DE69622750T2 - Laminat aus polyurethan - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft das Gebiet der elastischen oder anpassungsfähigen Vliese und Laminate, die zur Verwendung bei Anwendungen mit niedriger Reibung bestimmt sind.
- Gelgefüllte Unterlagen werden für eine Reihe von Geräten verwendet, bei denen die Unterlagen mit der Haut einer Person in direkten Kontakt kommen können. Das Gel ist typischerweise ein festes, klebriges, viskoelastisches Material. Das feste Gel enthält typischerweise Bestandteile mit geringem Molekulargewicht, die sich vom Gel trennen können. Als solche sollten diese Gele im allgemeinen in einer flüssigen, undurchlässigen Sperrschicht enthalten sein. Diese Sperrschicht sollte ebenfalls weich und anpassungsfähig sein, bevorzugt eine sehr reibungsarme Oberfläche aufweisen, schmutzbeständig sein und eine hohe Abriebfestigkeit sowie angemessene Einreiß- und Durchstoßfestigkeit aufweisen. In der ebenfalls anhängigen Anmeldung mit der Serien-Nr. 08/253, 10, eingereicht am 3. Juni 1994, wird eine gelgefüllte Handgelenkunterlage beantragt, wobei ein Polyurethanfilm als Sperrschicht verwendet wird. Das vom Sperrfilm überzogene Gel kann dann zum komfortablen Kontakt mit dem Handgelenk der Personen außerdem von einer äußeren Schicht umhüllt werden. Für diese äußere Schicht werden Polyurethanvlies, Leder, Vinyl, "Dacron" oder "Ultrilure" vorgeschlagen. Diese Materialien der äußeren Schicht werden um die Sperrfilm-Gelunterlage gehüllt. Obwohl dies in mancher Hinsicht vorteilhaft ist, besteht ein erheblicher Bedarf für ein äußeres Sperrschichtmaterial von höherer Festigkeit, Schmutzbeständigkeit und Abriebfestigkeit sowie niedrigerer Reibung und leichter Handhabung.
- Elastomere Polyurethane wurden für andere Anwendungen, die Hautkontakt erfordern könnten, vorgeschlagen. In US Patent Nr. 4,660,228 wird ein Handschuh aus zwei elastischen Bahnenmaterialien gebildet, die gleichzeitig gestanzt und entlang des Randes unter Formung des Handschuhs heißgesiegelt werden. Eine der Handschuhschichten ist ein elastisches Polyurethanvlies, das durch ein Schmelzspinn- oder Schmelzblasverfahren gebildet wird. In US Patent Nr. 4,777,080 wird ein elastisches Bahnenmaterial von geringer Abriebfestigkeit, wie ein schmelzgeblasenes Ethylen-Vinylacetat-Vlies, mit einem Bahnenmaterial von hoher Abriebfestigkeit, wie einem schmelzgeblasenen Polyurethanvlies als äußerer Schicht, verbunden, wobei ein Laminat von hoher Abriebfestigkeit gebildet wird. Das Laminat- Bahnenmaterial höherer Abriebfestigkeit ist offenbar zum Gebrauch bei textilen Anwendungen, wie Windeln oder Matratzen-Unterlagen, bestimmt. Das US Patent Nr. 4,65,736 beschreibt eine chirurgische Kompresse mit einer Deckschicht aus Polyurethanfaser und einer Absorptionsschicht. Das US Patent Nr. 4,414,970 beschreibt einen elastischen Film, wie einen Polyurethanfilm, wobei die innere Schicht von zwei Vliesschichten bedeckt wird. Das US Patent Nr. 5,230,701 beschreibt ein elastomeres Vlies zur Verwendung in einem Wundverband oder einer Haftbandage. Die Trägerschicht der Haftbandage ist ein elastomeres Polyurethan-Mikrofaservlies.
- Die Erfindung betrifft ein Laminat zur Verwendung als Sperrschichtabdeckung für einen gelgefüllten Auflagenartikel oder dergleichen nach Anspruch 1. Das Laminat umfasst ein elastisches Polyurethan-Mikrofaservlies, das mit einem flüssigkeitsundurchlässigen Sperrfilm laminiert ist. Das elastische Polyurethanvlies wird in einem beheizten Kalander- Walzenspalt bevorzugt im ungedehnten Zustand mit der Filmschicht verbunden, so dass im wesentlichen das komplette Polyurethanvlies teilweise konsolidiert und mit der Filmschicht laminiert wird. Zur Sicherstellung einer einwandfreien Laminierung sollten das Polyurethanvlies und die Filmschicht gegeneinander heißsiegelbar sein, es kann jedoch auch eine dritte heißsiegelbare Haftschicht verwendet werden.
- Die elastische Polyurethan-Vliesschicht wird aus einem elastomeren Polyurethan gebildet, das als elastisches Vlies aus elastomeren Polyurethanfasern vorliegt. Die einzelnen Polyurethanfasern weisen einen mittleren Faserdurchmesser von weniger als ungefähr 50 um auf, wobei die Fasern bevorzugt nach dem Schmelzblasverfahren hergestellt werden. Das Basisgewicht des elastischen Vlieses beträgt im allgemeinen ungefähr 20 bis 1000 g/m², bevorzugt 70 bis 150 g/m². Die Fasern des Vlieses sind vor dem Kalandrieren zufällig angeordnet und werden im allgemeinen autogen verbunden. Die Außenoberfläche des elastischen Vlieses weist nach dem Kalandrieren eine Reibungszahl von weniger als 200 g, bevorzugt von weniger als 150 g auf. Die Außenoberfläche des elastischen Vlieses weist auch Beständigkeit gegen Faser-Pilling auf und fühlt sich weich an.
- Der Sperrschichtfilm kann aus jedem Film bestehen, der anpassungsfähig ist und entweder direkt oder mit einer geeigneten Haft- oder Verbindungsschicht gegen Polyurethan heißsiegelbar ist. Das aus dem Sperrfilm und dem Polyurethanvlies zusammengesetzte Laminat ist anpassungsfähig und weist einen Gewebegriff (fabric hand) von weniger als 200 g, bevorzugt von weniger als 100 g auf.
- Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist die Verbesserung der Schmutzbeständigkeit durch Anwendung einer Faserbehandlung, die Öl- und Wasserabweisung bewirkt. Für die Faserbehandlung werden fluorchemische Verbindungen bevorzugt, die auf die Fasern in Form eines Sprays, eines Tauchbads oder dergleichen aufgebracht werden können. Eine am stärksten bevorzugte Fluorchemikalie ist ein Schmelzadditiv, das während der Extrusion im Polyurethan eingeschlossen ist.
- Das Faservlies und der Sperrfilm des Laminats werden bevorzugt und im wesentlichen kontinuierlich durch den Kalander-Walzenspalt verbunden, jedoch ist "pattern bonding" nicht ausgeschlossen. Im allgemeinen werden mindestens 10%, bevorzugt mindestens 70% der Laminatoberfläche durch den Kalander-Walzenspalt verbunden. Mit "pattern bonding" ist jedoch die unlaminierte Fläche zwischen benachbarten Laminatflächen höchstens 1 cm, bevorzugt weniger als 0,5 cm breit.
- Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung des vorstehenden Laminats, wobei ein elastisches Polyurethan-Mikrofaservlies mit einem Sperrfilm in einem Walzenspalt bereitgestellt werden und beide unter Hitze und Druck laminiert werden. Die Temperatur des Walzenspalts ist ausreichend, um eine Verbindung zwischen Vlies und Filmschicht zu schaffen. Sie beträgt im allgemeinen für die bevorzugte Polyurethan- Filmschicht mindestens 100ºC. Bei der Vliesbahn weist die Presswalze im allgemeinen mindestens ungefähr 60ºC, bevorzugt mindestens ungefähr 65ºC auf. Der Pressdruck beträgt bevorzugt ungefähr 0,36 kg/cm bis 3,57 kg/cm und vorzugsweise 0,46 kg/cm bis 2,04 kg/cm.
- Fig. 1 ist eine schematische Ansicht des Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Laminats.
- Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines gelgefüllten Körpers unter Verwendung des erfindungsgemäßen Laminats.
- Die elastischen Polyurethanvliese werden bevorzugt nach einem Schmelzblasverfahren hergestellt, wie dem in Wente, Van A., "Superfine Thermoplastic Fibers" in Industrial Engineering Chemistry, Band 48, Seite 1342 und folgende (1965) oder in Report Nr. 4364 der Naval Research Laboratories, veröffentlicht am 25. Mai 1964 unter dem Titel "Manufacture of Superfine Organic Fibers" von Wente, Van A. et al. beschriebenen, mit der Ausnahme, dass bevorzugt eine gebohrte Düse verwendet wird. Der mittlere Faserdurchmesser dieser schmelzgeblasenen Fasern beträgt im allgemeinen weniger als 25 um, bevorzugt weniger als 10 um. Das thermoplastische Polyurethan-Elastomer wird, wie in Fig. 1 dargestellt, aus der Düse 2 extrudiert und bevorzugt durch autogene Verbindung der Fasern zwischen der Düsenöffnung und der Kollektoroberfläche zu einem Vlies 3 geformt.
- Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Anordnung, wobei das schmelzgeblasene Faservlies auf einer glatten Trommel 5 gesammelt wird und danach auf dieser Kollektortrommel durch einen Walzenspalt 4, der durch eine zweite beheizte Walze 6 gebildet wird, mit einem Sperrfilm 7 laminiert wird. Alternativ kann in einer zweiten Ausführungsform das Polyurethan-Faservlies in einem vorgelagerten Verfahren hergestellt, gesammelt und danach abgerollt und in einem beheizten Walzenspalt mit dem Sperrfilm in Kontakt gebracht werden. Bei dieser zweiten Ausführungsform kann das Polyurethanvlies vorgeheizt sein.
- Das Polyurethanvlies ist elastisch, so dass es sich bei einer Dehnung um mindestens ungefähr 25 Prozent und mehr zu mindestens 40 Prozent, bevorzugt zu mindestens 60 Prozent und am stärksten bevorzugt zu mindestens 85 Prozent regeneriert, wenn die Dehnungskraft wegfällt. Das elastische Vlies weist an der Reißgrenze eine Dehnung von mindestens ungefähr 250 Prozent, stärker bevorzugt von mindestens 400 Prozent auf. Bevorzugte Polyurethanvliese umfassen die in US Patent Nr. 4,777,080 offenbarten, dessen wesentlicher Inhalt durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
- Der Sperrfilm, mit dem das elastische Polyurethanvlies laminiert wird, ist vorzugsweise ebenfalls elastisch, wie vorstehend für das elastische Vlies erklärt. Der Sperrfilm kann jedoch auch unelastisch (das heißt, Regenerierung von weniger als 40% bei einer Dehnung von 25% oder mehr), aber dehnbar sein, solange das Laminat, wie vorstehend erklärt, elastisch ist und die Dehnung des Laminats an der Reißgrenze mindestens ungefähr 100 Prozent und bevorzugt mindestens 150 Prozent beträgt.
- Der Sperrfilm kann jeder Film sein, der gegen Polyurethanvlies entweder direkt oder mit Hilfe einer geeignet ausgewählten Zwischenschicht heißsiegelbar ist. Der Sperrfilm muss im Hinblick auf das Gel oder die Gelbestandteile auch gegen einen Flüssigkeitsaustritt sichern und vorzugsweise auch eine Migration von Flüssigkeit in das Gel verhindern. Ein thermoplastischer Film wird bevorzugt, wobei ein Polyurethanfilm im Hinblick auf sein inertes Verhalten gegenüber den bevorzugten Gelen, seine elastomeren Eigenschaften und seine Heißsiegelbarkeit gegen Polyurethanvlies am stärksten bevorzugt wird. Der Sperrfilm ist gewöhnlich ungefähr 0,018 bis 0,5 mm, bevorzugt 0,02 bis 0,05 mm dick. Der Sperrfilm kann ein einschichtiger Film, ein mehrschichtiger Film oder ein filmbeschichtetes Laminat sein, das zum Beispiel mit einem anderen Vlies als einem Polyurethanvlies beschichtet ist. Im Falle eines mehrschichtigen Films können die einzelnen Schichten aus gleichen oder unterschiedlichen Polymeren bestehen. Die äußere Schicht eines mehrschichtigen Films ist vorzugsweise gegen das Polyurethanvlies heißsiegelbar.
- Das Gel kann jedes stabile viskoelastische Material sein, wie die in US Patent Nr. 3,676,387, dessen wesentlicher Inhalt hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist, oder in UK Patent Nr. 1,268,431 beschriebenen elastomeren Block-Coplymer-Gele. Diese Gele umfassen synthetische Block-Coplymer-Elastomere, die durch ein Öl im Verhältnis von Öl zu Block- Copolymer von etwa 4 : 1 bis 15 : 1 klebrig gemacht werden. Die Block-Copolymere können aus KratonTM oder gleichartigen elastomeren Materialien bestehen, die aus abwechselnden Blöcken eines Polyalkenylaromaten, wie Polystyrol und eines Polyalkadiens, wie Polyisopren, Polybutadien oder hydrierten Versionen davon gebildet werden.
- Das Polyurethanvlies wird vorzugsweise mit einer fluorchemischen Verbindung behandelt, um die Öl- und Wasserabweisung zu steigern. Bevorzugte Fluorchemikalien zur Anwendung als Polymer-Schmelzadditiv sind fluorchemische Oxazolidinone, wie die in US Patent Nr. 5,022,052, dessen wesentlicher Inhalt hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist, offenbarten. Das Polyurethan kann 0,25 bis 3,0 Gewichtsprozent, bevorzugt 0,75 bis 1,25 Gewichtsprozent einer Fluorchemikalie, wie ein Oxazolidinon, als Schmelzadditiv enthalten.
- Das Polyurethanvlies wird gewöhnlich im Walzenspalt bei einer Temperatur von ungefähr 60ºC bis 200ºC und einem Druck von ungefähr 0,36 kg/cm bis 3,57 kg/cm mit der Sperrschicht verbunden. Eine oder beide Presswalzen können beheizt sein, bevorzugt ist die in Kontakt mit dem Polyurethanvlies befindliche Walze 5 glatt und auf eine Temperatur von 60ºC bis 150ºC beheizt, wenn ein fluorchemisches Schmelzadditiv in den Polyurethanfasern eingeschlossen ist. Wenn diese Walze Kollektorwalze für ein schmelzgeblasenes Polyurethanvlies ist, wie in der in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform, liefert das Beheizen der Walze eine bessere Abriebfestigkeit für das Laminat, wenn ein fluorchemisches Schmelzadditiv in den Fasern eingeschlossen ist.
- Die Oberfläche der mit dem Polyurethanvlies in Kontakt kommenden Presswalze ist gewöhnlich sowohl glatt als auch kontinuierlich, sie kann jedoch Stege und Vertiefungen aufweisen, wenn "pattern bonding" beabsichtigt ist, in diesem Falle berühren jedoch die Stege bevorzugt mindestens 10% des Vlieses.
- Die mit der Sperrfilmschicht in Kontakt kommende Walze 6 ist bevorzugt ebenfalls glatt, wie eine Stahlwalze. Die Temperatur im Walzenspalt sollte so sein, dass die Polyurethanfasern nicht zu einem Film verschmelzen, damit das Vlies seine offene Faserstruktur beibehält, die einen begrenzten Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch durch die faserige Vliesstruktur ermöglicht.
- Wenn eine Heißbinde- oder Haftschicht zwischen dem Polyurethanvlies und der Sperrfilmschicht verwendet wird, kann diese ein separater Film, eine Vliesschicht oder Beschichtung sein. Wenn ein Film oder eine Vliesverbindungsschicht verwendet wird, kann diese auf herkömmliche Weise zwischen Polyurethanvlies und Sperrfilmschicht eingebracht werden. Eine Beschichtung kann durch Sprühbeschichtung, Messerbeschichtung, Gravurbeschichtung, Dosierstabbeschichtung oder dergleichen als kontinuierlicher oder unterbrochener Auftrag auf das Polyurethanvlies und/oder die Sperrfilmschicht aufgebracht werden.
- Der gelgefüllte Artikel kann auf jede herkömmliche Weise hergestellt werden. Wie in Fig. 2 dargestellt, wird die Gelmasse 19 vom erfindungsgemäßen Laminat 18 mit dem äußeren Polyurethanvlies 13 und der Sperrfilmschicht 17 umgeben. Dieser kann durch Gestaltung einer gedehnten Röhre 10 des Laminats mit einer Längsnaht 12 und zwei Endnähten (hier nicht dargestellt) geformt werden. Die Röhre kann eine zuvor geformte Gelmasse umhüllen, oder das Gel kann vor dem endgültigen Siegeln durch eine der Nähte in die Röhre injiziert werden. Das Laminat kann auch über einer starren Unterlage geformt und längs eines peripheren Saums davon mit der Unterlage versiegelt werden. Die Unterlage kann dann mit geeigneten Einfüllöffnungen für die Injektion eines Gels versehen werden, oder das Gel wird zuvor mit der Unterlage zusammengebracht. Die Höhe des Gels über der Unterlage beträgt mindestens 0,3 cm, bevorzugt mindestens 0,75 cm. Die gelgefüllten Artikel können als Unterlagen in Betten, Rollstühlen, Fahrradsätteln oder bevorzugt als Handgelenkauflagen vor einer Tastatur oder für eine Maus verwendet werden. Die Auflage weist eine glatte, anpassungsfähige Oberfläche auf, die das Handgelenk stützt und der Hand eine Bewegung in einer gewöhnlich kreisförmigen Fläche mit einem Durchmesser von ungefähr 1 cm, bevorzugt von mindestens 3,0 cm ermöglicht, ohne dass das Handgelenk gleitet, und außerdem aufgrund der niedrigen Reibungszahl ein leichte Bewegung quer über die Auflage erlaubt. Die Auflage kann durch Anwendung passend geformter Laminate, falls erforderlich, in Verbindung mit starren Unterlagen, in jeder geeigneten Form hergestellt werden.
- Die vorliegende Erfindung kann durch die bevorzugten Ausführungsformen der folgenden Punkte beschrieben werden:
- 1. Weiches, anpassungsfähiges Sperrvlies-Laminat, umfassend ein kalandriertes elastisches Laminat aus einer flüssigen, undurchlässigen, thermoplastischen Polyurethan- Filmschicht und einem elastischen Polyurethan-Faservlies, kalandriert unter Druck, wobei die Fasern auf einer erhitzten Kollektoroberfläche autogen verbunden werden und einen mittleren Durchmesser von weniger als 50 gm aufweisen, die Außenfläche des Polyurethanvlieses eine Reibungszahl von weniger als ungefähr 200 g aufweist, der Gewebegriff des Laminats weniger als ungefähr 200 g beträgt und das kalandrierte Laminat über mindestens 70, % der Laminatoberfläche kalandriert ist.
- 2. Sperrvlies nach Punkt 1, wobei die Reibungszahl des Polyurethan-Faservlieses weniger als 150 g beträgt.
- 3. Sperrvlies nach Punkt 1, wobei der Gewebegriff des Laminats weniger als 100 g beträgt.
- 4. Sperrvlies nach Punkt 1, wobei die flüssigkeitsundurchlässige Filmschicht heißsiegelbar ist.
- 5. Sperrvlies nach Punkt 1, wobei die flüssigkeitsundurchlässige Filmschicht und das Polyurethan-Faservlies direkt gegeneinander heißgesiegelt werden.
- 6. Sperrvlies nach Punkt 5, wobei die Filmschicht ein elastischer Polyurethanfilm ist.
- 7. Sperrvlies nach Punkt 1, wobei das Polyurethan-Faservlies ein schmelzgeblasenes Vlies ist, das einen mittleren Polyurethanfaser-Durchmesser von weniger als 25 um aufweist.
- 8. Sperrvlies nach Punkt 7, wobei der mittlere Durchmesser der Polyurethanfasern weniger als 10 um beträgt.
- 9. Sperrvlies nach Punkt 1, wobei sich das elastische Laminat bei einer Dehnung von 25 Prozent oder mehr zu mindestens 40 Prozent regeneriert und das Laminat an der Reißgrenze eine Dehnung von mindestens 100 Prozent aufweist.
- 10. Sperrvlies nach Punkt 9, wobei sich das elastische Laminat bei einer Dehnung von 25 Prozent oder mehr zu mindestens 60 Prozent regeneriert.
- 11. Sperrvlies nach Punkt 9, wobei sich das elastische Laminat bei einer Dehnung von 25 Prozent oder mehr zu mindestens 85 Prozent regeneriert und das Laminat an der Reißgrenze eine Dehnung von mindestens 150 Prozent aufweist.
- 12. Sperrvlies nach Punkt 7, wobei das schmelzgeblasene Polyurethanvlies ein Basisgewicht von 70 bis 150 g/cm² aufweist und die Dicke der Filmschicht 0,018 bis 0,50 mm beträgt.
- 13. Sperrvlies nach Punkt 7, wobei das schmelzgeblasene Polyurethanvlies mit einer Fluorchemikalie behandelt wird, um die Öl- und Wasserabweisung zu steigern. 14. Sperrvlies nach Punkt 13, wobei die Fluorchemikalie ein fluorchemisches Oxazolidinon ist.
- 15. Sperrvlies nach Punkt 14, wobei die Fluorchemikalie auf die Oberfläche des Polyurethanvlieses aufgebracht wird.
- 16. Sperrvlies nach Punkt 14, wobei das fluorchemische Oxazolidinon als Schmelzadditiv in die Polyurethanfasern einverleibt ist.
- 17. Sperrvlies nach Punkt 13, wobei die Fluorchemikalie als Schmelzadditiv in die Polyurethanfasern einverleibt ist.
- 18. Sperrvlies nach Punkt 1, wobei das Laminat nicht delaminiert, wenn es mit dem Taber-Gerät, wie hier definiert, auf Abrieb geprüft wird.
- 19. Gelgefüllter Artikel, umfassend ein viskoelastisches Gel, das auf mindestens einer Außenfläche durch ein weiches, anpassungsfähiges Sperrvlies-Laminat bedeckt ist, umfassend ein kalandriertes elastisches Laminat aus einer flüssigkeitsundurchlässigen Filmschicht und einem elastischen Polyurethan-Faservlies, kalandriert unter Druck, wobei die Fasern auf einer erhitzten Kollektoroberfläche autogen verbunden werden und einen mittleren Durchmesser von weniger als 50 um aufweisen, die Außenfläche des Polyurethanvlieses eine Reibungszahl von weniger als ungefähr 200 g aufweist und der Gewebegriff des Laminats weniger als ungefähr 200 g beträgt.
- 20. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 19, wobei die Reibungszahl des Polyurethan- Faservlieses weniger als ungefähr 150 g beträgt.
- 21. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 19, wobei der Gewebegriff des Laminats weniger als ungefähr 100 g beträgt.
- 22. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 19, wobei die flüssigkeitsundurchlässige Filmschicht heißsiegelbar ist.
- 23. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 19, wobei die flüssige, undurchlässige Filmschicht und das Polyurethan-Faservlies direkt gegeneinander heißgesiegelt werden. 24. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 19, wobei das kalandrierte Laminat über mindestens 70% der Laminatoberfläche kalandriert ist.
- 25. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 24, wobei die Sperrfilmschicht ein Polyurethanfilm ist.
- 26. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 19, wobei das Polyurethan-Faservlies ein schmelzgeblasenes Vlies mit einem mittleren Polyurethanfaser-Durchmesser von weniger als 25 ptm ist.
- 27. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 26, wobei der mittlere Polyurethanfaser- Durchmesser weniger als 10 um beträgt.
- 28. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 19, wobei sich das elastische Laminat bei einer Dehnung von 25 Prozent oder mehr zu mindestens 40 Prozent regeneriert und das Laminat an der Reißgrenze eine Dehnung von mindestens 100 Prozent aufweist.
- 29. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 28, wobei sich das elastische Laminat bei einer Dehnung von 25 Prozent oder mehr zu mindestens 60 Prozent regeneriert.
- 30. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 28, wobei sich das elastische Laminat bei einer Dehnung von 25 Prozent oder mehr zu mindestens 85 Prozent regeneriert und das Laminat an der Reißgrenze eine Dehnung von mindestens 150 Prozent aufweist.
- 31. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 26, wobei das schmelzgeblasene Polyurethanvlies ein Basisgewicht von 70 bis 150 g/cm² aufweist und die Dicke der Filmschicht 0,018 bis 0,5 mm beträgt.
- 32. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 26, wobei das schmelzgeblasene Polyurethanvlies mit einer Fluorchemikalie behandelt wird, um die Öl- und Wasserabweisung zu steigern.
- 33. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 32, wobei die fluorchemische Verbindung ein fluorchemisches Oxazolidinon ist.
- 34. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 33, wobei die Fluorchemikalie auf die Oberfläche des Polyurethanvlieses aufgebracht wird.
- 35. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 33, wobei das fluorchemische Oxazolidinon als Schmelzadditiv in die Polyurethanfasern einverleibt ist.
- 36. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 32, wobei die Fluorchemikalie als Schmelzadditiv in die Polyurethanfasern einverleibt ist.
- 37. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 19, wobei das Laminat nicht delaminiert, wenn es mit dem Taber-Gerät, wie hier definiert, auf Abrieb geprüft wird.
- 38. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 19, wobei das Gel ein Öl : elastomeres Block- Copolymer-Gemisch in einem Verhältnis von 4 : 1 bis 15 : 1 umfasst.
- 39. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 20, außerdem umfassend ein starres Stützelement, das mindestens eine Oberfläche des Artikels bestimmt.
- 40. Gelgefüllter Artikel nach Punkt 19, wobei der gelgefüllte Artikel eine Handgelenk-Auflage für eine Computertastatur oder eine Maus umfasst.
- 41. Verfahren zur Herstellung eines weichen, anpassungsfähigen Sperrvlieses, umfassend die Laminierung einer flüssigkeitsundurchlässigen Filmschicht auf ein elastisches Polyurethan-Faservlies in einem Kalander-Walzenspalt unter Druck, bei einer Walzenspalttemperatur von mehr als 60ºC und einem Pressdruck von mehr als 0,36 kg/cm, wobei die Fasern auf einer erhitzten Kollektoroberfläche autogen verbunden werden und einen mittleren Durchmesser von weniger als 50 um aufweisen.
- 42. Verfahren nach Punkt 41, wobei eine der den Kalander-Walzenspalt bildenden Walzen eine Kollektorwalze ist und das Verfahren außerdem den Schritt umfasst, das Vlies als schmelzgeblasenes Vlies auf der Kollektorwalze zu bilden und die Kollektorwalze auf mindestens 60ºC zu erhitzen.
- 43. Verfahren nach Punkt 42, wobei die Kollektorwalze eine glatte Außenoberfläche aufweist.
- 44. Verfahren nach Punkt 43, wobei der Pressdruck 0,46 kg/cm bis 2.04 kg/cm beträgt.
- 45. Verfahren nach Punkt 43, wobei die Temperatur der Kollektorwalze mindestens 65ºC beträgt.
- 46. Verfahren nach Punkt 42, außerdem umfassend die Zugabe eines fluorchemischen Schmelzadditivs vor dem Schmelzblasen der Polyurethanfasern in einer Menge von 0,25 bis 3,0 Gewichtsprozent der Polyurethanschmelze.
- Die Abriebfestigkeit der erfindungsgemäßen laminierten Vliese wurde unter Verwendung eines Taber-Abriebprüfgeräts (erhältlich von Taber Industries, North Tonawanda, New York) und eines modifizierten Prüfverfahrens bewertet. Die Proben wurden auf der standardmäßigen S-36 Musterbefestigungskarte befestigt und unter Verwendung von CS-0 Scheiben und 250 g Belastung 100 Abnutzungszyklen ausgesetzt. Die Abriebfestigkeit der Proben wurde subjektiv durch Beobachtung des Umfangs an "Pilling" und Fadenziehen beim schmelzgeblasenen (BMF) Vlies sowie des Umfangs an Delaminierung des BMF- Vlieses vom Polyurethanfilm bewertet.
- Der Gewebegriff wurde unter Verwendung eines Handle-O-Meters, Modell 21I-300 (erhältlich von Thwing-Albert Instrument Co., Philadelphia, Pennsylvania) nach dem vom Hersteller empfohlenen Verfahren und einer Spalteinstellung von 0,64 cm bewertet. Die Werte sind als Mittelwerte von vier Messpunkten, zwei in Maschinenrichtung und zwei in Maschinen-Querrichtung, angegeben. Zu Vergleichszwecken werden auch Gewebegriff- Werte für Gewebe, die ähnlich wie für die im Handel erhältlichen Handgelenkunterlagen verwendeten Gewebe sind, angegeben (zum Beispiel strukturiertes Vinyl. Polyester (PET)- Vlies und ein veloursartiges Gewebe).
- Die "Reibungszahl" der erfindungsgemäßen laminierten Vliese sowie der unlaminierten BMF-Vliese und Beschichtungsmaterialien, die den für Handgelenkauflagen von Wettbewerbern verwendeten ähnlich sind, wurde unter Verwendung eines IMASS Gleit/Haftreibungs-Prüfgeräts (erhältlich von Instruments, Inc., Dayton, Ohio) bewertet. Die Reibungszahlen der verschiedenen Materialien wurden im Vergleich zum gummibeschichteten Schlitten bestimmt, wobei das vom Gerätehersteller beschriebene Gerät und Verfahren verwendet wurde und sich der Probenhalter unterhalb des Schlittens mit einer Geschwindigkeit von etwa 229 cm/min drehte. Für die ersten zwei Sekunden der Bewegung wurde die mittlere Kraft in Gramm bestimmt. Die Gewebeproben wurden sowohl in Maschinenrichtung als auch in Maschinen-Querrichtung geprüft. Zu Vergleichszwecken werden auch Reibungszahlen für Gewebe, die den für im Handel erhältliche Handgelenkauflagen verwendeten Geweben ähnlich sind, angegeben (zum Beispiel strukturiertes Vinyl, Polyestervlies und ein veloursartiges Gewebe).
- Die Zugfestigkeit wurde unter Verwendung 2,54 cm breiter und 8,9 cm langer Proben und eines Chatillion-Zugfestigkeitsprüfgeräts (erhältlich von Chatillion, John & Sons, Inc., Greensboro, North Carolina), das mit einer Backenbreite von 5,1 cm und einer Transversalgeschwindigkeit von 25,4 cm/min betrieben wurde, bestimmt.
- Elastomere, schmelzgeblasene Mikrofaservliese wurden unter Verwendung eines thermoplastischen, elastomeren Polyurethans hergestellt (PS440-200, ein Polyesterurethan, erhältlich von Morton International, Inc., Seabrook, New Hampshire), wobei ein ähnliches Verfahren wie in Wente, Van A., "Superfine Thermoplastic Fibers" in Industrial Engineering Chemistry, Band 48, Seite 1342 und folgende (1965) oder in Report Nr. 4364 der Naval Research Laboratories, veröffentlicht am 25. Mai 1964 unter dem Titel "Manufacture of Superfine Organic Fibers" von Wente, Van A., Boone, C. D, und Fluharty, E. L. beschrieben, angewandt wurde, mit der Ausnahme, dass die Schmelzblasdüse runde Öffnungen von 0,38 mm Durchmesser mit glatter Oberfläche, ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 6,8 und eine räumliche Anordnung von 10 Löchern pro cm aufwies. Die Düsentemperatur wurde bei annähernd 225ºC ± 3ºC gehalten, Temperatur und Druck der Primärluft betrugen 225ºC bzw. 35 kPa, die Luftmesser waren auf eine Spaltbreite von 0,76 mm und einem Rückschritt von 0,25 mm eingestellt. Der Extruder arbeitete bei 225ºC und der Durchsatz des Polymers betrug 134 g/h/cm Düsenlänge. Die Kollektortrommel, aufgestellt ungefähr 12,5 bis 15,2 cm von der Düsenspitze entfernt, war eine ölbeheizte, glatte Stahltrommel, die eine Temperatursteuerung der Kollektoroberfläche ermöglichte. Wenn keine Ölbeheizung durchgeführt wurde, betrug die Temperatur der Kollektortrommel unter normalen Arbeitsbedingungen gewöhnlich ungefähr 55ºC (unbeheizt). Ein Pigment (# 0035067, ein handelsübliches graues Pigment, von ReedSpectrum, Holden, Massachusetts, in Pelletform als Konzentrat in einem Polyurethanträger erhältlich) wurde manuell mit PS440-200- Harzpellets gemischt, wobei vor dem Einfüllen der Pellets in den Extruder- Beschickungstrichter ein Pigment-Endgehalt von 6 Gewichtsprozent erreicht wurde. In ähnlicher Weise wurden die festen Flocken des fluorchemischen Schmelzadditivs zu einem Pulver vermahlen und manuell mit den heißen, trockenen PS440-200-Harzpellets (die auch die Pigmentkonzentrat-Pellets enthielten) in den angegebenen Gehalten gemischt, bevor die Pellets in den Extruder-Beschickungstrichter gefüllt wurden.
- Ein Polyurethanfilm (Dureflex # PS8010, ein 0,025 mm dicker Film vom Polyesterurethan-Typ, erhältlich von Deerfield Urethane, Chicago, Illinois) wurde mit einer beheizten Presswalze, die etwa 38 em hinter dem Punkt angeordnet war, an dem die Mikrofasern auf die Kollektortrommel auftreffen, auf die raue Luftgrenzflächen-Oberfläche (das heißt, die Nicht-Kollektoroberfläche) von wie vorstehend beschrieben hergestellten Polyurethan-BMF-Vliesen laminiert. Der Laminierungsdruck wurde durch Anpassung des Spalts zwischen der Presswalze und der Kollektortrommel variiert. Die Presswalze war ebenfalls mit einer Ölheizvorrichtung verbunden, um für das Laminierungsverfahren eine Steuerung bei erhöhter Temperatur zu erlauben.
- Eine Reihe schmelzgeblasener Vliese wurde unter Anwendung des allgemeinen, vorstehend beschriebenen BMF-Herstellungsverfahrens hergestellt, mit der Ausnahme, dass das fluorchemische (FC) Oxazolidinon-Schmelzadditiv den in US Patent Nr. 5,025,052 (Crater et al.) beschriebenen ähnlich war, und dass die zur Herstellung des Oxazolidinons verwendeten Alkohol- und Isocyanat-Reaktanden C&sub8;F&sub1;&sub7;SO&sub2;N(CH&sub3;)CH&sub2;CH(CH&sub2;Cl)OH bzw. OCNC&sub1;&sub8;H&sub3;&sub7; waren. Der Gehalt an Fluorkohlenstoff-Schmelzadditiv wurde zwischen 0,5 und 1,0 Gewichtsprozent und die Kollektortemperatur wie in Tabelle 1 angegeben variiert. Die schmelzgeblasenen Vliese wiesen Basisgewichte von 110 g/m² ± 5 g/m² auf. Ergebnisse für die Abriebfestigkeit dieser Vliese werden in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 1 Herstellung von BMF-Vliesen
- BMF/Polyurethanfilm-Laminate wurden unter Anwendung der allgemeinen, vorstehend beschriebenen BMF-Vlies-Herstellungsverfahren und Laminierungsverfahren hergestellt. Die für die Laminate verwendeten BMF-Vliese mit Basisgewichten von 110 g/m² ± 5 g/m² wiesen Gehalte an fluorchemischem Oxazolidinon-Schmelzadditiv von 0,5 und 1,0 Gewichtsprozent auf, wie in Tabelle 2 angegeben. Die für die Herstellung der BMF/Polyurethanfilm-Laminate angewandten Laminierungsbedingungen sind ebenfalls in Tabelle 2 angegeben. Abriebfestigkeit, Reibungszahl und Gewebegriff für diese Vliese sind in Tabelle 3 aufgeführt. Die Zugfestigkeitswerte für eine unlaminierte Probe eines Polyesterurethan-BMF-Vlieses ohne fluorchemisches Verarbeitungshilfsmittel und ohne das für die BMF-Vlies-Bestandteile der erfindungsgemäßen Laminate verwendete Pigment, für den für die erfindungsgemäßen Laminate verwendeten Polyurethanfilm und für das Laminat von Beispiel 4 sind in Tabelle 3 sowohl in Maschinenrichtung (MD) als auch in Maschinen- Querrichtung (CD) enthalten. Tabelle 2 BMF/Polyurethanfilm-Laminate Tabelle 3 Abriebfestigkeitseigenschaften
- 1. Gewebtes PET-Textilmaterial, ähnlich den für "Maus-Pads" verwendeten Oberflächen
- 2. Veloursartiges Gewebe, ähnlich wie ULTRASUEDE, ein von Springs Industries, Inc., Fort Mill, South Carolina, erhältliches Gewebe
- 3. Vinylbeschichtetes Gewebe, erhältlich als MAUGAHYDE
- 4. Vlies mit einem Basisgewicht von 110 g/m², im wesentlichen wie bei Beispiel A beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass das FC-Verarbeitungshilfsmittel und das graue Pigment nicht enthalten war
- 5. Dureflex PS8010-Film, der zur Herstellung der erfindungsgemäßen Laminate verwendet wurde
- Die Ergebnisse in den Tabellen 1 bis 3 veranschaulichen, dass bei der PS440-200 Polyurethan/fluorchemisches Oxazolidinon-Formulierung eine erhöhte Kollektortemperatur erforderlich ist (höher als 70ºC), um BMF-Vliese mit guter Abriebfestigkeit herzustellen (das heißt, das Fadenziehen gering zu halten). Die Ergebnisse veranschaulichen ebenfalls, dass bei einer Kollektortemperatur während der BMF-Vlies-Herstellung von weniger als ungefähr 70 ºC das Fadenziehen nicht merklich vermindert werden kann, wenn während des Laminierungsverfahrens eine höhere Presswalzen-Temperatur angewandt wird. Darüber hinaus ist der Presswalzendruck ein sehr kritischer Aspekt beim Laminierungsverfahren, da Laminate, die mit einem merklich geringeren Presswalzendruck als 0,52 kg/cm hergestellt werden, von einer ausgedehnten Delaminierung betroffen sind. Ganz allgemein ist die durch die Polyurethanvlies/Film-Laminate der vorliegenden Erfindung bereitgestellte Kombination von niedriger Reibungszahl und gutem Gewebegriff stärker bevorzugt als herkömmliche Gewebe für Beschichtungsmaterialien von Handgelenkauflagen-Artikeln.
- Die Öl- und wasserabweisenden Eigenschaften des Laminats von Beispiel 4 wurden unter Verwendung von SCOTCHGARD Textile Finishes - SP3010 Oil Test Kit bzw. SCOTCHGARD Textile Finishes - SP3011 Aqueous Test Kit (erhältlich von 3M, St. Paul, Minnesota) und die damit verbundenen Prüfmethoden veranschaulicht. Ganz allgemein nimmt mit zunehmender Ziffer die Viskosität der Ölprüfflüssigkeiten (1-8) ab, während mit zunehmender Ziffer die Oberflächenspannung der wässrigen Prüfflüssigkeiten (1-10) abnimmt, da der Gehalt an Isopropylalkohol (IPA) in den Prüfflüssigkeiten von einem 90 : 10- Verhältnis für Prüfflüssigkeit 1 in 10%-Schritten bis auf 100% IPA-Gehalt in Prüfflüssigkeit 10 ansteigt. Jeweils fünf Tropfen der öligen und wässrigen Prüfflüssigkeiten wurden auf das Prüfmuster aufgebracht und der Umfang, mit dem jeder Tropfen nach einer Zeitdauer von 60 Sekunden vom BMF-Vlies absorbiert wurde, beobachtet. Von den Ölabweisungs- Prüfflüssigkeiten 1-5 wurde kein Prüftropfen vom Laminat absorbiert, was einer Ölabweisungs-Rangziffer von 5 entspricht, und kein Tropfen der wässrigen Prüfflüssigkeiten 1-10 wurde vom Laminat absorbiert, was einer Wasserabweisungs-Rangziffer von 10 entspricht.
- Ein Polyurethan-BMF-Vlies wurde im wesentlichen gemäß dem vorstehend beschriebenen BMF-Vlies-Herstellungsverfahren hergestellt, mit der Ausnahme, dass das elastomere Polyurethan PS79-200 von Morton International, Inc., anstelle des PS440-200- Harzes verwendet wurde und wegen der niedrigeren Schmelztemperatur des Polyesterurethan- Harzes die Extrusionstemperatur, die Düsentemperatur, die Temperatur der Primärluft, der Druck der Primärluft und die Kollektortemperatur angepasst wurden. Das BMF-Vlies wies ein Basisgewicht von 110 g/m² ± 5 g/m² auf und enthielt 1 Gewichtsprozent des fluorchemischen Verarbeitungsadditivs. Laminate von BMF-Vlies D und Dureflex # PS8010- Polyurethanfilm wurden im wesentlichen gemäß dem für die Beispiele 1-6 beschriebenen Verfahren hergestellt, mit det Ausnahme, dass die Kollektortemperatur variiert wurde, während die Konzentration des fluorchemischen Verarbeitungshilfsmittels und die Laminierungsbedingungen konstant gehalten wurden. Die speziellen Herstellungsdetails für die Beispiele sind in Tabelle 4 angegeben, die Abriebfestigkeit für diese Proben ist in Tabelle 5 angegeben. Tabelle 4 PS79-200 BMF/Film-Laminate
- Vlies/Beispiel Nr. Abriebfestigkeit
- D schlecht, merkliches Fadenziehen des BMF-Vlieses
- 7 schlecht, merkliches Fadenziehen des BMF-Vlieses und merkliche Delaminierung
- 8 gut, etwas Fadenziehen, aber keine Delaminierung
- 9 am besten, geringfügiges Fadenziehen und keine Delaminierung
- Die Ergebnisse der Tabellen 4 und 5 veranschaulichen, dass mit der PS79- 200/fluorchemisches Oxazolidinon-Formulierung eine Kollektortemperatur von ungefähr 60 ºC benötigt wird, um eine gute Verbindung des BMF-Vlieses mit dem Polyurethanfilm zu erreichen. Stärker bevorzugt sollte die Kollektortemperatur mindestens ungefähr 70ºC betragen, um eine verbesserte Abriebfestigkeit des BMF-Vlies/Film-Laminats zu erreichen. Die Öl- und Wasserabweisungs-Rangziffern für das Laminat aus Beispiel 8, bestimmt wie für Beispiel 4 beschrieben, betrugen 5 bzw. 10.
Claims (19)
1. Weiches, anpassungsfähiges Sperrvlies-Laminat, umfassend ein kalandriertes,
elastisches Laminat aus einer flüssigen, undurchlässigen, thermoplastischen Polyurethan-
Filmschicht und einem elastischen Polyurethan-Faservlies, kalandriert unter Druck, wobei die
Fasern auf einer erhitzten Kollektoroberfläche autogen verbunden werden und einen mittleren
Durchmesser von weniger als 50 um aufweisen, die Außenfläche des Polyurethanvlieses eine
Reibungszahl von weniger als ungefähr 200 g aufweist, der Gewebegriff des Laminats
weniger als ungefähr 200 g beträgt und das kalandrierte Laminat über mindestens 70% der
Laminatoberfläche kalandriert ist.
2. Sperrvlies nach Anspruch 1, wobei die flüssigkeitsundurchlässige Filmschicht
und das Polyurethan-Faservlies direkt gegeneinander heißgesiegelt werden.
3. Sperrvlies nach Anspruch 1, wobei das Polyurethan-Faservlies ein
schmelzgeblasenes Vlies ist, das einen mittleren Polyurethanfaser-Durchmesser von weniger
als 25 um aufweist.
4. Sperrvlies nach Anspruch 1, wobei sich das elastische Laminat bei einer Dehnung
von 25 Prozent oder mehr zu mindestens 40 Prozent regeneriert und das Laminat an der
Reißgrenze eine Dehnung von mindestens 100 Prozent aufweist.
5. Sperrvlies nach Anspruch 3, wobei das schmelzgeblasene Polyurethanvlies ein
Basisgewicht von 70 bis 150 g/cm² aufweist und die Dicke der Filmschicht 0,018 bis 0,50 mm
beträgt.
6. Sperrvlies nach Anspruch 3, wobei das schmelzgeblasene Polyurethanvlies mit
einer Fluorchemikalie behandelt wird, um die Öl- und Wasserabweisung zu steigern.
7. Sperrvlies nach Anspruch 6, wobei die Fluorchemikalie ein fluorchemisches
Oxazolidinon ist.
8. Gelgefüllter Artikel, umfassend ein viskoelastisches Gel, das auf mindestens
einer Außenfläche durch ein weiches, anpassungsfähiges Sperrvlies-Laminat bedeckt ist,
umfassend ein kalandriertes, elastisches Laminat aus einer flüssigkeitsundurchlässigen
Filmschicht und einem elastischen Polyurethan-Faservlies, kalandriert unter Druck, wobei die
Fasern auf einer erhitzten Kollektoroberfläche autogen verbunden werden und einen mittleren
Durchmesser von weniger als 50 um aufweisen, die Außenfläche des Polyurethanvlieses eine
Reibungszahl von weniger als ungefähr 200 g aufweist und der Gewebegriff des Laminats
weniger als ungefähr 200 g beträgt.
9. Gelgefüllter Artikel nach Anspruch 8, wobei die Reibungszahl des Polyurethan-
Faservlieses weniger als ungefähr 150 g beträgt.
10. Gelgefüllter Artikel nach Anspruch 8, wobei das kalandrierte Laminat über
mindestens 70% der Laminatoberfläche kalandriert ist.
11. Gelgefüllter Artikel nach Anspruch 10, wobei das Laminat ein Laminat nach
einem der Ansprüche 1 bis 7 ist.
12. Gelgefüllter Artikel nach Anspruch 8, wobei das Polyurethanvlies ein
schmelzgeblasenes Vlies mit einen mittleren Polyurethanfaser-Durchmesser von weniger als
25 um ist.
13. Gelgefüllter Artikel nach Anspruch 12, wobei das schmelzgeblasene
Polyurethanvlies mit einer Fluorchemikalie behandelt wird, um die Öl- und Wasserabweisung
zu steigern.
14. Gelgefüllter Artikel nach Anspruch 13, wobei die Fluorchemikalie als
Schmelzadditiv in die Polyurethanfasern einverleibt ist.
15. Gelgefüllter Artikel nach Anspruch 8, wobei das Gel Öl : elastomerem Block-
Copolymer-Gemisch in einem Verhältnis von 4 : 1 bis 15 : 1 umfasst.
16. Gelgefüllter Artikel nach Anspruch 9, außerdem umfassend ein starres
Stützelement, das mindestens eine Oberfläche des Artikels bestimmt.
17. Verfahren zur Herstellung eines weichen, anpassungsfähigen Sperrvlieses,
umfassend die Laminierung einer flüssigkeitsundurchlässigen Filmschicht und eines
elastischen Polyurethan-Faservlieses in einem Kalander-Walzenspalt unter Druck, bei einer
Walzentemperatur von mehr als 60ºC und einem Walzendruck von mehr als 0,36 kg/cm.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei eine der die Kalander-Walzenspalt bildenden
Walzen eine Kollektorwalze ist und das Verfahren außerdem den Schritt umfasst, das Vlies
als schmelzgeblasenes Vlies auf der Kollektorwalze zu bilden und die Kollektorwalze auf
mindestens 60ºC zu erhitzen.
19. Verfahren nach Anspruch 18, außerdem umfassend die Zugabe eines
fluorchemischen Schmelzadditivs vor dem Schmelzblasen der Polyurethanfasern in einer
Menge von 0,25 bis 3,0 Gewichtsprozent der Polyurethanschmelze.
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