DE69620449T2

DE69620449T2 - Vliesschichtstoffe mit verbessertem schälwiderstand

Info

Publication number: DE69620449T2
Application number: DE69620449T
Authority: DE
Inventors: Lynn English; Jackson Stokes
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1995-12-21
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2016-12-07
Also published as: BR9612144A; AU707845B2; DE69620449D1; AU1411197A; KR100403253B1; CN1209179A; EP0868555A2; EP0868555B1; KR19990076629A; CN1086006C; ES2171759T3; CA2238996A1; WO1997023676A3; US5605739A; WO1997023676A2

Description

Diese Anmeldung ist eine Teilweiterbehandlung der gleichzeitig anhängigen Anmeldung Ser. Nr. 08/379,373, eingereicht am 27. Januar 1995, nun U.S. Patent Nr. 5,534,339, erteilt am 9. Juli 1996, die eine Teilweiterbehandlung der Anmeldung Ser. Nr. 08/201,582, eingereicht am 25. Februar 1994, nun U.S. Patent Nr. 5,424,115, erteilt am 13. Juni 1995, ist. Das Dokument US-A-5,334,446 offenbart die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Vliesstoffe und deren Herstellung haben eine umfassende Entwicklung erfahren, die eine große Vielzahl von Materialien für zahlreiche Anwendungen hervorgebracht hat. Zum Beispiel werden Vliesstoffe mit leichtem Flächengewicht und offener Struktur in Körperhygieneprodukten wie Wegwerfwindeln als Einlagestoffe verwendet, die für einen trockenen Hautkontakt sorgen, aber Flüssigkeiten sofort zu saugfähigeren Materialien leiten, die ebenfalls Vliesstoffe einer anderen Zusammensetzung und/oder Struktur sein können. Vliesstoffe mit höheren Gewichten können mit Porenstrukturen gebildet sein, die sie für Filtrations-, Saug- und Sperrschichtanwendungen eignen, wie als Hüllen für zu sterilisierende Produkte, Wischtücher oder Schutzkleidungen für medizinische, veterinärische oder industrielle Anwendungen. Es wurden sogar Vliesstoffe mit höherem Gewicht für Anwendungen im Freizeit-, Landwirtschafts- und Baubereich entwickelt. Dies sind nur einige wenige der praktisch grenzenlosen Beispiele für Arten von Vliesstoffen und deren Anwendungen, die dem Fachmann bekannt sind, der auch weiß, dass ständig neue Vliesstoffe und Anwendungen entdeckt werden. Es wurden auch verschiedene Methoden und Gerätschaften zur Herstellung von Vliesstoffen mit gewünschten Strukturen und Zusammensetzungen entwickelt, die für diese Anwendungen geeignet sind. Zu Beispielen für solche Verfahren zählen das Spinnbinden, Schmelzblasen, Kardieren und andere, die in der Folge ausführlicher beschrieben werden. Eine Art von Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen ist das Konjugat- oder Zweikomponentenspinnen. Die vorliegende Erfindung findet allgemein Anwendung bei Zweikomponenten-Hülle/Kern- Vliesstoffen, wie für den Fachmann offensichtlich ist, und ist nicht durch die Bezugnahme oder Beispiele eingeschränkt, die sich auf bestimmte Vliesstoffe beziehen, die nur der Veranschaulichung dienen.
Es ist nicht immer möglich, einen Vliesstoff effizient herzustellen, der im gebildeten Zustand alle gewünschten Eigenschaften aufweist, und es ist häufig notwendig, den Vliesstoff mit einer oder mehreren Komponentenlagen derselben oder einer anderen Konstruktion oder Zusammensetzung zu kombinieren. Zu Beispielen zählen andere Vliesstoffe oder Folien, welche Eigenschaften, wie die Sperrschichteigenschaft und Festigkeit, verbessern können. Der Erfolg solcher Laminate hängt häufig von der Möglichkeit ab, eine starke Bindung zwischen den Lagen oder Abziehfestigkeit bereitzustellen, um eine unbeabsichtigte Trennung in Komponentenlagen zu verhindern. Die Art der Bindung ist aus wirtschaftlichen und funktionellen Gründen wichtig, und es wurden verschiedene Mittel, wie Wärme, Wärme und Druck, Druck, Haftmittel und mechanische Schritte, wie Verschlingung und dergleichen, angewendet. Bei vielen Anwendungen liefert eine Kombination aus Wärme und Druck, zum Beispiel das Heißkalandern, die beste Kombination aus Funktion und Effizienz. Bei einigen Anwendungen ist es jedoch erwünscht, die Abziehfestigkeit in solchen Laminaten zu verbessern, die durch Wärme und Druck gebunden wurden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft Laminate, wobei wenigstens eine Lage Hülle/Kern-Zweikomponentenfasern oder Filamente umfasst, mit einer Kernkomponente höherer Dichte als die Hüllenkomponente, wobei die Dichte der Kernkomponente die Dichte der Hüllenkomponente um wenigstens 0,02 g/cm³ übersteigt, und wobei die Laminatabziehfestigkeit mindestens 125% jener beträgt, die unter gleichen Bindungsbedingungen unter Verwendung von Monokomponentenfasern oder Filamenten derselben oder ähnlicher Zusammensetzung oder Hülle/Kern- Mehrkomponentenfasern oder Filamenten ohne derartigen Dichteunterschied erhalten wird. Die Lage oder Lagen des Laminats, das an diese Hülle/Kern-Zweikomponentenlage gebunden sind, umfassen Folien und Vliesstoffe mit einem Polymer, das mit der Hüllenkomponente kompatibel ist. Bevorzugte Ausführungsbeispiele umfassen jene, bei welchen die Abziehfestigkeit noch höher ist, wenigstens etwa 180%, mit einem tatsächlichen Wert von mehr als etwa 110 Gramm, und bei welchen die Hüllenkomponente ein Polyolefin und die Kernkomponente ein Polyolefin, ein Polyamid oder ein Polyester ist. Andere bevorzugte Ausführungsbeispiele umfassen jene, in welchen die gebundene(n) Lage(n) eine Folie ist (sind), die heterophasische Olefinpolymerzusammensetzungen der Art enthält, die unter der Bezeichnung Catalloy von Montell Inc. erhältlich sind. Diese Laminate finden Anwendung in Kleidungsstücken, Infektionsverhütungsprodukten, schützenden Abdeckungen, Outdoor-Stoffen, Körperhygieneprodukten, Gesundheitsvorsorgeprodukten und anderen Bereichen, in welchen solche Laminate verwendet werden, und bieten eine bessere Funktionsfähigkeit aufgrund der erhöhten Abziehfestigkeit. Laminate der vorliegenden Erfindung sind besonders vorteilhaft, da hohe Abziehfestigkeiten bei geringeren Bindungstemperaturen erhalten werden können, wodurch die gewünschten Folieneigenschaften erhalten bleiben. In einigen Fällen kann eine größere Wirtschaftlichkeit erreicht werden, indem das Gewicht solcher Laminate verringert wird, bei welchen die Abziehfestigkeitsintegrität bei früheren Laminaten höhere Gewichte erforderte.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Figur ist ein Balkendiagramm, das die verbesserten Abziehfestigkeitseigenschaften zeigt, die gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

DEFINITIONEN

Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Vliesstoff oder -bahn" eine Bahn mit einer Struktur aus einzelnen Fasern oder Fäden, die ineinandergelegt sind, jedoch nicht in einer regelmäßigen oder identifizierbaren Weise wie bei einem gewirkten Stoff. Vliesstoffe oder -bahnen werden in vielen Verfahren hergestellt, wie zum Beispiel in Schmelzblasverfahren, Spinnbindeverfahren und Verfahren für gebondete kardierte Bahnen. Das Flächengewicht von Vliesstoffen wird für gewöhnlich in Unzen Material pro Quadratyard (osy) oder Gramm pro Quadratmeter (gsm) angegeben und der Faserdurchmesser wird für gewöhnlich in Mikron angegeben. (Anmerkung: zur Umwandlung von osy in gsm wird osy mit 33,91 multipliziert).
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Mikrofasern" Fasern mit geringem Durchmesser mit einem durchschnittlichen Durchmesser von nicht mehr als etwa 75 Mikron, zum Beispiel mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 0,5 Mikron bis etwa 50 Mikron, oder insbesondere Mikrofasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 2 Mikron bis etwa 40 Mikron. Ein weiterer häufig verwendeter Ausdruck für den Faserdurchmesser ist Denier, der als Gramm pro 9.000 Meter einer Faser definiert ist, und als Faserdurchmesser in Mikron zum Quadrat, multipliziert mit der Dichte in Gramm/cc, multipliziert mit 0,00707 berechnet werden kann. Ein geringerer Denier gibt eine feinere Faser an und ein höherer Denier gibt eine dickere oder schwerere Faser an. Zum Beispiel kann der Durchmesser einer Polypropylenfaser, der mit 15 Mikron angegeben ist, in Denier durch Quadrieren, Multiplizieren des Ergebnisses mit 0,89 g/cc und Multiplizieren mit 0,00707 umgewandelt werden. Somit hat eine 15 Mikron Polypropylenfaser einen Denier von etwa 1,42 (152 · 0,89 · 0,00707 = 1,415). Außerhalb der Vereinigten Staaten ist die Maßeinheit üblicherweise "tex", die als Gramm pro Kilometer Faser definiert ist. Tex kann als Denier/9 berechnet werden.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "spinngebundene Fasern" Fasern mit kleinem Durchmesser, die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials als Filamente aus einer Mehrzahl von feinen, für gewöhnlich kreisförmigen Kapillaren einer Spinndüse gebildet werden, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann rasch verringert wird, wie zum Beispiel in U.S. Patent Nr. 4,340,563 an Appel et al., und U.S. Patent Nr. 3,692,618 an Dorschner et al., U.S. Patent Nr. 3,802,817 an Matsuki et al., U.S. Patent Nr. 3,338,992 und 3,341,394 an Kinney, U.S. Patent Nr. 3,502,763 an Harmann, U.S. Patent Nr. 3,502,538 an Levy und U.S. Patent Nr. 3,542,615 an Dobo et al. beschrieben ist. Spinngebundene Fasern sind im Allgemeinen nicht klebrig, wenn sie auf einer Sammeloberfläche abgelegt werden. Spinngebundene Fasern werden abgeschreckt und sind im Allgemeinen endlos, und haben durchschnittliche Durchmesser von mehr als 7 Mikron, insbesondere zwischen 10 und 20 Mikron.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "schmelzgeblasene Fasern" Fasern, die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials durch eine Mehrzahl von feinen, für gewöhnlich kreisförmigen Düsenkapillaren als geschmolzene Fäden oder Filamente in konvergierende Hochgeschwindigkeitsgas- (z. B. Luft-) Ströme gebildet werden, welche die Filamente aus geschmolzenem thermoplastischem Material zur Verringerung ihres Durchmessers verfeinern, der ein Mikrofaserdurchmesser sein kann. Danach werden die schmelzgeblasenen Fasern von dem Hochgeschwindigkeitsgasstrom weiterbefördert und auf einer Sammeloberfläche zur Bildung einer Bahn aus zufällig verteilten schmelzgeblasenen Fasern abgelegt. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel in U.S. Patent Nr. 3,849,241 an Butin offenbart. Schmelzgeblasene Fasern sind Mikrofasern, die kontinuierlich oder diskontinuierlich sein können, die im Allgemeinen einen geringeren Durchmesser als 10 Mikron haben, und die im Allgemeinen klebrig sind, wenn sie auf einer Sammeloberfläche abgelegt werden.
Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff "Polymer" allgemein Homopolymere, Copolymere, wie zum Beispiel Block-, Pfropf-, statistische und alternierende Copolymere, Terpolymere usw., und Mischungen und Modifizierungen davon, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Ferner soll der Begriff "Polymer", falls nicht ausdrücklich anders angegeben, alle möglichen geometrischen Formen des Materials umfassen. Zu diesen Formen zählen, ohne darauf beschränkt zu sein, isotaktische, syndiotaktische und ungeordnete Symmetrien.
Der Begriff "Komponente" soll keine Fasern ausschließen, die aus einem oder mehreren Polymeren gebildet sind, welchen geringe Mengen an Zusatzstoffen wegen der Farbe, der antistatischen Eigenschaften, Avivierung, Hydrophilität usw., zugegeben wurden. Diese Zusatzstoffe, z. B. Titandioxid für die Farbe, sind im Allgemeinen in einer Menge von weniger als 5 Gewichtsprozent und üblicherweise etwa 2 Gewichtsprozent vorhanden.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Konjugatfasern" Fasern, die aus wenigstens zwei Polymeren gebildet wurden, die von separaten Extrudern extrudiert, aber zur Bildung einer Faser zusammengesponnen wurden. Konjugatfasern werden manchmal auch als Mehrfachkomponenten- oder Zweikomponentenfasern bezeichnet. Die Polymere unterscheiden sich für gewöhnlich voneinander, obwohl Konjugatfasern Mehrfachkomponentenfasern sein können. Die Polymere sind in im Wesentlichen konstant angeordneten unterschiedlichen Zonen über den Querschnitt der Konjugatfasern angeordnet und verlaufen kontinuierlich entlang der Länge der Konjugatfasern. Die Form einer solchen Konjugatfaser kann zum Beispiel eine Hülle/Kern- Anordnung sein, wobei ein Polymer von einem anderen umgeben ist, oder kann eine Seite-an-Seite-Anordnung oder eine "Insel-im-Meer"-Anordnung sein. Konjugatfasern sind in U.S. Patent Nr. 5,108,820 an Kaneko et al., U.S. Patent Nr. 5,336,552 an Strack et al. und U.S. Patent Nr. 5,382,400 an Pike et al. gelehrt. Für Zweikomponentenfasern können die Polymere in Verhältnissen von 75/25, 50/50, 25/75 oder in jedem anderen gewünschten Verhältnis vorhanden sein.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Mischung" eine Mischung aus zwei oder mehr Polymeren, während der Begriff "Legierung" eine Unterklasse von Mischungen bezeichnet, in welchen die Komponenten nicht mischbar aber kompatibilisiert sind. "Mischbarkeit" und "Unvermischbarkeit" sind als Mischungen mit negativen bzw. positiven Werten für die freie Mischenergie definiert. Ferner ist die "Kompatibilisierung" als Verfahren zur Modifizierung der Grenzflächeneigenschaften einer unmischbaren Polymermischung zur Bildung einer Legierung definiert.
Wie hierin verwendet, bezeichnet Durchluftbindung oder "TAB" ("through air bonding") ein Verfahren zum Binden einer Zweikomponentenfaser-Vliesbahn, bei dem Luft, die ausreichend warm ist, um eines der Polymere, aus dem die Fasern der Bahn hergestellt sind, zu schmelzen, durch die Bahn gepresst wird. Die Luftgeschwindigkeit liegt zwischen 0,51 und 2,54 ms&supmin;¹ (100 und 500 Fuß pro Minute) und die Verweilzeit kann bis zu 6 Sekunden betragen. Das Schmelzen und Wiederverfestigen des Polymers erzeugt die Bindung. Die Durchluftbindung weist eine begrenzte Variabilität auf und wird im Allgemeinen als zweiter Bindungsverfahrensschritt angesehen. Da TAB das Schmelzen von wenigstens einer Komponente erfordert, um eine Bindung zu erreichen, ist es auf Bahnen mit zwei Komponenten beschränkt, wie Zweikomponentenfaserbahnen.
Wie hierin verwendet, bezeichnet "Ultraschallbinden" ein Verfahren, das zum Beispiel durchgeführt wird, indem der Stoff zwischen einem Schallhorn und einem Ambosshorn durchgeleitet wird, wie in U.S. Patent Nr. 4,374,888 an Bornslaeger offenbart ist, und das als Form einer Thermopunktbindung angesehen werden kann.
Wie hierin verwendet, umfasst die "Thermopunktbindung" das Hindurchleiten eines Stoffes oder einer Bahn aus zu bindenden Fasern zwischen einer erwärmten Kalanderwalze und einer Ambosswalze. Die Kalanderwalze ist für gewöhnlich, aber nicht immer, auf gewisse Weise gemustert, so dass der gesamte Stoff nicht über seine gesamte Oberfläche gebunden wird. Daher wurden verschiedene Muster für Kalanderwalzen sowohl aus funktionellen als auch aus ästhetischen Gründen entwickelt. Ein Beispiel für ein Muster hat Punkte und ist das Hansen Pennings oder "H&P9-Muster mit einer Bindungsfläche von etwa 30%, mit etwa 200 Bindungen/Quadratinch (pro 6,45 Quadratzentimeter), wie in U.S. Patent Nr. 3,855,046 an Hansen und Pennings gelehrt ist. Das H&P-Muster hat quadratische Punkt- oder Stiftbindungsflächen, wobei jeder Stift eine seitliche Dimension von 0,038 Inch (0,965 mm), einen Abstand von 0,070 Inch (1,778 mm) zwischen den Stiften und eine Bindungstiefe von 0,023 Inch (0,584 mm) aufweist. Das erhaltene Muster hat eine gebundene Fläche von etwa 29,5 %. Ein weiteres typisches Punktbindungsmuster ist das erweiterte Hansen und Pennings oder "EHP"-Muster, das eine 15% Bindungsfläche erzeugt, mit einem quadratischen Stift mit einer seitlichen Dimension von 0,037 Inch (0,94 mm), einem Stiftabstand von 0,097 Inch (2,464 mm) und einer Tiefe von 0,039 Inch (0,991 mm). Ein weiteres typisches Punktbindungsmuster, das als "714" bezeichnet ist, hat quadratische Stiftbindungsflächen, wobei jeder Stift eine seitliche Dimension von 0,023 Inch, einen Abstand von 0,062 Inch (1,575 mm) zwischen den Stiften und eine Bindungstiefe von 0,033 Inch (0,838 mm) hat. Das erhaltene Muster hat eine Bindungsfläche von etwa 15%. Ein weiteres häufiges Muster ist das C-Star-Muster, das eine Bindungsfläche von etwa 16,9% hat. Das C-Star- Muster hat ein Quersteg- oder "Corduroy"-Design, das von Sternschnuppen unterbrochen ist. Andere herkömmliche Muster umfassen das Diamantmuster mit sich wiederholenden, leicht versetzten Diamanten und ein Drahtgewebemuster, das, wie der Name sagt, z. B. wie ein Fenstergitter aussieht, das eine Prozent-Bindungsfläche von etwa 15% und etwa 302 Bindungen pro Quadratinch (per 6,45 Quadratzentimeter) hat. Für gewöhnlich schwankt die Prozent-Bindungsfläche von etwa 10% bis etwa 30% der Fläche der Stofflaminatbahn. Wie in der Technik allgemein bekannt ist, hält die Punktbindung die Laminatlagen zusammen und verleiht auch jeder einzelnen Lage Integrität, indem die Filamente und/oder Fasern in jeder Lage gebunden werden.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Bindungsfenster" den Temperaturbereich des Mechanismus, z. B. der Kalanderwalzen, der zum Binden des Vliesstoffes verwendet wird, in dem eine solche Bindung erfolgreich ist. Für spinngebundenes Polypropylen ist dieses Bindungsfenster für gewöhnlich von etwa 270ºF bis etwa 310ºF (132ºC bis 154ºC). Unter etwa 270ºC ist das Polypropylen nicht heiß genug um zu schmelzen und zu binden und über etwa 310ºC schmilzt das Polypropylen zu stark und kann an den Kalanderwalzen haften. Polyethylen hat ein noch schmäleres Bindungsfenster.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Sperrstoff" einen Stoff, der relativ undurchlässig für die Übertragung von Flüssigkeiten ist, d. h., einen Stoff, der eine Blutdurchtrittsrate von 1,0 oder weniger gemäß dem ASTM Testverfahren 22 hat.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Kleidungsstück" jede Art von nicht medizinischer Kleidung, die getragen werden kann. Dazu gehört industrielle Arbeitskleidung und Coveralls, Unterwäsche, Hosen, Hemden, Jacken, Handschuhe, Socken und dergleichen.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Infektionsverhütungsprodukt" medizinisch orientierte Produkte, wie chirurgische Gewänder und Umhänge, Gesichtsmasken, Kopfbedeckungen wie gebauschte Kappen, chirurgische Kappen und Hauben, Fußbekleidung wie Schuhabdeckungen, Stiefelüberzüge und Pantoffel, Wundverbände, Bandagen, Sterilisationstücher, Wischtücher, Kleidungsstücke wie Labormäntel, Coveralls, Schürzen und Jacken, Patientenbettzeug, Spann- und Kinderbetttücher, und dergleichen.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Körperhygieneprodukt" Windeln, Trainingshosen, saugfähige Unterhosen, Inkontinenzprodukte für Erwachsene und Frauenhygieneprodukte.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "schützende Abdeckung" eine Abdeckung für Fahrzeuge wie Autos, Lastwagen, Boote, Flugzeuge, Motorräder, Fahrräder, Golfkarren usw., Abdeckungen für Geräte, die im Freien stehen gelassen werden, wie Griller, Hof- und Gartengeräte (Rasenmäher, Rototiller usw.) und Gartenmöbel, wie auch Bodenbeläge, Tischwäsche und Picknickdecken.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Outdoor- Stoff" einen Stoff, der vorwiegend, aber nicht ausschließlich im Freien verwendet wird. Zu Outdoor- Stoffen zählen Stoffe, die für Schutzabdeckungen verwendet werden, Wohnwagen/Anhängerstoffe, Planen, Markisen, Kabinendächer, landwirtschaftliche Stoffe und Freizeitbekleidung wie Kopfbedeckungen, Industrie- Arbeitskleidung und Coveralls, Hosen, Hemden, Handschuhe, Socken, Schuhabdeckungen und dergleichen.

TESTVERFAHREN

Zur Bestimmung der Abziehfestigkeit wird ein Laminat auf die Größe der Zugkraft getestet, welche die Lagen des Laminats auseinanderzieht. Werte für die Abziehfestigkeit werden unter Verwendung einer bestimmten Breite des Stoffes, für gewöhnlich 102 mm (4 Inch) Klemmbreite, und einer konstanten Ausdehnungsrate erhalten. Die Folienseite der Probe wird mit einem selbsthaftenden Kreppband oder einem anderen geeigneten Material bedeckt, um ein Auseinanderreißen der Folie während des Tests zu verhindern. Das selbsthaftende Kreppband wird nur an einer Seite des Laminats angebracht und trägt somit nicht zur Abziehfestigkeit der Probe bei. Die Probe wird von Hand in einem ausreichenden Maße delaminiert, so dass sie in Position festgeklemmt werden kann. Die Probe wird zum Beispiel in einem Instron Modell TM, das von der Instron Corporation, 2500 Washington St., Canton, MA 02021, erhältlich ist, oder in einem Thwing-Albert Modell INTELLECT II, das von Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Td., Philadelphia, PA 19154 erhältlich ist, die zumindest 102 mm (4 Inch) lange parallele Klemmen haben, festgeklemmt. Die Probe wurde dann bei 180º Trennung mit einer Geschwindigkeit von 300 mm (etwa 12 Inch) pro Minute auseinandergezogen und die Zugfestigkeit in Gramm als Durchschnitt, bezogen auf die erstellte Kurve, aufgezeichnet.
Wassersäule: Ein Maß für die Flüssigkeitssperreigenschaften eines Stoffes ist der Wassersäulentest. Der Wassersäulentest bestimmt den Druck einer Wassersäule (in Millibar), die der Stoff trägt, bevor eine vorbestimmte Menge an Flüssigkeit durchtritt. Ein Stoff mit einer höheren Wassersäulenablesung bedeutet, dass er eine höhere Sperrwirkung gegenüber dem Durchdringen von Flüssigkeit hat als ein Stoff mit einer geringeren Wassersäule. Der Wassersäulentest wird nach dem Federal Test Standard Nr. 191A, Verfahren 5514, auch AATC Verfahren 127-1989 und INDA Testverfahren 80.4-92 durchgeführt.

BEISPIELE

Die Erfindung wird durch Beispiele dargestellt, die, wie dem Fachmann offensichtlich ist, nur der Veranschaulichung dienen und die Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, nicht einschränken sollen. Andere Beispiele sind in den Ansprüchen eingeschlossen und sollen in dem umfassenden Umfang der Erfindung enthalten sein.
Es ist auch möglich, Polymermischungen als Komponente zu verwenden und andere Materialien mit einer oder beiden der verwendeten Polymerkomponenten zu vermischen, um einen Vliesstoff dieser Erfindung zu erzeugen, wie Fluorkohlenstoffchemikalien zur Verstärkung der chemischen Abstoßung, die zum Beispiel all jene sein können, die in U.S. Patent Nr. 5,178,931, gelehrt sind, Zusatzstoffe für eine erhöhte Benetzbarkeit, wie jene, die in U.S. Patent Nr. 5,057,361 gelehrt sind, Flammschutzmittel für eine erhöhte Feuerbeständigkeit und/oder Pigmente, die jeder Lage dieselbe oder eine andere Farben verleihen. Flammschutzmittel und Pigmente für spinngebundene und schmelzgeblasene thermoplastische Polymere sind in der Technik bekannt und sind innere Zusatzstoffe. Ein Pigment, falls verwendet, ist im Allgemeinen in einer Menge von weniger als etwa 5 Gewichtsprozent der Lage vorhanden, während andere Materialien in einer Gesamtmenge von weniger als 25 Gewichtsprozent vorhanden sein können.
Das "Bindungsfenster" oder der Temperaturbereich und die Druckbedingungen, unter welchen eine effektive Bindung eintritt, ist wichtig, um die verbesserten Ergebnisse der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Das Bindungsfenster ist für die meisten herkömmlichen Polymerkombinationen bekannt und kann durch eine einfache Serie von Abziehtests über verschiedene Temperatur- und Druckbedingungen ermittelt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden höhere Abziehfestigkeiten innerhalb des Bindungsfensters erhalten und eine effektive Bindung wird in einem weiteren Temperaturbereich erzielt.
Das Flächengewicht ist auch ein signifikanter Faktor, wie für den Fachmann offensichtlich ist. Zum Beispiel ist die Wärme- und Druckbindung von äußerst schweren Vliesstoffen, zum Beispiel von mehr als etwa 150 gsm, sehr schwierig, wie auch die Bindung von sehr schweren Folien, zum Beispiel von mehr als etwa 0,075 mm (3 mils), da es unmöglich ist, eine gleichmäßige Wärmeübertragung effizient zu erreichen. Im Allgemeinen werden die Vorteile der vorliegenden Erfindung am ehesten mit Vliesstoffen in einem Flächengewichtsbereich von etwa 10 gsm bis etwa 150 gsm, vorzugsweise von etwa 15 gsm bis etwa 100 gsm, und Folien in einem Bereich von etwa 0,0025 mm bis etwa 0,075 mm (0,1 mils bis etwa 3 mils), vorzugsweise etwa 0,0075 mm (0,3 mils) bis etwa 0,025 mm (1,0 mils) erreicht. Für einen bestimmten Satz von Bindungsbedingungen, beeinflusst das Flächengewicht auch die Laminatabziehfestigkeiten, da höhere Flächengewichte im Allgemeinen höhere Bindungstemperaturen und/oder geringere Geschwindigkeiten erfordern. Für zum Beispiel Flächengewichte von 1 osy (34 gsm) oder mehr der Vliesstoffkomponente, haben erforderliche Temperaturen häufig eine schädigende Wirkung auf eine Folienkomponente des Laminats. Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass solche schädigenden Wirkungen vermieden werden können, da die hohen Abziehfestigkeiten bei geringeren Bindungstemperaturen erhalten werden.
Obwohl der Mechanismus der vorliegenden Erfindung nicht gewiss ist, und die Erfindung dadurch nicht eingeschränkt werden soll, wird angenommen, dass der Kern höherer Dichte der Zweikomponentenfasern die Bindungsenergie in der Hülle lokalisiert, wodurch die Effizienz der Bindung erhöht wird. Das Ausmaß des Dichteunterschiedes ist nicht kritisch, aber um die besten Ergebnisse zu erzielen, sollte es wenigstens etwa 0,04 g/cm³ (0,04 g/cc) betragen und muss wenigstens etwa 0,02 g/cm³ (0,02 g/cc) sein. Innerhalb dieser Bereiche ist der Wert der Verbesserung um so höher, je größer der Unterschied ist.
Die ungewebten Hülle/Kern-Zweikomponentenvliesstoffe, die in den Laminaten der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden vorzugsweise nach den Lehren von U.S. Patent Nr. 5,424,115 gebildet. Im Allgemeinen werden die Polymere durch bekannte Hülle/Kern- Zweikomponentenspinnvorrichtungen extrudiert, um kontinuierliche Zweikomponenten-Hülle/Kern-Filamente mit dem Komponentenkern höherer Dichte zu bilden. Diese Filamente werden auf einem Lochdraht oder einer Formungsoberfläche abgelegt, die sich bei einer Geschwindigkeit bewegt, bei welcher das gewünschte Flächengewicht erhalten wird. Die Bahn wird dann zu einem erwärmten Bindungskalanderwalzenspalt geleitet und mit einem gewünschten Muster mustergebunden. Für die folgenden Beispiele wurden die Ausrüstung und die Verfahrensbedingungen, die in Bezug auf die Beispiele 1 - 3 von U.S. Patent Nr. 5,424,115 beschrieben sind, zur Bildung der spinngebundenen Hülle/Kern- Zweikomponentenfaser-Vliesstoffe verwendet, einschließlich der folgenden Kontrolle #1, wobei in diesem Fall dasselbe Polypropylen in beide Extruder geleitet wurde, um einen spinngebundenen Monokomponentenfaser-Vliesstoff zu bilden. Es wurde auch dasselbe Bindungsmuster und dieselben Bindungsbedingungen verwendet. Wenn nicht anders angegeben, wurden alle Vliesstoffe mit einem Flächengewicht von 1 osy (34 gsm) erzeugt.

KONTROLLE #1

Unter Verwendung eines Verfahrens und einer Ausrüstung, die in dem obengenannten U.S. Patent Nr. 5,424,115 beschrieben sind, wurde ein spinngebundener Vliesstoff mit einem Flächengewicht von 1 osy (34 gsm) unter Verwendung von Polypropylen (PD3445 von Exxon) mit einer Dichte von 0,91 g/cc sowohl in der Hülle als auch dem Kern der Zweikomponentenfasern gebildet.

KONTROLLE #2

Die Kontrolle #1 wurde unter Verendung eines linearen Polyethylens geringer Dichte (6811A von Dow) mit einer Dichte von 0,94 g/cc in der Hülle und demselben Polypropylen im Kern wiederholt.

BEISPIELE #1-4

Unter Verwendung desselben Verfahrens und derselben Ausrüstung wie bei den Kontrollen wurden spinngebundene Hülle/Kern-Zweikomponentenvliesstoffe unter Verwendung der folgenden Kombinationen von Polymeren hergestellt: Polypropylen (PD3445 von Exxon), Dichte 0,91 g/cc, Hülle/Nylon 6 (401D von Custom Resin), Dichte 1,14 g/cc, Kern - Beispiel #1; lineares Polyethylen geringer Dichte (6811A von Dow) Dichte 0,94 g/cc Hülle/Nylon 6 (401D von Custom Resin), Dichte 1,14 g/cc, Kern - Beispiel 2; Polypropylen (PD3445 von Exxon), Dichte 0,91 g/cc, Hülle/lineares Polyethylen geringer Dichte (6811A von Dow) Dichte 0,94 g/cc, Kern - Beispiel 3; und Polypropylen (PD3445 von Exxon), Dichte 0,91 g/cc, Hülle/Polyethylen-Terephthalat-Copolymer (Vitel 4400 von Shell), Dichte 1,36 g/cc, Kern - Beispiel 4. Mit Ausnahme des Polyethylen-Terephthalats enthielt jedes Polymer 2% Titandioxid. Mit Ausnahme von Beispiel 3 waren die Anteile 50-50 Hülle/Kern, auf das Gewicht bezogen. Beispiel 3 war 65% Hülle und 35% Kern. Jede der Bahnen wurde unter Verwendung derselben H-P-gemusterten Anwendung von Wärme und Druck gebunden, um ein Punktbindungsmuster von 310 regelmäßig beabstandeten Bindungen pro Quadratinch (pro 6,45 Quadratzentimeter) und etwa 15% gebundene Fläche unter Verwendung eines Klemmdrucks von etwa 87 Pfund je linearem Inch (15,55 kg/- linearem cm) gebunden, mit der Ausnahme von Beispiel 1, das unter Verwendung eines Drahtgeflechtmusters von 302 Bindungen pro Quadratinch (etwa 47 pro Quadratzentimeter) und etwa 15% gebundene Fläche gebunden wurde. Während der Bindung wurden die Temperatur- und Druckbedingungen verändert, und die erhaltenen Bahnen beobachtet, um das effektive Bindungsfenster zu bestimmen.

LAMINATE

Jeder der obengenannten Kontroll- und Beispielstoffe wurde auf eine geblasene Folie der folgenden Zusammensetzung, bezogen auf das Gewicht, laminiert: 60% Kalziumcarbonat, 20% Catalloy heterophasische Polymerzusammensetzung, die als Catalloy X11395-5-1 bezeichnet ist, 15% statistisches Propylen/Ethylen- Copolymer (5,5% Ethylen), erhältlich von Shell, und 4% lineares Polyethylen geringer Dichte (Dow 6401). Die Folie wurde in eine Richtung auf ein Flächengewicht von 0,5 osy (17 gsm) gestreckt. Die verwendete Laminierungsausrüstung war ein erwärmter Kalanderwalzenspalt, der ein "H-P"-Muster wie zuvor beschrieben aufbrachte. Die Musterwalze hatte eine Temperatureinstellung von 250 Grad F (121 Grad Celsius) und die Ambosswalze hatte eine Temperatureinstellung von 165 Grad F (74 Grad Celsius). Der Klemmdruck war 87 lbs./linearem Inch (15,55 kg/linearem cm). Die Liniengeschwindigkeit betrug etwa 40 Fuß pro Minute (12,2 Meter pro Minute). Solche Bedingungen hätten für gewöhnlich zu schwach gebundene Laminate zur Folge, aber erhöhte Temperaturen und Drücke haben häufig Foliennadellöcher und einen Verlust and Sperreigenschaften erzeugt. Jedes der Laminate wurde auf Abziehfestigkeit getestet und die Ergebnisse sind in der Folge angeführt. TABELLE 1
Diese Ergebnisse sind mit Bezugnahme auf die Figur in Form eines Balkendiagramms dargestellt. Wie erkennbar ist, bieten die Laminate der vorliegenden Erfindung, in welchen Hülle/Kern-Zweikomponentenvliesstoffe mit Kernkomponenten höherer Dichte verwendet werden, nicht nur ein toleranteres, weiteres Bindungsfenster für die Vliesstoffkomponente, sondern auch verbesserte Abziehfestigkeitseigenschaften. Während die Kontrolle #2 in einer Wiederholung mit einem Vliesstoffflächengewicht von 0,5 osy (17 gsm) eine Verbesserung der Abziehfestigkeit zeigte, lag sie weiterhin in einem schmalen Bindungsfenster. Jedes der Beispiele hatte eine Abziehfestigkeit von mehr als dem 125%-fachen jener, die mit den Monokomponentenfilamenten und mit den Filamenten erhalten wurde, in welchen die Komponentendichten umgekehrt waren. Vorzugsweise sind die Ergebnisse wenigstens etwa 150% und können sogar 180% und höher sein. Wie ebenso erkennbar ist, muss der Unterschied in den Dichten nicht groß sein, und es wird angenommen, dass ein Unterschied von nur etwa 0,04 g/cc einen Vorteil gemäß der Erfindung bietet.
Das Wassersäulen-Testergebnis zeigte, dass die Sperrschichteigenschaften gemäß der Erfindung aufrecht erhalten wurden. Die Ergebnisse in mbar für die erste und dritte (in Klammer) Höhe waren wie folgt: Kontrolle #1: 404 (Bruch); Kontrolle #2: 337 (339); Beispiel #1: 345 (398); Beispiel #2: 403 (Bruch); Beispiel #3: 384 (B422); Beispiel #4: 301 (305).
Die andere Komponente des Laminats ist nicht auf Folien beschränkt, aber es wird angenommen, dass die Vorteile der Erfindung mit Laminaten von Vliesstoffen und anderen thermisch bindungsfähigen Schichten oder Bahnen erhalten werden, solange diese eine thermoplastische Komponente enthalten, die mit der Hüllenkomponente der Zweikomponentenfasern, die in dem Vliesstoff verwendet werden, kompatibel ist.
Die Erfindung wurde zwar in Verbindung mit spezifischen Ausführungsbeispielen beschrieben, aber es ist offensichtlich, dass viele Alternativen, Modifizierungen und Variationen für den Fachmann angesichts der vorangehenden Beschreibung offenkundig sind. Daher soll sie alle derartigen Alternativen, Modifizierungen und Variationen umfassen, die in den Umfang der Erfindung fallen, wie durch die Ansprüche definiert ist. Solche Alternativen, Modifizierungen und Variationen enthalten funktionelle wie auch strukturelle Äquivalente. Zum Beispiel wären eine Schraube und ein Nagel keine äquivalenten Strukturen, könnten aber bei Befestigungsanwendungen funktionelle Äquivalente sein.

Claims

Laminat umfassend eine erste thermoplastische Polymerfolie oder Vlieslage, die thermisch mit einer zweiten thermoplastischen Polymervlieslage verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lage Hülle/Kern-Zweikomponentenfasern oder Filamente umfasst, wobei die Dichte der Kernkomponente die Dichte der Hüllenkomponente um wenigstens 0,02 g/cm³ übersteigt und die erste Folie oder das Vlies ein mit der Hüllenkomponente kompatibles Polymer umfasst.
Laminat gemäß Anspruch 1, wobei die erste thermoplastische Polymerfolie oder Vlieslage mit der zweiten thermoplastischen Polymervlieslage thermisch punktverbunden ist.
Laminat gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste thermoplastische Polymerfolie oder Vlies ein ethylenkompatibles Polymer oder propylenkompatibles Polymer umfasst.
Laminat gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Folie oder Vlieslage ein Polyolefin umfasst und wobei die Zweikomponentenfasern oder Filamente eine Hülle ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen und einen Kern ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyamiden und Polyestern umfassen.
5. Laminat gemäß Anspruch 4, wobei die Hülle ist und der Kern Polyamid ist.
6. Laminat gemäß Anspruch 5, wobei das Polyamid Nylon 6 ist.
7. Laminat gemäß Anspruch 6, wobei die Hülle Polypropylen ist und der Kern auf Polyethylenterephthalat basiert.
8. Laminat gemäß einem der Ansprüche 4, 5 oder 7, wobei die erste Folie oder Vlieslage eine heterophasische Polyolefinzusammensetzung umfasst.
9. Laminat gemäß Anspruch 8, wobei die Hülle auch eine heterophasische Polyolefinzusammensetzung umfasst.
10. Hygieneartikel, der als eine Komponente das Laminat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.
11. Infektionsverhütungsprodukt, das als eine Komponente das Laminat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.
12. Schützender Abdeckartikel, der als eine Komponente das Laminat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.
13. Kleidungsstück, das als eine Komponente das Laminat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.
14. Outdoor-Stoff, der das Laminat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.