DE1704741A1

DE1704741A1 - Polymeres flaechiges Material und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE1704741A1
Application number: DE19671704741
Authority: DE
Inventors: Carlyle Harmon; William Sibbach
Original assignee: JOHNSON; Johnson and Johnson
Current assignee: JOHNSON; Johnson and Johnson
Priority date: 1966-11-17
Filing date: 1967-11-17
Publication date: 1971-05-19
Also published as: GB1206765A; NL6715311A; SE335198B

Description

Die Erfindung betrifft ein polymeres flächiges Material, insbesondere ein flächiges Material, in dem ein Kunststoffiini und Fasern zu einem einheitlichen Gebilde vereinigt sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Materials.

Das erfindungsgemäße flächige Material besitzt eine Viel zahl von aus Kunststoffilm bestehenden flächigen Bereichen, die in einem vorbestimmten Muster angeordnet sind. Die flächigen Bereiche aus Kunststoffilm können gereckt oder ungereckt sein oder aus einer Kombination von gerecktem und ungerecktem Kunststoffilm bestehen. Einander benachbarte flächige Bereiche aus Kunststoffilm sind

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durch eine Mehr- bzw. Vielzahl von flächigen Faserbereichen zu einem einheitlichen flächigen Material verbunden. Die flächigen Faserbereiche liegen im wesentlichen in derselben Ebene wie die flächigen Kunststoffbereiche.

Die flächigen Kunststoffbereiche sind in einem vorbestimmten Muster über die ganze Materialfläche verteilt. Die Größe dieser Flächen kann in einem weiten Bereich variieren. Wenn die flächigen Kunststoffbereiche nicht gereckt sind, wird ein intermittierendes Muster bevorzugt, d. h. keine der ungereckten flächigen Bereiche erstreckt sich über die ganze Breite oder Länge der Materialbahn. Wenn die flächigen Kunststoffbereiche gereckt sind, kann es zweckmäßig sein, die gereckten Bereiche so anzuordnen, daß sie sich über die ganze Länge oder Breite der Materialbahn erstrecken, damit das Endprodukt eine hohe Festigkeit hat. Die flächigen Kunststoffbereiche können verschiedene Formen haben, es können z. B. Kreise, Quadrate, Sechsecke, Rechtecke oder andere mehrseitige Figuren sein. Von der Größe, Form und Verteilung der flächigen Kunststoffbereiche ist das Verfahren, nach dem das erfindungsgemäße flächige Material hergestellt werden kann, in hohem Maße abhängig. Dies ist nachstehend ausführlich erläutert.

Die flächigen Kunststoffbereiche sind durch flächige

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Fasermaterialbereiche miteinander verbunden. Je nach dem Muster der Kunststoffbereiche können diese mit allen umgebenden Kunststoffbereichen oder nur mit bestimmten, benachbarten Kunststoffbereichen verbunden sein. Die flächigen Fasermaterialbereiche enthalten zahlreiche kleine Fasern, die sich von einem flächigen Kunststoffbereich zu einem anderen flächigen Kunststoffbereich erstrecken. Wenn die flächigen Kunststoffbereiche gereckt sind, haben sie im allgemeinen etwa dieselbe Dicke wie die flächigen Fasermaterialbereiche . Wenn die flächi- ψ

gen Kunststoffbereiche dagegen ungereckt sind, haben sie dagegen im allgemeinen eine etwas größere Dicke als die flächigen Fasermaterialbereiche.

üie Länge der Fasern hängt von dem Abstand zwischen den flächigen Kunststoffbereichen ab. Eine Faser kann sich über den ganzen Zwischenraum erstrecken oder etwas kürzer sein. Im allgemeinen bestehen die Fasern im wesentlichen aus demselben Polymerisat wie der flächige Kunststoffbereich. In bestimmten Fällen können jedoch Unterschiede zwischen den Polymerisaten vorhanden sein, aus denen die flächigen Kunststoff- bzw. Fasermaterialbereiche bestehen.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen flächigen Materials können ungereckte flächige Kunststoffbereiche sowohl durch gereckte flächige Kunststoffbereiche als

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auch durch flächige Fasermaterialbereiche miteinander verbunden sind. Die gereckten Bereiche können uniaxial oder biaxial gereckt sein. Dies ist von dem Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen flächigen Materials abhängig.

Aus der nachstehenden Beschreibung läßt sich ersehen, daß in dem erfindungsgemäßen flächigen Material gereckte und/oder ungereckte flächige Kunststoff- sowie Fasermaterialbereiche in zahllosen Varianten und Permutationen kombiniert sein können.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen flächigen Materials wird ein flächiges Kunststoffmaterial, z. B. ein Kunststofffilm, durch eine geeignete Behandlung mit einem vorbestimmten Muster von Flächen versehen, die einen höheren Reckwiderstand haben als das Übrige Material, im vorliegenden Beispiel der übrige Film. Das Material bzw. der Film wird Streckkräften in einer oder mehreren Richtungen ausgesetzt. Die ausgeübte Kraft ist so stark, daß sie Teile des Materials bzw. Films stark reckt, jedoch nicht so stark, daß sie jene Flächen des Materials bzw. Films vollständig reckt, die dank ihrer Behandlung einen Reckwiderstand haben. Danach wird das mit dem Muster der gereckten Flächen versehene Material bzw. der Film zerfasert, d. h. so behandelt, daß die stark gereckten flächigen Bereiche in Einzelfasern zerteilt werden. Man kann dieser Behandlung die ganze Fläche unterwerfen oder nur diejenigen Flächen, die in dem Material bzw. Film

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in einem Muster angeordnet sind, so daß nur bestimmte flächige Bereiche, die stark gereckt sind, zerfasert oder in Fasern zerteilt werden. Dies wird nachstehend ausführlich erläutert..

Man kann einen Film ggf. mehrmals behandeln, so daß er verschiedene flächige Bereiche mit verschieden hohen Reckwiderständen erhält und nach dem Recken und Zerfasern ungereckte flächige Bereiche zurückbleiben, sowie gereckte flächige Bereiche, die nicht so stark gereckt sind, daß sie zerfasert oder in Fasern zerteilt werden können. Die Reckkräfte können auf den Film in einer oder mehreren Richtungen einwirken. Die Kräfte zum Zerfasern oder Zerteilen des Films können ebenfalls in einer oder mehreren Richtungen ausgeübt werden.

Das erfindungsgemäße flächige Material kann aus jedem Kunststoff hergestellt werden, der zur Filmbildung bzw. zum Herstellen flächigen Materials geeignet ist und so gereckt werden kann, daß er leicht Fasern bildet. Derartige insbesondere infragekommenden kristallinen Kunststoffe haben ein hohes Molekulargewicht und eine langkettige Molekularstruktur. Beispiele derartiger Kunststoffe sind die Polyolefine, z. B. das Polyäthylen und Polypropylen bzw. deren Mischpolymerisate, die Polyamide, Polyester usw. Die Wahl des zur Herstellung des erf indungspjemäßen flächigen Materials dienenden Verfah-

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rens ist in hohem Maße von der Art des verwendeten Polymerisats abhängig.

Nachstehend ist der Gegenstand der Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert, welche in den Figuren 1 bis 19 der Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf ein Ausgangsmaterial für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Produkts;

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Ausgangsmaterial nach Flg. 1, entlang der Linie 2-2;

Fig. 3 das Ausgangsmaterial nach Fig, 1 nach dem Querstrecken;

Fig. 4 eine Aufsicht auf das Material nach Fig. 3 nach dem Ausüben von das Material zerteilenden Längskraften;

Fig. 5 einen Querschnitt durch das Material nach Fig. längs der Linie 5-5;

Fig. 6 eine Aufsicht auf ein anderes Ausgangsmaterial für die Herstellung von erfindungsgemäßen Produkten;

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Fig. 7 einen Querschnitt durch das Material nach Flg. 6 längs der Linie 7-7}

Fig. 8 eine Aufsicht auf 4as Material nach Fig« β nach dem Querβtrecken;

Fig. 9 eine Aufsicht auf das Material nach Fig* 8 nach

dem Ausüben von am» Material Berteilenden Kräften - und nach dem Längsstrecken;

Fig.10 ein weiteres Ausgangsmaterial für die Herstellung von erfindungsgemäßen Produkten)

Fig.11 einen Querschnitt durch das Material nach Fig· IO entlang der Linie 11-11 in Fig. 10;

Fig.12 eine Aufsicht auf ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Produkt gemäß der Erfindung;

Fig.13 bis 16 je eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Produkt;

Fig.17 ein Verfahrensschema zur Erläuterung der verschiedenen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 18 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung einer Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und 1 0 9 8 2 1 / 1 9 B 0

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Fig. 19 schematisch eine Vorrichtung zum Durchführen einer anderen Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 und 2 zeigen einen Kunststofflim 30, der gereckt werden kann. Der gegossene Film besitzt dünne flächige Bereiche 31 und dickere flächige Bereiche 32. Die dickeren flächigen Bereiche bestehen aus schmalen Längsrippen. Der Film wird vorzugsweise bis unter den Schmelzpunkt des Polymerisats erhitzt und dann in der Richtung des Pfeils A quergestreckt. Man erhält so den in Fig. 3 gezeigten Film 33. Die dickeren, schmalen Längsrippen 32 bleiben ungereckt. Die breiteren, dünnen fadenförmigen Zwischenbereiche 31 sind jetzt quergereckt.

In Fig. 4 und 5 ist ein Film 33 gezeigt, auf den wiederholt intermittierende Längskräfte in der Richtung des Pfeils B ausgeübt worden sind, die bewirkt haben, daß die gereckten Flächen 31 zerrissen und zerfasert worden sind und sich hierdurch Fasern 35 gebildet haben, während die ungereckten, dickeren Rippen 32 nicht verändert wurden. Die ungereckten flächigen Bereiche sind jetzt mit den ihnen benachbarten, ungereckten flächigen Bereichen durch Fasern verbunden, die sich zwischen diesen Bereichen erstrecken. Es ist ferner eine beträchtliche Anzahl von Fasern vorhanden, die sich nicht über den ganzen Zwischenraum zwischen den ungereckten Flächen, sondern

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nur über einen Teil dieses Zwischenraums erstrecken, so daß zwischen den ungereckten Flächen flauschiges, voluminöses Material vorhanden ist.

Die Fig· β und 7 zeigen eine andere Ausführungsform eines reckbaren bzw. durch Streckung orientierbaren Kunststoffilms 37, der in einem anderen Muster gegossen ist und ebenfalls zur Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte verwendet werden kann. Der Film besteht aus quadratischen, dünnen, flächigen Bereichen 38 * und dickeren Querrippen 39 sowie Längsrippen 40. An den Kreuzungestellen dieser Rippen sind quadratische Bereiche 41 vorgesehen. Fig. 8 zeigt einen Film, der ursprünglich die Form eines Films nach Fig. 6 hatte, jedoch dann in Richtung des Pfeils C quergestreckt worden ist, so daß die dünnen Bereiche 38 stark gereckt und die dicken Querrippen 39 ebenfalls gereckt bzw. orientiert worden sind, während die Längsrippen 40 nicht und die Kreuzungsstellen 41 nur wenig gereckt I

worden sind. Auf den Film werden anschließend Längskräfte ausgeübt, welche die stark gereckten Bereiche zerteilen· Die dünnen Bereiche 38 werden in feine Fasern 42 zerteilt. Die dicken Querrippen 39 können in gröbere Fasern zerteilt werden. Der Film wird unter leichter Erwärmung in Richtung des Pfeils D in Fig. längsgestreckt. Dabei werden die dicken Längsrippen gereckt, die Kreuzungsstellen 41 stärker gereckt und die Fasermaterialflächen 44 geöffnet. Man erhält auf

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dlese Weise das in Fig. 9 gezeigte Flächengebilde 43. Dieses besteht aus stark gereckten Querrippen 39 in Form von groben Fasern, längsgereckten Rippen 40 und teilgereckten Kreuzungsstellen 41 zwischen den Quer- und Längsrippen, sowie offenen flächigen Fasermaterialbereichen 44, welche die Filmbereiche verbinden.

Die Fig. 10 und 11 zeigen einen Kunststoff!Im 47, aus dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Produkt gemäß der Erfindung erzeugt werden kann. In diesem Film sind stärkere flächige Bereiche in Form von Kreisen in Quer- und Längsreihen angeordnet. Diese Kreise sind in der Quer- und in der Längsrichtung durch dünnere Rippen 49 miteinander verbunden. Diese Rippen und die Kreise begrenzen flächige Bereiche 50 aus Kunststofffilm, der noch dünner ist als die Rippen. Wenn man den Film 47 erfindungsgemäß quer- und längsstreckt und zerfasert, erhält man ein Flächengebilde bzw. flächiges Material 51, wie es in Fig. 12 dargestellt ist. Das Flächengebilde besitzt in Quer- und Längsreihen angeordnete Kreise 48 aus ungerecktem Kunststoffilm, die durch Längs- und Querrippen 52 aus gerecktem Film verbunden sind. Jede Rippe ist im wesentlichen in ihrer Längsrichtung gereckt und kann in besonderen Ausführungsformen auch aus groben Fasern bestehen. Die Rippen begrenzen flächige Fasermaterialbereiche 53.

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FIg. 13 zeigt ein erfindungsgemäßes flächiges Material 55 mit starken Rippen 56, die aus ungerecktem Film bestehen und sich in Querrichtung des Materials erstrekken. Diese Querrippen sind durch starke Rippen 57 verbunden, die im wesentlichen uniaxial gereckt sind oder aus groben Fasern bestehen. Die Rippen begrenzen flächige Fasermaterialbereiche 58, Wie Fig. 14 zeigt, sind bei einer anderen Äusführungsform eines erfindungsgemäßen Produktes starke Rippen 62 vorhanden, die aus biaxial gerecktem Film bestehen und sich in beiden Diagonalrich- \ tungen über, das flächige Material erstrecken* Die zwischen den Rippen vorhandenen flächigen Bereiche 63 bestehen aus Fasermaterial.

Man kann das in Fig. 13 gezeigte flächige Material aus

einem geeigneten Film herstellen, der durch Prägen oder

Gießen relativ dicke Quer- und Längsrippen erhalten hat.

Durch Längsstrecken des Films werden die dünnen Flächen längsgereckt und die Längsrippen werden ebenfalls gereckt. j Wenn auf diesen Film zerteilend wirkende Kräfte ausgeübt werden, bilden sich in den gereckten Rippen grobe Fasern und in den dünnen flächigen Bereichen feine Fasern, so daß man ein entsprechendes Endprodukt erhält.

Das in Fig. 14 dargestellt Produkt kann aus einem Film hergestellt werden, in dem die diagonalen Rippen dicker sind als die von den Rippen eingeschlossenen Bereiche. Der Film wird längsgestreckt, zerfasert und dann quer-

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gestreckt. Auf diese Weise erhält man das in Fig. 14 gezeigte Produkt.

Das in Fig. 15 gezeigte Produkt 65 gemäß der Erfindung weist Querrippen 66 aus stark gerecktem Film auf, die durch sehr lockere ("open")flächige Fasermaterialbereiche 67 verbunden sind. Das Flächengebilde kann aus einem geprägten oder gegossenen Film hergestellt werden, der dicke Querrippen besitzt und längsgestreckt worden ist, so daß die dünneren Bereiche zwischen den dicken Hippen hierbei längsgereckt worden sind. Durch Ausüben von zer fasernd oder zerteilend wirkenden Kräften werden die stark gereckten, dünnen,flächigen Bereiche in Fasern zerteilt. Der Film wird dann quergereckt, so daß die dicken Rippen gereckt und die flächigen Fasermaterialbereiche aufgelockert werden. Auf diese Weise erhält man das in Fig. 15 gezeigte Produkt.

Die in Fig. 16 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemässen flächigen Materials weist kreisförmige Bereiche 68 aus ungerecktem Film auf, die in gegeneinander versetzten Reihen angeordnet und mit benachbarten kreisförmigen Bereichen durch flächige Fasermaterialbereiche 69 verbunden sind. Man erhält also ein zusammenhängendes flächiges Material. Zur verstellung dieses Produktes kann man einen Film einheitlicher Dicke stark läncsstrecken, ihm in den kreisförmigen Bereichen Wärme zuführen, um die iJolekularorientierunp; in

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diesen Flächen herabzusetzen, und dann auf den Film zerfasernd oder zerteilend wirkende Querkräfte ausüben, so daß aus den orientierten Bereichen Fasermaterialbereiche gebildet werden und man so das in Fig. 16 gezeigte Produkt erhält.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen flächigen Materials kann man Jedes reckbare, kristalline, filmbildende Polymer verwenden. Dies sind gewöhnlich synthetische organische, thermoplastische Polymere, die ein hohes Molekulargewicht ' und langkettige Moleküle besitzen· Beispiele geeigneter Polymere sind die Polyolefine, ζ. Β. Polyäthylen und Polypropylen, die Polyamide, Polyurethane, Polyester und PoIyäther sowie Mischpolymerisate dieser langkettigen Polymere oder Gemische dieser Polymere, einschließlich von Gemischen aus miteinander unverträglichen Polymerisaten und Gemischen mit Fremdstoffen, ζ. B. Ton, Sand usw., die das Zerteilen erleichtern. Entscheidend ist es, daß das Polymer filmbildend ist und seine Moleküle durch geeigne- | te behandlung eine Orientierung erhalten können. Diese ijolekularorientierung ist für die Bildung von Fasermaterialflächen in dem erfindungsgemäßen flächigen Material wichtig.

In allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen flächigen Materials sind Fasermaterial-flächen vorhanden, in denen das Polymerisat in Form von Fasern vorliegt. Die Fasern

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des flächigen Materials sind im Querschnitt rechteckig und haben einen ungleichmäßigen Titer, der von Zehnteln eines Deniers bis zu 10 oder 15 Denier beträgt oder besonders bei den groben Fasern noch höher sein kann. Die flächigen Fasermaterialbereiche können sehr locker ("open") sein. In manchen Fällen kann das Material sogar Löcher besitzen. Dies ist von dem Grad der Molekularorientierung, der Zerfaserung und des Streckens des flächigen Materials sowie davon abhängig, ob ein Strecken ™ vor oder nach dem Zerfasern erfolgt.

In allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen flächi gen Materials sind die Fasermaterialbereiche durch unge- reckte oder gereckte flächige Bereiche aus dem synthetischen Polymer zu einem zusammenhängenden Flächengebilde verbunden. Diese Bereiche aus dem synthetischen Polymer können vollständig ungereckt oder in verschiedenem Grade unter Umständen sehr stark, uniaxial oder biaxial gereckt | sein. Es ist von großer Bedeutung, daß derartige ungereckte oder gereckte Bereiche vorhanden sind, damit die Bildung von Fasern begrenzt und ein Zerteilen des flächigen Materials über dessen ganze Länge oder dessen ganze Breite verhindert wird.

Die gereckten und/oder ungereckten flächigen Bereiche, die zusätzlich zu den flächigen Fasermaterialbereichen vorhanden sind, können in den verschiedenartigsten Mustern

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angeordnet sein, Sie können Quer- oder Längerippen, Kreise, Rechtecke, Quadrate oder verschiedene Kombinationen dieser Figuren bilden. Wichtig ist es, daß bei Längsfasern gereckte oder ungereckte Flächen vorhanden sind, die sich in der Querrichtung des flächigen Materials erstrecken, damit dieses nicht in der Längsrichtung zerteilt wird, und daß bei quergereckten Fasern ungereckte oder gereckte Flächen vorhanden sind, die in der Längsrichtung des flächigen Materials verlaufen, damit dieses nicht in der Querrichtung zerteilt wird. Jj

Wenn die gereckten und/oder ungereckten Bereiche unter sich nicht zusammenhängen, ist es vorteilhaft, sie in einem versetzten, überlappten Muster anzuordnen, wie es in Fig. 16 gezeigt ist, damit ein Zerteilen verhindert wird.

Die erfindungsgemäßen Produkte können je nach der angewendeten Kombination von flächigen gereckten, ungereckten Bereichen sowie von Fasermaterialbereichen die verschiedenartigsten Eigenschaften haben. Wegen des Vorhandenseins von flächigen Fasermaterialbereichen ist das Material porös und hat einen weichen, flauschigen Griff. Da die Fasern stark gereckt sind, erteilen sie dem flächigen Material in der Richtung ihrer Molekularorientierung eine hohe Festigkeit. Wenn das erfindungsgemäße flächige Material vollständig aus Fasermaterial gleicher Orien-

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tierung bestünde, könnte es leicht senkrecht zu der Richtung der Molekularorientierung der Fasern eingerissen werden. Die gereckten Flächen haben eine hohe Festigkeit gegen ein Einreissen im rechten Winkel zu der Richtung der Molekularorientierung und bilden daher in dem flächigen Material Begrenzungsbereiche, die ein Zerteilen oder Zerreissen der flächigen Fasermaterialbereiche über die ganze Länge oder Breite des flächigen Gebildes verhindern. Die gereckten Bereiche verleihen dem fertigen flächigen Gebilde eine Festigkeit in der Richtung ihrer Molekularorientierung. Die ungereckten Flächen bilden ebenfalls Begrenzungsbereiche, die ein Einreissen verhindern.

Das erfindungsgemäße flächige Material kann für die verschiedenartigsten Zwecke verwendet werden, u. a. für zahlreiche Zwecke, für die man derzeit Gewebe oder Vliesstoffe verwendet. Das Material kann z. B. als Umhüllung für saugfähige Materialien dienen, beispielsweise bei einer Damenbinde oder einem Verband für chirurgische Zwecke. Bei einer derartigen Verwendung kann die saugfähige Masse durch die porösen Fasermaterialbereiche hindurch die aufzusaugende Substanz aufnehmen. Da die meisten linearen Polymerisate an einer Wunde nicht ankleben, klebt bei Verwendung des erfindungsgemäßen Materials zum Umhüllen eines Verbandes auch der so erhaltene Verband nicht an.

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Das erfindungsgemäße flächige Material 1st chemisch indifferent und sehr witterungsbeständig. Ss kann daher beispielsweise auch zum Abdecken von Anzuchtbeeten oder für andere Zwecke im Freien verwendet werden. Wenn das flächige Material aus einem thermoplastischen Polymer hergestellt ist, kann es als Klebeinlage zum Bilden von Schichtstoffen usw. dienen.

Das Material kann ferner für Verpackungszwecke, als Teppichunterlage, für Dekorationszwecke, z. B. für Vor- (| hänge und dgl., für Bekleidungszwecke usw. verwendet werden.

Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte besteht aus drei grundlegenden Schritten, und zwar:

1) Herstellung eines Films, in dem Flächen mit verschiedenen Reckeigenschaften in einem vorbestimmten Muster angeordnet sind.

2) Erzeugung eines Musters von gereckten flächigen Be- f reichen durch Strecken des Films (3), Zerfaserung oder Zerteilung des Films in flächigen, in einem vorbestimmten Muster angeordneten Bereichen.

Diese drei grundlegenden Verfahrensschritte können in verschiedener Weise und Reihenfolge kombiniert und einer der Schritte oder mehrere Schritte können ein- oder mehrmals wiederholt werden. Verschiedene Kombinationsmöglich-

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keiten des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich besonders gut aus dem in Fig. 17 gezeigten Verfahrensschema erkennen. Das Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren ist ein geeignetes, filmbildendes Polymer (Kästchen 1), wie es vorstehend beschrieben wurde. Zunächst wird ein Film erzeugt, der flächige Bereiche von zwei verschiedenen Dicken (Kästchen 2), drei oder mehreren verschiedenen Dicken (Kästchen 3) oder eine einheitliche Dicke (Kästchen 4) besitzen kann. Die dickeren Bereiche sind, wie vorstehend beschrieben, in einem Muster angeordnet. Der Film kann durch Gießen auf eine Prägwalze oder, wenn ein gleichmäßig dicker Film erwünscht ist, durch Aufblasen eines gespritzten Schlauches oder nach einem anderen bekannten Verfahren zur Herstellung von Kunststoffilmen hergestellt werden.

Ein gleichmäßig dicker Film (Kästchen 4) kann durch eine geeignete Behandlung mit solchen flächigen Bereichen versehen werden, die verschiedene Reckeigenschaften haben (Kästchen 5). Zu diesem Zweck kann man den Filnv in einem Muster mit einem Vernetzungsmittel bedrucken und dieses dann aushärten, so daß Flächen aus einem vernetzten Polymerisat gebildet werden, die nicht gereckt werden können. Man kann auf den Film an verschiedenen Stellen auch eine dunkle Masse, z. B, schwarze Farbe, aufbringen, so daß der Film bei seiner vor dem Strecken erfolgenden Erhitzung an diesen bestimmten Stellen mehr Wärme aufnimmt als

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an anderen Stellen und nur diejenigen Bereiche, die mehr Wärme absorbieren, gereckt werden. Wichtig ist es, daß der Film in einem Muster angeordnete flächige Bereiche besitzt, die unterschiedlich reckbar bzw· gereckt sind. Diese Bereiche können vorzugsweise entweder durch eine physikalische Behandlung, z. B. durch Prägen, Erhitzen usw., oder durch eine chemische Behandlung, z. B. durch Vernetzen usw. gebildet werden.

Der behandelte Film (Kästchen 5) oder der Film mit ver- ^j schieden starken flächigen Bereichen (Kästchen 2 und 3) wird in der Querrichtung (Kästchen 6) oder in der Längsrichtung (Kästchen 7) gestreckt, so daß die am besten reckbaren Bereiche gereckt werden. Die übrigen flächigen Bereiche können entweder vollkommen ungereckt bleiben oder nur teilgereckt werden. Je nach dem in dem Film erzeugten Muster der stark gereckten Bereiche kann der Film entweder zerteilt (Kästchen 8 oder 13), d. h. quer zur Richtung der Molekularorientierung behandelt werden, so daß die stark gereckten Bereiche in flächige Fasermaterialbereiche zerteilt werden, oder er kann im rechten Winkel zu seiner Molekularorientierung gestreckt werden (Kästchen 9 oder 14), so daß andere Flächen des Films eine Molekularorientierung im rechten Winkel zu der durch das erste Recken bewirkten Molekurlarorientierung erhalten, worauf der Film zerteilt wird (Kästchen 11 und 16). Wichtig ist es, daß die zerteilend wirkenden Kräfte quer

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zu der Richtung der letzten Reckbehandlung ausgeübt werden, Wenn der Film daher längsgestreckt wird, müssen die zerteilend wirkenden Kräfte in der Querrichtung ausgeübt werden.

Man kann praktisch jede beliebige Kombination von einem oder mehreren Streckschritten (Kästchen 6 und 10 oder und 11) und von einem oder mehreren Zerteilungsschritten (Kästchen 8 und 12 oder 13 und 17) anwenden. Die Zahl der zum Zerteilen oder Zerfasern dienenden Schritte darf jedoch die Zahl der Streckschritte nicht übersteigen. Dagegen kann die Zahl der Streckschritte größer sein als die der zerfasernd wirkenden Verfahrensschritte. Gemäß Fig. kann man einen Streckschritt (Kästchen 6) mit einem Zerteilungsschritt (Kästchen 8) kombinieren, oder nach zwei Streckschritten (Kästchen 6 und 9) einen Zerteilungsschrltt (Kästchen 11) durchführen. Gegebenenfalls können die Streckschritte (Kästchen 6 und 10) abwechselnd mit Zerteilungsschritten (Kästchen 8 und 12) durchgeführt werden. Wenn einem Zerteilungsschritt (Kästchen 8 oder 13) ein Streckschritt (Kästchen 10 oder 15) folgt, muß die Kraft hierbei in der Richtung der Zerteilungskräfte ausgeübt werden. Dadurch wird die Fasermaterialfläche gelockert und ein poröseres Produkt erzielt. Wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur ein Streckschritt vorgenommen wird, sind die gereckten Bereiche uniaxial gereckt. Mit zwei Streckschritten kann man je nach dem verwendeten Muster in dem Fertigprodukt biaxial gereckte Bereiche er-

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Im allgemeinen wird der Film vor dem Recken vorzugsweise erhitzt. Beim Erhitzen eines ungereckten Films vor dem Strecken kann man je nach dem zu behandelnden Polymer, dem Grad der Streckung, der Streckungsgeschindigkeit usw., Temperaturen von etwa 66° C (150° F) und darüber anwenden. Beim Erhitzen eines in einer Richtung bereits gereckten Films muß darauf geachtet werden, daß keine Temperaturen angewendet werden, die das Polymer '

erweichen und die bereits erzielte Molekularorientierung herabsetzen oder beseitigen.

Filme von gleichmäßiger Dicke (Kästchen 4) können zunächst in einer einzigen Richtung gereckt (Kästchen 18 oder 19) und dann einer Behandlung unterworfen werden, durch welche die Molekularorientierung in einem vorbestimmten Muster herabgesetzt wird (Kästchen 20), so daß durch die Zerteilungskräfte (Kästchen 21 oder 22) nur (|

die Flächen mit einer hohen Molekularorientierung verändert werden. Die Flächen ohne Molekularorientierung bzw. mit geringer Molekularorientierung werden durch diese Kräfte nicht verändert und sind auch in dem Fertigprodukt noch vorhanden. Wie vorstehend beschrieben wurde, kann ein so behandelter Film nach seiner Zerteilung in Fasern rechtwinklig zu der Richtung seiner Molekularorientierung gestreckt werden (Kästchen 23 oder 24),

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so daß die flächigen Fasermaterialbereiche aufgelockert bzw. verdünnt werden und man so ein poröseres Produkt erhält.

Fig. 18 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Durchführen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das geeignete filmbildende Polymer wird in den Aufgabebehälter 75 einer Schneckenpresse 76 eingebracht und der Kunststoffilm 77 durch die schlitzförmige Spritzdüse auf eine gemusterte Gießwalze 78 gespritzt. Diese Musterwalze wird kühl gehalten, indem sie innen mit Wasser gekühlt wird. Der gegossene Film wird zwischen der Preßwalze 80 und der Gießwalze 78 gepreßt. Das Muster auf der Gießwalze hat beispielsweise die in Fig. 6 gezeigte Form. Nach dem Gießen wird der Filirt um eine Anzahl von langen Streckwalzen herumgeführt. Hierbei haben die obersten Walzen 81 und 82 eine geringere Drehzahl als die unteren Walzen 83 und 84, so daß der Film längsgestreckt wird. Dadurch werden die dünnen Bereiche des Films stark und die dickeren Längsrippen des Films merklich gereckt. Das Reckverhältnis in den dünnen Bereichen kann 4:1, 10:1 oder sogar 15:1 betragen. Jedenfalls müssen diese Bereiche stark uniaxial gereckt werden. Der Film wird dann mit einer Drahtbürste 85 gebürstet, die auf die stark gereckten Flächen des Films quer zu deren Molekularorientierung gerichtete Kräfte ausübt, so daß diese Flächen in Fasern aufgespalten bzw. zerrissen werden. Diesen Vorgang bezeichnet man als Zerfaserung. Der

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FiIm wird dann durch eine Querstreckeinrichtung 86 in Form eines Spannrahmens geführt, der divergierende Ketten aufweist, die an den äußeren Enden des Films angreifen und ihn quer strecken. Dadurcfcjerhalten die Querrippen eine merkliche Orientierung. Die von den gereckten flächigen Bereichen begrenzten Bereiche bestehen aus Fasermaterial· Das Material wird dann auf einer üblichen Vorratswalze 88 aufgewickelt·

Fig. 1Θ zeig.t schematisch eine weitere Vorrichtung zur Durchführung einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens· Bei dieser Ausführungsform wird ein gleichmäßig dicker Film 9O₁ der nach einem bekannten Verfahren hergestellt und von einer Rolle abgezogen wird, zum Querstrecken durch einen Spannrahmen 91 geführt, der divergierende Förderketten aufweist, die an dem Rand des Films angreifen und ihn mit einem Reckverhältnis von etwa 6:1 bis 15:1 oder mehr querstrecken. Der Film wird vor dem Strecken vorzugsweise erhitzt. Der gestreck- f te Film wird zwischen zwei Walzen 92 und 93 hindurchgeführt, von denen die eine Erhöhungen 94 besitzt, die erhitzt werden und die Molekularorientierung in denjenigen Bereichen des Films aufheben bzw. stark herabsetzen, welche die erhitzten Erhöhungen berühren. Der Film wird zwischen Gummibändern 95 hindurchgeführt, die unter einen starken Druck stehen. Dadurch werden auf den Film Längskräfte ausgeübt und diejenigen Bereiche, die ihre starke Molekularorientierung in der Querrichtung beibehalten

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haben, zerteilt, so daß sich Fasermaterialbereiche bilden. Der Film wird durch einen Satz von Streckwalzen hindurchgeführt. Dieser besteht aus vier Walzen, von denen die beiden ersten Walzen 96 und 97 eine geringere Drehzahl haben als die beiden letzten Walzen 98 und 99, so daß der Film in der Längsrichtung gestreckt wird, die Fasermaterialflächen gelockert bzw. auseinandergezogen werden und die bisher ungereckten Flächen eine gewisse Molekularorientierung erhalten. Das Flächengebilde wird dann auf die Walze 100 aufgewickelt und kann danach der Verwendung zugeführt werden.

Nachstehend werden weitere Ausführungsbeispiele von flächigem Material und Verfahren zu dessen Herstellung gemäß der Erfindung erläutert. Die Erfindung ist auf diese Ausführungsbeispiele jedoch nicht beschränkt, sondern kann aufgrund der gegebenen Richtlinien in der verschiedensten Weise mit Erfolg ausgeführt werden.

Beispiel 1

Ein lineares Polyäthylenpolymer hoher Dichte wird durch eine Düse gespritzt und auf eine gemusterte Gießwalze gegossen. Das auf der Gießwalze vorhandene Muster besitzt Längs- und Quernuten, die eine Tiefe von 0,18 mm (7 mils) und in beiden Richtungen Abstände von 3,2 mm (1/8 Zoll) voneinander haben. Der erzeugte Film hat eine Dicke von

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0,08 mm (3 mil) und ist in Abständen von 3,2 mm (1/8 Zoll) mit Quer- und Längsrippen versehen, die 0,25 mm (10 mils) ■ dick und 0,18 mm (7 mils) breit sind. Der Film wird auf 121° C (250° F) erhitzt und in Längsrichtung mit einem Verhältnis von 9:1 längsgestreckt, so daß die dünnen Bereiche und die dickeren Längsrippen gereckt werden. Danach wird der Film durch eine Zerfaserungseinrichtung geführt, die eine Drehbürste aufweist. Dadurch werden die stark gereckten Flächen zerteilt bzw. aufgefasert, so daß sie Fasermaterialbereiche bilden. Der teilweise zerteilte ™

bzw. aufgefaserte Film wird erneut auf 121° C (250° F) erhitzt und danach durch einen Spannrahmen geführt, in dem der Film in einem Verhältnis von 6:1 quergestreckt wird. Dadurch werden die Querrippen teilgereckt und so ein erfindungsgemäßes flächiges Material erzeugt.

Beispiel 2

Ein lineares Polyäthy1enpolymer wird gespritzt und auf g

eine gemusterte Gießwalze gegossen. In diese Walze ist ein Muster aus Längsnuten eingraviert, die Abstände von 2,5 mm (0,1 Zoll) voneinander haben. Die Nuten haben eine Tiefe von 0,18 mm (7 mils) und am Umfang der Walze eine Breite von 0,25 mm (10 mils) und am Grund der Nut eine Breite von 0,18 mm (7 mils). Der erzeugte Film hat eine Dicke von 0,08 mm (3 mils) und Längsrippen in einer Dicke von 0,25 mm (10 mils). Der Film wird auffetwa 110° C (230° F) erhitzt und in einem Verhältnis von 8:1 querge-

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streckt, so daß die dünnen Flächen zwischen den Rippen gereckt werden« Durch Ausübung von Längskräften werden die gereckten Flächen in Fasern zerteilt. Der Film wird dann auf etwa 93° C (200° F) erhitzt und in einem Verhältnis von 2:1 längsgestreckt. Dadurch werden die dickeren Bippen längsgereckt und die Fasermaterialbereiche aufgelockert bzw. verdünnt. Man erhält ein Laterial mit teilgereckten Längsrippen, die durch Fasermaterialbereiche verbunden sind, in denen die Fasern w im wesentlichen eine Molekularorientierung in der Querrichtung des flächigen Materials besitzen.

Beispiel 3

Ein Polypropylenpolymer wird gespritzt und auf eine gemusterte Gießwalze gegossen. Das Muster auf der Gießwalze besitzt zwei Sätze von diagonalen Nuten, die einander unter einem Winkel von etwa 90° kreuzen. Die Hüten sind in Abständen von 3,2 mm (1/8 Zoll) voneinander angeordnet, 0,76 mm (30 mils) breit und 0,25 mm (10 mils) tief. Man erhält einen Film mit einer Dicke von 0,08 mm (3 mils) und einem Muster aus einander kreuzenden, dickeren, diagonalen Rippen. Der Film wird auf 149° C (300° F) erhitzt und in einem Verhältnis von 10:1 längsgestreckt, so daß die dünnen flächigen Bereiche gereckt werden. Durch Zerteilungskräfte in der Querrichtung werden in den dünnen Bereichen Fasern ausgebildet, Danach wird der Film in Querrichtung mit einem Verhältnis von 10:1 quergestreckt. Man erhält ein Produkt, das dem J.ü der Fig. 14 gezeigten

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ähnelt.

Obwohl vorstehend die Erfindung ausführlich erläutert wurde, ist aus der vorstehenden Beschreibung erkennbar, daß im Rahmen des Erfindungsgedankens zahllose AusfUhrungsformen möglich sind. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße flächige Material mit Stoffen, Papier oder anderen Materialien verklebt und für zahlreiche Zwecke verwendet werden, die für den Durchschnittsfachmann ohne weiteres auf der Hand liegen.

Zur Erfindung gehört alles dasjenige, was in der Beschreibung enthalten und bzw. oder in der Zeichnung dargestellt ist, einschließlich dessen, was in Abweichung von den konkreten Ausftihrungsbeispielen für den Fachmann naheliegt.

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OniaiHL INSPECTED

Claims

PATCNTANWXLTe

704741

PATENTANWALTDlPL-ING₁R₁MOUER-IDKNEIt **· PATENTANWALT Dl PL-1 NG. H AN S-H. WEY

BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE 68 I MÖNCHEN 22 ■ Wl D E NMAYE RSTRASSE 4*

TEL. 0311 . ;*»07 . TELEGR. PROPINDUS ■ TELEX 0184057 TEL. Nil · »5565 ■ TELEGR. PROPINDUS · TELEX 0524244

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JOIiNSON & JOHInISON New Brunswick, N. J., / USA

Patentansprüche

1. Flächiges Material, dadurch gekennzeichnet, daß es mustergemäß angeordnete Filmbereiche aus einem kristallinen, reckbaren Polymer enthält, die durch flächige Fasermaterialbereiche aus im wesentlichen demselben Polymer verbunden sind.

2. Flächiges Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmbereiche keine Molekularorientierung aufweisen.

3. Flächiges Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmbereiche eine Molekularorientierung aufweisen.

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4. Flächiges Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Filmbereiche eine Molekularorientierung aufweist, während die restlichen Filmbereiche keine Molekularorientierung besitzen;

5. Flächiges Material nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das kristalline, reckbare Polymer Polyäthylen ist.

6. Flächiges Material nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das kristalline, reckbare Polymer Polypropylen ist.

7. Flächiges Material nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Fasern in den Fasermaterialbereichen im wesentlichen in der Querrichtung des flächigen Materials erstrecken,

8. Flächiges Material nach einem der Ansprüche 1 bis 6, I dadurch gekennzeichnet, daß sich die Fasern in den Fasermaterialbereichen im wesentlichen in der Längsrichtung des flächigen Materials erstrecken.

9. Flächiges Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Molekularorientierung aufweisenden Filmbereiche eine solche in der Längsrichtung des flächigen Materials besitzen.

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10. Flächiges Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Molekularorientierung aufweisenden Filmbereiche eine solche in der Querrichtung des flächigen Materials besitzen.

11. Flächiges Material nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Filmbereiche eine biaxiale Molekularorientierung besitzen.

12. Flächiges Material nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmbereiche ein nicht zusammenhängendes Muster bilden.

erfahren zur Herstellung von flächigem Material, das die in einem vorbestimmten Muster angeordnete Filmbereiche besitzt, die durch Fasermaterialbereiche verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Film aus einem reckbaren, kristallinen Polymer gebildet wird, der in einem vorbestimmten Muster angeordnete flächige Bereiche aufweist, die andere Reckeigenschaften besitzen als der übrige Film, daß der Film in einer solchen Richtung gestreckt wird, daß einige flächige Bereiche des Films stärker gereckt werden als andere flächige Bereiche des Films, und durch eine geeignete Behandlung des Films die stark gereckten flächigen Bereiche so zerteilt werden, daß daraus Fasermaterial-

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bereiche entstehen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet! daß Streckkräfte in der Längsrichtung des Films ausgeübt werden und durch dessen Behandlung in der Querrichtung die gereckten flächigen Bereiche in Fasermaterialbereiche umgewandelt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Streckkräfte in der Querrichtung des Films ausgeübt und durch dessen Behandlung in der Längsrichtung die gereckten flächigen Bereiche in Fasermaterialbereiche umgewandelt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß auf den behandelten Film QuerStreckkräfte zum Auflockern bzw. Verdünnen der Fasermaterialbereiche und zum stärkeren Recken vorbestimmter Filmbereiche ausgeübt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auflockern bzw. Verdünnen der Fasermaterialbereiche und zum stärkeren Recken vorbestimmter Filmbereiche auf den behandelten Film Längsstreckkräfte ausgeübt werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem reckbaren, kristallinen

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Polymer ein Film hergestellt wird, der leicht reckbare, dünne, flächige Bereiche und ein Muster von dicken, schwer reckbaren, flächigen Bereichen besitzt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem reckbaren, kristallinen Polymer ein Film von gleichmäßiger Dicke erzeugt und nach einem vorbestimmten Muster so behandelt wird, daß Filmbereiche gebildet werden, die andere Heckeigenschaften haben als der übrige Film.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerteilung bzw. Zerfaserung der gereckten flächigen Bereiche mittels einer unter Druck auf diese in der Molekularorientierungsrichtung einwirkenden Nadel-, Draht-, Messer- oder dgl. Walze, Bürste oder dgl. durchgeführt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung bzw. Zerfaserung der gereckten flächigen Bereiche dadurch bewirkt wird, daß das Material in der Molekularorientierungsrichtung der zu zerteilenden bzw. zerfasernden Bereiche zwischen mindestens an der Oberfläche elastischen Walzen, Bändern oder dgl., die unter vorbestimmten Druck gegeneinanderwirken, hindurchgefülirt wird.

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22. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerteilung bzw. Zerfaserung der gereckten Bereiche durch vorzugsweise senkrecht zum gereckten Flächenbereich einwirkende, mittels Gas, Flüssigkeit oder Festkörpern übertragenen iichwingungen, z. xi, durch Ultraschallschwingungen, bewirkt wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reckverhältnis zwischen etwa 4:1 und ca. 15:1 in den zu zerfasernden Bereichen angewandt wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Querstreckung zu zerfasernden Bereiche auf ein Keckverhältnis von etwa G:l und ca. 15:1 quergestreckt werden.

25. Flächiges Material sowie Verfahren zur Herstellung von flächigem Material nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 24, ansonst wie beschrieben und bzw. oder dargestellt.

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