikelemission eines Helmke-Trommeltests für verschiedene Textilien;
6 ist ein grafische Darstellung der Ergebnisse der Partikelemission eines Reinraum-Waschtests von erfindungsgemäß herstellten Kleidungsstükken; und
7 ist eine perspektivische Darstellung eines Reinraumkleidungsstückes gemäß der vorliegenden Erfindung.
Während die Erfindung mit den Ausführungsbeispielen beschrieben wird, ist es klar, daß wir nicht planen, die Erfindung auf dieses Ausführungsbeispiel zu beschränken. Im Gegenteil, wir planen, alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abzudekken, die im Schutzbereich der Erfindung, definiert durch die anhängigen Ansprüche, eingeschlossen sind.
In 1 ist schematisch eine Herstellungsmaschine 10 dargestellt, die verwendet wird, um ein SMS-Textil-Laminat 12 gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen. Insbesondere besteht die Herstellungsmaschine 10 aus einem endlosen, durchbrochenen Formband 14, das um Rollen 16 und 18 herumgeschlungen ist, so daß das Band 14 in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung angetrieben wird. Die Herstellungsmaschine 10 hat drei Stationen, die Spinnbindestation 20, die Schmelzblasstation 22 und die Spinnbindestation 24.
Die Spinnbindestationen 20 und 24 sind konventionelle Extruder mit Spinnköpfen, die kontinuierliche Filamente aus einem Polymer herstellen und diese Filamente auf das Formband 14 in einer zufällig verschlungenen Weise ablegen. Die Spinnbindungsstationen 20 und 24 können einen oder mehrere Spinnköpfe aufweisen, abhängig von der Geschwindigkeit des Verfahrens und des bestimmten verwendete Polymers. Das Herstellen von spinngebundenem Material ist herkömmlich in der Fachwelt, und die Konstruktion einer derartigen Spinnbindungsstation sollte die Fähigkeit des Durchschnittsfachmanns nicht überschreiten. Die nicht-gewebte, spinngebundene Bahn 32 wird in herkömmlicher Weise erzeugt, wie beispielsweise durch die folgenden Patente dargestellt: US-A-3 692 618 von Droschner u. a., US-A-3 338 992 und US-A-3 341 394 von Kinney, US-A-3 502 538 von Levy, US-A-3 502 763 und US-A-3 909 009 von Hartmann, US-A-3 542 615 von Dobo u. a., CA-B-803 714 von Harmon und US-A-4 340 563 von Appel u. a. Andere Verfahren zum Herstellen einer nichtgewebten Bahn mit kontinuierlichen Filamenten eines Polymers werden zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ins Auge gefaßt.
Spinngebundene Materialien, hergestellt mit kontinuierlichen Filamenten, haben mindestens drei gemeinsame Merkmale. Erstens wird das Polymer durch einen Spinnkopf kontinuierlich extrudiert, um einzelne Filamente zu bilden. Danach werden die Filamente entweder mechanisch oder pneumatisch gezogen, ohne daß sie zerrei ßen, um die Polymerfilamente molekular zu orientieren und eine Zähigkeit zu erreichen. Schließlich werden die kontinuierlichen Filamente in einer im wesentlichen zufälligen Weise auf ein Tragband abgelegt, um eine Bahn zu formen. Insbesondere stellt die Spinnbindungsstation 20 spinngebundene Filamente 26 aus einem faserbildenden Polymer her. Die Filamente werden in zufälliger Weise auf das Band 14 abgelegt, um eine spinngbundene äußere Schicht 28 zu bilden. Das faserbildende Polymer wird in weiteren Einzelheiten unten beschrieben.
Die Schmelzblasstation 22 besteht aus einer Gießform, die verwendet wird, um Mikrofasern 30 zu bilden. Die Mikrofasern 30 werden in zufälliger Weise oben auf die spinngebundene Schicht 28 abgelegt und bilden eine schmelzgeblasene Schicht 32. Die Konstruktion und die Arbeitsweise der Schmelzblasstation 22 zum Ausbilden von Mikrofasern 30 und der Schmelzblasschicht 32 erfolgt wie üblich, und die Konstruktion und Betriebsweise sind im Fähigkeitsbereich des Durchschnittsfachmanns. Ein derartiges Können wird demonstriert durch den NRL-Report 4364, "Herstellung von superteinen organischen Fasern", von V. A. Wendt, E. L. Boon, und C. D. Fluharty; den NRL-Report 5265, "Eine verbesserte Vorrichtung zum Herstellen von superteinen thermoplastischen Fasern", von K. D. Lawrence, R. T. Lukas und J. A. Young; und durch das US-A- 3 849 241, veröffentlicht am 19.11.1974 von Buntin u. a. Andere Verfahren zum Herstellen einer nicht-gewebten Bahn aus Mikrofasern sind für die Verwendung der vorliegenden Erfindung ins Auge gefaßt.
Die Schmelzblasstation 22 stellt mikrofeine Fasern 30 aus einem faserbildenden Polymer her, die nachfolgend in weiteren Einzelheiten beschrieben werden. Die Fasern 30 sind zufällig verteilt auf der Oberseite der spinngebundenen Schicht 28, um eine schmelzgeblasene, innere Schicht 32 zu bilden. Für ein medizinisches SMS-Textil-Laminat hat beispielsweise die schmelzgeblasene Barriereschicht 32 ein Grundgewicht von bevorzugt etwa 11,87 bis 16,96 g/m² (0,35 bis 0,5 oz./yd.²). Für ein Reinraumkleidungsstück hat die schmelzgeblasene Barriereschicht 32 des SMS-Textil-Laminats beispielsweise ein Grundgewicht von bevorzugt etwa 13,56 g/m² (0,4 oz./yd.²) bis etwa 27,13 g/m² (0,8 oz/yd.²).
Nachdem die innere Schicht 32 durch die Schmelzblasstation 22 auf die Schicht 28 abgelegt wurde, produziert die Spinnbindungsstation 24 spinngebundene Filamente 34 eines Polymers, die in zufälliger Orientierung auf der Oberseite der schmelzgeblasenen Schicht 32 abgelegt werden, um die äußere spinngebundene Schicht 36 herzustellen. Für ein medizinisches SMS-Textilmaterial haben beispielsweise die Schichten 36 und 28 jeweils ein Grundgewicht von bevorzugt von etwa 11,87 g/m² (0,3 oz./yd.²) bis etwa 40,7 g/m² (1,2 oz./yd.²). Für ein Reinraumkleidungsstück haben die Schichten 36 und 28 des SMS-Textil-Laminats beispielsweise jeweils ein Grundgewicht von bevorzugt von etwa 11,87 g/m² (0,3 oz./yd.²) bis etwa 33,9 g/m² (1,0 oz./yd.²).
Die sich ergebende SMS-Textil-Laminatbahn 12 (2) wird dann durch Bindungsrollen 38 und 40 gefördert. Die Oberfläche der Bindungsrollen 38 und 40 sind mit einem erhabenen Muster, wie beispielsweise Spitzen oder Netze versehen. Die Bindungsrollen werden auf die Erweichungstemperatur des zum Herstellen der Bahn 12 verwendeten Polymers erwärmt. Wenn die Bahn 12 zwischen den erhitzten Bindungsrollen 38 und 40 hindurchtritt, wird das Material durch die Bindungsrollen zusammengedrückt und erwärmt, gemäß dem Muster auf den Rollen, um ein Muster von einzelnen Bereichen, wie beispielsweise 21 in 2 gezeigt, zu erzeugen, wobei die Bereiche von Schicht zu Schicht und bezüglich der einzelnen Filamente und/oder Fasern innerhalb jeder Schicht gebunden sind. Diese einzelnen Bereiche oder die Punktbindung ist im Stand der Technik weit verbreitet und kann durchgeführt werden durch erwärmte Rollen oder eine Ultraschallerhitzung der Bahn 12, um einzelne Bereiche thermisch gebundener Filamente, Fasern und Schichten herzustellen. Gemäß der herkömmlichen Praxis, wie beschrieben im US-A-4 041 203 von Brock u. a., ist es bevorzugt, daß die Fasern der schmelzgeblasenen Schicht im Textil-Laminat innerhalb der Bindungsbereiche schmelzen, während die Filamente der spinngebundenen Schichten ihre Integrität behalten, um gute Festigkeitsmerkmale zu erreichen.
Ein typisches Bindungsmuster, bezeichnet als "H&P" hat rechteckige Stiftbindungsbereiche, wobei jeder Stift eine Seitenabmessung von 0,97 mm (0,38 in.), einen Abstand von 1,78 mm (0,07 in.) zwischen den Stiften und eine Bindungstiefe von 0,58 mm (0,023 in.) hat. Das sich ergebende Muster hat einen gebundenen Bereich von etwa 29,5%. Ein weiteres typisches Bindungsmuster wird als "714" bezeichnet und hat rechteckige Stiftbindungsbereiche, wobei jeder Stift eine Seitenabmessung von 0,58 mm (0,023 in.), einen Abstand von 1,57 mm (0,062 in.) zwischen den Stiften und eine Bindungstiefe von 0,84 mm (0,033 in.) aufweist. Das sich ergebende Muster hat einen gebundenen Bereich von etwa 15%. Ein weiteres, typisches Bindungsmuster ist das "EHP"-Bindungsmuster, das 15% Bindungsfläche produziert mit einem quadratischen Stift mit einer Seitenabmessung von 0,94 mm (0,037 in.), einem Stiftabstand von 2,46 mm (0,097 in.) und einer Tiefe von 0,99 mm (0,039 in.). Gewöhnlich variiert die prozentuale Bindungsfläche von etwa 10% bis 30% der Fläche der Textillaminatbahn 12. Wie im Stand der Technik bekannt, hält die Punktbindung die Laminatschichten zusammen, und verleiht jeder einzelnen Schicht Integrität, indem sie die Filamente und/oder Fasern innerhalb jeder Schicht bindet.
Während das spezielle Bindungsmuster keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, ist die Fähigkeit der Polymerfilamente und -fasern, sich innerhalb bestimmter Bindungsbereiche zu verbinden, wichtig beim Herstellen einer Textil-Laminatbahn 12, die eine hohe Reißfestigkeit und eine hohe Zugenergie aufweist, widerstandsfähig gegen Abrieb ist und eine reduzierte Partikelemission zeigt, und die bereits einen erhöhten Textilfall und Weichheit aufweist. In dieser Beziehung haben wir festgestellt, daß Textillaminate, die Schichten aufweisen, die aus Olefin-Copolymeren und Terpolymeren gebildet werden, die eine Kristallinität von weniger als 45% aufweisen, eine verbesserte thermische Bindung und dadurch verbesserte Textileigenschaften aufweisen, selbst wenn derartige Polymere Fasern mit niedrigerer Zähigkeit und einem niedrigeren Modul produzieren, verglichen mit jenen Fasern, die aus Polypropylen gebildet sind. Bevorzugt sind mindestens einige der Schichten des Textil-Laminats aus einem Olefin-Copolymer oder einem Olefin-Terpolymer gebildet, die eine Kristallinität zwischen 31 bis 35% aufweisen. Insbesondere bevorzugt sind mindestens einige der Schichten des Textil-Laminats aus einem Olefin-Copolymer oder einem Olefin-Terpolymer gebildet, die eine Kristallinität von etwa 32% aufweisen.
Um ein derartiges Polymer mit reduzierter Kristallinität zu erreichen, um eine Schicht eines Textil-Laminats zu bilden, haben wir festgestellt, daß eine Copolymerisation von 0,5 bis 5 Gew.-% von statistisch in der Hauptkette des Polypropylens verteiltem Äthylen ein Copolymer erzeugt, das besonders geeignet ist für spinngebundene Bahnen und für Kobminationen von spinngebundenen und schmelzgeblasenen Bah nen zur Verwendung bei der Herstellung eines Textil-Laminats. Insbesondere findet ein derartiges Copolymer Anwendung zur Herstellung von SMS-Textil-Laminaten.
Bei Verwendung eines Olefin-Copolymers oder eines Olefin-Terpolymers mit einer reduzierten Kristallinität zum Herstellen von Laminatschichten, hat das sich ergebende, modifizierte, thermoplastische Polymer einen vergrößerten Schmelzbereich, durch den eine Bindung bei niedrigeren Punktbindungstemperaturen erzielt werden kann, und eine Bindung über breitere Temperaturbereiche, verwendbar während des Druckbindungsverfahrens, möglich ist. Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 kann man grafisch den verbreiterten Schmelztemperaturbereich sehen, den das Propylen-Copolymer (3% Äthylen) aufweist (4), verglichen mit einem Polypropylen höherer Kristallinität (3). Beispielsweise schmilzt das Polypropylen über einem sehr engen Bereich von etwa 150 bis 170°C, während das Propylen-Copolymer (3% Äthylen) über einen breiteren und niedrigeren Temperaturbereich von etwa 125 bis 160°C schmilzt. Man glaubt, daß die reduzierte Kristallinität des Copolymers oder des Terpolymers nicht nur dazu führt, daß ein Textilmaterial leichter herzustellen ist, wegen des verbreiterten Schmelztemperaturbereichs, sondern auch zu einem Polymer führt, das sicherer ohne Zerstörung der Fasern gebunden werden kann, verglichen mit den Polymeren höherer Kristallinität, wie beispielsweise Polypropylen, die gegenwärtig zur Herstellung von spinngebundenen und schmelzgeblasenen Bahnen verwendet werden, die benutzt werden, um SMS-Textil-Laminate herzustellen. Weiterhin paßt das Copolymer in der spinngebundenen Schicht die spinngebundene Schicht besser bezüglich der Bindungstemperaturen an die innere schmelzgeblasene Schicht an, selbst wenn die schmelzgeblasene Schicht aus einem Polymer hoher Kristallinität, wie beispielsweise Polypropylen, hergestellt ist. Demgemäß ist die sich ergebende Bindung sicherer und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Stiftlöchern reduziert.
Die Textil-Laminate der vorliegenden Erfindung mit verbesserter Festigkeit, Weichheit und Fall, dem Widerstand gegen Abrieb und die Partikelemission sind für eine Anzahl von Anwendungszwecken geeignet. So können beispielsweise SMS-Textil-Laminate der vorliegenden Erfindung in medizinische Kleidung, medizinische Abdekkung, sterile Umhüllungen und Reinraumkleidungsstücke, einschließlich sterilisierbaren Reinraumkleidungsstücken, umgewandelt werden.
Die vorliegende Erfindung wird durch Vergleich von SMS-Textil-Laminaten, die aus unmodifizierten Polypropylen hoher Kristallinität hergestellt wurden, mit SMS-Textil-Laminaten dargestellt, die mindestens einige Schichten aus einem Copolymer von 3 Gew.-% Äthylen, statistisch copolymerisiert in der Hauptkette des Polypropylens, hergestellt werden.
Beispiel 1
Um den Effekt des Ausbildens der Schichten eines SMS-Textil-Laminats bei Verwendung eines Copolymers mit reduzierter Kristallinität, wie beispielsweise ein Propylen-Copolymer (3% Äthylen), abzuschätzen, wurden sechs Proben eines SMS-Textil-Laminats vorbereitet und getestet. Die sechs Proben sind in der untenstehenden Tabelle 1 dargestellt, die ihren Schichtaufbau und die verschiedenen Versuche dokumentiert, die die Überlegenheit der aus dem Copolymer hergestellten Textil-Laminate in Bezug auf eine höhere Reißfestigkeit, eine höhere Zugenergie, einen größeren Abriebwiderstand und einen verbesserten Textilfall und eine verbesserte Weichheit demonstrieren.
Die Textil-Laminat-Proben 2, 4 und 6 sind SMS-Textil-Laminate, die unter Verwendung eines unmodifizierten Polypropylen-Polymers, insbesondere Exxon^® PD 3125 für die spinngebundenen Schichten und Exxon^® 3214 plus Peroxid für die schmelzgeblasene Schicht hergestellt wurden. Diese Polypropylen-Polymere werden durch die Exxon Chemical Company, Baytown, Texas, hergestellt und vertrieben. Die Schichten wurden bei einer Temperatur von 143°C (290°F) gebunden.
Die Textil-Laminat-Proben 1, 3 und 5 wurden unter Verwendung der gleichen Verfahrensparameter für jeweils die Proben 2, 4 und 6 vorbereitet, außer daß ein Propylen-Copolymer (3% Äthylen) anstelle von Polypropylen zur Herstellung der Schichten verwendet wurde, und daß die Bindungstemperatur reduziert wurde. Das Copolymer wird hergestellt durch die Shell Oil Company und wird SheII^® WRS 6-144,3% Äthylen, bezeichnet. Das Copolymer wird durch eine Copolymerisation von Propylen mit 3 Gew.-% Äthylen hergestellt.
Als Ergebnis des erweiterten Schmelztemperaturbereichs des Copolymers, wurde eine niedrigere Bindungstemperatur zwischen 135 bis 138°C (275 bis 280°F) zum Verbinden der Schichten des aus dem Copolymer hergestellten SMS-Textil-Laminats verwendet. Deshalb war der einzige Unterschied zwischen der Herstellung der Probe 1 und der Probe 2 die Verbindung des 3%-Copolymers anstelle eines unmodifzierten Polypropylens, und eine niedrigere Bindungstemperatur. Gleichermaßen variierten die Herstellung der Probe 3 und der Probe 4 und die Herstellung der korrespondiernden Probe 5 und Probe 6 nur bezüglich auf das verwendete Polymer und die Bindungstemperatur.
In der obigen Tabelle 1 zeigt die "Polymer"-Zeile der Tabelle 1, daß die Probe 1 ein dreischichtiges SMS-Textil-Laminat ist, unter Verwendung des Propylen-Copolymers (3% Äthylen) ("C/C/C") für jede der Schichten im Textil-Laminat. Durch die gleiche Zeile zeigt die Tabelle, daß die Probe 2 ein dreichschichtiges, SMS-Textilmaterial ist, das mit unmodifiziertem Polypropylen ("P/P/P") hergestellt wurde. Die Probe 2 wurde durch das gleiche Verfahren hergestellt wie Probe 1, außer daß eine höhere Bindungstemperatur verwendet wurde, um die Polypropylenschichten des Textil-Laminats zu binden.
Die "Muster/Faserform"-Teile der Tabelle 1 zeigt, daß ein Standard-Punktbindemuster "EHP" für die Proben 1 bis 4 verwendet wurde. Für die Proben 5 und 6 wurde das "714"-Bindungsmuster verwendet. Der Begriff "rund" für jede der Proben zeigt die Querschnittsform der Faser an, die sich aus der Verwendung einer Spinnöffnung ergibt, die rund ist. Das Grundgewicht jeder Probe wurde in g/m² (Unzen pro Quadratyard) gemessen, und ist in der "Grundgewicht"-Zeile der Tabelle 1 gezeigt. Das Grundgewicht wurde nach der Federal Test Method (FTM) 191A-5 gemessen.
Die Grab-Zugfestigkeit in Pfund wurde sowohl in Maschinenrichtung als auch quer zur Maschinenrichtung ("MD/CD") gemessen. Die Grag-Zugfestigkeit wurde nach der FTM 191A Methode 5100 gemessen. Es kann aus Tabelle 1 entnommen werden, daß die Grab-Zugfestigkeit für die einander entsprechenden Copolymer- und Polypropylen-Proben im wesentlichen die gleiche ist, woraus sich ergibt, daß die Copolymerfasern und – filamente mit ihrer niedrigen Zähigkeit und ihrem niedrigen Modul nicht, wie erwartet, die Grab-Zugfestigkeit des Textil-Laminats reduzieren.
Die prozentuale Dehnung wurde sowohl in der Maschinenrichtung als auch quer zur Maschinenrichtung gemessen. Wie beim Vergleich der Proben 1 und 2 ersichtlich ist, hat die Probe 1, die Copolymer-Textillaminat-Probe wesentlich bessere Dehnungseigenschaften als Probe 2, die Polypropylen-Textil-Laminat-Probe. Bezüglich der Proben 5 und 6 ist die Dehnung im wesentlichen die gleiche. Die Dehnung wurde gemessen nach FTM 191A, Methode 5100.
Bezüglich der Energiespitze, kann bemerkt werden, daß das Copolymer-Textil-Laminat der Proben 1 und 5 wesentliche Vorteile über den Proben 2 und 6 des Poly propylen-Textilmaterials bezüglich der Energiespitzen-Merkmale aufweisen. Die Energiespitze wurde gemessen gemäß FTM 191A, Methode 5100.
Bezüglich der Trapezreißfestigkeit, gemessen in Pfund sowohl in Maschinenrichtung als auch quer zur Maschinenrichtung, ist festzustellen, daß die Copolymer-Textil-Laminat-Proben 1, 3 und 5 wesentliche Vorteile gegenüber den entsprechenden Polypropylen-Textil-Laminat-Proben 2, 4 und 6 zeigen. Die Trapezreißfestigkeit wurde gemessen nach FTM 191A, Methode 5450.
Der Abrieb des Textillaminats wurde gemessen mit dem Taber-Abriebversuch und zeigt, daß die entsprechenden Proben des Copolymer-Textil-Laminats stärker gegen Abrieb widerstandsfähig sind, als die Polypropylen-Textil-Laminate. Der Abriebwiderstand wurde gemessen nach FTM 191A, Methode 5306, bei 50 Wiederholungen pro Probe.
Die Weichheit der entsprechenden Copolymer-Textil-Laminat-Proben, verglichen mit den Polypropylen-Textil-Laminat-Proben, ist merklich verbessert, wie durch die höhere Indexzahl angedeutet. Die Weichheit wurde gemessen durch ein betriebsinternes Verfahren, ähnlich INDA Std. Test IST 90.0-75 (R-82).
Die Fallsteifigkeit, gemessen in Zentimetern sowohl in Maschinenrichtung als auch quer zur Maschinenrichtung, ist bei den Copolymer-Textil-Laminat-Proben kleiner, verglichen mit den entsprechenden Polypropylen-Textil-Laminat-Proben, was anzeigt, daß die Copolymer-Textil-Laminate ein besseres Fallverhalten zeigen. Die Fallsteifigkeit wurde gemessen nach FTM 191A, Methode 5206.
Zusammenfassend bezüglich der Festigkeit und Dehnung kann gesagt werden, daß die Copolymer-Textil-Laminate eine beständig 10 bis 30% höhere Dehnung und Energiespitze haben als die Polypropylen-Textil-Laminate, verursacht durch die niedrige Kristallinität und die bessere Bindung der Fasern und Filamente. Die erhöhte Widerstandsfähigkeit wird auch dargestellt durch die höheren Werte für die Trapez-Reißfestigkeit.
Es gibt keinen wesentlichen Unterschied in der Grab-Zugfestigkeit. Die niedrigere Zugfestigkeit, die für das niedrig-kristalline Copolymer erwartet wurde, wurde möglicherweise überlagert durch die bessere Bindung des Copolymers während des Punktbindungsverfahrens. Der Abriebwiderstand nach den Taber-Ergebnissen, ist generell 40% größer bei den Copolymer-Textil-Laminaten, verglichen mit den Polypropylen-Textilien. Der Fehlermechanismus ist der gleiche für die Copolymer-Textil-Laminate und für die Polypropylen-Textil-Laminate mit dem EHB-Muster. Beide Textil-Laminate zeigen gleiche Werte an Faserbruch und an Fasern, die aus den Bindungspunkten gezogen sind. Im 714-Muster besteht der Fehlermechanismus überwiegend aus Fasern, die aus den Bindungspunkten gezogen wurden, und weniger in Faserbruch. Der bessere Abriebwiderstand des Copolymers ist zurückzuführen auf eine bessere Bindung und flexiblere, spinngebundene Fasern.
Bezüglich der taktilen Eigenschaften der Textil-Laminate scheinen die Copolymer-Textil-Laminate besser zu sein als die Polypropylen-Textil-Laminate. Eine physikalische und sensorische Abschätzung durch eine repräsentative Gruppe von Personen ergab, daß die Copolymer-Textil-Laminate einen etwas besseren Fall, eine höhere Reibung Textil auf Textil, und einen höheren Ziehwiderstand gegen die Haut haben, als Polypropylen-Textil-Laminate. Die Copolymer-Textil-Laminate erzeugen einen geringen Anstieg in der Textilweichheit und die sensorisch prüfende Guppe von ausgewählten Personen urteilte durchgehend, daß die Copolymer-Textil-Laminate weicher und weniger abrasiv sind als die Polypropylen-Textil-Laminate.
Obwohl die Versuche unter Verwendung des oben beschriebenen Propylen-Copolymer (3% Äthylen) durchgeführt wurden, liegt der Anwendungsbereich für das Äthylen zwischen 0,5 bis 5 Gew.-% des Äthylens. Wir haben jedoch gefunden, daß bei Annäherung an einen Äthylengehalt von 5% die Textil-Laminate beginnen Zugfestigkeit zu verlieren, obwohl es scheint, daß die Textil-Laminate ihre anderen wünschenswerten Eigenschaften behalten. Auch wird bei 5% Äthylen das Copolymer schwierig zu bearbeiten, da es Hafteigenschaften aufweist.
Beispiel 2
In einer anderen Reihe von Versuchen wurden zwei konventionelle Textil-Laminate und zwei Textil-Laminate gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt und getestet. Die vier Proben sind in untenstehender Tabelle 2 gezeigt, die ihre Zusammensetzung und die verschiedenen Versuche darlegen, die die Überlegenheit des Textilmaterials aus Schichten aus Copolymer bezüglich einer höhere Reißfestigkeit, einer höheren Zugenergie, eines größeren Abriebwiderstandes und einem erhöhten Textilfall und einer erhöhten Weichheit demonstrieren.
Die Textil-Laminat-Proben 7 und 8 sind SMS-Textil-Laminate, die hergestellt wurde unter Verwendung eines unmodifizierten Polypropylen-Polymers, insbesondere Exxon PD 3125 für die spinngebundenen Schichten und Exxon 3214 plus Peroxid für die schmelzgeblasene Schicht.
Die Proben 9 und 10 sind Textil-Laminate, die unter Verwendung im wesentlichen der gleichen Verfahrensparameter wie die Proben 7 und 8 hergestellt wurden, außer daß Propylen-Copolymer (3% Äthylen) zum Herstellen aller Schichten verwendet wurde, anstelle von Polypropylen, und daß die Bindungstemperatur reduziert wurde. Das Copolymer war Shell WRS 6-144,3% Äthylen. Die Proben 7 und 8 unterscheiden sich weiterhin von den Proben 9 und 10 im Ergebnis der Verwendung unterschiedlicher Punktbindungsmuster und geringfügiger Variationen im Grundgewicht. Für die Copolymer-Textil-Laminate der Proben 9 und 10 wurde eine niedrigere Bindungstemperatur verwendet, wegen des breiteren Erweichungstemperaturbereichs, den das Copolymer zeigt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt:
In Tabelle 2 zeigt die erste Zeile, betitelt "Muster-Material" das Bindungsmuster, entweder "EHP" oder "714" und das Material, Polypropylen oder das Copolymer, das in jeder der Schichten verwendet wurde. Beispielsweise ist Probe 7 ein dreischichtiges SMS-Textil-Laminat, bei dem alle drei Schichten aus hochkristallinem Polypropylen hergestellt wurden, während Probe 9 ein dreischichtiges SMS-Textil-Laminat ist, bei dem alle drei Schichten aus einem Propylen-Copolymer (3% Äthylen) hergestellt wurden. Die nächste Zeile der Tabelle 2 beschreibt die Form der Fasern oder Filamente. Die mit "Gesamtgrundgewicht (MB)" bezeichnete Zeile zeigt das Gesamtgrundgewicht des Dreischichtlaminats und das Grundgewicht der inneren schmelzgeblasenen Schicht in Klammern. Z. B. hat in Probe 7 das Gesamttextil-Laminat ein Grundgewicht von 47,47 g/m² (1,4 oz/yd²), wobei die innere schmelzgeblasene Schicht ein Grundgewicht von 11,87 g/m² (0,35 oz/yd²) aufweist. Demgemäß ist jede spinngebundene, äußere Schicht nur geringfügig größer als 16,96 g/m² (0,5 oz/yd²).
Bezüglich der Grab-Zugfestigkeit zeigt Tabelle 2, daß die Grab-Zugfestigkeit für die Copolymer- und die Polypropylen-Textil-Laminatproben im wesentlichen die gleiche ist, was anzeigt, daß die Verwendung des Copolymers nicht, wie erwartet, die Grab-Zugfestigkeit des Textil-Laminats herabsetzt. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß direkte Vergleiche zwischen den Polypropylen-Textil-Laminaten und den Copolymer-Textil-Laminaten, die in Tabelle 2 aufgeführt sind, überlagert werden kann durch die Verwendung von unterschiedlichen Bindungsmustern für die Polypropylen-Textil-Laminate und die Copolymer-Textil-Laminate. In Tabelle 2 zeigt sich weiterhin, daß das Grundgewicht ebenfalls die Festigkeit beeinflussen kann.
Bezüglich der Energiespitze ist ersichtlich, daß die Copolymer-Textil-Laminate der Proben 9 und 10 eine höhere Energiespitze aufweisen als die Polypropylen-Textil-Laminate der Proben 7 und 8. Wiederum können diese Unterschiede teilweise überdeckt werden durch die Verwendung der unterschiedlichen Bindungsmuster.
Bezüglich der Dehnung ist ersichtlich, daß die Copolymer-Textil-Laminate der Proben 9 und 10 eine größere prozentuale Dehnung aufweisen als die Polypropylen-Textil-Laminate der Proben 7 und 8. Wiederum kann der wirkliche Grad des Unterschieds durch unterschiedlich verwendete Bindungsmuster überdeckt werden.
Bezüglich der Trapez-Reißfestigkeit ist ersichtlich, daß die Copolymer-Textil-Laminate fester oder mindestens vergleichbar sind den Polypropylen-Textil-Laminaten.
Bezüglich des Abriebs erfüllen die Copolymer-Textil-Laminate der Proben 9 und 10 ebenso wie die Polypropylen-Textil-Laminate die Anforderungen nicht, bezüglich des Taber-Abriebtests. Das schlechte Abriebverhalten ist möglicherweise zurückzuführen auf die Unterschiede des verwendeten Bindungsmusters für die Copolymer-Textil-Laminate und für die Polypropylen-Textil-Laminate. In jedem Fall ist jedoch der Verlust von Abriebwiderstand nicht so groß, daß er einen wesentlichen Unterschied in der Leistungsfähigkeit für die Copolymer-Textil-Laminate bedeutet.
Bezüglich Weichheit und Fall ist ersichtlich, daß die Copolymer-Textil-Laminate der Proben 9 und 10 die gleiche Weichheit wie die Polypropylen-Textil-Laminate bezüglich des SST-Weichheitstest und des Fallsteifheitstestes aufweisen.
Zusammenfassend ist zu sagen, daß die Textil-Laminate der Proben 9 und 10, die aus Schichten bestehen, die aus einem Copolymer gebildet sind, eine verbesserte Energiespitze, verbesserte Reißfestigkeit und einen vergleichbaren Abriebwiderstand verglichen mit den konventionellen Polypropylen-Textil-Laminaten der Proben 7 und 8 haben.
Beispiel 3
Während die obenbeschriebenen Textil-Laminat-Proben nach der vorliegenden Erfindung das Copolymer für alle Schichten des Textil-Laminats verwendeten, können einige der Vorteile der vorliegenden Erfindung erreicht werden, indem das Copolymer, das Terpolymer oder Mischungen in weniger als allen Schichten des Textil-Laminats verwendet werden.
Zwei zusätzliche Textil-Laminate, Proben 11 und 12, wurden hergestellt und getestet. Die beiden Proben, die Proben 11 und 12, sind in untenstehender Tabelle 3 gezeigt.
Die Probe 11 ist ein SMS-Textil-Laminat, bei dem die spinngebundenen Schichten aus dem Propylen-Copolymer (3% Äthylen) und die innere, schmelzgeblasene Schicht aus hochkristallinem Polypropylen hergstellt wurden. Die Probe 12 ist ein SMS-Textil-Laminat, bei dem alle drei Schichten aus hochkristallinem Polypropylen hergestellt wurden, wie oben anhand von Beispiel 1 beschrieben. Das in den schmelzgeblasenen Schichten beider Proben verwendete Polypropylen war Himont PF-015, hergestellt durch Himont, USA, Inc., Wilmington, Delaware. Die spinngebundenen Schichten in Probe 12 wurden aus Himont PC 973 hergestellt. Die Zusammensetzung der beiden Proben und die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 3 aufgetragen:
TABELLE 3
Es wurde festgestellt, daß die Grab-Zugfestigkeit des SMS-Textilmaterials der Probe 11 niedriger war als die des SMS-Textilmaterials, bei dem alle drei Schichten aus dem Propylen-Copolymer (3% Äthylen) hergestellt wurden, und niedriger ist als diejenige des konventionellen SMS-Textilmaterials, bei dem alle drei Schichten aus dem Propylen-Polymer hergestellt wurden. Diese Verringerung in der Grab-Zugfestigkeit ist möglicherweise auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Erweichungstemperatur des Propylen-Copolymers (3% Äthylen), das in den spinngebundenen Schichten verwendet wurde, niedriger ist als die des Propylen-Polymers. Demnach könnten die Filamente in den spinngebundenen Schichten zu stark in den Bindungsbereichen aufgeschmolzen worden sein, was zur reduzierten Festigkeit des Textil-Laminats geführt hat.
Wie aufgrund des verringerten Erweichungstemperatur-Differentials vorausgesagt, zeigt Tabelle 3, daß die Probe 11 eine reduzierte Gab-Zugfestigkeit aufweist, verglichen mit dem konventionellen Polypropylen-Textil-Laminat der Probe 12. Die Grab-Energiespitze der Probe 11, ist jedoch im wesentlichen die gleiche wie die Grab-Energiespitze des konventionellen Textil-Laminats der Probe 12, da die höhere Dehnung die reduzierte Zugfestigkeit ausgleicht. Die Trapez-Reißfestigkeit der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Probe 11 ist größer als die Trapez-Reißfestigkeit der konventionellen Probe 12.
Die Probe 11 erbringt weiterhin eine höhere Leistung als die konventionelle Probe 12 bezüglich des Abriebwiderstandes, wie er durch den Taber-Abriebtest gezeigt wird.
Bezüglich der Weichheit bringt die Probe 11 ebenfalls eine höhere Leistung als die konventionelle Probe 12 bezüglich des SST-Weichheitstests.
Wie vorstehend dargelegt, haben die Textil-Laminate der vorliegenden Erfindung eine reduzierte Partikelemission beim Strecken oder Biegen, verglichen mit den Partikelemissionsraten aus konventionellen Textil-Laminaten, die aus isotaktischen Polypropylenfasern und -filamenten hergestellt sind. Die erfindungsgemäß hergestellten SMS-Texil-Laminate emittieren bis zu 50 mal weniger Partikel größer als 0,3 μm im Durchmesser, verglichen mit konventionellen SMS-Textil-Laminaten, die aus isotaktischem Polypropylen hergestellt sind. Demgemäß sind die Textil-Laminate der vorliegenden Erfindung besonders zum Herstellen von Reinraumkleidung geeignet.
Reinräume werden nach der Anzahl von Partikeln einer bestimmten Größe pro Kubikfuß Luft klassifiziert. Der Federal Standard 209D (FED-STD-209D) sieht eine Partikelverteilung gemäß der folgenden Tabelle 4 für die Klassifikation von Reinräumen vor:
TABELLE 4
Beispiel 4
Um die verbesserten Partikelemissionseigenschaften der nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Textil-Laminate zu demonstrieren, wurden vier SMS-Textil-Laminatproben vorbereitet und getestet. Die Resultate sind in Tabelle 5 dargestellt. Zwei Proben, die Proben 13 und 14, sind konventionelle SMS-Textil-Laminate, hergestellt aus isotaktischem Polypropylen. Insbesondere ist Probe 13 ein 61 g/m² (1,8 oz/yd²)-SMS-Textil-Laminat, dessen Schichten mit einem ENP-Bindungsmuster gebunden wurden. Die Probe 14 ist ein 50,1 g/m² (1,5 oz/yd²) SMS-Textil-Laminat, das ebenfalls mit einem HP-Bindungsmuster gebunden wurde.
Zwei gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Proben, die Proben 15 und 16, wurden unter Verwendung eines Propylen-Copolymers (3,2% Äthylen) für die äußeren spinngebundenen Schichten hergestellt. Die innere schmelzgeblasene Schicht wurde aus isotaktischem Polypropylen hergestellt. Insbesondere ist Probe 15 ein 61 g/m² (1,8 oz/yd²) SMS-Textil-Laminat (C/P/C), gebunden mit einem EHP-Bindungsmuster. Die Probe 16 ist ein 57,65 g/m² (1,7 oz/yd²) SMS-Textil-Laminat (C/P/C), gebunden mit einem 714-Bindungsmuster.
Alle Proben wurden gewaschen gemäß den Anforderungen der "Recommended Practices of the Institute of Environmental Sciences" Oktober 1987, IES-RP-CC-00387-T in einem Reinraum der Klasse 10 (FED-STD-209D), so daß Partikel die an den Proben noch vom Herstellungsprozeß her verblieben waren, die Testresultate nicht verfälschten. Die gewaschenen Proben wurden sowohl unter Verwendung des Helmke Trommeltests, ausgeführt gemäß IES-RP-CC-00387-T als auch des Climet Lint Tests, durchgeführt gemäß INDA Std. Test 160.0-83 untersucht. Die Ergebnisse sind in untenstehender Tabelle 5 aufgeführt:
TABELLE 5
Wie aus Tabelle 5 ersichtlich ist, ist es klar, daß die Textil-Laminate, die unter Verwendung des Propylen-Copolymers (3,2% Äthylen) hergestellt wurden, eine wesentlich geringere Partikelemission verursachen als die konventionellen Textil-Laminate, die aus isotaktischen Polypropylen-Filamenten und -fasern hergestellt wurden. Es scheint, daß die Vorteile einer niedrigen Partikelemission erreicht werden können unter Verwendung eines Copolymers für die äußeren spinngebundenen Schichten eines SMS-Textil-Laminats, wobei die Copolymere sich aus einer Copolymerisation von 0,5 bis 5 Gew.-% von Äthylen statistisch in der Hauptkette eines Polypropylens ergeben. Für SMS-Textil-Laminate mit niedriger Partikelemission ist ein 3,2% Äthylen-Copolymer bevorzugt.
Die Anpaßbarkeit der erfindungsgemäßen Mischungen aus Copolymer und Polymer auf SMS-Textil-Laminate für Reinraumkleidung wird weiterhin durch die folgenden Beispiele gezeigt.
Beispiel 5
Um die verbesserten Partikelemissionseigenschaften von Textil-Laminaten gemäß der vorliegenden Erfindung zu zeigen, wurden sieben SMS-Textil-Laminatproben (Proben 17 bis 23) vorbereitet und durch den Helmke-Trommeltest getestet. Die Eigenschaften der Proben und die Ergebnisse des Helmke-Trommeltests sind in untenstehender Tabelle 6 dargelegt und in 5 dargestellt.
Zwei Proben, die Proben 17 und 18, sind konventionelle SMS-Textil-Laminate, hergestellt aus isotaktischem Polypropylen. Die Probe 17 (die tatsächlich aus fünf Einzelproben besteht) ist ein SMS-Textil-Laminat, das von Kimberly-Clark verkauft und zu Kleidungsstücken unter der Marke KleenGuard^® verarbeitet wird. Das SMS-Textil-Laminat hat ein Gesamtgrundgewicht von 61 g/m² (1,8 oz/yd²), wobei die innere schmelzgeblasene Schicht ein Grundgewicht von 20,35 g/m² (0,6 oz/yd²) aufweist. Die Probe 18 (die tatsächlich aus fünf Einzelproben besteht, ist ein SMS-Textil-Laminat, das von Kimberly-Clark unter der Marke KleenGuard^® verkauft wird und ein Gesamtgrundgewicht von 50,86 g/m² (1,5 oz/yd²) aufweist, wobei die innere schmelzgeblasene Schicht ein Grundgewicht von 15,26 g/m² (0,45 oz/yd²) hat.
Die Proben 19 bis 22 wurden gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt. Jede der Proben 19 bis 22 ist ein SMS-Textil-Laminat. Die äußeren Schichten der Proben 19 bis 22 sind spinngebunden und aus einem Copolymer hergestellt, das das Ergebnis einer Copolymerisation von 3,2 Gew.-% Äthylen statistisch in der Hauptkette von Polypropylen ist. Die innere schmelzgeblasene Schicht jeder Probe ist aus isotaktischem Polypropylen hergestellt. Die Probe 19 (tatsächlich fünf Proben) hat ein Grundgewicht von 59,34 g/m² (1,75 oz/yd²), wobei die innere schmelzgeblasene Schicht ein Grundgewicht von 14,24 g/m² (0,42 oz/yd²) aufweist. Die Probe 20 (tatsächlich fünf Proben) hat ein Gesamtgrundgewicht von 61 g/m² (1,8 oz/yd²), wobei die schmelzgeblasene innere Schicht ein Grundgewicht von 20,35 g/m² (0,6 oz/yd²) aufweist. Die Probe 21 (tatsächlich fünf Proben) hat ein Gesamtgrundgewicht von 59,34 g/m² (1,75 oz/yd²), wobei die schmelzgeblasene innere Schicht ein Grundge wicht von 14,24 g/m² (0,42 oz/yd²) hat. Die Probe 22 (tatsächlich drei Proben) ist die gleiche wie Probe 21, außer daß die Probe 22 sterilisiert wurde, indem man die Probe einer Gammastrahlung gemäß der in der FDA spezifizierten Standardpraxis ausgesetzt hat. Um das SMS-Textil-Laminat für die Sterilisation zu stabilisieren, werden die spinngebundenen Schichten mit einem gehemmten Amin behandelt. Insbesondere wird Chimasorb 944, hergestellt durch Allied Chemical Corporation of Morristown, New Jersey, in einer Menge von 0,75 Gew.-% der spinngebundenen Schichten während der Ausbildung der spinngebundenen Schichten zugesetzt.
Die Probe 23 ist ein SMS-Textil-Laminat. Die innere schmelzgeblasene Schicht der Probe 23 ist aus isotaktischem Polypropylen hergestellt und hat ein Grundgewicht von 20,35 g/m² (0,6 oz/yd²). Die äußeren spinngebundenen Schichten wurden aus einer Mischung aus isotaktischem Polypropylen und 5 Gew.-% Polybutylen hergestellt. Jede spinngebundene Schicht hat ein Grundgewicht von 20,35 g/m² (0,6 oz/yd²), um eine Gesamtgrundgewicht von 61 g/m² (1,8 oz/yd²) zu erreichen.
Ein Vergleich der Partikelemission für die Proben 17 bis 23 ist in der untenstehenden Tabelle 6 dargelegt.
Wie der Tabelle 6 zu entnehmen ist, erzeugen die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Proben, die Proben 19 bis 22, eine wesentlich geringere Partikelemission als konventionelle SMS-Textil-Laminate, die Proben 17 und 18. Die Partikelzahl für Partikel weniger als 0,5 μm war bei den Proben 19 bis 22 um das Zehnfache geringer als bei den konventionellen Polypropylenproben 17 und 18. Selbst Probe 23, für die zum Herstellen ihrer spinngebundenen Schichten eine Mischung aus Polypropylen und 5% Polybutylen verwendet wurden, überstieg die konventionellen Polypropylenproben 17 und 18.
Um die niedrigen Emissionseigenschaften des aus einem niedrig-kristallinen Olefin-Copolymer hergestellten SMS-Textil-Laminats weiter darzulegen, wurden Reinraumkleidungsstücke hergestellt und beim Betrieb einer Reinraumwäscherei der Kl. 10 verwendet. Eine Reinraumwäscherei der Kl. 10 wäscht und verpackt Reinraumkleidung. Die Reinraumkleidung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 7 dargestellt. Das Kleidungsstück in 7 gleicht in vielen Merkmalen der Schutzkleidung, die von Kimberly-Clark unter der Marke KIeenGuard® vertrieben wird. Das in 7 dargestellte Kleidungsstück weicht in einigen Punkten ab. Das Kleidungsstück ist aus dem SMS-Textil-Laminat der vorliegenden Erfindung hergestellt. Zusätzlich wurden die Testkleidung mit einem Monofilament-Nylonfaden hergestellt und das Textilmaterial wurde um die elastischen Teile an den Arm- und Beinbündchen doppelt herumgerollt, um eine Partikelemission aus dem Elastikmaterial zu verringern.
Die spezielle Reinraumwäscherei, die verwendet wurde, um die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Kleidungsstücke zu testen, war für das Waschen und Verpacken konventioneller gewebter Polyester-Kleidungsstücke und konventioneller Kleidungsstücke aus Tyvek^® zuständig. Tyvek^® ist ein registriertes Warenzeichen der Dupont, Wilmington, Delaware. Für die Zwecke des Versuchs wurde ein Climet CI-8060 Partikelzähler im Inneren der Reinraumwäscherei aufgestellt und die Proben wurden an verschiedenen Stellen genommen. Die Arbeiter, drei bis vier pro Schicht wurden auf Partikelemissionen überwacht, während sie die folgenden Kleidungsstükke trugen.
Kleidungsstück 1 – gewebtes Polyester, hergestellt durch Mars White Knight oder HiTech;
Kleidungsstück 2 – 59,34 g/m² (1,75 oz/yd²) SMS-Textil-Laminat (C/P/C; 3,2% Äthylen) unsteril, und
Kleidungsstück 3 – 59,34 g/m² (1,75 oz/yd²) SMS-Textil-Laminat (C/P/C; 3,2% Äthylen) steril (Gamma).
Das Kleidungsstück 1 aus gewebtem Polyester ist ein konventionelles Reinraumkleidungsstück. Die Kleidungsstücke 2 und 3 sind gemäß der vorliegenden Erfindung aus einem SMS-Textil-Laminat hergestellte Kleidungsstücke, die äußere spinngebundene Schichten, hergestellt aus einem niedrig-kristallinen Propylen-Copolymer mit 3,2% Äthylen, und eine innere schmelzgeblasene Schicht, hergestellt aus isotaktischem Polypropylen, aufweist. Die Sterilisation wurde in herkömmlicher Weise durch Gammastrahlen durchgeführt. Alle Arbeiter trugen gewebte Polyesterhauben (Mars White Knight oder HiTech), gewebte Polyesterschuhe (HiTech) und Vinylhandschuhe zu jeder Zeit.
Es soll darauf hingewiesen werden, daß die im Inneren der Reinraumwäscherei durchgeführte Arbeit, das Waschen, das Auflockern, das Falten und Verpacken, eine große Variationsbreite im Anteil der erzeugten Partikel verursachen kann. Deshalb umfaßte die Matrix für die Versuchsdurchführung das Testen bezüglich jedes der Arbeitsschritte, der in der Reinraumwäscherei und während dem Waschen der unterschiedlichen herkömmlichen Kleidungsstücke, Tyvek® und gewebte Polyester-Kleidungsstücke, durchgeführt wurden. Die Matrix der getragenen Kleidungsstücke und der gewaschenen Kleidungsstücke wird in untenstehender Tabelle 7 dargelegt:
TABELLE 7
Die Leerfelder in Tabelle 7 ergaben sich aus der Unmöglichkeit, alle Segmente der Matrix zu komplettieren, wegen des Produktionsplanes einer kommerziellen Wäscherei.
Beim Aufnehmen der Partikelemissionsdaten, wurden Proben an verschiedenen Stellen über den Reinraum verteilt genommen. Es wurde festgestellt, daß der Bereich der größten Partikelemissionen unter den Füßen des Arbeiters lag, dessen Arbeit das Auflockern und Falten der gewaschenen Kleidungsstücke war. Diese spezielle Arbeit wurde kontinuierlich durchgeführt, während andere Arbeiten in anderen Bereichen nur sporadisch und auf einer begrenzten Basis durchgeführt wurden. Deshalb wurden alle Messungen an der Stelle durchgeführt, wo das Auflockern und Falten durchgeführt wurden. Weiterhin war der Arbeiter an der Stelle des Auflockerns und Faltens während der 2,5 Tage des Versuchs die gleicher Person, wodurch sich aus unterschiedlichen Individuen restultierende Variationen eliminiert wurden.
Die Daten wurden nach dem Federal Standard 209D genommen und statistisch analysiert. Es soll vermerkt werden, daß diese Standard die Verwendung einer Anzahl von Stellen fordert, um die Klassifikation eines Reinraums zu bestimmen. Für die Zwecke dieser Studie wurde eine Analyse der Kleidungsstücke, die nur an dieser einen Stelle (Auflockern und Falten) getragen wurden, verwendet, um Worst-Case-Bedingungen sicherzustellen. Es wurde unterstellt, daß die anderen Stellen, wegen der begrenzten Benutzung, verfälschende positive Ergebnisse der Leistungsfähigkeit aller Kleidungsstücke ergeben würden.
Um den Federal Standard 209D zu erfüllen, wurden Partikelgehalte an einer Partikelgröße (gewöhnlich 0,5 μm) gemessen und statistisch analysiert. Die obere Vertrauensgrenze bei 95% wurde dann verglichen mit den Klassifikationen für den Reinraum, wie er in obiger Tabelle 4 dargelegt ist. Die Ergebnisse des Versuchs sind in 6 gezeigt. Der Matrixeintrag bei 1/2, 1/3 und 1/1 repräsentieren Daten, die beim Tragen konventioneller gewebter Polyesterkleidung genommen wurden, wobei dadurch diese Eintragwerte und die korrespondierenden Daten jeweils die Kontrollproben darstellen. Wenn die beiden erfindungsgemäßen Kleidungsstücke, die Kleidungsstücke 2 und 3, die konventionell gewebte Polyesterkleidung ersetzten, fiel die Partikelzahl in allen Fällen ab, wo die Materialien der gewaschenen Kleidungsstücke die gleichen blieben. Demgemäß kann man schließen, daß die Kleidungsstücke gemäß der vorliegenden Erfindung selbst weniger Partikelemission erzeugen als konventionelle gewebte Polyester-Reinraumkleidungsstücke.

Claims

Nicht-gewebtes Textil-Laminat, das aufweist: eine erste Schicht aus thermoplastischen Filamenten, die aus einem ersten thermoplastischen Polymer hergestellt sind, eine zweite Schicht aus einzelnen thermoplastischen Fasern, die aus einem zweiten thermoplastischen Polymer hergestellt sind, und eine dritte Schicht aus thermoplastischen Filamenten, die aus einem dritten thermoplastischen Polymer hergestellt sind, wobei die erste, die zweite und die dritte Schicht in einer laminaren Anordnung, Oberfläche an Oberfläche, angeordnet sind, wobei die Schichten in einzelnen Bereichen thermisch gebunden sind, und wobei jedes der thermoplastischen Polymere zum Bilden jedes der thermoplastischen Filamente mindestens der ersten und dritten Schicht ein Olefin-Copolymer mit einer Kristallinität von weniger als 45% ist.
Nicht-gewebtes Textil-Laminat nach Anspruch 1, wobei das Olefin-Copolymer eine Kristallinität zwischen 31 bis 35% aufweist.
Nicht-gewebtes Textil-Laminat nach Anspruch 1, wobei das Olefin-Copolymer eine Kristallinität von etwa 32% aufweist.
Nicht-gewebtes Textil-Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Olefin-Copolymer ein durch Copolymerisation mit 0,5 bis 5% Äthylen statistisch in der Hauptkette modifiziertes Polypropylen ist.
Nicht-gewebtes Textil-Laminat, das aufweist: eine erste Schicht aus thermoplastischen Filamenten, die aus einem ersten thermoplastischen Polymer hergestellt sind, eine zweite Schicht aus einzelnen thermoplastischen Fasern, die aus einem zweiten chermoplastischen Polymer hergestellt sind, und eine dritte Schicht aus thermoplastischen Filamenten, die aus einem dritten thermoplastischen Polymer hergestellt sind, wobei die erste, die zweite und die dritte Schicht in einer laminaren Anordnung, Oberfläche an Oberfläche, angeordnet sind, wobei die Schichten in einzelnen Bereichen thermisch gebunden sind, und wobei jedes der thermoplastischen Polymere zum Bilden jedes der thermoplastischen Filamente mindestens der ersten und dritten Schicht ein Olefin-Terpolymer mit einer Kristallinität von weniger als 45% ist.
Nicht-gewebtes Textil-Laminat nach Anspruch 5, wobei das Olefin-Terpolymer eine Kristallinität zwischen 31 bis 35% aufweist.
Nicht-gewebtes Textil-Laminat nach Anspruch 5, wobei das Olefin-Terpolymer eine Kristallinität von etwa 32% aufweist.
Nicht-gewebtes Textil-Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schicht aus thermoplastischen Filamenten kontinuierlich spinngebundene Filamente umfaßt, und die Schicht aus einzelnen thermoplastischen Fasern schmelzgeblasene Fasern umfaßt.
Kleidungsstück mit niederiger Partikelemission umfassend ein nicht-gewebtes Textil-Laminat nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
Medizinische, sterile Umhüllung umfassend ein nicht-gewebtes Textil-Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Medizinische Kleidung umfassend ein nicht-gewebtes Textil-Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Sterilisierbares Reinraumkleidungsstück umfassend ein nicht-gewebtes Textil-Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 8.