DE69522800T2

DE69522800T2 - Mehrschichtiger vliesstoff mit verbesserten barriereeigenschaften

Info

Publication number: DE69522800T2
Application number: DE69522800T
Authority: DE
Inventors: Stewart Bradley; Katherine Lawson; Dee Lowery; Craige Strack; Jean Zemlock
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1994-04-05
Filing date: 1995-04-03
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2015-04-04
Also published as: EP0755325B1; KR100372067B1; ATE205780T1; JP3813170B2; US5482765A; CA2130882A1; JPH09511700A; CA2130882C; AU691912B2; WO1995026878A1; MX9603931A; EP0755325A1; AU2237695A; DE69522800D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein nicht gewebtes Laminat mit einer ersten, einer zweiten und einer dritten Schicht einer nicht-gewebten Bahn.
Nicht-gewebte Laminate, die eine Vielzahl von Schichten aufweisen, sind im Stand der Technik gut bekannt. Die EP-A 6264 beschreibt ein zusammengesetztes, nichtgewebtes Textilmaterial für chirurgische Verwendungszwecke, das mindestens zwei schmelzgeblasene, hydrophobe Lagen aus mikrofeinen Fasern mit einem Faserdurchmesser von bis zu 10 um und mindestens eine nicht gewebte Decktage enthält, die eine spinngebundene Lage sein kann. Die schmelzgeblasene Schicht ist eine schmelzgeblasene Polypropylenbahn und ist hergestellt, ohne Mischung mit anderen Polymeren und ohne Zusatz eines Additivs.
Die EP 370 835 beschreibt ein nicht gewebtes, kontinuierlich gebundenes Trilaminat mit einer schmelzgeblasenen Schicht aus einem thermoplastischen Polymer, das zwischen zwei vorgebundene, spinngebundene, verstärkte Textilschichten eines thermoplastischen Polymers zwischengelegt ist. Die Schichten werden danach miteinander verbunden, um ein Laminat zu bilden, was dazu führt, dass die spinngebundenen Schichten zweimal gebunden sind. Das zusammengesetzte Material ist für eine Verwendung als Sterilisationsabdeckung beansprucht und ist so hergestellt, dass eine minimale Anzahl loser Fasern vorhanden ist. Die schmelzgeblasene Schicht wird aus Polypropylen hergestellt, ohne dass Polybutylen oder ein Zusatzstoff eingemischt wird.
Die Verwendung eines Fluorkohlenstoff-Additivs, das mit Polypropylen zum Herstellen einer nicht-gewebten Bahn als Schicht eines Laminats gemischt ist, ist in der US- A-5 178 932 offenbart. Das Fluorkohlenstoff-Additiv wird jedoch verwendet, um die Alkoholabweisung zu verbessern und im Wesentlichen zu verhindern, dass lokal aufgebrachte Behandlungsflüssigkeiten in eine zweite Bahn eintreten.
Die US-A-5 188 885 beschreibt nicht gewebte, spinngebundene/schmelzgeblasene/spinngebundene Laminate, bei denen einige oder alle Schichten aus einem Polypropylen niedriger Kristallinität hergestellt sind. Die Polypropylenzusammensetzung enthält ein statistisches Polypropylen-Copolymer mit bis zu 5 Gew.-% Äthylen. Die schmelzgeblasene Schicht enthält überhaupt kein Additiv. Das Textilmaterial wird hergestellt für eine Verwendung in Reinräumen, Operationsräumen oder dgl., wo Textilmaterialien mit einer verbesserten Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb erforderlich sind.
Die US-A-5 213 881 beschreibt eine nicht gewebte Bahn zur Verwendung als Barriereschicht in einem spinngebundenen/schmelzgeblasenen/spinngebundenen Textillaminat. Die schmelzgeblasene Bahn wird aus einem Polypropylen hergestellt, das durch den Zusatz von Peroxyd modifiziert wurde, um die molekulare Gewichtsverteilung zu reduzieren und die Schmelzflussrate zu erhöhen. Die sich ergebende Bahn hat eine verringerte Porengröße, was die Barriereeigenschaften des Laminats verbessert. Ein Vermischen des Polypropylens mit Polybutylen und einer Fluorkohlenstoff-Zusammensetzung ist nicht beschrieben.
Nicht-gewebte Textilmaterialien werden für eine große Vielzahl von Anwendungszwecken verwendet, von Babywischtüchern und Windeln bis zu Automobilabdeckungen. Diese unterschiedlichen Anwendungszwecke erfordern Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften und Merkmalen. Einige Anwendungszwecke erfordern beispielsweise nicht gewebte Materialien, die stark benetzbar sind, d. h. Flüssigkeiten schnell hindurchtreten lassen, beispielsweise Abdeckungen für Windeln und für Produkte der weiblichen Hygiene, während andere einen hohen Grad von Abweisung erfordern, beispielsweise Outdoor-Textilmaterialien und Textilmaterialien für medizinische Zwecke. Auf diese letztgenannte Klasse von Produkten bezieht sich die vorliegende Erfindung, insbesondere auf nicht gewebte Materialien, die ausgezeichnete Barriereeigenschaften aufweisen und trotzdem einen hohen Grad von Dampf-Atemfähigkeit haben.
Textilmaterialien für medizinische Anwendungszwecke, wie beispielsweise medizinische Bekleidung, müssen gute Flüssigkeitsbarriereeigenschaften aufweisen, um das medizinische Personal gegen einen Kontakt mit Körperflüssigkeiten des Patienten zu schützen, müssen jedoch atemfähig sein, damit der Schweiß des Trägers durchtreten kann, so dass sie komfortabel bleiben. Das Textilmaterial muss ebenfalls fest genug sein, um die gewünschte Funktion in der entsprechenden Umgebung zu erfüllen, und muss doch weich sein und einen guten Fall haben, um dem Komfort des Trägers zu dienen, und um eine Beschränkung des Bewegungsbereiches des Trägers zu verhindern.
Es ist bei vielen Anwendungszwecken von nicht-gewebten Materialien ebenfalls wichtig, wie beispielsweise bei Kleidungsstücken, dass das fertige Produkt gewichtsmäßig so leicht ist wie möglich, und trotzdem noch die gewünschte Funktion erfüllt. Ein leichteres Kleidungsstück, das die gleiche Funktion wie ein schwereres Kleidungsstück erfüllt, würde für den Träger komfortabler und möglicherweise in der Herstellung weniger teuer sein, da weniger Rohmaterial für seine Herstellung notwendig sein würde.
Ein leichtgewichtiges, weiches Textilmaterial mit hohen Flüssigkeitsbarriereeigenschaften, einer hohen Dampfdurchlässigkeit und einer guten Festigkeit würde äußerst zweckmäßig in verschiedenen Anwendungsbereichen sein.
Es ist deshalb ein Ziel dieser Erfindung, ein weiches, nicht gewebtes Laminat mit hohen Flüssigkeitsbarriereeigenschaften, einer hohen Dampfdurchlässigkeit und einer guten Festigkeit zu schaffen.
Um die obigen Ziele der Erfindung zu erreichen, wird hiermit ein nicht gewebtes Laminat mit den Merkmalen des Anspruches 1 geschaffen.
Das Laminat der vorliegenden Erfindung hat eine erste Schicht einer nicht-gewebten Bahn, hergestellt aus kontinuierlichen Filamente mit einem mittleren Durchmesser von größer als 10 um und hergestellt aus einem thermoplastischen Polymer, das Polyolefine, Polyester, Polyamide, Polyurethane und Copolymere und Mischungen daraus sein kann, eine zweite Schicht einer nicht-gewebten Bahn mit einem Flächengewicht und hergestellt aus Filamenten, die einen mittleren Durchmesser von weniger als 10 um aufweisen und hergestellt sind aus einer Mischung aus Polypropylen und 5 Gew.-% Polybutylen und einer Fluorkohlenstoff-Zusammensetzung in einem Anteil von etwa 0,1 bis 2 Gew.-%, eine dritte Schicht einer nicht-gewebten Bahn, die aus kontinuierlichen Filamenten hergestellt ist, die einen mittleren Durchmesser von größer als 10 um aufweisen und hergestellt sind aus einem thermoplastischen Polymer, das Polyolefine, Polyester, Polyamide, Polyurethane und Copolymere und Mischungen daraus sein kann, und wobei die Schichten gebunden sind, um ein Laminat zu bilden, das ein Verhältnis der Hydrodruckhöhe zum Flächengewicht der zweiten Schicht von größer als 115 aufweist. Das Textilmaterial hat weiterhin ein Verhältnis von WVTR zur Hydrodruckhöhe von weniger als 75, ein Verhältnis des Widerstandes gegen das Eindringen von Blut zum Flächengewicht der zweiten Schicht von mehr als 1. Das Laminat kann ein Verhältnis von BFE zum Flächengewicht des schmelzgeblasenen Materials von mehr als 180 aufweisen. Die erste und/oder dritte Schicht kann ebenfalls einen Fluorkohlenstoff mit einem Anteil von 0,1 bis 2,0 Gew.-% aufweisen.

Definitionen

Der Begriff "nicht gewebtes Textilmaterial oder -bahn" wie er hier verwendet wird, bezeichnet eine Bahn mit einer Struktur aus einzelnen Fasern oder Fäden, die ineinandergelegt sind, jedoch nicht in einer identifizierbaren Weise, wie beispielsweise in einem gewirkten Textilmaterial. Nicht-gewebte Textilmaterialien oder -bahnen wurden durch eine Vielzahl von Verfahren hergestellt, wie beispielsweise Schmelzblasverfahren, Spinnbindungsverfahren und Verfahren zum Herstellen einer gebundenen, kardierten Bahn. Das Flächengewicht eines nicht-gewebten Textilmaterials wird gewöhnlich in Unzen des Materials pro Quadratyard (osy) oder Gramm pro Quadratmeter (g/m²) ausgedrückt und die Faserdurchmesser werden zweckmäßigerweise gewöhnlich ausgedrückt in um. Um osy in g/m² umzurechnen, wird osy mit 33,91 multipliziert. Der Begriff "Mikrofasern", wie er hier verwendet wird, bezeichnet Fasern mit geringem Durchmesser, die einen mittleren Durchmesser nicht größer als 50 um aufweisen, und beispielsweise einen mittleren Durchmesser zwischen 0,5 um bis 50 um aufweisen, oder noch weiter Mikrofasern, die bevorzugt einen mittleren Durchmesser von 2 um bis 40 um aufweisen.
Der Begriff "spinngebundene Fasern", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf Fasern mit kleinem Durchmesser, die durch ein Extrudieren eines geschmolzenen, thermoplastischen Materials als Filamente aus einer Vielzahl von feinen, gewöhnlich kreisförmigen Kapillaren eines Spinnkopfes hergestellt sind, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann schnell verringert wird, wie beispielsweise im US- Patent 4 340 563, Appel u. a., und dem US-Patent 3 692 618, Dorschner u. a., dem US-Patent 3 802 817 Matsuki u. a., den US-Patenten 3 338 992 und 3 341 394, Kinney, den US-Patenten 3 502 763 und 3 909 009, Levy, und den US-Patent 3 542 615, Dobo u. a., beschrieben. Spinngebundene Fasern sind im allgemeinen kontinuierlich und größer als 7 um, und haben insbesondere einen mittleren Durchmesser größer als 10 um.
Der Begriff "schmelzgeblasene Fasern", wie er hier verwendet wird, bezeichnet Fasern, die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials durch eine Vielzahl von feinen, gewöhnlich kreisförmigen Formkapillaren als geschmolzene Stränge oder Filamente in einen gewöhnlich erwärmten Hochgeschwindigkeits- Gasstrom (beispielsweise Luft) hergestellt sind, der die Filamente des geschmolzenen thermoplastischen Materials auszieht, um ihren Durchmesser zu verringern, was bis zu einem Mikrofaserdurchmesser gehen kann. Danach werden die schmelzgeblasenen Fasern durch den Hochgeschwindigkeits-Gasstrom gefördert und auf einer Sammeloberfläche abgelegt, um eine Bahn aus zufällig verteilten schmelzgeblasenen Fasern zu bilden. Das Schmelzblasverfahren ist im Stand der Technik gut bekannt und beispielsweise beschrieben im US-Patent 3 849 241, Buntin, dem US-Patent 4 307 143, Meitner u. a., und dem US-Patent 4 707 398, Wisneski u. a. Schmelzgeblasene Fasern sind Mikrofasern, deren Durchmesser im allgemeinen kleiner als 10 um ist.
Der Begriff "Polymer", wie er hier verwendet wird, umfasst im allgemeinen Homopolymere, Copolymere, wie beispielsweise Block-, Pfropf-, statistische und alternierende Copolymere, Terpolymere usw., sowie Mischungen und Modifikationen dieser vorstehenden Stoffe, ist jedoch nicht darauf begrenzt. Ferner kann der Begriff "Polymer", wenn er nicht anderweitig speziell begrenzt ist, alle möglichen geometrischen Ausbildungen des Materials umfassen. Diese Ausbildungen- enthalten isotaktische, syndiotaktische und statistische Symmetrien, sind jedoch nicht darauf begrenzt.
Der Begriff "Bindungsfenster", wie er hier verwendet wird, bezeichnet den Temperaturbereich der Kalanderwalzen, die verwendet wurden, um das nicht gewebte Textilmaterial zu linden, über dem eine solche Verbindung erfolgreich ist. Für Polypropylen reicht dieses Bindungsfenster gewöhnlich von 270ºF bis 310ºF (132ºC bis 154ºC). Unterhalb von 132ºC (270ºF) ist das Polypropylen nicht heiß genug, um zu schmelzen und sich zu verbinden, und oberhalb von 154ºC (310ºF) wird das Polypropylen zu stark schmelzen und kann sich an den Kalanderwalzen anheften. Polyäthylen hat ein noch engeres Bindungsfenster.
Die Begriffe "Einschnüren" oder "Einschnürungsdehnen", wie sie hier verwendet werden, beziehen sich austauschbar auf ein Verfahren zum Verlängern eines nicht gewebten Textilmaterials, gewöhnlich in Maschinenrichtung, um seine Breite in kontrollierter Weise bis auf einen gewünschten Wert zu verringern. Das kontrollierte Dehnen kann bei kühlen Raumtemperaturen oder bei höheren Temperaturen stattfinden und ist begrenzt auf eine Erhöhung der Gesamtabmessung in der gedehnten Richtung bis auf die Verlängerung, die erforderlich ist, das Textilmaterial zu zerreißen, was in vielen Fällen etwa beim 1,2- bis 1,4-fachen liegt. Nach der Entspannung zieht sich die Bahn auf ihre ursprünglichen Abmessungen zurück. Ein solches Verfahren ist beispielsweise offenbart im US-Patent 4 443 513, Meitner und Notheis und weiterhin im US-Patent 4 965 122, Morman.
Der Begriff "Einschür-Weichmachung", wie er hier verwendet wird, bedeutet ein Einschnürdehnen, das ausgeführt wird ohne den Zusatz von Wärme zum Material, wenn dieses gedehnt wird, d. h. bei Umgebungstemperatur.
Beim Einschnürdehnen oder -weichmachen wird ein Textilmaterial beispielsweise als um 20% gedehnt angesehen. Dies bedeutet bis zu 80% seiner ursprünglichen, ungedehnten Breite.
Der Begriff "einschnürbares Material", wie er hier verwendet wird, bezeichnet jedes Material, das eingeschnürt werden kann.
Der Begriff "eingeschnürtes Material", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf jedes Material, das in mindestens einer Abmessung durch ein Verfahren, wie beispielsweise Ausziehen oder in Faltenlegen, verengt wurde.
Der Begriff "Rückkehr", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf das Zusammenziehen eines gedehnten Materials nach dem Ende einer Belastungskraft nachfolgend einem Dehnen des Materials durch die Aufbringung der Belastungskraft. Wenn beispielsweise ein Material mit einer entspannten, unbelasteten Länge von 25,4 mm (1 Zoll) um 50% durch Dehnen auf eine Länge von 38,1 mm (1,5 Zoll) verlängert wurde, würde das Material um 50% verlängert worden sein und würde eine gedehnte Länge aufweisen, die 150% seiner entspannten Länge ist. Wenn sich dieses beispielhaft gedehnte Material zusammenzieht, d. h. auf eine Länge von 27,94 mm (1,1 Zoll) nach dem Wegnehmen der Belastungs- und Dehnkraft zurückkehrt, würde das Material 80% (10,15 mm oder 0,4 Zoll) seiner Verlängerung zurückgekehrt sein.
Der Begriff "Kleidungsstück", wie er hier verwendet wird, bezeichnet jede Art eines Gegenstandes, der getragen werden kann. Dies schließt beispielsweise industrielle Arbeitskleidung und Schutzanzüge, Unterwäsche, Hosen, Shirts, Jackets, Handschuhe und Socken ein.
Der Begriff "medizinisches Produkt", wie er hier verwendet wird, umfasst chirurgische Bekleidung und Abdeckungen, Gesichtsmasken, Kopfbedeckungen, Schuhhüllen, Verbandsmaterialien, Bandagen, Sterilisationsumhüllungen und Wischtücher.
Der Begriff "Produkt der persönlichen Hygiene", wie er hier verwendet wird, umfasst Windeln, Trainingshöschen, absorbierende Unterwäsche, Inkontinenzprodukte für Erwachsene und Produkte für die weibliche Hygiene.
Der Begriff "Outdoor-Textilien", wie er hier verwendet wird, bezeichnet ein Textilmaterial, das primär jedoch nicht ausschließlich im Außenbereich verwendet wird. Die Anwendungen, für die dieses Textilmaterial verwendet werden kann, umfassen Autoabdeckungen, Bootabdeckungen, Flugzeugabdeckungen, Textilmaterialien für Camper und Reisende, Möbelabdeckungen, Planen, Überdachungen, Zelte, landwirtschaftliche Textilmaterialien und Outdoor-Bekleidung.

Versuchsverfahren

Napf-Verdrücken: Die Weichheit eines nicht-gewebten Textilmaterials kann durch den "Napf-Verdrückungs"-Test gemessen werden. Der Napf-Verdrücktest bestimmt die Textilsteifigkeit durch eine Messung der Spitzenbelastung, die erforderlich ist, dass ein halbkugelig geformter Fuß mit 4,5 cm Durchmesser ein 23 cm · 23 cm großes Stück des Textilmaterials zusammendrückt, das geformt wurde in einen umgedrehten Napf mit 6,5 cm Durchmesser und 6,5 cm Höhe, während das napfförmige Textilmaterial durch einen Zylinder mit etwa 6,5 cm Durchmesser umgeben ist, um eine gleichmäßige Verformung des napfförmigen Textilmaterials sicherzustellen. Der Fuß und der Napf sind miteinander ausgerichtet, um einen Kontakt zwischen den Napfwänden und dem Fuß zu verhindern, was die Spitzenbelastung beeinflussen könnte. Die Spitzenbelastung wird gemessen, während sich der Fuß mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,25 Zoll pro Sekunde (38 cm pro Minute) absenkt. Ein niedriger Napf-Verdrückwert bezeichnet ein weicheres Laminat. Ein geeignetes Gerät für das Messen der Napf-Verdrückung ist eine Lastzelle, Modell FTD-G-500 (500 Gramm Bereich), erhältlich bei Schaevitz Company, Pennsauken, NJ. Die Napf- Verdrückung wird in Gramm gemessen.
Hydrodruckhöhe: Eine Messung der Flüssigkeitsbarriereeigenschaften eines Textilmaterials ist der Hydrodruckhöhen-Test. Der Hydrodruckhöhen-Test bestimmt die Höhe des Wassers (in cm), die das Textilmaterial trägt, bevor eine vorbestimmte Menge der Flüssigkeit hindurchtritt. Ein Textilmaterial mit einer höheren Hydrodruckhöhe-Ablesung identifiziert es als eine größere Barriere gegen ein Flüssigkeitseindringen als ein Textilmaterial mit einer niedrigeren Hydrodruckhöhe. Der Hydrodruckhöhen-Test wird nach Federal Test Standard Nr. 191A, Methode 5514 durchgeführt.
Porösität nach Frazier: Eine Messung der Atemfähigkeit des Textilmaterials ist die Porösität nach Frazier die durchgeführt wird nach dem Federal Test Standard Nr. 191A, Methode 5450. Die Porösität nach Frazier misst die Luftdurchflussrate durch ein Textilmaterial in Kubikfuß an Luft pro Quadratfuß des Textilmaterials pro Minute oder CSM. Zur Umrechnung von CSM in Liter pro Quadratmeter pro Minute (LSM-) erfolgt durch Multiplizierung mit 304,8.
Zugeigenschaften: Die Zugfestigkeit eines Textilmaterials kann gemäß ASTM-Test D-1682-64 gemessen werden. Dieser Test misst die Festigkeit in Pfund und die Dehnung in Prozent eines Textilmaterials.
Widerstand gegen das Eindringen von Blut: Der Widerstand gegen ein Eindringen von Blut oder RBP eines Textilmaterials ist eine Maßnahme des Maximaldrucks, bei dem keine sichtbare Eindringung von synthetischem Blut durch das nicht gewebte Textilmaterial über die gesamte Testdauer auftritt. Diese Eigenschaft wird gemessen gemäß einer modifizierten ASTM-Testmethode ES21, bei der das Textilmaterial der Testflüssigkeit bei 0 bar (psi) für fünf Minuten, dem Maximaldruck für eine Minute und dann 0 bar (psi) für 54 Minuten ausgesetzt ist. Der Widerstand gegen das Eindringen von Blut wird in Pfund pro Quadratzoll (psi) gemessen.
WVTR: Der WVTR eines Textilmaterials ist die Wasserdampfübertragungsrate, die ein Anzeichen dafür ist, wie komfortabel ein Textilmaterial beim Tragen ist. WVTR wird gemessen gemäß der ASTM-Standardtestmethode für eine Wasserdampfübertragung von Materialien, Bestimmung E-96-80.
Bakterielle Filtrationseffektivität: Die bakterielle Filtrationseffektivität (BFE) ist ein Maß der Fähigkeit eines Textilmaterials, den Durchtritt von Bakterien durch dieses Material zu stoppen, Ein höherer BFE-Wert ist im allgemeinen eher bevorzugt, insbesondere bei medizinischen Anwendungen. BFE wird in Prozent gemessen, gemäß einer Militärspezifikation MIL-M-36954C, 4.4.1.1.1 und 4.4.1.2.
Schmelzflussrate: Die Schmelzflussrate (MFR) ist ein Maß der Viskosität eines Polymers. Die MFR wird ausgedrückt als das Gewicht des Materials, das von einer Kapillare bekannter Abmessungen unter einer speziellen Belastung oder Scherrate über eine gemessene Zeitdauer fließt und wird in Gramm/10-Minuten bei 230ºC gemessen, beispielsweise gemäß dem ASTM-Test 1238, Zustand E.
Das Gebiet der nicht-gewebten Textilmaterialien ist sehr abwechslungsreich, und umfasst absorbierende Produkte, wie beispielsweise Windeln, Wischtücher und Produkte für die weibliche Hygiene sowie Barriereprodukte, wie beispielsweise medizinische Bekleidung und Abdeckungen sowie Verbandsmaterial. Für Anwendungszwecke im letztgenannten Bereich, wurde ein weiches, nicht-gewebtes Laminat durch die Erfinder entwickelt, das eine gute Flüssigkeitsabweisung, eine gute Atemfähigkeit und eine gute Festigkeit aufweist. Die bestimmten Komponenten der Produkte der persönlichen Hygiene, wo dieses Textilmaterial verwendet werden kann, sind beispielsweise Austrittsbarrieren, wie beispielsweise Eindämmungsklappen, äußere Abdeckungen und Beinmanschetten.
Die Fasern, aus denen das Textilmaterial der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, können durch Schmelzblas- oder Spinnbindungsverfahren hergestellt werden, die im Stand der Technik gut bekannt sind. Diese Verfahren verwenden im allgemeinen einen Extruder, um geschmolzenes, thermoplastisches Polymer an einen Spinnkopf zu liefern, wo das Polymer so zu Fasern geformt wird, dass Fasern erhalten werden, die Stapellänge haben können oder langer sind. Die Fasern werden dann ausgezogen, gewöhnlich pneumatisch, und auf einer sich bewegenden, durchbrochenen Matte oder einem Band abgelegt, um das nicht gewebte Textilmaterial zu bilden. Die bei Spinnbindungs- und Schmelzblasverfahren erzeugten Fasern sind Mikrofasern, wie oben definiert.
Das Textilmaterial der vorliegenden Erfindung ist ein mehrschichtiges Laminat. Ein Beispiel eines Laminats ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem einige der Schichten spinngebunden und einige schmelzgeblasen sind, wie beispielsweise ein spinngebunden/schmelzgeblasen/spinngebunden-(SMS)-Laminat, wie offenbart im US- Patent 4 041 203, Brock u. a., dem US-Patent 5 169 706 Collier u. a., und dem US- Patent 4 374 888, Bornslaeger. Ein derartiges Laminat kann der Reihe nach auf ein sich bewegendes Formband abgelegt werden, zunächst eine spinngebundene Textilschicht, dann eine schmelzgeblasene Textilschicht und schließlich eine weitere spinngebundene Schicht, wobei das Laminat anschließend in einer unten beschriebenen Weise gebunden wird. Alternativ können die Textilschichten einzeln hergestellt, zu Rollen zusammengestellt und in einem getrennten Verbindungsschritt kombiniert werden. Derartige Textilmaterialien haben gewöhnlich ein Flächengewicht zwischen etwa 0,1 bis 12 osy (6 bis 400 g/m²) oder mehr, bevorzugt von 25,4 bis 101,7 g/m² (0,75 bis 3 osy).
Nicht-gewebte Textilmaterialien werden gewöhnlich in einer Weise gebunden wie sie hergestellt werden, um ihnen eine ausreichende strukturelle Integrität zu verleihen, um den Belastungen der weiteren Bearbeitung in ein Fertigprodukt zu widerstehen. Das Binden kann auf vielfältige Weise durchgeführt werden, wie beispielsweise durch Hydroverschlingung, Nadeln, Ultraschallbinden, Klebstoffbinden und thermisches Binden.
Das Ultraschallbinden wird beispielsweise durchgeführt, indem man das Textilmaterial zwischen einem Ultraschallhorn und einer Ambosswalze hindurchführt, wie dies im US-Patent 4 374 888, Bornslaeger, dargestellt ist.
Ein thermisches Binden eines nicht-gewebten Textilmaterials kann durchgeführt werden, indem man das nicht gewebte Textilmaterial zwischen den Walzen einer Kalandermaschine hindurchtreten lässt. Mindesten eine der Walzen des Kalanders ist beheizt und mindestens eine der Walzen, nicht notwendigerweise die gleiche, die beheizt wird, hat ein Muster, das in das nicht gewebte Textilmaterial eingedrückt wird, wenn dieses zwischen den Walzen hindurchtritt. Wenn das Textilmaterial zwischen den Walzen hindurchtritt, wird es sowohl einem Druck als auch einer Wärme ausgesetzt. Die Kombination von Wärme und Druck, die in einem bestimmten Muster aufgebracht wird, führt zur Erzeugung von geschmolzenen Bindungsbereichen im nicht-gewebten Textilmaterial, wobei die Bindungen am Textilmaterial dem Muster der Bindungspunkte an der Kalanderwalze entsprechen.
Verschiedene Muster für Kalanderwalzen wurden entwickelt. Ein Beispiel ist das Hansen-Pennings-Muster mit zwischen 10 bis 25% Bindungsfläche mit 100 bis 500 Bindungen/6,45 cm² (1 Quadratzoll), wie im US-Patent 3 855 046, Hansen und Pennings, beschrieben. Ein weiteres übliches Muster ist ein Rombenmuster mit sich wiederholenden und leicht versetzten Romben.
Die exakte Kalandertemperatur und der Druck zum Binden der nicht-gewebten Bahn hängen ab von den thermoplastischen Materialien oder dem thermoplastischen Material, aus denen die Bahn hergestellt ist. Generell liegen die bevorzugten Temperaturen für Polyolefine zwischen 150 und 350ºF (66 und 177ºC) und der Druck zwischen 54 und 179 N/mm (300 und. 1000 Pfund pro linearem Zoll). Insbesondere liegen die bevorzugten Temperaturen für Polypropylen zwischen 270 und 320ºF (132 und 160ºC) und der Druck zwischen 72 und 143 N/mm (400 und 800 Pfund pro linearem Zoll).
Die thermoplastischen Polymere, die zum Durchführen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, können alle diejenigen sein, die dem Fachmann auf dem vorliegenden Gebiet als üblicherweise zum Schmelzblasen und Spinnbinden verwendeten Polymere bekannt sind. Derartige Polymere enthalten Polyolefine, Polyester, Polyurethane und Polyamide, sowie Mischungen daraus, insbesondere Polyolefine, wie beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, Polybutylen, Äthylencopolymere, Propylencopolymere und Butylencopolymere sowie Mischungen daraus.
Die spinngebundene Schicht des Textilmaterials der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt Polyolefin, insbesondere Polypropylen mit einer Schmelzflussrate (MFR) zwischen 9 und 1000 und insbesondere bevorzugt zuwischen 9 und 100. Die MFR ist ein Maß für die Viskosität des Polymers, wobei eine höhere Zahl eine niedrigere Viskosität anzeigt. Geeignete Polypropylene für die spinngebundenen Schichten sind im Handel erhältlich als PD-9355 bei Exxon Chemical Company, Baytown, Texas. Die Fasern der spinngebundenen Schicht sollten einen kleinen Durchmesser haben, und sollten insbesondere eine längenbezogene Dichte im Bereich von 1,5 bis 2,2 den oder einen mittleren Durchmesser von größer als 10 um aufweisen.
Die schmelzgeblasene Schicht des Textilmaterials, die erfindungsgemäß verwendet wird, ist eine Kombination aus Polypropylen und Polybutylen, einige Beispiele dafür sind jene der US-Patente 5 165 979 und 5 204 174; und insbesondere ein Polypropylen mit einer MFR zwischen 200 und 5000 mit 0,5 bis 15 Gew.-% Polybutylen. Ein geeignetes Polypropylen hat eine Schmelzflussrate von etwa 800 und ist 3746-G von Exxon Chemical Co., Baxtown, Texas, und ein geeignetes Polybutylen ist erhältlich als DP-8911 bei Shell Chemical Company, Houston, Texas.
Die schmelzgeblasene Bahn, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann ebenfalls ein Polypropylen enthalten, das gemäß dem US-Patent 5 213 881 modifziert ist. Dieses Patent beansprucht eine nicht gewebte Bahn aus feinen Fasern, die aus Polymerströmen gebildet wurden, wobei die Fasern eine mittlere Größe von 1 bis 3 um aufweisen, wobei die Bahn Porengrößen aufweist, die überwiegend im Bereich von 7 bis 12 um verteilt sind, wobei die Spitze der Porengrößenverteilung bei weniger als 10 um liegt, wobei die Polymerströme aus Reaktorgranulaten eines modifizierten Propylenpolymers hergestellt wurden, polymerisiert mit einem Ziegler-Natta-Katalysator, und wobei das Polymer eine Molekulargewichtsverteilung zwischen 2,8 und 3,5 Mw/Mn und eine modifizierte Polymerschmelzflussrate von größer als 3000 g/10 min bei 230ºC aufweist. Das modifizierte Propylenpolymer kann das Ergebnis eines Zusatzes von bis zu 3000 ppm Peroxid zum Reaktorgranulat vor denn Ausbilden der Bahn sein.
Die schmelzgeblasene Schicht des Textilmaterials der vorliegenden Erfindung enthält eine Fluorkohlenstoffchemikalie, um dem Textilmaterial eine Flüssigkeitsabweisung mit niedriger Oberflächenspannung zu verleihen, die irgendeine derjenigen Substanzen sein kann, die im US-Patent 5 178 931, Sp. 7, Z. 40 bis Sp. 8, Z. 60 offenbart wird. Ein besonders gut geeigneter Zusatz ist FX-1801, früher L-10307 genannt, der bei 3M Company, St. Paul, Minnesota, erhältlich ist. Das Material wird als Additiv M im oben zitierten Patent beschrieben und wird beschrieben mit einem Schmelzpunkt von etwa 130 bis 138ºC. Dieses Material wird den schmelzgeblasenen Schichten mit einem Anteil von etwa 0,1 bis etwa 2,0 Gew.-% oder mehr zugefügt, insbesondere zwischen etwa 0,25 und 1,0 Gew.-%. Wie in den obigen Patenten beschrieben, ist das Fluorkohlenstoff-Additiv ein inneres Additiv, zu unterscheiden von oberflächlich aufgebrachten Additiven, und wandert an die Oberfläche der schmelzgeblasenen Fasern, wenn sie hergestellt werden.
Die spinngebundene Schicht des Textilmaterials der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls ein Fluorkohlenstoff-Additiv enthalten. Das kann das gleiche Additiv wie bei der Schmelzblasschicht sein und es kann in einem Anteil zwischen 0,1 und 2,0 Gew.-% vorhanden sein.
Die Schichten des Textilmaterials der vorliegenden Erfindung können ebenfalls feuerabweisende Substanzen zum Erhöhen des Widerstandes gegen Feuer, Pigmente, um jeder Schicht die gleiche Farbe oder unterschiedliche Farben zu verleihen, und/oder Chemikalien sein, wie beispielsweise gehemmte Amine, um einen verbesserten Widerstand gegen ultraviolettes Licht zu erreichen. Flammhemmende Substanzen und Pigmente für spinngebundene und schmelzgeblasene, thermoplastische Polymere sind im Stand der Technik bekannt und sind innere Additive. Wenn ein Pigment verwendet wird, liegt es im Wesentlichen mit einem Anteil weniger als 5 Gew.-% der Schicht vor.
Das Textilmaterial der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls Oberflächenbehandlungen aufweisen, die aufgebracht wurden, um spezialisiertere Wirkungen zu erreichen. Solche Oberflächenbehandlungen und ihre Verfahren der Aufbringung sind im Stand der Technik bekannt und enthalten beispielsweise antistatische Behandlungen, aufgebracht beispielsweise durch Sprühen oder Tauchen. Ein Beispiel einer derartigen Oberflächenbehandlung ist die Aufbringung eines antistatischen Mittels Zelec®, erhältlich bei E.I. duPont, Wilmington, Delaware.
Das Textilmaterial der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls einschürgedehnt sein, wie in den oben zitierten Patenten beschrieben. Ein Einschnürdehnen oder weichmachen dient dazu, das Textilmaterial weich zu machen ohne einen unakzeptablen hohen Anteil der Materialeigenschaften zu verlieren.
Da ein gewichtsmäßig leichteres Textilmaterial mit den gleichen Eigenschaften wie ein schwereres Textilmaterial im allgemeinen bevorzugt wird, werden die Eigenschaften des Textilmaterials der vorliegenden Erfindung sowohl verglichen auf der Basis des Gewichts als auch auf der Basis von Barriereeigenschaften.
Die oben beschriebenen Merkmale des Textilmaterials der vorliegenden Erfindung werden durch die untenstehenden Beispiele erläutert, wobei die Ergebnisse ihrer Untersuchung in Tabelle 1 angegeben sind. Es soll darauf hingewiesen werden, dass die Beispiele 1 und 2 Beispiele des Textilmaterials der vorliegenden Erfindung sind, während die anderen dies nicht sind.

Beispiel 1

Ein Laminat mit einer schmelzgeblasenen Schicht von etwa 0,5 osy (17 g/m²) zwischen zwei Schichten eines spinngebundenen Materials von etwa 0,55 osy (18,7 g/m²) wurde hergestellt, um ein endgültiges SMS-Laminat mit etwa 1,6 osy (54 g/m²) Flächengewicht zu erhalten. Die spinngebundenen Schichten wurden aus Polypropylencopolymer hergestellt, bezeichnet PD-9355 von Exxon Chemical Co. Die schmelzgeblasenen Schichten wurden aus Polypropylen hergestellt, bezeichnet 3746G von Exxon Chemical. Die schmelzgeblasenen Schichten enthielten einen Fluorkohlenstoff FX-1801 in einem Anteil von etwa 1 Gew.-% und Polybutylen Shell DP-8911 in einem Anteil von etwa 10 Gew.-%. Dieses Textilmaterial wurde einschnürungs-erweicht durch 8% bei Raumtemperatur.

Beispiel 2

Ein Laminat mit einer schmelzgeblasenen Schicht von etwa 0,5 osy (17 g/m²) zwischen zwei Schichten eines spinngebundenen Materials von etwa 0,5 osy (17 g/m²) wurde hergestellt für ein endgültiges SMS-Laminat, das geringfügig leichter als Beispiel 1 mit einem Flächengewicht von 1,5 osy (51 g/m²) war. Die spinngebundenen Schichten wurden aus einem Propylencopolymer, bezeichnet als PD-9355 von Exxon Chemical Co. hergestellt, und eine der spinngebundenen Schichten enthielt den Fluorkohlenstoff FX-1801 von 3M Corporation mit einem Anteil von etwa 0,25 Gew.- %. Die schmelzgeblasenen Schichten wurden aus Polypropylen hergestellt, bezeichnet 3746G von Exxon Chemical. Die schmelzgeblasenen Schichten enthielten einen Fluorkohlenstoff FX-1801 in einem Anteil von etwa 0,75 Gew.-% und Polybutylen DP-8911 von Shell in einem Anteil von etwa 10 Gew.-%. Dieses Textilmaterial wurde einschnürungs-erweicht, um 8% bei Raumtemperatur. TABELLE 1
1) x 33,91 g/cm²
2) x 0,069 10&sup5; Pa
3) x 4,54 N
Evol. 3* - Dieses Material ist kommerziell erhältlich bei Kimberly-Clark Corporation, Neenah, Wisconsin, als Teil einer medizinischen Bekleidung unter der Handelsbezeichnung Evolution 3. Es ist ein dreischichtiges SMS-Laminat mit zwei spinngebundenen Polypropylenschichten und einer schmelzgeblasenen Polypropylenschicht.
Die Schlüsselverhältnisse zum Bestimmen der verschiedenen Eigenschaften, basierend auf dem Gewicht der schmelzgeblasenen Schicht und deren Barrierequalitäten, sind in untenstehender Tabelle 2 für die beiden Textilmaterialien der Tabelle 1 angegeben, unter Verwendung der in Tabelle 1 angegebenen Einheiten. Das wichtigste Verhältnis ist das der Barriereeigenschaft (Hydrodruckhöhe) zum Gewicht der schmelzgeblasenen Schicht, da es anzeigt, ob ein gewichtsmäßig leichteres Textilmaterial mit vergleichbaren Barriereeigenschaften, wie denen, die bereits erhältlichsind, erzeugt werden kann. Die schmelzgeblasene Schicht ist diejenige Schicht, die primär für die Barriereeigenschaften verantwortlich ist. TABELLE 2
Es wurde festgestellt, dass das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Textilmaterial gewöhnlich Verhältnisse in dem Bereich aufweist, die aus Tabelle 3 ersichtlich sind, unter Verwendung der Einheiten der Tabelle 1.

TABELLE 3

Vorliegende Erfindung

Hydrodruckhöhe zu Flächengewicht der zweiten Schicht (schmelzgeblasen) > 115
RBP zu Flächengewicht (schmelzgeblasen) > 1.0
BFE zu Flächengewicht (schmelzgeblasen) > 180
WVTR zu Hydrodruckhöhe < 75
Napf-Verdrückung zu Zugefestigkeit < 150
Es wurde somit gezeigt, dass ein Textilmaterial hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung fest ist, bessere Barriereeigenschaften und eine bessere Atemfähigkeit aufweist, und weicher ist als andere Textilmaterialien mit etwa dem gleichen Flächengewicht. Indem man die Barriereeigenschaften des vorliegenden, neuen Textilmaterials etwa vergleichbar mit gegenwärtigen Laminaten hält, wird die Herstellung eines dünneren, gewichtsmäßig leichteren Materials gestattet, mit der damit in Verbindung stehenden Reduzierung des Rohmaterials der Produktion und der Wegwerfkosten, und einem Anstieg des Komforts für den Träger.

Claims

1. Nicht-gewebtes Laminat mit:

einer ersten Schicht einer nicht-gewebten Bahn mit einem Flächengewicht zwischen 5 und 70 g/m², enthaltend kontinuierliche Filamente, die einen mittleren Durchmesser von mehr als 10 um aufweisen und aus einem thermoplastischen Polymer hergestellt sind, und

einer zweiten Schicht einer nicht-gewebten Bahn mit einem Flächengewicht zwischen 5 und 70 g/m², die Filamente mit einem mittleren Durchmesser von weniger als 10 um umfasst und hergestellt ist aus einer Mischung aus Polypropylen und zwischen 5 bis 15 Gew.-% Polybutylen, und einem Fluorkohlenstoffbestandteil in einem Anteil zwischen etwa 0,1 bis 2,0 Gew.-%, und;

einer dritten Schicht einer nicht-gewebten Bahn mit einem Flächengewicht zwischen 5 und 70 g/m², die kontinuierliche Filamente aufweist, die einen mittleren Durchmesser von mehr als 10 um haben und aus einem thermoplastischen Polymer hergestellt sind,

wobei die Schichten thermisch gebunden sind, um ein Laminat zu bilden, das ein Verhältnis der Hydrodruckhöhe zum Flächengewicht der zweiten Schicht von mehr als 115, (wobei die Hydrodruckhöhe in cm und das Flächengewicht in osy ausgedrückt ist -1 osy entspricht 33,91 g/m²), ein Verhältnis des Widerstands gegen das Eindringen von Blut zum Flächengewicht der zweiten Schicht von größer als 1 (wobei der Widerstand in psi ausgedrückt ist -1 psi entspricht 0,069 · 10&sup5; Pa, und das Flächengewicht ausgedrückt ist in osy -1 osy entspricht 33,91 g/m²) und ein Verhältnis von WVTR zur Hydrodruckhöhe von weniger als 75 aufweist (WVTR ist ausgedrückt in g/m²/Tag, und die Hydrodruckhöhe ist ausgedrückt in cm).

2. Nicht-gewebtes Laminat nach Anspruch 1, wobei die erste und/oder dritte Schicht ferner einen Fluorkohlenstoff-Zusatz in einem Anteil zwischen etwa 0,1 bis 2,0 Gew.-% aufweist.

3. Nicht-gewebtes Laminat nach Anspruch 1, wobei die erste und/oder die dritte Schicht ferner eine oberflächlich aufgebrachte Antistatikbehandlung aufweist.

4. Nicht-gewebtes Laminat nach Anspruch 1, das durch Einschnüren weich gemacht wurde.

5. Nicht-gewebtes Laminat nach Anspruch 1, wobei die zweite Schicht aus Polypropylen mit einer Schmelzflussrate von etwa 3000 g/10 min. hergestellt ist.

6. Laminat nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der Schichten ein Pigment aufweist, das in einem Anteil von weniger als 5 Gew.-% vorhanden ist.

7. Laminat nach Anspruch 1, wobei das Laminat ein Verhältnis von BFE zum Flächengewicht der zweiten Schicht von mehr als 180 aufweist (BFE ist ausgedrückt in Prozent, und das Flächengewicht ist ausgedrückt in osy - 1 osy entspricht 33,91 g/m²).

8. Artikel ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Kleidungsstücken, medizinischen Produkten, Textilmaterialien der persönlichen Hygiene und Outdoor-Textilmaterialien, enthaltend das Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

9. Medizinische Bekleidung, umfassend das Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

10. Gesichtsmaske, umfassend das Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

11. Sterilisationsumhüllung, umfassend das Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

12. Autoabdeckung, umfassend das Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

13. Bootabdeckung, umfassend das Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

14. Camper/Reise-Textilmaterial, umfassend das Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

15. Landwirtschaftliches Textilmaterial, umfassend das Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 7.