DE69524148T2

DE69524148T2 - Verbundvliesstoffe

Info

Publication number: DE69524148T2
Application number: DE69524148T
Authority: DE
Inventors: Linda Ann Connor
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1994-06-29
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 2002-06-06
Anticipated expiration: 2015-06-20
Also published as: US5455110A; AU2331395A; EP0690163A2; KR100353584B1; EP0690163B1; AU691609B2; JPH0849158A; CA2152709A1; MX9502433A; EP0690163A3; KR960001256A; DE69524148D1

Description

Die Erfindung betrifft Verbundvliesstoffe einschließlich eines dreidimensionalen Vliesbestandteils. In einem ihrer spezifischeren Aspekte betrifft die Erfindung Verbundvliesstoffe, die unerwartet gute Eigenschaften bezüglich der Verbindung von Volumen, Barriereeigenschaften und Luftdurchlässigkeit aufweisen und in denen wenigstens ein Band (web) ein dreidimensionales Vlies aus thermoplastischen Fasern ist.
In verschiedenen Industrien erhält Schutzkleidung eine steigende Bedeutung für Arbeiter und deren Arbeitgeber, um Sorgen hinsichtlich Gesundheit, Sicherheit und Sauberkeit zu begegnen. Während der Grad dieser Sorgen von Industrie zu Industrie unterschiedlich sein kann, müssen die Arbeiter vor dem Ausgesetztsein von Verunreinigungen, wie Asbest oder anderem Fasermaterial, teilchenartigem Material und Flüssigkeiten, wie Wasser und Öl, geschützt werden. Während effektiver Schutz zur Verfügung gestellt werden muss, muss die Bekleidung dem Arbeiter auch einen annehmbaren Grad an Komfort gewähren (d. h. Atmungsaktivität). Dieses Merkmal ist besonders wichtig für Arbeiter, die extremen oder wechselnden Temperaturen, Feuchtigkeitsbedingungen etc. ausgesetzt sind.
Daher wurde eine große Anstrengung auf die Entwicklung von Schutzkleidung gerichtet, die die Arbeiter mit einem guten Grad (d. h. annehmbaren Grad) an Schutz und Komfort versieht. Die Entwicklung einer solchen Kleidung ist eine schwierige Aufgabe, da der Schutz natürlicherweise zu Undurchlässigkeit führen kann, welche umgekehrt dazu neigt, den Komfort zu verschlechtern. Dieser Mangel an Komfort wird oder kann verursacht werden durch die Unfähigkeit der Bekleidung zu atmen.
Luftdurchlässigkeit (d. h. Porosität) ist ein wichtiger Faktor für die Leistung von Stoffen wie jenen, die zur Herstellung von Schutzkleidung verwendet werden. Luftdurchlässigkeit stellt auch einen Indikator für die "Atmungsaktivität" von wetter- und regenfestem Stoff und beschichtetem Stoff allgemein dar. Herstellungsverfahren können einen spürbaren Einfluss auf die Porosität haben, indem sie Veränderungen in der Länge der Luftfließwege durch den Stoff bewirken. Zum Beispiel macht heißes Kalandern während des Herstellungsverfahrens die Fasern flach und reduziert die Luftdurchlässigkeit. Andere Faktoren, die in der Herstellung von Schutzkleidung berücksichtigt werden müssen, beinhalten Volumen und Barriereeigenschaften.
Der Stand der Technik hat versucht, die oben beschriebenen Bedürfnisse für Komfort- und Schutzkleidung zu befriedigen. Zum Beispiel beschreibt das US-Patent 4,823,404 Schutzkleidung, die separate Ober- und Unterteile aufweist, in denen die Oberseite eines jeden Teils aus Vlies hergestellt wurde, das eine glattkalanderte äußere Oberfläche und eine nichtkalanderte innere Oberfläche hat und in dem die Rückseite eines jeden Teils aus einem atmungsaktiven Material hergestellt ist. Zusätzlich beschreibt das US- Patent 3,971,373 ein poröses Folienprodukt, das ein Band aus Meltblown-Mikrofasern und eine dreidimensionale Anordnung von Teilchen umfasst. Weiterhin beschreibt das US-Patent 5,165,979 ein dreidimensionales Vlies aus gezogenen thermoplastischen Fasern, die aus einer Mischung aus Polypropylen und Polybutylen gebildet wurden und die Kombination eines solchen Vlieses mit verschiedenen Schichten in Verbundform, die speziell für Wischanwendungen nützlich ist.
Zusätzlich offenbart die EP-A-0 370 835 ein Vlieskompositmaterial, geeignet als Sterilisationshülle, umfassend eine Schicht eines Meltblown-Stoffs aus thermoplastischen Polymermikrofasern und zwei vorgebundenen Verstärkungsgewebeschichten aus thermoplastischen Polymerfasern gewählt aus spunbonded, nassgelegten (wetlaid) und gekrempelten (carded) Bändem. Die Meltblown-Stoffschichten und die Verstärkungsstoffschichten sind nebeneinander in einem Oberfläche-zu-Oberflächeveflältnis gelegen und die Meltblown-Stoffschicht liegt zwischen den Verstärkungsstoffschichten.
Jedoch hat der Stand der Technik aus verschiedenen Gründen den Bedarf nach komfortabler Schutzkleidung, die sowohl gute Barriereeigenschaften als auch gute Luftdurchlässigkeit aufweist, nicht erfüllt. Daher existiert ein Bedarf für solche Kleidung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verbundvliesstoff zur Verfügung zu stellen, der gute Barriereeigenschaften, Volumen und Luftdurchlässigkeit aufweist.
Ein weiteres Problem der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verbundvliesstoff zur Verfügung zu stellen, der wirkungsvoll zur Herstellung von Schutzkleidung verwendet werden kann.
Ein weiteres Problem der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verbundvliesstoff zur Verfügung zu stellen, der eine solche Schutzkleidung mit gutem Volumen (d. h. Dicke) und guten Barriereeigenschaften gegen Flüssigkeiten, wie Öl und Wasser, ausstattet und daher dem Träger einen annehmbaren Grad an Schutz verschafft.
Ein weiteres Problem der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verbundvliesstoff zur Verfügung zu stellen, der eine solche Schutzkleidung mit guter Luftdurchlässigkeit (d. h. Atmungsaktivität) möglich macht und daher den Träger mit einem annehmbaren Grad an Komfort versorgt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verbundvliesstoff zur Verfügung zu stellen, der den Träger einer Schutzkleidung aus einem solchen Stoff mit größerem Komfort und mit wenigstens dem gleichen Schutz versorgt wie eine Schutzkleidung aus einem Verbundvliesstoff, der kein dreidimensionales Meltblown-Vlies beinhaltet.
Diese und andere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung ersichtlich werden.
Die Lösung dieser Aufgaben ist ein Verbundvliesstoff mit guten Barriereeigenschaften, Volumen und Luftdurchlässigkeit, wobei der Verbundstoff ein erstes flaches Spunbond- Vlies aus thermoplastischen Fasern, ein dreidimensionales Meltblown-Vlies aus thermoplastischen Fasern und ein zweites flaches Spunbond-Vlies aus thermoplastischen Fasern umfasst, wobei das dreidimensionale Meltblown-Vlies zwischen dem ersten und zweiten Spunbond-Vlies liegt.
In Kürze beschrieben stellt die vorliegende Erfindung einen Verbundvliesstoff zur Verfügung, der ein dreidimensionales Vlies beinhaltet und der insbesondere zur Herstellung von Schutzkleidung nützlich ist. In Übereinstimmung mit dieser Erfindung weist eine solche Schutzkleidung ein unerwartet gutes Volumen, Barriereeigenschaften und Luftdurchlässigkeit auf.
Der Vliesstoff dieser Erfindung umfasst, allgemein gesagt, einen Verbund aus wenigstens drei Bändern gebildet aus thermoplastischen Fasern, von denen wenigstens zwei flache Spunbond-Vliese sind und wenigstens eines ein dreidimensionales Meltblown- Vlies ist.
Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung, die eine Maschine zur Herstellung von dreidimensionalen Meltblown-Vliesen zeigt.
Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines dreidimensionalen Meltblown-Vlieses.
Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Verbunds entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Wenn die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform und Verfahren beschrieben wird, so soll die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform oder dieses Verfahren beschränkt werden. Im Gegenteil, die Erfindung soll alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abdecken, wie sie durch den Umfang der Erfindung, definiert durch die anhängenden Ansprüche, beinhaltet sein können.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird der Verbundvliesstoff durch Verbinden von (1) des ersten und zweiten flachen Spunbond-Vlieses aus thermoplastischen Fasern und (2) eines dreidimensionalen Meltblown-Vlieses aus thermoplastischen Fasern hergestellt, wobei das dreidimensionale Meltblown-Vlies zwischen dem ersten und zweiten Spunbond-Vlies liegt (d. h. verbunden ist). In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das dreidimensionale Meltblown-Vlies aus Fasern gebildet, die eine Mischung aus Polypropylen und Polybutylen umfassen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste und zweite Spunbond-Vlies je aus Polypropylenfasern gebildet. Wie hier verwendet, beinhaltet der Bezug auf ein Polymer, wie "Polypropylen", Copolymere und Mischungen mit anderen Komponenten, die zur Herstellung von thermoplastischen Fasern und Filamenten verwendet werden können und in Übereinstimmung mit der Erfindung verwendbar sind, wie es von Fachleuten verstanden wird.
Für die Zwecke dieser Erfindung bezieht sich der Begriff "Spunbond-Vlies" auf ein Band aus Vliesmaterial gebildet durch Spunbond-Techniken, die in diesem Bereich konventionell sind und allgemein in dieser Anmeldung beschrieben sind. Zusätzlich bezieht sich der Begriff "Meltblown-Vlies" auf ein Band aus Vliesmaterial gebildet durch Meltblown- Techniken, die in diesem Bereich konventionell sind und ebenso in dieser Anmeldung allgemein beschrieben sind. Die in dieser Erfindung verwendeten Meltblown-Vliese haben eine dreidimensionale Struktur und die Bildung dieser speziellen Struktur ist in dieser Anmeldung beschrieben.
Zusätzlich zeigt der Begriff "gute Barriereeigenschaften" an, dass der durch diese Erfindung zur Verfügung gestellte Stoff effektiv zur Herstellung von Schutzkleidung (d. h. Arbeitskleidung) verwendet werden kann, die den Träger mit einem annehmbaren und wirksamen Grad an Schutz gegen Flüssigkeiten wie Öl und Wasser versorgt. Der Begriff "gute Luftdurchlässigkeit" zeigt an, dass der durch diese Erfindung zur Verfügung gestellte Stoff wirkungsvoll zur Herstellung von Schutzkleidung verwendet werden kann, die atmungsaktiv ist und deshalb den Träger mit einem annehmbaren und effektiven Grad an Komfort versorgt.
Weiterhin weist der Begriff "gutes Volumen" darauf hin, dass der durch diese Erfindung zur Verfügung gestellte Stoff wirkungsvoll zur Herstellung von Schutzkleidung verwendet werden kann, die ein ausreichendes Volumen (d. h. Dicke) aufweist, um den Träger mit einer komfortablen Schutzkleidung zu versorgen, die einen annehmbaren und effektiven Grad an Schutz gegen Verunreinigungen zeigt.
In Fig. 1 ist eine Vliesherstellungsmaschine 10 zur Herstellung eines Meltblown-Vlieses 12 aus einer Anzahl an Schichten (102, 104,106, 108, 110, 112, 114 und 116 in Fig. 2) aus Meltblown-Fasern 50 gezeigt. Die Maschine 10 beinhaltet acht identische Extruder 14A-H mit entsprechenden Trichtern 16A-H zur Aufnahme von thermoplastischen Harzpellets. Die Extruder 14A-H beinhalten interne Förderschnecken, die von den Motoren 15A-H angetrieben werden. Die Extruder 14A-H werden entlang ihrer Länge auf die Schmelztemperatur der thermoplastischen Harzpellets erhitzt, um eine Schmelze zu bilden. Die durch die Motoren 15A-H getriebenen Förderschnecken treibt das thermoplastische Material durch die Extruder in die anschließenden Förderrohre 20A-H, die mit den Düsenköpfen 22A-H verbunden sind, die eine Düsenbreite 25 haben.
Düsenkopf 22A z. B. umfasst die Düsenspitze 24, die ein Düsenmundstück oder -öffnung hat (nicht gezeigt). Die Düsenspitze kann zurückgesetzt, bündig oder herausstehend sein. Ein heißer Fluss, gewöhnlich Luft, wird den Düsenspitzen durch die Rohre 32 und 34 (Fig. 1) zugeführt, die in Kanälen, anliegend an die Öffnung der Düsenspitze, enden.
Wenn das thermoplastische Polymer die Düsenspitze für jeden Düsenkopf verlässt, schwächt und bricht der hohe Luftdruck den Polymerstrom ab, wobei sich an jedem Düsenkopf Fasern bilden. Entsprechend dieser Erfindung werden die Fasern anschließend gelöscht, z. B. mit einem Nebel aus Wasser aus den Sprühöffnungen 27A-H. Die Sprühöffnungen liegen genau unter der Öffnung der Düsenspitze und besprühen die Fasern 50 mit Wasser bei Raumtemperatur oder geringfügig oberhalb mit einer Flussrate von wenigstens 0,02 Litern/min/2,54 em (mob) Breite der Düsenspitze. Das Faserlöschen ist konventionell wie im US-Patent 3,959,421 beschrieben. Fachleute werden erkennen, dass auch Luft zum Löschen der Fasern verwendet werden kann. Das grundlegende Erfordernis für einen Löschprozess ist es, ausreichend Löschmittel zu verwenden, um das Ziehen der Meltblown-Fasern in die Formungs-Oberfläche (wie unten beschrieben) zur Bildung einer dreidimensionalen Schicht zu ermöglichen.
Sobald die Fasern gelöscht wurden, werden sie auf eine Formungsoberfläche 38 abgeleg, um ein Schicht-Band (layered web) zu bilden. (n einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Formungsoberfläche 38 eine offene Mesh- Drahtoberfläche, in die die Fasern zur Bildung einer dreidimensionalen Schicht gezogen werden. Es können jedoch eine Anzahl alternativer Arten von Formungsoberflächen 38 verwendet werden, um die gewünschte dreidimensionale Struktur zu bilden. Eine Vielzahl solcher Formungsoberflächen ist im Stand der Technik bekannt und im US-Patent 4,741,941 beschrieben.
Ein Vakuum wird hinter der Formungsoberfläche 38 erzeugt, um die Fasern während des Meltblowing-Verfahrens auf die Formungsoberfläche 38 zu ziehen. Separate Vakuumkammern hinter der Formungsoberfläche 38 können für jeden Düsenkopf 22A-H zur Verfügung gestellt werden. Sobald die Faserschichten auf die Formungsoberfläche 38 durch die Mehrfachdüsenköpfe 22A-H abgelegt wurden, wird das Band 12 von der Formungsaberfläche 38 durch Abzugsrollen 40 und 42 abgezogen. An diesem Punkt können, wie in Fig. 1 gezeigt, Prägerollen 44 und 46 verwendet werden, um das Band 12 nach den Abzugsrollen einzurasten und' das Band mit einem Muster zu prägen (wie in Fig. 2 gezeigt). Eine weitere Beschreibung eines erwünschten dreidimensionalen Bandformungsverfahrens findet sich im US-Patent 5,165,979.
In Fig. 3a wird ein Verbund 60 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung im Querschnitt gezeigt. Die dreidimensionale Schicht 62, für die Klarheit übertrieben dargestellt, ist zwischen den flachen Spunbond-Schichten 64 Punkt gebunden mit dem Verbund bei 66 dargestellt. Wie gezeigt, gibt die dreidimensionale Natur der Schicht 62 dem Verbund 60 Volumen und Gestalt.
Ein Fachmann wird erkennen, dass eine Meltblowing-Maschine mit einfachem Kopf anstelle der Mehrfach-Reihenmaschine (multiple bank machine), die dargestellt ist, verwendet werden kann. Zusätzlich kann das Band 12 eine einfache Schicht, mehrere Schichten, die identisch in ihrer Zusammensetzung sind oder mehrere Schichten, von denen einige in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung und einige konventionelle Schichten umfassen. Darüber hinaus wird ein Fachmann erkennen, dass eine Feineinstellung der Geräte und des Verfahrens erforderlich ist, um die Leistung und Effizienz zu optimieren. Eine solche Feineinstellung kann von einem Fachmann ohne unangemessene Experimente vorgenommen werden.
Zusätzlich können die Fasern und das erhaltene Band durch andere faserbildende Techniken, einschließlich z. B. Meltspray-Techniken, gebildet werden. Meltspraying ist ein Verfahren zur Bildung von Fasern aus einem faserbildenden Harz unter Verwendung eines kompakten Sprühkopfdesigns, das üblicherweise einen bis vier Sprühköpfe in einer Anordnung beinhaltet. Die Ausstattung beinhaltet ein Düsengehäuse mit einer hydraulischen Kammer und einer zurückziehbaren Kolbenanordnung zur Freigabe von geschmolzenem Harz: Nach der Freigabe wird das geschmolzene Harz in Berührung gebracht und gezogen von einer ersten Luftzufuhr, die das geschmolzene Harz vollständig umgibt und es in einem vorbestimmten Winkel trifft. Falls zusätzliches Ziehen oder Verdünnen der neugebildeten Fasern erwünscht ist, kann eine zweite faserbildende Luftzufuhr verwendet werden. Die zweite Faserbildung wird am charakteristischsten wenigstens zwei Fluidströme beinhalten, die jeweils auf das Harz/Fasern in einem zweiten Winkel auftreffen.
In verbesserten Ausführungsformen kann die faserbildende Luft auch so abgewinkelt sein, dass sie sich um die sich bildenden Fasern schraubt. Zusätzlich kann der Kolben in der hydraulischen Kammer periodisch an- und abgestellt werden, wobei der Fluss des faserbildenden Harzes unterbrochen wird und dabei unstetig eine Vielzahl an Fasern erzeugt wird.
Sowohl die Meltblowing- als auch die Meltspraying-Techniken Können verwendet werden, um Fasern zu erzeugen, die gezogen und wahllos orientiert sind.
Die Vliesstoffe dieser Erfindung werden unter Verwendung von Spunbond- und Meltblown-Fasern erzeugt. Die Bildung von Spunbond-Material ist bekannt im Stand der Technik und das Design und die Bedienung einer spunbond-bildenden Station wird als wohlbekannt für Fachleute angesehen. Die Spunbond-Vliese werden in konventioneller Weise hergestellt, wie in den folgenden Patenten dargestellt: Dorschner et al. US-Patent Nr. 3,692,618; Kinney US-Patent Nr. 3,338,992 und 3,341,394; Levy US-Patent Nr. 3,502,538; Hartmann US-Patent Nr. 3,502,763 und 3,909,009; Dobo et al. US-Patent Nr. 3,542,615; Harmon Kanadisches Patent Nr. 803,714; Matsuki et al. US-Patent Nr. 3,802,817 und Appel et al. US-Patent Nr. 4,340,563. Andere Verfahren zur Bildung von Vliesen mit fortlaufenden Fasern eines Polymers werden für die Verwendung der vorliegenden Erfindung erwogen.
Spunbond-Materialien, die mit fortlaufenden Fasern hergestellt sind, haben wenigstens drei gemeinsame Merkmale. Erstens, das Polymer wird fortlaufend durch eine Spinndüse extrudiert, wobei sich einzelne Fasern bilden. Danach werden die Fasern entweder mechanisch oder pneumatisch ohne Brechen gezogen, wodurch sich die Polymerfasern molekular orientieren und Zugfestigkeit erhalten. Letztlich werden die fortlaufenden Fasern anschließend im wesentlichen orientierungslos auf einem Zugband abgelegt und unter Bildung eines Bandes gebunden.
Die Bildung von Vliesen aus thermoplastischen Fasern durch Meltblowing ist gut bekannt und in verschiedenen Patenten und Publikationen beschrieben, einschließlich dem Naval Research Laboratory Report Nr. 4364 "Manufacture of super-fine organic Fibers" von V.A. Wendt, E.L. Boon und C.D. Fluharty; Naval Research Laboratory Nr. 5265, "An Improved Device for the Formation of super-fine Thermoplastic Fibers" von K.D. Lawrence, R.T. Lukas und J.A. Young; US-Patente Nr. 3,849,241 von Buntin, et al.; 3,676,242 von Prentice; und 3,981,650 von Page. Lm Allgemeinen verwendet das Meltblowing einen Extruder, um eine heiße Schmelze des thermoplastischen Materials durch eine Reihe von feinen Öffnungen in die Düsenspitzen der Düsenköpfe und die zusammenlaufenden Hochgeschwindigkeitsströme von erwärmtem Gas, gewöhnlich Luft, zu zwingen, die auf jeder Seite der Austrittsöffnungen angeordnet sind. Ein konventioneller Düsenkopf wird im US-Patent Nr. 3,825,380 von Harding et al. dargestellt. Wenn die heiße Schmelze aus den Öffnungen austritt, trifft sie auf den heißen Hochgeschwindigkeitsgasstrom und der Strom an thermoplastischem Material wird durch das Gas verdünnt und in einzelne Fasern gebrochen, die anschließend auf einer sich bewegenden Sammeloberfläche, wie einem Förderband, abgelegt werden, wobei sich ein Band aus thermoplastischen Fasern bildet. Das Meltblown-Band kann dann entweder auf eine Rolle zur späteren Verwendung aufgewickelt werden oder die Meltblown- Schicht kann direkt auf einem Spunbond-Band gebildet werden, wobei sich ein Spunbond/Meltblown/Spunbond("SMS")verbundstoff bildet.
In der Praxis dieser Erfindung können die Spunbond- und Meltblown-Vliese getrennt hergestellt werden und anschließend in einem Offline-Verfahren unter Bildung eines Verbundstoffes gebunden werden. Diese Spunbond- und Meltblown-Vliese können auch in einem Inline-Verfahren hergestellt und gebunden werden, wobei das dreidimensionale Meltblown-Vlies zwischen den Reihen von ungebundenem Spunbond-Vlies abgewickelt wird. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, als dreidimensionale Komponente ein dreidimensionales Vlies aus gezogenen und wahllosen thermoplastischen Fasern zu verwenden, die durch Meltblowing einer Mischung aus Polypropylen und Polybutylen gebildet wurden, wobei gewisse Eigenschaften im Meltblown- Vlies 12 verstärkt werden, verglichen mit 100% Meltblown-Polypropylen. Speziell verbessert das Meltblown-Vlies 12, das durch Meltblowing einer Mischung aus Polypropylen und Polybutylen gebildet wurde, die Barriereeigenschaften, das Volumen und die Luftdurchlässigkeit des Endstoffs. Insbesondere haben wir herausgefunden, dass Mischungen aus 90% bis 50% Polypropylen und aus 10% bis 50% Polybutylen ein Meltblown-Vlies mit diesen gewünschten Eigenschaften erzeugt.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können erhalten werden z. B. durch Mischen in der Meltblown-Schicht von: Polyethylen, Polypropylen und Mischungen und Verschmelzungen davon; Homopolymeren von Polypropylen und Polybutylen; Copolymeren von Polypropylen und Homopolymeren von Polybutylen; Copolymeren von Polypropylen und Copolymeren von Polybutylen; Polyestern, anderen Polyolefinen, Polyamiden und Mischungen und Verschmelzungen davon. Die Copolymere von Polypropylen können Ethylen in Mengen von bis zu ca. 6 Gew.-% enthalten. Die Copolymere von Polybutylen können Ethylen in Mengen bis zu ca. 6 Gew.-% enthalten.
Zusätzlich kann die Meltblown-Sschicht unter Verwendung von ternären Mischungen umfassend Polypropylen, Polybutylen und einem Terpolymer bestehend aus Propylen, 1-Buten und Ethylen hergestellt sein.
Meltblown-Vliese für die Stoffe der vorliegenden Erfindung können bei Polymerdurchsätzen von 178 bis 2670 g pro cm (1 bis 15 Pfund pro Inch) der Düsenkopfbreite pro Stunde hergestellt werden. Sobald das Meltblown-Vlies gebildet wurde, bleibt das Material vorzugsweise ungebunden bis ein solches Material mit dem Spunbond-Vlies verbunden wird, um den strukturierten Stoff dieser Erfindung zu bilden. Für ein solches Binden kann jedes Bindungsmuster mit großen Flächen zwischen den Bindungspunkten verwendet werden (z. B. 8-20% mit großen rautenförmigen Mustern). Wenn jedoch die Bindungsfläche zu groß ist, können die Zwischenräume geschlossen werden. Das Bindungsmuster kann ein Linienmuster, ein Wellenmuster oder ein Punktmuster (z. B. ein Spiralmuster) sein. Ein Punktmuster, bei dem innerhalb bestimmter einzelner Flächen des Materials Bindung auftritt, wird bevorzugt. Das Binden kann durch Ultraschallerwärmen erreicht werden, durch Verwendung eines Klebemittels oder durch Prägen mit erwärmten Rollen.
Bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung wurden die thermoplastischen Fasern einfach durch Mischen der Polymerpellets in den richtigen Gewichtsverhältnissen vor der Zugabe zu den Trichtern gebildet. Die Terpolymere wurden in den gewünschten Verhältnissen während der Herstellung polymerisiert.
Wie oben angemerkt haben die Stoffe dieser Erfindung ein gutes Volumen (d. h. Schutz und Komfort), gute Barriereeigenschaften (d. h. Schutz) und gute Luftdurchlässigkeit (d. h. Komfort). Die Versuche, die zur Bestimmung der Barriereeigenschaften und der Luftdurchlässigkeit verwendet wurden, sind im Folgenden genauer beschrieben:

A. Luftdurchlässigkeit

Bezüglich der durch diese Erfindung zur Verfügung gestellten Stoffe wird die Luftdurchlässigkeit (d. h. Porosität oder Atmungsaktivität) durch den Frazier Porsositätstest bestimmt, der die Flussrate der Luft durch einen Stoff unter einem Druck-Differential zwischen den zwei Stoffoberflächen misst. Da Luftdurchlässigkeit keine lineare Funktion des unterschiedlichen Drucks zwischen den Stoffoberflächen ist, wird der Test bei einem vorgeschriebenen Differential zwischen den zwei Stoffoberflächen einer bekannten Fläche des Versuchsstoffs durchgeführt.
Im Frazierporositätstest wird die Luft durch den Versuchsstoff (20,3 cm · 20,3 cm) (8 Inch · 8 inch) und eine kalibrierte Öffnung unter Verwendung eines Saugventilators gezogen. Unter Kontrolle der Geschwindigkeit des Ventilators wird die Rate des Luftflusses durch den Teststoff eingestellt, um ein Druckdifferential von 1,3 cm (0,51 Inch) an Wasser zwischen den zwei Stoffoberflächen zu erhalten. Die Menge an Luft, die durch den Teststoff strömt, wird als Druckabfall durch eine kalibrierte Öffnung bestimmt, wie angezeigt durch ein vertikales Ölmanometer. Diese Ablesung wird in die Luftflussrate umgerechnet unter Verwendung einer Umrechnungstabelle, die von dem Hersteller des Manometers zur Verfügung gestellt wurde. Die Ergebnisse sind in Kubikfuß der Luft/ Quadrat-Fuß des Teststoffs/ Minute ausgedrückt, oder in cm³/ cm²/ Sekunde. Je höher die Zahl, desto größer die Luftdurchlässigkeit (d. h. Porosität des Stoffs).
Das oben beschriebene Verfahren entspricht den Spezifikationen der Methode 5450, Federal Test Methods Standard Nr. 191A, mit der Ausnahme, dass die Größe des Teststoffs 20,3 cm · 20,3 cm (8 Inch · 8 Inch) anstatt 17,7 cm · 17,7 cm (7 Inch · 7 Inch) ist. Die größere Größe stellt sicher, dass alle Seiten des Teststoffs über den Rückhaltering hinausragen und ermöglicht die sichere und ebene Befestigung des Versuchgegenstands über der Öffnung.

B. Barriereeigenschaften

Die Barriereeigenschaften des durch diese Erfindung zur Verfügung gestellten Stoffs werden durch eine quantitative Barrierentestmethode für Arbeitskleidung bestimmt. Diese Methode ist gestaltet zur Prüfung von Stoffen für die Herstellung von Schutzkleidung, die bei Arbeiten geringen Risikos getragen werden sollen. Diese Methodebestimmt die Leistung der Barriereeigenschaften des Stoffs gegenüber Lösungsmitteln, Wasser und anderen Flüssigkeiten unter Druck wie ihnen ein Träger beim Knien oder Lehnen an eine nasse Oberfläche ausgesetzt wäre.
Der Barriereneigenschaftstest wird wie folgt durchgeführt:
1. Wiegen von 12,7 cm · 12,7 cm (5 Inch · 5 Inch) Filterpapiers zu 2 dp. Aufzeichnen dieses Gewichts als A.
2. Nehmen eines 12,7 cm · 12,7 cm (5 Inch · 5 Inch) Quadrates aus Sicherheitsglas und Stellen eines 12,7 cm · 12,7 cm (5 Inch · 5 Inch) Gummistücks hinter dieses Quadrat.
3. Stellen eines 12,7 cm · 12,7 cm (5 Inch · 5 Inch) Stückes aus Kimwipes® Material auf die Spitze des Quadrats aus Sicherheitsglas und Gummi.
4. Pipettieren von 1,0 ml an Testflüssigkeit auf den Mittelpunkt des Kimwipes® Materials, Sicherstellen, dass die Flüssigkeit nicht zum Rand des Kimwipes® Materials läuft.
5. Stellen einer 15,2 · 15,2 cm (6 Inch · 6 Inch) Probe auf den Teststoff auf der Spitze des Kimwipes®-Materials enthaltend die Probenflüssigkeit. Die behandelte oder kalanderte Seite des Teststoffs sollte mit der Oberfläche nach unten auf dem Kimwipes®-Materials liegen.
6. Legen eines gewogenen Löschpapiers oben auf den Teststoff.
7. Legen des Gummis und des zweiten Quadrats aus Sicherheitsglas oben auf das Löschpapier, wobei ein Sandwich, enthaltend den Teststoff und die Flüssigkeit, gebildet wird.
8. Legen des Sandwichs in eine hydraulische Presse und Einstellen von 0,25 Tonnen für eine Minute.
9. Ablassen des Drucks und Entfernen des Sandwichs.
10. Erneutes Wiegen des Löschpapiers und Aufzeichnen dieses Gewichts als B. Die Ergebnisse werden wie folgt berechnet:
Berechnen des Gewichts der Versuchsflüssigkeit (challenge liquid) wie folgt:
Stellen von 50 ml auf die Waage. Einstellen des Gleichgewichts. Zugeben von 1,0 ml der Versuchsflüssigkeit in den Becher. Aufzeichnen des Gewichts der Flüssigkeit als C.
Der %-Durchlass wird wie folgt berechnet:
Fünfmaliges Wiederholen des Tests, Berechnen des Mittels und der Standardabweichung.
Wiederholen falls Durchlass aufgetreten ist und falls das Löschpapier nass ist.

C. Volumen

Das Volumen des durch diese Erfindung zur Verfügung gestellten Stoffs wird durch einen Test bestimmt, der die Dicke des Stoffs misst, der als der Abstand zwischen der oberen und unteren Oberfläche des Stoffs definiert ist, wie er unter spezifischem Druck gemessen wird.
Die Dicke ist eine der physikalischen Eigenschaften eines textilen Stoffs und ist ein nützliches Maß für die Leistungseigenschaften eines Stoffs, wie vor und nach Abrieb oder Schrumpfung. Da die Dicke erheblich in Abhängigkeit des Drucks, der auf die Stoffprobe ausgeübt wird, schwanken kann, muss der Druck sorgfältig bestimmt und kontrolliert werden bei diesem Testverfahren, wenn die Dicke gemessen wird.
Genauer wird die Dicke oder das Volumen eines 2,5 cm · 2,5 cm (1 Inch · 1 Inch) kreisförmigen Stoffstücks in diesem Test gemessen unter Verwendung eines Skalenvergleichs, der mit einer 12,7 cm · 12,7 cm (5 Inch · 5 Inch) Luciteplatte ausgestattet ist. Der Druck, der durch das Gewicht der Platte, des anhängenden Gewichtsmessstabs und zusätzlicher Gewichte ausgeübt wird, liegt bei 0,1 ± 0,01 Pfund pro Quadrat-Inch (182 ± 5 g). Die Dicke der Proben wird auf annähemd 0,002 cm (Tausendstel eines Inchs) bestimmt.
Fünf Proben werden von jedem Stoffmuster getestet und der Durchschnitt berechnet. In diesem Testverfahren sollten die Testgeräte in der Testatmosphäre gelegen und die Stoffproben an die Testatmosphäre angepasst sein. Die Standardatmosphäre zum Testen ist Luft mit einer eingestellten Luftfeuchtigkeit von 50 ± 2% und eine Temperatur von 22,7 ± 1ºC (73 ± 2ºF). Die Anpassungszeit beträgt 2 Stunden; die Zeit kann jedoch verkürzt werden, falls das Gleichgewicht erreicht wird. Das Gleichgewicht wird als er = reicht angesehen, sobald der Gewichtsanstieg des Stoffmusters, bei nachfolgendem Wiegen nach wenigstens 30 Minuten, weniger als 0,1% des Gewichts der Probe beträgt.
Für die Zwecke dieser Erfindung gibt es keinen etablierten Minimum- oder Maximumspezifikationen für Barriereeigenschaften, Volumen und Luftdurchlässigkeit. Diese Eigenschaften müssen in Kombinationen berücksichtigt werden, um die gewünschten Verbundvliesstoffe dieser Erfindung zu erhalten. In Abhängigkeit der Bedingungen unter denen Schutzkleidung aus solchen Stoffen verwendet wird, kann eine dieser Eigenschaften ausgeprägter sein als eine andere.
Die vorliegende Erfindung wird weiterhin durch die folgenden Beispiele beschrieben, die bestimmte Ausführungsformen beschreiben, die entworfen sind, Fachleute die Praxis dieser Erfindung zu lehren, und die als am besten angesehene Ausführungsform dieser Erfindung darstellen.
Ln diesem Beispiel zeigen die folgenden Abkürzungen die angegebenen Definitionen:
osy = Unze pro Quadrat-Yard
SB - Spunbond
MB = Meltblown
PP = Polypropylen
PB = Polybutylen
3D = Dreidimensional
SD = Standardabweichung
SMS = Spunbond/Meltblown/Spunbond
Bei der Herstellung der Proben wurden die Polymerzusammensetzungen zuerst durch konventionelle Verfahren unter Verwendung der in den Beispielen gezeigten Komponenten hergestellt. Als nächstes werden die Vliesmuster durch bekannte Verfahren hergestellt.

Beispiele

Verbundstoffe mit einer SMS-Bandstruktur werden unter Verwendung der Polymerzusammensetzungen, wie in Tabelle 1 gezeigt, hergestellt.
Die dreidimensionalen Meltblown-Vliese werden unter Verwendung einer Meltblowingmaschine ähnlich der in Fig. 1 gezeigten hergestellt. Die Spunbond-Vliese und die flachen Meltblown-Vliese werden durch konventionelle Techniken und mit Maschinen hergestellt die in der Industrie gut bekannt sind.
In den Beispielen 1-6 werden die Vliese thermisch gebunden (d. h. verbunden) unter Verwendung einer oberen Musterrolle gehalten bei 160ºC (320ºF), einer unteren Musterrolle gehalten bei 157,2ºC (315ºF) eines Bindungsrollendrucks von 17 500-24 500 g pro cm² (auf 250-350 Pfund pro Quadrat-Inch) und einer Liniengeschwindigkeit von 55,2-115,2 m (184-384 Fuß) pro Minute. Das Bindungsmuster ist ein spirales Muster mit einer 8%-igen Bindungsfläche. Das 3D-Meltblown-Vlies wird auf einem 1,68 · 1,68 mm (12 · 12 mesh) Formungsdrahtnetz hergestellt.
Der Formungsdraht für das 3D-Meltblown-Vlies bestimmt den Grad der Dreidimensionalität des Vlieses. Zusätzlich zu dem 1,68 · 1,68 mm (12 · 12 mesh) Formungsdrahtnetzes kann ein Drahtnetz mit einer Größe von 2,38 · 2,38 (8 · 8 mesh) bis 1,19 · 1,19 mm (1'6 · 16 mesh) zur Herstellung des Vlieses verwendet werden.
In Beispiel 7 werden die Vliese off-line gebunden unter Verwendung einer oberen Musterrolle, gehalten bei 123,3ºC (254ºF); einer unteren Ambossrolle, gehalten bei 116,6ºC (242ºF), Bindungsrollendruck von 1406 g pro cm² (20 Pfund pro Inch²) und einer Liniengeschwindigkeit von 851,2 cm (28 Fuß) pro Minute. Das Bindungsmuster ist ein großes rautenförmiges Muster mit 8% Bindungsfläche und ungefähr 28 Bindungen pro 2,54 cm² (Inch²).
Diese Musterstoffe werden anschließend hinsichtlich ihrer Öl- und Wasser Barriereeigenschaften, Volumen und Luftdurchlässigkeit (d. h. Porosität) entsprechend den in dieser Anmeldung früher beschriebenen Versuchen überprüft.
Die Versuchsergebnisse zeigen, dass es ein gutes Volumen für Schutz und Komfort gibt und eine gleiche Flüssigkeitsdurchlässigkeit mit dem flachen und dem 3D-Meltblown- Vlies, die Luftdurchlässigkeit aber viel höher mit dem 3D-Meltblown-Vlies ist. Die höhere Luftdurchlässigkeit weist auf eine höhere Atmungsaktivität hin und daher auf einen größeren Komfort, aber mit gleichen Barriereeigenschaften wie bei SMS-Strukturen mit einem flachen Meltblown-Vlies. Tabelle 1
* PF015 Kennzeichnung wird als gleich zu Valtec HH442H von Himont angesehen
** Duraflex DP8910 von Shell
Die Stoffe der Beispiele 1 bis 6 wurden in-line gebunden, wohingegen der Stoff des Beispiels 7 mit einem vorgebundenen Spunbond-Vlies off-line verbunden wurde. Zusätzlich wurden die Meltblown-Vliese der Beispiele 1 bis 6 off-line hergestellt und anschließend zwischen zwei Reihen von nichtgebundenen Spunbond-Vliesen abgewickelt. Der Stoff des Beispiels 8 war unbehandelt und wurde in-line mit einem Spunbond-Vlies verbunden. Der Stoff des Beispiels 8 hat ein HP-Bindungsmuster und stellt einen normalen SMS-Stoff dar, der allgemein für Schutzkleidung verwendet wird. Tabelle 2 Tabelle 3
Der Stoff des Beispiels 8 wurde nicht auf Luftdurchlässigkeit getestet und die Stoffe der Beispiele 7 und 8 wurden nicht auf ihr Volumen getestet.
Hinsichtlich der Verbundvliesstoffe dieser Erfindung können andere Materialien wie gewünscht zugesetzt werden, wobei verschiedene wirkungsvolle Beispiele erhalten werden und wobei solche anderen Materialien Farbstoffe und Pigmente beinhalten. Falls verwendet, werden diese Materialien in Mengen verwendet, die in der Industrie konventionell sind.
Diese Erfindung wurde detailliert mit besonderem Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, aber Abweichungen und Modifikationen können durchgeführt werden ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den folgenden Ansprüchen beschrieben ist.

Claims

1. Ein Verbundvliesstoff (60) mit guten Barriereeigenschaften, Volumen und Luftdurchlässigkeit, wobei der Verbundstoff umfasst:

A. ein erstes flaches Spunbond-Vlies (64) gebildet aus thermoplastischen Fasern;

B. ein Meltblown-Vlies (62) mit einer dreidimensionalen Struktur, das durch Ziehen thermoplastischer Fasern in eine Formungsoberfläche gebildet wurde; und

C. ein zweites flaches Spunbond-Vlies (64) gebildet aus thermoplastischen Fasern;

wobei das dreidimensionale Meltblown-Vlies zwischen dem ersten und zweiten Spunbond-Vlies liegt.

2. Ein Verbundvliesstoff (60) wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei das erste Spunbond-Vlies (64) aus Polypropylenfasern gebildet ist.

3. Ein Verbundvliesstoff (60) wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei das dreidimensionale Meltblown-Vlies (62) aus Fasern gebildet ist, die eine Mischung aus Polypropylen und Polybutylen umfassen.

4. Ein Verbundvliesstoff (60) wie in Anspruch 3 beschrieben, wobei die Mischung 50 bis 90% Polypropylen und 10 bis 50% Polybutylen umfasst.

5. Ein Verbundvliesstoff (60) wie in Anspruch 3 beschrieben, wobei das dreidimensionale Meltblown-Vlies (62) aus Fasern gebildet ist, die eine Mischung aus (a) Polypropylen, (b) Polybutylen und (c) Polyethylen oder eine Mischung aus Polyethylen und Polypropylen umfassen.

6. Ein Verbundvliesstoff (60) wie in Anspruch 3 beschrieben, wobei das dreidimensionale Meltblown-Vlies (62) aus Fasern gebildet ist, die eine Mischung aus Polypropylen, Polybutylen und einem Terpolymer umfassen, das eine Mischung aus Propylen, 1-Buten und Ethylen umfasst.

7. Ein Verbundvliesstoff (60) wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei das zweite Spunbond-Vlies (64) aus Polypropylenfasern gebildet ist.

8. Eine Schutzkleidung umfassend den Verbundvliesstoff (60) irgendeines der Ansprüche 1, 3 oder 7.