DE69728575T2

DE69728575T2 - Anisotrope elastische folien und bahnen

Info

Publication number: DE69728575T2
Application number: DE69728575T
Authority: DE
Inventors: T. Jobst JAEGER; J. Alan SIPINEN
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2017-10-16
Also published as: WO1999019388A1; AU4674297A; EP1023363A1; JP4647779B2; KR100528043B1; AU730493B2; EP1023363B1; JP2001520244A; DE69728575D1; KR20010031126A; CA2306391A1

Description

Die Erfindung betrifft elastische Folienmaterialien und Laminate, die elastische Folienmaterialien enthalten.
Auf dem Gebiet der Einweg- oder Personalbekleidungsprodukte werden immer häufiger dünne elastische Folienmaterialien, Vliese und andere ähnliche Bahnenmaterialien verwendet, wobei Bekleidung für ein Produkt steht, das auf einem oder in Verbindung mit einem Körper (Mensch oder Tier) verwendet wird. Insbesondere gehören zu diesen Verwendungszwecken Wegwerfwindeln, Trainingshosen, Inkontinenzprodukte, Damenbinden, Verbände, OP-Tücher und -Kittel, medizinische Vliesprodukte, Gesichtsmasken, Sportverbandsmaterialien und dergleichen. Diese elastomeren Materialien werden im Allgemeinen aus herkömmlichen Elastomeren hergestellt, die im Allgemeinen in im Wesentlichen jeder Richtung elastische Eigenschaften zeigen, besonders wenn sie in Form einer elastischen Folie vorliegen. Bei einigen bestimmten Anwendungszwecken ist es jedoch erwünscht, dass Materialien, die primär nur in einer einzigen Richtung elastisch sind, d. h. anisotrope elastische Materialien, zur Verfügung stehen. Eine große Anzahl von Patentanmeldungen und Patenten betrifft dieses Problem, die eine große Vielzahl von Lösungen zur Verfügung stellen. Die üblichste Vorgehensweise bestand auf diesem Fachgebiet darin, ein elastisches Bahnenmaterial mit einem zweiten Bahnenmaterial zu laminieren, das sich in einer Richtung, jedoch nicht in Querrichtung, leicht strecken lässt. Die PCT-Anmeldung Nr. WO 96/10481 erläutert eine Version dieser Vorgehensweise, wobei festgestellt wird, dass die übliche Praxis darin bestand, ein sogenanntes "beim Strecken verbundenes Laminat" herzustellen. Bei diesen beim Strecken verbundenen Laminaten wird eine elastische Folie oder Vlies oder eine ähnliche elastische Bahn in einer Richtung gedehnt. Während sie gedehnt ist, wird die elastische Bahn entweder durchgängig oder punktweise mit einem nicht elastischen Bahnenmaterial verbunden. Danach wird die Spannung gelöst, und die elastische Bahn kann sich in der zu ihrer Dehnung entgegengesetzten Richtung rückverformen. Das angebrachte, nicht elastische Bahnenmaterial kräuselt sich dann, womit das beim Strecken verbundene Laminat leicht in der Dehnungsrichtung der elastischen Bahn, jedoch nicht in Querrichtung, gedehnt werden kann. Das Laminat kann dann wieder bis zur Stelle der vorherigen Dehnung der elastischen Bahn gedehnt werden. Dieses Kräuseln wird jedoch als für einige Anwendungszwecke unerwünscht bezeichnet. Um das Problem des Kräuselns zu lösen, schlägt die Anmeldung WO 96110481 die Verwendung eines nicht elastischen Vliesbahnenmaterials mit einer großen Anzahl von im Wesentlichen parallelen Schlitzen vor. Dieses geschlitzte Vliesbahnenmaterial wird dann an ein nicht gespanntes elastisches Bahnenmaterial angebracht. Wenn das Laminat dann in einer zur Richtung der Schlitze senkrechten Richtung gestreckt wird, erfolgen das Dehnen und die Rückverformung des Laminats ohne Kräuseln oder Fältchenbildung in der nicht elastischen Vliesbahn.
Zu einigen Patentdokumenten, die herkömmliche Verfahren erläutern oder betreffen, die in der vorstehend genannten PCT-Anmeldung offenbart sind, gehören die Europäische Patentanmeldung Nr. 693 585 A2 und US-Patente Nr. 4,413,623; 4,606,964 und 4,720,515, bei denen jeweils ein elastisches Bahnenmaterial gestreckt wird und die gestreckte elastische Bahn dann punktweise oder auf andere Weise mit einem relativ nicht elastischen Bahnenmaterial verbunden wird, wobei sich das nicht elastische Bahnenmaterial anschließend zusammenzieht, wenn man die gespannte elastische Bahn sich rückverformen lässt. Bei einer Abänderung davon werden in US-Patent Nr. 4,525,407 elastische und nicht elastische Bahnenmaterialien verbunden, wobei die elastische Bahn nicht gespannt ist. Dieses Laminat wird punktweise verbunden und dann unter einer ausreichenden Spannung gestreckt, so dass sich das nicht elastische Bahnenmaterial dauerhaft verformt, wobei es bei dem verformten, nicht elastischen Material dann bei der Rückverformung des elastischen Materials zur Kräuselung oder Fältchenbildung kommt. Ein diesem ähnliches Verfahren ist z. B. in US-Patenten Nr. 5,527,304 und 5,167,897 offenbart. Die in diesen Patenten hergestellten Materialien wurden als elastische Materialien mit "Nulldehnung" bezeichnet, da die nicht elastischen und elastischen Bahnenmaterialien jeweils ohne unter Dehnung zu stehen verbunden wurden. Das eine oder die mehreren nicht elastischen Bahnenmaterialien und die elastischen Bahnenmaterialien werden dann bestimmten Formen des zunehmenden Streckens zwischen ineinandergreifenden riffelnden Walzen unterzogen. Andere zufällig gekräuselte Materialien können ebenfalls hergestellt, wenn wärmeschrumpfbare elastische Materialien verwendet werden, wie es in US-Patenten Nr. 3,819,404 und 3,912,565 offenbart ist.
Es wird auch eine nicht elastische Vliesbahn offenbart, die zwischen Zahnrädern oder riffelnden Walzen geriffelt wurde. Während die nicht elastische Bahn geriffelt wird, wird sie durch Extrusionslaminieren oder Kleblaminieren, wie es in der PCT-Anmeldung Nr. WO 95/34264 bzw. der japanischen Kokai Nr. HEI 7-213554 offenbart ist, mit einem elastischen Bahnenmaterial verbunden. Diese laminierten Materialien weisen im Vergleich mit den anderen vorstehend beschriebenen Verfahren relativ große, gleichmäßige und regelmäßige Falten auf. Diese Materialien haben auch relativ einheitliche elastomere Eigenschaften und ein angenehmes Aussehen. Diese elastischen Laminate sind jedoch im Allgemeinen sehr dick und können daher für bestimmte Verwendungsarten ungeeignet sein, die ein elastisches Material mit einem flacheren Profil erfordern.
Anisotrope elastische Materialien mit einer Elastizität in Querrichtung sind z. B. in US-Patenten Nr. 5,514,470; 4,965,122; 5,226,992 und 4,981,747 und im Europäischen Patent Nr. 707106 offenbart. In diesen Patenten wird ein "verengbares", nicht elastisches Vliesbahnenmaterial verwendet. Geeignete verengbare Vliesbahnen schließen Spinnvliese, schmelzblasgeformte oder verbundene, kardierte Bahnen ein. Die verengbaren Vliesbahnen werden so in Längsrichtung gestreckt, dass die Abmessung der nicht elastischen Bahnenmaterialien in Querrichtung abnimmt (d. h. die Breite abnimmt). Während die Vliesbahnenmaterialien auf diese Weise verengt werden, werden sie entweder durchgängig oder punktweise mit einer elastischen Bahn, wie einer Folie oder Vlies, verbunden. Das entstehende Laminatmaterial ist im Allgemeinen in Längsrichtung nicht elastisch, während es in Querrichtung bis zur ursprünglichen Breite des reversibel verengten Materials in Querrichtung im Wesentlichen elastisch ist.
Ein nicht elastisches Vliesbahnenmaterial, das richtungsabhängige elastischen Eigenschaften zeigt, ist in US-Patent Nr. 3,949,128 offenbart. In diesem Patent wird eine Vliesbahn aus durchgängigen Filamenten, wie sie durch ein Spinnvliesverfahren erzeugt wurde, punktweise verbunden und dann entweder in Längsrichtung gestreckt oder in Längsrichtung mikrogekräuselt und dann dem Thermofixieren unterzogen. In Abhängigkeit davon, ob das thermofixierte Bahnenmaterial gestreckt oder mikrogekräuselt wurde, zeigt es in Querrichtung ein der Elastizität ähnliches Verhalten bzw. in Längsrichtung ein der Elastizität ähnliches Verhalten.
US-Patent Nr. 5,366,793 offenbart eine anisotrope, elastomere faserartige Vliesbahn aus schmelzblasgeformten elastomeren Fasern. Das anisotrope Verhalten wird erreicht, indem die Fasern mit einem Luftstrom ausgerichtet werden, wodurch eine Bahn mit einer höheren Höchstbelastungsspannung in Richtung der Orientierung der Fasern erzeugt wird.
In US-Patenten Nr. 5,344,691; 5,501,679 und 5,354,597 werden mehrschichtige elastomere Folien offenbart, zu denen jene gehören, die eine elastomere Mittelschicht mit einer oder zwei äußeren Folienschichten aus einem relativ nicht elastischen Material aufweisen. Diese mehrschichtigen Folien werden so coextrudiert, dass dünne nicht elastische Folienschichten und eine relativ dicke elastische Folienschicht erzeugt werden. Diese coextrudierten Folienmaterialien werden als durch Strecken aktiviert elastisch (SAE) bezeichnet und sind direkt nach der Herstellung im Wesentlichen nicht elastisch, wenn sie jedoch in einer Richtung gestreckt werden und man sie sich rückverformen lässt, zeigen sie in der Richtung, in der das Laminat gestreckt wurde und sich rückverformte, uniaxiale elastische Eigenschaften. Diese Materialien, die uniaxial gestreckt wurden, zeigen ein im Wesentlichen anisotropes elastisches Verhalten. Das anisotrope elastische Verhalten kann bei diesen coextrudierten Laminaten verstärkt werden, wie es in US-Patent Nr. 5,462,708 beschrieben ist, indem ein uniaxial gestrecktes Laminat im gestreckten Zustand einer deaktivierenden Wärmebehandlung unterzogen wird. Die Wärmebehandlung ist der Art, dass die elastische Rückstellkraft des elastischen Materials verschwinden kann, ohne dass die Orientierung der nicht elastischen Hautmaterialien wesentlich beeinflusst wird. Das wärmebehandelte Laminatmaterial wird dann in einer zweiten Querrichtung gestreckt und man lässt es sich rückverformen, wie es vorstehend beschrieben ist. Das entstehende Material ist in der ursprünglichen Streckrichtung außergewöhnlich haltbar und in Querrichtung elastisch. Diese SAE-Materialien sind im Allgemeinen äußerst vorteilhaft, wenn eine elastische Bahn vom Typ mit einem niedrigen Profil gefordert ist, wobei diese elastischen Materialien je nach Bedarf entweder isotrope oder anisotrope elastischen Eigenschaften aufweisen können.
Ein anisotropes, einschichtiges elastisches Material vom Folientyp ist im japanischen Kokai Nr. 5-186611 offenbart, dieses Patent offenbart das Extrudieren eines Gemischs von einem ABA-Blockcopolymer mit Polystyrol, wobei die Polymere z. B. ein Gemisch mit einem Verhältnis von 50 bis 99 Prozent Blockcopolymer zu 1 bis 50 Prozent Polystyrol sind. Das entstandene erzeugte Material zeigt ein anisotropes elastisches Verhalten. Polypropylen wird z. B. als nicht wirksam aufgeführt, um ein anisotropes Verhalten hervorzurufen. Es wurde festgestellt, dass Materialien des in diesem Kokai offenbarten Typs eine relativ geringe Reißfestigkeit aufweisen, und wenn sie nicht geeignet mit einem Antiblockmittel oder dergleichen behandelt werden, dazu neigen, ein starken Blockierungsverhalten aufzuweisen.
Es besteht ständig Bedarf nach weiteren Formen von anisotropen elastischen Bahnen, die für die Verwendung bei einer großen Vielzahl von möglichen Anwendungszwecken, wie Bahnenmaterialien, geeignet sind, sich leicht herstellen lassen, leicht zu einer Rolle geformt und danach ohne Blockieren leicht abgewickelt werden, leicht gehandhabt werden können und leicht in ihrer abschließende Form für die Verwendung bei begrenzt getragener Bekleidung und dergleichen überführt werden können.
Eine anisotrope elastische Bahn, die eine anisotrope elastische Folienschicht mit einer Längsrichtung und einer Querrichtung umfasst und eine Dicke von etwa 20 bis 300 Mikron aufweist, wird aus einem extrudierten Gemisch aus einem Blockcopolymerelastomerteil und einem Polyolefinpolymerteil, die jeweils in einem Verhältnis von 10 : 1 bis 0,4 : 1 gemischt sind, gebildet. Der Elastomerteil umfasst ein Blockcopolymerelastomer, das aus den Blöcken A und den Blöcken B gebildet ist, wobei die Blöcke A vorwiegend aus Monoalkenylaren gebildet sind und die Blöcke B vorwiegend aus Isopren gebildet sind und der Polyolefinteil vorwiegend ein nicht elastisches Polyolefinpolymer, -copolymer oder -gemisch umfasst. Die anisotrope Folienschicht weist ein F10-Verhältnis (Längsrichtung zu Querrichtung) von mindestens 1,5, vorzugsweise mehr als 2,0, auf. Diese anisotrope elastische Folie kann zu einer Folienrolle geformt werden, die ohne Blockieren abgewickelt werden kann.
In einer zweiten Ausführungsform kann die anisotrope elastische Folie eine mehrschichtige Folie aus der anisotropen elastischen Folienschicht und mindestens einer anderen Polymerfolienschicht umfassen: Die andere Folienschicht ist verglichen mit der elastischen Folienschicht eine im Allgemeinen relativ nicht elastische Folienschicht, und diese Folienschichten werden coextrudiert.
Im Allgemeinen hat die anisotrope elastische Bahn eine mittlere Reißfestigkeit von mindestens 20 g/25 μ, und die bleibende Verformung der anisotropen elastischen Folienschicht in Querrichtung beträgt weniger als etwa 80 Prozent, wenn die Folienschicht um 200 Prozent gestreckt wird. Die Folie ist im Allgemeinen nicht gezogen worden, für weitere anisotrope Eigenschaften kann sie jedoch in Längsrichtung gezogen werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen nicht blockierende, dünne, anisotrope elastische Folien und elastische Laminate unter Verwendung dieser Folien. Die anisotropen elastischen Folien sind dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Längsrichtung und eine im Wesentlichen senkrechte Querrichtung aufweisen. Die elastischen Eigenschaften der Folie sind im Wesentlichen anisotrop, da die Folien im Verhältnis zur Querrichtung in Längsrichtung wesentlich weniger elastisch sind, d. h. die Folie ist direkt nach der Herstellung in Querrichtung wesentlich elastischer als in Längsrichtung, wie es hier definiert wird.
Im Allgemeinen wird die erfindungsgemäße Folie direkt nach der Herstellung, wenn sie zuerst um etwa 200 Prozent gestreckt wird, sich in Querrichtung rückverformen und nach dem Entspannen eine bleibende Verformung beibehalten, die im Allgemeinen weniger als 80 Prozent und vorzugsweise weniger als 50 Prozent der ursprünglichen Länge der elastischen Folie oder des Folienlaminats beträgt. Obwohl in Längsrichtung elastomere Eigenschaften vorliegen können, ist die für die zunehmende Dehnung in Längsrichtung erforderliche Kraft wesentlich höher als die in Querrichtung, zumindest bei niedrigen Dehnungswerten von weniger als 5 bis 10 Prozent.
Die erfindungsgemäße anisotrope elastische Folie wird hergestellt, indem das Folienmaterial aus einem Gemisch aus einem Blockcopolymer(e)elastomeranteil mit einem relativ nicht elastischen Teil aus Olefinpolymermaterial(ien) extrudiert wird. Die erfindungsgemäße anisotrope Folie zeigt im Vergleich mit bekannten anisotropen, einschichtigen, elastischen Folien, wie sie in der Japanischen Patentanmeldung Kokai Nr. 5-186611 erläutert sind, im Allgemeinen eine bessere Reißfestigkeit. Diese bessere Reißfestigkeit kann jedoch ohne eine wesentliche Verringerung der anisotropen elastischen Eigenschaften der Folie oder wesentliche Verringerungen der gesamten Elastizität der erfindungsgemäßen Folie erreicht werden.
Die Blockcopolymerelastomere im Elastomerteil werden im Allgemeinen aus den Blöcken A und B gebildet, wobei der Block A vorwiegend aus Monoalkenylarenen, vorzugsweise styrolartigen Einheiten und am meisten bevorzugten aus Styrol gebildet wird, sie haben eine Molekulargewichtsverteilung der Blöcke zwischen 4.000 und 50.000. Der Block (die Blöcke) B wird (werden) vorwiegend aus Isopren gebildet und weist (weisen) ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 5.000 bis 500.000 auf, wobei die Monomere des Blocks (der Blöcke) B außerdem hydriert und funktionalisiert sein können. Die Blöcke A und B haben herkömmlicherweise unter anderem eine lineare, radiale oder sternförmige Konfiguration, wobei das Blockcopolymer mindestens einen Block A und einen Block B enthält, jedoch vorzugsweise mehrere Blöcke A und/oder B enthält, wobei die Blöcke gleich oder verschieden sein können. Ein bevorzugtes Blockcopolymer dieses Typs ist ein lineares ABA-Blockcopolymer, wobei die Blöcke A gleich oder verschieden sein können. Es sind auch andere Mehrblockcopolymere (Blockcopolymere mit mehr als 3 Blöcken) bevorzugt, die vorwiegend endständige Blöcke A aufweisen. Diese bevorzugten Mehrblockcopolymere können auch einen bestimmten Anteil eines AB-Diblockcopolymers enthalten. im Allgemeinen sollte die Menge des AB-Diblockcopolymers jedoch begrenzt sein, da sie zur Bildung einer klebrigeren Elastomerfolie mit einer stärkeren Blockierungstendenz neigen, wenn sie nicht in Laminatform vorliegt. Die Diblockmenge beträgt im Allgemeinen weniger als 50 Prozent, vorzugsweise weniger als 20 Prozent des Elastomerteils der anisotropen elastischen Folie. Geringe Anteile anderer Elastomere können bis zu einem bestimmten Ausmaß mit dem (den) Blockcopolymerelastomer(en) gemischt werden, vorausgesetzt, dass sie die anisotropen elastomeren Eigenschaften des Elastomerfolienmaterials, wie sie vorstehend definiert sind, nicht nachteilig beeinflussen. Neben Polystyrol können die Blöcke A aus alpha-Methylstyrol, t-Butylstyrol und anderen vorwiegend alkylierten Styrolen sowie auch Gemischen und Copolymeren davon gebildet werden. Der Block B wird vorwiegend aus Isopren gebildet.
Der mit dem Blockcopolymerelastomerteil gemischte nicht elastische Polymermaterialteil umfasst vorwiegend ein nicht elastisches faserbildendes Polyolefin, wobei beispielhafte Polyolefine Polypropylen, Polyethylen, Ethylen-Propylen-Copolymere, schlagfeste Copolymere, Polypropylencopolymere, Butenpolymere und -copolymere und Gemische davon einschließen. Das Verhältnis des Elastomerteils zum nicht elastischen Polyolefinpolymerteil beträgt 10 : 1 bis 0,4 : 1, vorzugsweise 5 : 1 bis 0,6 : 1. Ein kleiner Teil des nicht elastischen Polymerteils des erfindungsgemäßen Gemischs kann nichtolefinische Materialien, im Allgemeinen 0 bis 20 Prozent, vorzugsweise 0 bis 10 Prozent, des nicht elastischen Polymerteils, einschließen, vorausgesetzt, dass diese weiteren nichtolefinischen Materialien mit dem Blockcopolymerteil im Wesentlichen inkompatibel sind und vorzugsweise ähnlich faserbildend oder mit dem Polymer des nicht elastischen Polymermaterialteils kompatibel sind.
Die Gesamtdicke der erzeugten anisotropen elastischen Folie beträgt 20 bis 300 μ, vorzugsweise 25 bis 100 μ. Wenn die Dicke des elastischen Materials mehr als 300 μ beträgt, ist das Dehnen des Materials in Querrichtung zu schwierig, womit es für die Verwendung bei Bekleidungen und dergleichen, für die das erfindungsgemäße Folienmaterial gedacht ist, ungeeignet ist. Wenn die Foliendicke weniger als 20 μ beträgt, ist die durch die erfindungsgemäße Folie bereitgestellte Elastizität im Allgemeinen unzureichend. Im Allgemeinen beträgt die Kraft, die erforderlich ist, um die Folie in der stärker elastischen Querrichtung um 10 Prozent zu strecken, wie es in den Beispielen definiert ist, weniger als etwa 60 kg/cm², vorzugsweise weniger als 40 kg/cm² und am meisten bevorzugt weniger als 20 kg/cm². Außerdem beträgt das Verhältnis (F10-Verhältnis) dieser 10-Prozent-Kraft in Längsrichtung (MD) zur Querrichtung (CD) mehr als 1,5, vorzugsweise mehr als 2,0 und am meisten bevorzugt mehr als 2,5. Dieses Verhältnis der F10-Kraft stellt ein Merkmal des anisotropen elastischen Verhaltens der erfindungsgemäßen Folie dar.
Die erfindungsgemäßen Folien können eine bessere Reißfestigkeit zeigen, wenn sie mit Folien verglichen werden, die nur aus dem Elastomerteil gebildet sind. Das ist im Allgemeinen eine Verbesserung von mindestens 50 Prozent, vorzugsweise eine Verbesserung von 100 Prozent, die bis zu einer 10-fachen Verbesserung oder mehr reicht, wobei dies von den Materialien und ihren relativen Anteilen abhängt. Im Allgemeinen wird diese Verbesserung festgestellt, nachdem das Verhältnis des Elastomerteils zum Polymerteil mehr als 3 bis hinunter zu etwa 2 beträgt. Die Reißfestigkeit, wie sie in den Beispielen definiert ist, beträgt vorzugsweise mindestens 20 g/25 μ und am meisten bevorzugt mindestens 30 g/25 μ. Das nichtblockierende Verhalten wird im Allgemeinen dann festgestellt, wenn das Verhältnis von Elastomerteil zu Polymerteil weniger als etwa 2,5 : 1 beträgt.
Im Allgemeinen kann die erfindungsgemäße anisotrope Folie für die nachfolgende Verwendung zu einer Rolle geformt werden, ohne dass die elastische Folie wesentlich blockiert oder in Längsrichtung gestreckt wird, wenn sie von der Rolle abgerollt wird. Das Blockieren steht in dieser Erfindung für die relative Neigung der Folie oder des Laminats in Rollenform aneinander zu kleben. Wenn diese Eigenadhäsion zu stark ist, wird die Folie entweder nicht abgerollt oder mit großen Problemen abgerollt, und die Folie wird möglicherweise beschädigt. Die Abrollkraft für eine Rolle des elastischen Folienmaterials sollte im Allgemeinen durchschnittlich 300 g/2,54 cm oder weniger, vorzugsweise 200 g/2,54 cm oder weniger und in jedem Fall weniger als die F10-Kraft in Längsrichtung betragen. Obwohl es im Allgemeinen nicht erforderlich ist, können der erfindungsgemäßen Folie oder dem Laminat falls erwünscht, jegliche Antiblockmittel oder Modifikationsmittel aus einem Trennmittel zugesetzt oder darauf aufgebracht werden, wobei geeignete Antiblockmittel partikelförmige Zusätze, wie Calciumcarbonat und dergleichen, einschließen würden. Zu Trennmitteln würden Materialien, wie Silicone, Fluorpolymere, Stearate usw. gehören. Andere herkömmliche Zusätze, wie Farbstoffe, Pigmente, Antioxidantien, antistatische Mittel, Bindungshilfsmittel, Wärmestabilisatoren, Fotostabilisatoren, Schaummittel, Glaskügelchen und dergleichen können je nach Bedarf in jeglichem Verhältnis mit dem inkompatiblen Gemisch verwendet werden.
Das erfindungsgemäße anisotrope Folienmaterial kann auch die elastische Schicht in einem mehrschichtigen Folienaufbau sein, wie er in US-Patenten Nr. 5,501,675; 5,462,708; 5,354,597 oder 5,344,691 offenbart ist, deren Inhalt hier im Wesentlichen unter Bezugnahme eingeschlossen ist. Diese Dokumente beschreiben verschiedene Formen von mehrschichtigen coextrudierten elastischen Laminaten mit mindestens einer elastischen Kernschicht und entweder einer oder zwei relativ nicht elastischen Hautschichten. Die Hautschichten können über die Elastizitätsgrenze dieser Schichten hinaus gestreckt werden (d. h. sie werden dauerhaft verformt), und durch die relativ höhere elastische Rückstellung der elastischen Kernschicht verformt sich das coextrudierte Laminat anschließend in der zur Streckrichtung entgegengesetzten Richtung zurück. Das Ergebnis ist die Bildung eines Materials, das nur in den Bereichen, die gestreckt wurden und sich rückverformt haben, selektiv elastisch ist.
Die Hautschichten verformen sich wenig oder zumindest weniger als der elastische Kern zurück und werden so ausgewählt, dass eine Mikrotextur oder Mikrostruktur gebildet wird. Mikrotextur oder Mikrostruktur bedeutet, dass die Hautschicht Unregelmäßigkeiten in Form von Spitzen und Vertiefungen oder Falten aufweist, die ausreichend groß sind, um mit bloßem Auge festgestellt zu werden, was zu einer stärkeren Opazität gegenüber der Opazität des Laminats vor dem Strecken und der Rückverformung führt. Diese Unregelmäßigkeiten sind ausreichend gering, so dass sie von der menschlichen Haut als glatt oder weich empfunden werden, und sie müssen vergrößert werden, um die Einzelheiten dieser Mikrotexturierung festzustellen.
Die Hautschichten sind im Allgemeinen aus einem jeglichen teilkristallinen oder amorphen Polymer hergestellt, das weniger elastomer als die elastische Kernschicht ist und bei dem Prozentsatz, mit dem das elastische Laminat gestreckt wird, einer relativ stärkeren bleibenden Verformung als die Kernschicht unterliegt. Es können leicht elastomere Materialien, wie Olefinelastomere, z. B. Ethylen-Propylen-Elastomere, Ethylen-Propylen-Dien-Polymerelastomere, Metallocen-Polyolefinelastomere oder Ethylen-Vinylacetat-Elastomere verwendet werden, sofern die bereitgestellten Hautschichten wesentlich weniger elastomer als die elastische Kernschicht sind. Diese Hautschichten sind vorzugsweise polyolefinisch, sie sind vorwiegend aus Polymeren, wie Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen, Polyethylen-Polypropylen-Copolymer, hergestellt, diese Hautschichten können jedoch auch vollständig oder teilweise ein Polyamid, wie Nylon, Polyester, wie Polyethylenterephthalat, oder dergleichen und geeignete Gemische davon sein. Im Allgemeinen wird das Hautschichtmaterial nach dem Strecken und der elastischen Rückverformung nach mindestens einer von drei geeigneten Arten mit dem Material der elastischen Kernschicht in Kontakt gebracht; erstens durch einen kontinuierlichen Kontakt zwischen der elastischen Kernschicht und der mikrotexturierten Hautschicht; zweitens durch einen kontinuierlichen Kontakt zwischen den Schichten mit einem Kohäsionsbruch des Kernschichtmaterials unter den mikrotexturierten Hautfalten; und drittens durch einen Adhäsionsbruch der Hautschicht an der Kernschicht unter den mikrotexturierten Falten mit einem diskontinuierlichen Kontakt von Hautschicht und Kernschicht in den Vertiefungen der mikrotexturierten Falten. Im Allgemeinen sind im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung alle drei Formen des Kontaktes von Haut-Kern akzeptabel. Vorzugsweise stehen die Haut- und Kernschichten jedoch in einem im Wesentlichen kontinuierlichen Kontakt, so dass die Möglichkeit der Delaminierung der Hautschichten) von der elastischen Kernschicht minimiert wird.
Im Allgemeinen beträgt das Verhältnis der Dicke der Kernschicht zu der der Hautschicht mindestens 3, vorzugsweise mindestens 5, jedoch weniger als 100 und am meisten bevorzugt 5 bis 75. Im Allgemeinen ist die Gesamtdicke der mehrschichtigen Folie wie vorstehend für das anisotrope elastische Folienmaterial beschrieben.
Das Hinzufügen der Hautschichtmaterialien, wie es in den vorstehend genannten Dokumenten beschrieben ist, neigt im Allgemeinen dazu, die Schicht des anisotropen elastischen Folienmaterials in Längsrichtung weiter zu verstärken. Nach dem Strecken und der Rückverformung in Querrichtung (CD) zeigt das mehrschichtige Folienmaterial elastische Eigenschaften in Querrichtung, die denen der Kernschicht der elastischen Folie selbst im Wesentlichen identisch sind. Die in Querrichtung gestreckte und rückverformte Version dieser mehrschichtigen Folie zeigt daher ein verbessertes anisotropes elastisches Verhalten. Vor dem Strecken und der Rückverformung ist die Folie jedoch sowohl in Längs- als auch Querrichtung im Allgemeinen nicht elastisch.
Das anisotrope elastische Verhalten dieser coextrudierten Laminate unter Verwendung der erfindungsgemäßen anisotropen Folienschicht(en) kann deutlicher werden, wie es in US-Patent Nr. 5,462,708 beschrieben ist, wenn ein uniaxial gestrecktes Laminat in gestrecktem Zustand einer deaktivierenden Wärmebehandlung unterzogen wird. Die Wärmebehandlung ist derart, dass man die Kraft der elastischen Rückverformung des elastischen Materials sich verteilen lässt, ohne dass die Orientierung der nicht elastischen Hautmaterialien wesentlich beeinflusst wird. Das wärmebehandelte Laminatmaterial wird dann in einer zweiten Querrichtung gestreckt und man lässt es sich rückverformen, wie es vorstehend beschrieben ist. Das entstehende Material ist in der ursprünglichen Streckrichtung äußerst fest und in Querrichtung elastisch. Das Orientieren in Längsrichtung kann auch bei anderen Ausführungsformen mit oder ohne Wärmebehandlung angewendet werden, wodurch das erfindungsgemäße anisotrope Folienmaterial ein zusätzliches anisotropes Verhalten erhält. Dieses Orientieren in Längsrichtung kann bis zum natürlich Ziehverhältnis der faserbildenden Polyolefine des nicht elastischen Polymermaterialteils betragen. Im Allgemeinen kann dies ein Orientieren bis zum Sechsfachen (6-fachen) der ursprünglichen Länge der Folie sein, obwohl das 2- bis 5-Fache der ursprünglichen Folienlänge bevorzugt ist.
In einer zusätzlichen Ausführungsform kann eine äußerst dünne Hautschicht verwendet werden, so dass das mehrschichtige elastomere Material im Wesentlich vollständig elastische Eigenschaften zeigt, wenn es zuerst in Querrichtung gestreckt wird, statt dass das erste Strecken und die Rückverformung notwendig sind. Die Verwendung einer solchen dünnen Hautschicht verringert im Allgemeinen die Möglichkeit des Blockierens der anisotropen Folie, wenn sie zu einer Rolle geformt wird, diese Hautschichten sind jedoch für diesen Zweck im Allgemeinen nicht notwendig. Wenn Hautschichten verwendet werden, kann die elastische Folienschicht zusätzliche Materialien im Elastomerteil enthalten, die die Klebrigkeit der Folienschicht und somit deren Blockierungsneigung verstärken würden. Zu diesen Zusätzen würden Diblockcopolymere, wie sie vorstehend erläutert sind, andere die Klebrigkeit modifizierende Elastomere, wie Polyisoprene, klebrigmachende Mittel, Öle, flüssige Harze oder Harze mit einem geringen Molekulargewicht und dergleichen gehören.
Diese die Klebrigkeit modifizierende Materialien können zur Adhäsion der Hautschicht an der Kernschicht beitragen oder könnten verwendet werden, um die elastomeren Eigenschaften und die Extrusionseigenschaften zu modifizieren, oder als Verdünnungsmittel verwendet werden.
Die erfindungsgemäße anisotrope elastische Folie kann auch mit anderen Folienschichten oder Vliesbahnenmaterialien oder anderen Bahnen weitreichend in Laminaten verwendet werden, wie es auf diesem Fachgebiet bekannt ist. Die anisotrope elastische Folie kann z. B. direkt durch Extrusion mit einem Vliesmaterial verbunden werden, das zumindest in Querrichtung dehnbar ist, oder in einer anderen Ausführungsform entweder mit einem Klebemittel oder thermisch durchgängig oder punktweise mit einem solchen Bahnenmaterial verbunden werden. Zu Beispielen solcher in Querrichtung dehnbarer Vliesbahnenmaterialien gehören die verengbaren Spinnvliese, schmelzblasgeformte oder verbundene kardierte Bahnen, die in US-Patent Nr. 5,514,470 offenbart sind. Diese verengbaren Vliesbahnen werden in Längsrichtung, z. B. bis zu einer Dehnung von 150 Prozent, gestreckt, so dass die Vliesbahn in Querrichtung wesentlich und reversibel schmaler wird, und dann in diesem verengten Zustand mit der elastischen Folienschicht verbunden. Das entstehende Laminat wird im Allgemeinen in Längsrichtung gespannt, wobei es in Querrichtung im Allgemeinen elastisch dehnbar ist. In einer anderen Ausführungsform kann eine Vliesbahn oder Folie unter Verwendung von riffelnden Walzen in Querrichtung geriffelt und anschließend mit der erfindungsgemäßen anisotropen elastischen Folie verbunden werden. Bestimmte andere Vliesmaterialien, wie einige Spinnvliese (spunlace nonwovens) oder Spinnvliese, die mit Kräuselfasern oder kräuselbaren Fasern erzeugt wurden, zeigen eine natürlich Dehnungsneigung in Querrichtung.
Die erfindungsgemäße anisotrope elastische Folie, entweder als eine einschichtige oder mehrschichtige Folie oder als ein Laminat, kann weitgehend in Einwegbekleidung oder Bekleidung mit einer begrenzter Verwendung und dergleichen eingesetzt werden, die eine Elastizität erfordern, die im Allgemeinen als Elastizität in Querrichtung auftritt. Das Material kann z. B. weitgehend als elastisches Material- in einer Wegwerfwindel, wie als elastisches Taillenband, elastische Seitenstoffbahnlängen oder elastische Laschenteile oder in Einweg-Trainingshosen verwendet werden, die bestimmte Elastizitätszonen erfordern, damit eine gut sitzende anpassungsfähige Kleidung entsteht. Bei Verwendung wird das erfindungsgemäße anisotrope elastische Folienmaterial im Allgemeinen von einer Rolle abgewickelt und zu den Größen und Formen zugeschnitten, die für die Verwendung bei der elastischen Verstärkung von Einwegkleidung geeignet sind. Das relativ nicht elastische Verhalten der anisotropen Folie in Längsrichtung ermöglicht es, dass die Folie auf einer herkömmlichen Folienbehandlungsmaschine ohne unerwünschte Dehnung des elastischen Materials in Längsrichtung (was z. B. zum Verlust der Folienspannung auf der Verarbeitungsanlage führt) einfacher gehandhabt und zu den gewünschten Formen zugeschnitten werden kann. Wenn das erfindungsgemäße Material zu den geeigneten Formen zugeschnitten worden ist, kann es auf herkömmliche Weise verwendet werden, wie es auf diesem Fachgebiet bekannt ist.
Das erfindungsgemäße Material kann in einer Art und Weise, wie sie in diesen Beispielen spezifisch beschrieben wird, durch herkömmliche Folienextrusionsverfahren entweder in der einschichtigen oder der mehrschichtigen Form hergestellt werden. Die Materialien werden im Allgemeinen in einen oder mehrere Extruder mit rotierender Schnecke eingeführt, die in eine Düse oder einen Beschickungsblock leitet, durch den eine Düsenspitze die extrudierte elastische Folie formt. Wenn das Material direkt durch Extrusionsbeschichtung auf ein Vliesmaterial aufgebracht wird, wird das Vlies im Allgemeinen in weniger als 2 Sekunden in Kontakt mit der Folie gebracht, nachdem die Folie aus der Düsenspitze extrudiert worden ist, so dass es zum Kontakt mit dem Vlies kommt, wenn sie sich noch in einem im Wesentlichen heißen, weichen Zustand befindet.
Testverfahren
1. Reißfestigkeit
Ein Ende einer Probe mit etwa 75 mm Länge und genau 63 mm Breite wird in einer senkrechten Ebene angeordnet, wobei die Länge waagerecht verläuft, und die Enden der Probe werden zwischen einem Paar fixierter Klemmen festgehalten, die waagerecht in einem Abstand von 2,5 mm zu einem Paar beweglicher Klemmen angeordnet sind, die das andere Ende der Testproben festhalten. In der Unterkante der Testprobe zwischen den zwei Paaren von Klemmen wird ein Schlitz mit 20 mm gemacht. Dann kann ein Pendel, was entlang des Umfangs eine Messskala aufweist, ungehindert herunterfallen, wobei die vorgeschnittene Testprobe entlang einer Fortsetzung des Schlitzes reißt. Ein durch Reibung festgehaltener Zeiger auf der Skala zeigt den Reißwiderstand der Probe in Gramm an. Der Test wird gewöhnlich als Elmendorf-Reißfestigkeit (ASTM D1922) bezeichnet, und die Werte werden in Gramm pro mil (25 Mikron) angegeben.
Jede erfindungsgemäße elastische Folie wurde sechsmal gemessen. Der normierte Wert wurde berechnet, indem der Testwert durch die Dicke der Probe geteilt wurde. Dann wurde der Durchschnittswert der so erhaltenen normierten Werte berechnet. Die Messungen erfolgten so, dass der Riss in der Testprobe in Längsrichtung (MD) weiterging.
2. F10 und F10-Verhältnis
Streifen einer elastomeren Folie mit Maßen von 2,54 cm × 15 cm wurden sowohl in Längsrichtung (MD) als auch in Querrichtung (CD) einer extrudierten Folienlage geschnitten.
Die F10-Kraft, die erforderlich war, um jede der Proben 10 Prozent zu strecken, wurde mit einer üblichen Zugtestanordnung gemessen, wie es in ASTM D 882-95a beschrieben ist. Jede Messung wurde bei drei Proben vorgenommen. Dann wurde die erhaltene Kraft durch die Dicke der Probe in mil geteilt, wodurch ein normierter Kraftwert erhalten wurde. Jede Messung wurde dreimal durchgeführt, und es wurde der Durchschnittswert der normierten Ergebnisse der Kraft berechnet.
Die F10-Kraft, die erforderlich war, um die elastomere Folie in Längsrichtung bzw. in Querrichtung 10 Prozent ihrer ursprünglichen Länge zu strecken, wurde in einem Verhältnis miteinander verglichen und ist in den Tabellen in den folgenden Beispielen als F10-Verhältnis aufgeführt. Dieses Verhältnis ist eine dimensionslose Zahl.
In den Tabellen ist auch die pro Querschnittsfläche (CD) normierte F10-Kraft für diese Folien aufgeführt.
3. Bleibende Verformung
Insbesondere wurden Proben der elastomeren Folie in Streifen mit einer Breite von 2,54 cm und einer Länge von 15 cm geschnitten.
Die erfindungsgemäßen elastomeren Folien wurden bis zu einem vorgegebenen Prozentsatz ihrer ursprünglichen Länge gestreckt und man ließ sie sich dann rückverformen. Diese Neigung, nach dem Strecken sich vollständig rückzuverformen oder teilweise gedehnt zu bleiben, wurde quantitativ bestimmt, indem die bleibende Verformung in Prozent gemessen wurde. Dieser Test erfolgte mit einem Zugtestgerät und einer Anordnung der Testprobe, wie es in ASTM D 882-95a, Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting, beschrieben ist. Elastomere Folienproben wurden auf 200 Prozent ihrer ursprünglichen Länge gedehnt, 5 Sekunden in diesem gedehnten Zustand gehalten, die Spannung wurde gelöst und sie wurden nach 5 Sekunden erneut gemessen. Jede elastomere Folie wurde dreimal in Querrichtung gemessen, und es wurde der Durchschnittswert der Werte berechnet.

Der Unterschied der Länge vor und nach dem Dehnen wurde durch die ursprüngliche Länge geteilt und in Prozent angegeben. Materialien Elastomere

E1	Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymer, 15 Prozent Styrol, 83 Prozent Triblock, als Kraton 1107 von Shell Chemical Co, Houston, Texas erhältlich.
E2	Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer, 31 Prozent Styrol, als Kraton 1101 von Shell Chemical Co, Houston, Texas erhältlich.
E3	Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol-Blockcopolymer, 13 Prozent Styrol, 65 Prozent Triblock, als Kraton 1657 von Shell Chemical Co, Houston, Texas erhältlich.
E4	Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymer, 20 Prozent Styrol, 100 Prozent Triblock, als Vector 4111 von Dexco Polymers, Houston, Texas erhältlich.
E5	Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymer, 29 Prozent Styrol, 100 Prozent Triblock, als Vector 4211 von Dexco Polymers, Houston, Texas erhältlich.

Faserbildende Materialien

F21	Polyethylen hoher Dichte (HDPE), als LT6186, 0,96 d, Schmelzfließindex (MFI) 0,8, von Quantum Chemicals, Cincinnati, OH erhältlich.
F22	Polyethylen hoher Dichte (HDPE), als 1288 von Fina Oil and Chemical, Dallas, TX erhältlich.
F23	Polypropylen (PP), als 5A95, MFI 9,5, von Union Carbide, Danbury, CT erhältlich.
F24	Polypropylen (PP), als 5D45, MFI 0,8 von Union Carbide, Danbury, CT erhältlich.
F25	Polypropylen (PP), als Escorene 3085, MFI 35, von Exxon Chemical, Houston, Texas erhältlich.
F26	Polypropylen (PP), als Escorene 1012, MFI 5, von Exxon Chemical, Houston, TX erhältlich.
F27	Polypropylen (PP), als Dypro 3857, MFI 70, Fina Oil and Chemical, Dallas, TX erhältlich.
F29	Polypropylen (PP), als Dypro 3860, MFI 100, Fina Oil and Chemical, Dallas, TX erhältlich.
F30	Polypropylen (PP), als Excorene 3505, MFI 400, Exxon Chemical, Houston, TX erhältlich.
F31	Polypropylen (PP), als 442H, MFI 1000, von Montell North America, Wilmington, Delaware erhältlich.

F32	Statistisches Copolymer von Propylen und Ethylen (P-co-E), Schmelzfließindex (MFI) 1,5, als EOD95-08 von Fina Oil and Chemical, Dallas, TX erhältlich.
F33	Polypropylen/Ethylen-Propylen-Kautschuk (PP/EPR), schlagfestes Blockcopolymer, MFI 8, als 7C50 von Union Carbide, Danbury, CT erhältlich.
F34	Polystyrol (PS), allgemein verwendbar kristallin, MFI 4, als 535BP1 von Fina Oil and Chemical, Dallas, TX erhältlich.
F35	Polystyrol (PS), als G18, MFI 18, von Amoco Polymers, Alpharetta, Georgia erhältlich.
F36	Polypropylen/Ethylen-Propylen-Kautschuk (PP/EPR), schlagfestes Blockpolymer, als WRD-5-1057 erhältlich, MFI 12, von Union Carbide, Danbury, CT erhältlich.
F37	Polypropylen (PP), MFI 2,5, als 3374 von Fina Oil and Chemical, Dallas, TX erhältlich.
F38	Polypropylen (PP), MFI 3,9, als 5A97 von Union Carbide, Danbury, CT erhältlich.
F39	Polypropylen (PP), MFI 12, als 5-1057 von Union Carbide, Danbury, CT erhältlich.
F40	Statistisches Copolymer von Propylen und Ethylen (P-co-E), 3,2 Prozent Ethylen, MFI 1,9, als 6D20 von Union Carbide, Danbury, CT erhältlich.

Zusätze/Weiteres

A51	Calciumcarbonat (CaCO₃), kommerziell als CaCO₃ G200 mit Ethylen-Propylen-Kautschuk 80 : 20 von Omya GmbH, Köln, Deutschland erhältlich.
A52	Verarbeitungsöl, als Schellflex 371 von Shell Chemical Co, Houston, Texas erhältlich.
A53	Schlagfestes Polypropylencopolymer, als SRD-7-560 erhältlich, MFI 30, von Union Carbide, Danbury, CT. Dieses Material wurde in mehrschichtigen Folien als "Haut"-Schicht verwendet.

Allgemeine Verfahren zur Folienextrusion
Verfahren 1 – Extrusion einschichtiger Folien
Einschichtige Folien wurden durch Extrudieren mit einem Einzelschneckenextruder mit einem Schneckendurchmesser von 1,9 cm und einem Verhältnis von Länge/Durchmesser von 24 : 1 hergestellt, der von Haake (Paramus, NJ) kommerziell erhältlich ist. Die Trommel wurde in drei Zonen auf Temperaturen von 163°C, 182°C bzw. 218°C erhitzt, wobei die Temperatur in Richtung der Düse zunahm.
Die Materialien wurden vermengt, indem granulierte oder krümelige Versionen von kommerziell erhältlichen Produkten vermischt und diese Gemische dem Extruder aufgrund der Schwerkraft zugeführt wurden. Der Extruderauslass war mit einer 20 cm breiten Schlitzdüse verbunden, die so gestaltet war, dass eine Foliendicke bis zu im Allgemeinen etwa 100 Mikron extrudiert wurde.
Die Folien wurden erzeugt, indem die Schmelze in einen Walzenspalt gegossen wurden, der zwischen einer mit Siliconkautschuk überzogenen Walze und einer Walze aus mattem rostfreiem Stahl gebildet wurde, die beide mit gekühltem Wasser auf etwa 10°C gekühlt wurden.
Die fertigen Folien wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 m/min zu einer Rolle aufgewickelt und bei etwa 22°C in Rollenform aufbewahrt. Wenn angenommen wurde, dass die Folien dazu neigen könnten, irreversibel miteinander zu verkleben, wurde zusammen mit der Folie eine mit Silicon beschichtete Trennpapierlage zu einer Rolle aufgewickelt.
Die entstandenen Folien wurden nicht gespannt.
Die Folien aller Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden nach diesem Verfahren hergestellt, wenn es nicht anders angegeben ist.
Verfahren 2 – Extrudieren von mehrschichtigen Folien
Es wurde ein kontinuierliches Coextrudieren durchgeführt, um dreischichtige Laminate mit zwei äußeren Hautschichten und einer Kernschicht herzustellen. Ein Extruder Davis Standard mit einem Schneckendurchmesser von 2,5 Inch (6,3 cm) wurde verwendet, um die Kernschicht zuzuführen, und ein Extruder Davis Standard mit einem Schneckendurchmesser von 1,5 Inch (3,8 cm) (von Davis Standard Corp., Pawcatuck, CT erhältlich) diente dazu, die beiden Hautschichten in den Beschickungsblock Cloeren^TM einzuführen. Diese drei Schichten wurden durch eine 18 Inch (46 cm) breite Foliendüse mit einem einzigen Verteiler extrudiert. Die entstandenen Folien wurden nicht gespannt.
Verfahren 3 – Extrudieren von einschichtigen Folien mit Orientieren
Einschichtige Folien wurden durch kontinuierliches Extrudieren mit einem Extruder mit einem Schneckendurchmesser von 1,75 Inch (4,4 cm) und einem Verhältnis von L/D von 24 : 1 hergestellt. Vier Trommelzonen des Extruders wurden auf 171°C, 193°C, 204°C bzw. 216°C und die Schlitzdüse auf 216°C erhitzt. Folien wurden durch Gießen in einen Walzenspalt hergestellt, der von einer mit Siliconkautschuk überzogenen Walze und einer matten Metallwalze gebildet wurde, die beide mit Wasser auf 10°C gekühlt wurden. Danach wurden die Folien zu einer Rolle aufgewickelt.
In einem anschließenden Schritt wurde die Folie in Längsrichtung orientiert, indem die Folie auf 104°C vorgewärmt und die weich gewordene Folie dann zwischen zwei Klemmen gestreckt wurde, wobei sich die zweite Klemme schneller bewegte als die erste Klemme.
Beispiele
Vergleichsbeispiel 1 und Beispiel 1
Vergleichsbeispiel 1 wurde hergestellt, indem eine einzelne Schicht aus synthetischem Styrol-Isopren-Styrol-Kautschuk, der als E1 bezeichnet wird (Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymer, 15 Prozent Styrol, 83 Prozent Triblock, als Kraton 1107 von Shell Chemical Co, Houston, Texas erhältlich) extrudiert wurde, wobei das als Verfahren 1 beschriebene Verfahren angewendet würde.
Beispiel 1 wurde in der gleichen Weise wie Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, außer dass 50 Teile Polyethylen hoher Dichte (HDPE) zu 50 Teilen des Styrol-Isopren-Styrol-Basiselastomers gegeben wurden, wenn es dem Extruder zugeführt wurde. Das Polyethylen hoher Dichte (HDPE), das als F21 bezeichnet wird, ist als LT6186, 0,96 d, MFI 0,8, von Quantum Chemicals, Cincinnati, OH erhältlich.
Die chemische Zusammensetzung der Folien dieser Beispiele ist in Gewichtsprozent angegeben, wenn es nicht anders angegeben wird.
Die extrudierten Folien wurden nach den Verfahren ausgewertet, die vorstehend unter Testverfähren beschrieben sind: F10-Verhältnis (Verhältnis der erforderlichen Kraft, um die Folie 10 Prozent in Längsrichtung zu strecken, gegenüber der Querrichtung), bleibende Verformung nach dem Dehnen auf 200 Prozent und Elmendorf-Reißfestigkeit. Die Testergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 erfasst.
Vergleichsbeispiel 2 und Beispiel 2 bis 4
Ein zweites Vergleichsbeispiel wurde auf identische Weise wie das Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, außer dass ein anderes Styrol-Isopren-Styrol-Elastomer verwendet wurde. Das in diesem Beispiel verwendete Elastomer, das in den Tabellen mit E4 bezeichnet wird, war 20 Prozent Styrol, 80 Prozent Isopren und 100 Prozent ABA-Triblock, als Vector 4111 von Dexco Polymers, Houston, Texas erhältlich.
Die Beispiele 2 bis 4 wurden unter Anwendung des Verfahrens 1 hergestellt, indem Polyethylen hoher Dichte (HDPE) in den Mengen und von der Art, wie sie in Tabelle 1 angegeben sind, dem Basiselastomer E4 zugesetzt wurde. Die Proben wurden wie in den vorhergehenden Beispielen getestet, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 erfasst.
Tabelle 1
Durch die Zugabe von HDPE zum SIS-Elastomer wurden anisotrope elastische Folien hergestellt, wobei diese Folien auch eine wesentlich bessere Reißfestigkeit in Längsrichtung aufwiesen.
Beispiele 5 bis 17
Die Beispiele 5 bis 17 wurden ebenfalls nach dem allgemeinen Verfahren (Verfahren 1) zum Extrudieren von einschichtigen Folien hergestellt, wobei als Basiselastomere wiederum die Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymere verwendet wurden, die als E1 und E4 bezeichnet wurden. In diesem Beispielsatz wurden jedoch einige Polypropylene mit unterschiedlichen Schmelzindizes als faserbildende Zusätze verwendet. In den Beispielen 6 bzw. 9 wurde ein Ethylen-Propylen-Copolymer, das als F32 bezeichnet wird, verwendet, und in Beispiel 15 wurde Polyethylen hoher Dichte (HDPE), das als F21 bezeichnet wird, zugesetzt.
Dieser Beispielsatz wurde unter sehr ähnlichen Bedingungen innerhalb eines Zeitraums von einigen aufeinander folgenden Stunden durchgeführt.
Die Zusammensetzungen der Materialien und die Testergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
Tabelle 2
Alle elastomeren Folien in diesen Beispielen zeigten ein anisotropes Verhalten und Werte für die Reißfestigkeit, die höher als die des Basiselastomers allein waren. Das Polypropylen mit einem extrem niedrigen MFI, weniger als 1, lieferte kein so deutliches anisotropes Verhalten wie die Polypropylene mit einem höheren MFI (mehr als 2,0).
Beispiele 18 bis 28
In den Beispielen 18 bis 26 wurden erfindungsgemäße elastomere Folien hergestellt, in dem ein Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymerelastomer in Kombination mit einer Reihe von Polypropylenen mit einem weiten Bereich der Schmelzfließindizes extrudiert wurden.
Es wurde das weitere Beispiel 27 hergestellt, wobei ein statistisches Copolymer von Ethylen und Propylen verwendet wurde, das kommerziell als EOD95-08 von Fina Oil & Chemical erhältlich ist.
Das weitere Beispiel 8 wurde unter Verwendung eines schlagfesten Copolymers hergestellt, das als 7C50 von Union Carbide erhältlich ist.
In Tabelle 3 sind als Bezug die Vergleichsbeispiele 1 und enthalten. Die Zusammensetzungen der Materialien und die Testergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3
Alle Polypropylene funktionierten im Allgemeinen, die im bevorzugten FMI-Bereich von etwa 2,5 bis 40 zeigten jedoch die beste Kombination aus anisotropem Verhalten und Reißfestigkeit.
Beispiele 29 bis 30
Erfindungsgemäße elastomere Folien wurden unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Arten von Blockcopolymeren in Kombination mit einem einzigen Polypropylen als faserbildendes Material hergestellt. Beispiel 29 wurde unter Verwendung des Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymers, das als E1 bezeichnet wird, hergestellt. Beispiel 30 wurde in identischer Weise wie bei Beispiel 29 hergestellt, außer dass als Basispolymer ein Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer verwendet wurde. Beispiel 30 ist ein Bezugsbeispiel.
Die Zusammensetzung der Folien und die Testergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefasst.
Tabelle 4
Beispiele 31 bis 32
Erfindungsgemäße elastomere Folien wurden hergestellt, indem ein statistisches Copolymer von Propylen und Ethylen (P-co-E) zu zwei unterschiedlichen Blockcopolymeren gegeben wurde.
Beispiel 31 verwendet ein Styrol-Isopren-Styrol-Blockpolymer, das als E1 bezeichnet wird.
Beispiel 32 verwendet das gleiche faserbildende Ethylen-Propylen-Copolymer in der gleichen Menge wie in Beispiel 31, jedoch in Kombination mit einem anderen Elastomer, einem Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol-Blockcopolymer, das als E3 bezeichnet wird. Beispiel 32 ist ein Bezugsbeispiel.
Die Zusammensetzung der Folien und die Testergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengefasst.
Tabelle 5
Beispiel 33
Beispiel 33 wurde hergestellt, indem ein S-I-S-Blockcopolymer, das als E5 bezeichnet wird (60 Teile), Polypropylen, das als F23 bezeichnet wird (35 Teile), und Verarbeitungsöl, das als A52 bezeichnet wird (5 Teile), das kommerziell als Shellflex 371 von Shell Chemical, Houston, TX erhältlich ist, gemischt wurden.
Testmessungen zeigten ein F10-Verhältnis von 5,47, eine Reißfestigkeit von 81 g/25 μ und eine bleibende Verformung in Prozent von 20,9.
Beispiele 34 bis 36
Erfindungsgemäße elastische Folien wurden unter Anwendung des Verfahrens 1 extrudiert, außer dass den Polymergemischen der Beispiele 35 und 36 Calciumcarbonat, das kommerziell als Omylene G200 von Omya erhältlich ist, zugesetzt wurde, wenn sie in den Extruder gegeben wurden. Das Beispiel 34 enthält kein Calciumcarbonat.
Die chemische Zusammensetzung der Folien und auch die Testergebnisse sind in Tabelle 6 zusammengefasst.
Tabelle 6
Alle Folien konnten abgerollt werden, der Zusatz von Calciumcarbonat verringerte jedoch die zum Abrollen der Folien erforderliche Kraft deutlich.
Vergleichsbeispiele 3 bis 6
Die Vergleichsbeispiele 3 bis 6 wurden hergestellt, um die Einflüsse der Verwendung von Polystyrol als faserbildendes Material zu verdeutlichen, wie sie in der Japanischen Patentanmeldung Kokai Nr. 5-186611 offenbart ist.
Die Vergleichsbeispiele 1 und 2, die bereits beschrieben wurden und Basiselastomermaterialien ohne faserbildendes Polymermaterial zeigen, sind in Tabelle 7 zu Vergleichszwecken enthalten.
Die Zusammensetzung der Folien und die Testergebnisse sind in Tabelle 7 zusammengefasst.
Tabelle 7
Obwohl diese Folien (C3 bis C6) sehr gute anisotrope elastische Qualitäten aufwiesen, war die Reißfestigkeit schlecht, und die Folien ließen sich nicht oder nur sehr schwer abrollen.
Vergleichsbeispiele 7 bis 12
Diese Vergleichbeispiele wurden wie die vorstehenden Vergleichsbeispiele 3 bis 5 hergestellt. Die Folie C7 aus dem Basiselastomermaterial allein wurde am gleichen Tag mit der gleichen Polymercharge hergestellt, um eine interne Konsistenz der Testergebnisse zu sichern.
Die Zusammensetzung der Folien und die Testergebnisse sind in Tabelle 8 zusammengefasst.
Tabelle 8
Bei diesen Folien wurde das Abrollen nicht getestet, im Allgemeinen waren sie jedoch ziemlich klebrig und lassen sich wahrscheinlich nicht abrollen. Die Ergebnisse für die Reißfestigkeit waren gleichmäßig schlecht, wobei sie mit dem zunehmenden Zusatz von Polystyrol abnahmen.
Beispiele 37 bis 40 und Vergleichsbeispiel 13
Die Beispiele 37 bis 40 wurden unter Anwendung des Coextrusionsverfahrens hergestellt, das vorstehend als Verfahren 2 der allgemeinen Verfahren beschrieben ist.
Die Beispiele 37 bis 40 bestehen aus 1) einem mittleren Kern, der ein Elastomer und faserbildende Materialien umfasst, und 2) zwei dünneren Hautschichten, eine auf jeder Seite des dickeren Kerns, wodurch ein dreischichtiger Aufbau aus Haut-Kern-Haut entsteht. Die Hautschichten umfassen das Polymer, das als A53 bezeichnet wird, ein schlagfestes Polypropylenpolymer, das als SRD-7-560, MFI 30, von Union Carbide, Danbury, CT erhältlich ist.
Ein Vergleichsbeispiel mit Häuten, jedoch ohne faserbildendes Polymer im Kern, ist als Vergleichsbeispiel 13 enthalten.
Die Zusammensetzung und auch die Testergebnisse sind in Tabelle 9 zusammengefasst.
Tabelle 9
Die Hautschichten selbst werden beim Coextrusionsverfahren etwas orientiert und rufen als solche ein anisotropes Verhalten in der Folie C13 hervor. Der Zusatz von Polypropylen zur Kernschicht verstärkte das anisotrope Verhalten weiter.
Beispiele 41 bis 47 und Vergleichsbeispiele 14 und 15
Es wurden Reihen von Beispielen hergestellt, wobei die Menge des faserbildenden Materials in einem weiten Bereich von 0 Prozent bis 100 Prozent geändert wurde.
Vergleichsbeispiel 2, das bereits beschrieben wurde, und das Basiselastomer ohne faserbildendes Material angibt, ist wiederum zu Vergleichszwecken enthalten.
Das Vergleichsbeispiel 15 stellt reines Polypropylen und kein Basiselastomermaterial dar.
Die Beispiele 41 bis 47 zeigen ein Styrol-Isopren-Styrol-Basiselastomer, das als E4 bezeichnet wird, in Kombinationen mit Polypropylen (PP), das als F23 bezeichnet wird, in Mengen im Bereich von 20 bis 60 Prozent, wobei das Vergleichsbeispiel 14 75 Prozent Polypropylen aufweist.
Die Zusammensetzung der Materialien und auch die entsprechenden Testergebnisse sind in Tabelle 10 aufgeführt.
Tabelle 10
Bei dieser bestimmten Kombination aus Elastomer und Polypropylen kam es nicht zu Verbesserungen der Reißfestigkeit, wenn nicht 35 Prozent Polypropylen zugesetzt wurden. Auch die Reißfestigkeit wurde bei dieser Kombination von Materialien bei 35 Prozent Polypropylen in Beispiel 34 verbessert. Diese Veränderlichkeit wurde oft festgestellt und beruht wahrscheinlich auf leichten Abweichungen der Verfahrensbedingungen, wie Mischen, Extrusionsbedingungen oder dergleichen oder Schwankungen bei der Polymercharge. Bei jeglicher gegebenen Auswahl von Materialien, die bei identischen Bedingungen verarbeitet werden, werden jedoch im Allgemeinen die gleichen Trends in Bezug auf die Eigenschaften, wie Reißfestigkeit und anisotropes elastisches Verhalten festgestellt. Im Allgemeinen beeinflusste der Zusatz eines Polyolefins die Reißfestigkeit nicht negativ (wohingegen Polystyrol im Allgemeinen die Reißfestigkeit negativ beeinflusste) und verbesserte die Reißfestigkeit bei einer bestimmten Menge. Die Zugabe von Polyolefinen führte bei einer gewissen Menge im Allgemeinen auch zu einem Höchstwert des anisotropen Verhaltens (im Allgemeinen von 30 bis 50 Prozent Polyolefin) mit einer Abnahme auf jeder Seite dieses Höchstwertes. Der Betrag der bleibenden Verformung nimmt im Allgemeinen mit der Zugabe von Polyolefinen ebenfalls linear zu, bis er inakzeptabel wurde (im Allgemeinen bei einem Verhältnis des Elastomerteils zu den Polyolefinteilen von 0,4 : 1 bis 0,6 : 1.
Beispiele 48 bis 51
Die Beispiele 48 bis 51 wurden unter Verwendung einer identischen Copolymerzusammensetzung hergestellt, die 50 Prozent Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymer (E4) als Basiselastomer und 50 Gewichtsprozent eines statistischen Copolymers von Propylen und Ethylen (P-Co-E) (F32) umfasst.
Beispiel 48 stellt die extrudierte elastomere Folie im nichtorientierten Zustand dar.
In den Beispielen 49 bis 51 wurden die extrudierten Polymerfolien nach dem Verfahren 3 in einem Ausmaß vom 1,5-Fachen, 2-Fachen bzw. 2,5-Fachen in Längsrichtung gezogen.
Die Zusammensetzung der Folien und die Ergebnisse sind in Tabelle 11 zusammengefasst.
Tabelle 11
Das Orientieren nach dem Extrudieren verbesserte die anisotropen elastischen Eigenschaften der Folien. Im Allgemeinen wurde die Reißfestigkeit durch das Orientieren in Längsrichtung nicht deutlich beeinflusst.

Claims

Anisotrope elastische Bahn, umfassend eine anisotrope elastische Folienschicht mit einer Längsrichtung und einer Querrichtung und mit einer Dicke von 20 bis 300 Mikron, welche aus einem extrudierten Gemisch aus einem Blockcopolymerelastomerteil und einem Polyolefinpolymerteil, die jeweils in einem Verhältnis von 10 : 1 bis 0,4 : 1 vermischt sind, gebildet ist, wobei der Elastomerteil ein aus den Blöcken A und den Blöcken B gebildetes Blockcopolymerelastomer umfasst, die Blöcke A vorwiegend aus Monoalkenylaren gebildet sind und die Blöcke B vorwiegend aus Isopren gebildet sind, und der Polyolefinteil vorwiegend ein eine nicht elastische Faser bildendes Polyolefinpolymer, -copolymer oder -gemisch umfasst, wobei die anisotrope Folienschicht ein F10-Verhältnis (Längsrichtung zu Querrichtung) von mindestens 1,5 aufweist.
Anisotrope elastische Bahn gemäß Anspruch 1, umfassend eine Rolle einer einschichtigen Folie mit einer Abrollkraft von weniger als 300 g/2,54 cm, wobei die F10-Kraft in Längsrichtung größer als die Abrollkraft ist.
Anisotrope elastische Bahn gemäß Anspruch 1, wobei die Bahn eine mehrschichtige Folie aus der anisotropen elastischen Folienschicht und mindestens eine andere Polymerfolienschicht umfasst, wobei die mindestens eine andere Polymerfolienschicht, im Vergleich zu der elastischen Folienschicht, eine relativ nicht elastische Folienschicht ist.
Anisotrope elastische Bahn gemäß Anspruch 3, wobei die mindestens eine andere Polymerfolienschicht eine Polyolefinfolienschicht ist.
Anisotrope elastische Bahn gemäß Anspruch 3, wobei die mindestens eine andere Polymerfolienschicht zwei derartige Folienschichten, jeweils eine auf jeder Seite der anisotropen elastischen Folienschicht, umfasst, und wobei die Folienschichten coextrudiert sind.
Anisotrope elastische Bahn gemäß Anspruch 1, wobei das Monoalkenylaren ein Styrolmonomer ist, und wobei der Polyolefinteil ein Polypropylenpolymer, -copolymer oder -gemisch ist, und wobei das Verhältnis des Elastomerteils zum Polyolefinteil 5 : 1 bis 0,6 : 1 beträgt.
Anisotrope elastische Bahn gemäß Anspruch 6, wobei der Blockcopolymerelastomerteil vorwiegend ein Mehrblockcopolymer ist, wobei das Mehrblockcopolymer 50 bis 100 Gewichtsprozent des Blockcopolymers des Elastomerteils umfasst.
Anisotrope elastische Bahn gemäß Anspruch 1, wobei die anisotrope elastische Folienschicht eine mittlere Reißfestigkeit von mindestens 20 g/25 μ aufweist.
Anisotrope elastische Bahn gemäß Anspruch 1, wobei die anisotrope elastische Bahn ein Laminat aus der anisotropen elastischen Folienschicht und mindestens einer zweiten faserartigen Vliesbahn, die zumindest in der Querrichtung der anisotropen elastischen Folienschicht, an welcher die zweite Bahn befestigt ist, dehnbar ist, umfasst.
Aniisotrope elastische Bahn gemäß Anspruch 1, wobei die bleibende Verformung der anisotropen elastischen Folienschicht in Querrichtung weniger als 80 Prozent beträgt, wenn die Folienschicht um 200 Prozent gestreckt wird.
Anisotrope elastische Bahn gemäß Anspruch 10, wobei die bleibende Verformung der anisotropen elastischen Folienschicht in Querrichtung weniger als 50 Prozent beträgt, wenn die Folienschicht um 200 Prozent gestreckt wird.
Anisotrope elastische Bahn gemäß Anspruch 1, wobei die anisotrope elastische Folie in Längsrichtung bis zum natürlichen Ziehverhältnis des faserbildenden Polyolefins orientiert ist, und wobei die anisotrope elastische Folie eine F10-Kraft in Querrichtung von weniger als etwa 60 kg/cm² aufweist.
Anisotrope elastische Bahn gemäß Anspruch 1, wobei die anisotrope elastische Folie eine F10-Kraft in Querrichtung von weniger als etwa 20 kg/cm² aufweist.