пленочный нетканый слоистый материал и изделия

Формула изобретения

1. Пленочный нетканый слоистый материал, содержащий слой пленки и слой нетканого материала, наслоенные один на другой для образования пленочного нетканого слоистого пластика, причем слой пленки, слой нетканого материала и слоистый пластик имеют каждый направление продольно машине и направление поперек машины, пленку ориентируют в направлении продольно машине до ее наслоения на слой нетканого материала, при этом слой пленки имеет эффективную толщину примерно 13 мкм или меньше, слой пленки, после ее ориентации в направлении машины и наслоения, определяет удлинение пленки при значении разрыва в направлении поперек машины, слой нетканого материала определяет удлинение нетканого материала при значении пиковой нагрузки в направлении поперек машины, а слоистый пластик определяет удлинение при значении пиковой нагрузки в направлении поперек машины; удлинение пленки при значении разрыва в направлении поперек машины выше удлинения нетканого материала при значении пиковой нагрузки в направлении поперек машины, причем слой пленки определяет значение пиковой нагрузки пленки в направлении поперек машины, слой нетканого материала определяет значение пиковой нагрузки нетканого материала в направлении поперек машины, а слоистый пластик определяет значение пиковой нагрузки слоистого материала в направлении поперек машины; значение пиковой нагрузки нетканого материала в направлении поперек машины выше значения пиковой нагрузки пленки в направлении поперек машины и значение пиковой нагрузки пленки в направлении поперек машины меньше значения пиковой нагрузки слоистого пластика в направлении поперек машины, значение пиковой нагрузки слоистого материала в направлении поперек машины составляет по меньшей мере 300 г.

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что слой нетканого материала содержит сформованный и связанный нетканый материал.

3. Материал по п.1 или 2, отличающийся тем, что слой нетканого материала содержит сформованный и связанный нетканый материал и вытянутый из расплава с раздувкой нетканый слоистый пластик.

4. Материал по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что слой нетканого материала содержит слоистый пластик из сформованного и связанного нетканого полотна, вытянутого из расплава с раздувкой нетканого полотна, сформованного и связанного нетканого полотна.

5. Материал по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что слой вытянутого из расплава с раздувкой нетканого полотна прикреплен к слою пленки.

6. Материал по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что удлинение пленки при значении разрыва в наслоенном состоянии в направлении поперек машины составляет по меньшей мере на 10% выше удлинения нетканого материала при значении пиковой нагрузки в направлении поперек машины.

7. Материал по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он также включает в себя второй слой нетканого материала, наслоенный на слой пленки на поверхности слоя пленки, расположенной противоположно поверхности слоя нетканого материала.

8. Материал по п.7, отличающийся тем, что упомянутый слой нетканого материала и второй слой нетканого материала содержит каждый в таком порядке: сформованное и связанное нетканое полотно, вытянутое из расплава с раздувкой нетканое полотно и сформованное и связанное нетканое полотно.

9. Материал по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что слоистый материал имеет скорость передачи паров воды по меньшей мере 300 г/м²/24 ч.

10. Гигиеническое впитывающее изделие, отличающееся тем, что оно содержит проницаемый для жидкости верхний слой и нижний слой со впитывающим наполнителем, расположенным между проницаемым для жидкости верхним слоем и нижним слоем, причем изделие включает в себя пленочный нетканый слоистый материал согласно одному из пп.1 - 9.

11. Изделие по п.10, отличающееся тем, что изделием является подгузник.

12. Изделие по п.10, отличающееся тем, что изделием являются тренировочные брюки.

13. Изделие по п.10, отличающееся тем, что изделием является гигиеническая салфетка.

14. Впитывающее изделие для персонального ухода по п.10, отличающееся тем, что изделием является бандаж.

15. Предмет одежды, отличающийся тем, что по меньшей мере часть изделия содержит пленочный нетканый слоистый материал согласно одному из пп.1 - 9.

16. Занавес для хирургической, отличающийся тем, что по меньшей мере часть занавеса содержит пленочный нетканый слоистый материал согласно одному из пп.1 - 9.

17. Халат для хирургов, отличающийся тем, что по меньшей мере часть халата содержит пленочный нетканый слоистый материал согласно одному из пп.1 - 9.

Описание изобретения к патенту

Изобретение направлено на пленки, ориентированные в направлении машины, и на их использование в пленочных нетканых слоистых материалах.

Пленочные нетканые слоистые материалы используют в различных применениях, из которых производят наружные прокладки для гигиенических впитывающих изделий, например подгузников, тренировочных панталон, предметов одежды для тех, кто страдает недержанием, гигиенические изделия для женщин, перевязочные материалы, бинты, повязки и т.п. Пленочные нетканые слоистые материалы также имеют применение в области здравоохранения вместе с такими изделиями как, например, хирургическая одежда, халаты и другие предметы одежды для чистого помещения, заботе о здоровье и других соответствующих применений. В частности, в области персональной гигиены упор делался на создании дешевых слоистых материалов, которые имеют хорошие барьерные свойства особенно в отношении жидкостей, а также хорошие эстетические свойства и ощущение на ощупь. Для этой цели стали преимущественно использовать пленки, которые были все более тонкими и тонкими. Тонкие пленки дешевые и благодаря их уменьшенной толщине они в большинстве случаев более мягкие. Можно также изготовить тонкие пленки, способные пропускать воздух.

Тонкие пленки, которые имеют иногда эффективную толщину меньше 25 мкм, также достаточно слабые. Это особенно справедливо в направлении поперек машины, поскольку для достижения такой малой толщины, пленки часто сильно растягивают в направлении машины. Сильная ориентация в направлении машины стремится ориентировать молекулы полимера, образующего пленку. Такая ориентация может значительно увеличить прочность пленки в направлении машины, однако она также стремится ослабить ту же пленку в направлении поперек машины. Путем наслоения слоя подложки, например, волокнистого нетканого полотна на слой пленки можно получить слоистый материал с дополнительными свойствами. Слой нетканого полотна может повысить прочность всего композиционного материала. Кроме того, он может придать материалу такие свойства как ощущение, подобное ткани, которое является важным во многих применениях, включая гигиенические впитывающие изделия. К сожалению, до сих пор пленочные нетканые слоистые материалы не всегда обеспечивали оптимальные преимущества особенно в отношении прочности. В результате, части пленки в таких слоистых материалах имели тенденцию разрушаться, тем самым обеспечивая меньшее, чем оптимальное качество всего изделия. Это происходит особенно действительно так в том случае, когда пленку в пленочном нетканом слоистом материале используют в качестве барьерного материала, например наружной прокладки для гигиенического впитывающего изделия. Таким образом, существует необходимость в улучшенных пленочных нетканых слоистых материалах особенно в тех случаях, где слой пленки очень ориентирован в одном направлении и общая толщина пленки значительно уменьшилась.

Настоящее изобретение ставит своей целью устранить упомянутые проблемы известных пленочных нетканых слоистых материалов. Эта цель достигается с пленочным нетканым слоистым материалом, с гигиеническим впитывающим изделием, предметом одежды и халатом для хирургов согласно самостоятельным пунктам формулы изобретения.

Другие преимущества, признаки, аспекты и детали настоящего изобретения станут очевидными из зависимых пунктов формулы, описания и приложенных чертежей. Эти пункты формулы предназначены в качестве первого неограничивающего подхода к определению настоящего изобретения в общих чертах.

Настоящее изобретение направлено на создание механически совместимых слоистых материалов из пленки и нетканого материала, в котором слой пленки ориентируют в направлении машины до его прикрепления к слою подложки, например, из волокнистого нетканого полотна.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к пленочным нетканым слоистым материалам, имеющим пленки очень малой толщины и улучшенную целостность в слоистом материале в направлении поперек машины.

В настоящее время, во многих изделиях, особенно в области изделий одноразового применения, например в гигиенических впитывающих изделиях, в качестве компонентов материала используют пленки и волокнистые нетканые полотна. С точки зрения стоимости часто желательно иметь материалы по возможности небольшой толщины. Один способ достижения этого с пленками заключается в ориентировании пленки, например, в направлении машины для уменьшения толщины пленки. Во время ориентации пленки она будет достигать прочности в общем в направлении машины (направление растягивания), но в то же время пленка будет терять прочность в направлении поперек машины (направление, перпендикулярное направлению растягивания). В результате слой подложки, например, волокнистое нетканое полотно наслаивается на слой пленки, добавляя ей прочность.

Слой пленки, слой подложки и ламинат все они имеют направление продольно и поперек машины. До наслаивания слой пленки ориентируют в направлении машины, таким образом она имеет эффективную длину примерно 13 мкм (микрон) или меньше. Тот факт, что слой пленки ориентирован продольно машине, можно определить путем сравнения прочности ориентированной пленки в направлениях продольно и поперек машины. Ориентированная пленка будет иметь прочность в одном направлении, как измерено испытанием на разрыв полосы, описанным ниже, которая будет по меньшей мере в два раза выше прочности в направлении по существу перпендикулярно первому направлению. Направление с большей прочностью будет направлением продольно машине, а направление с меньшей прочностью будет направлением поперек машины. Слой пленки, слой подложки из волокнистого нетканого полотна и ламинат все они имеют или определяют направление продольно машине и направление поперек машины, при этом направления слоев пленки и нетканого полотна сцентрированы друг с другом продольно машине до наслоения.

Слой пленки после ориентации в направлении продольно машине и наслоения определяет удлинение пленки при значении разрыва, которое измеряют в направлении поперек машины. Благодаря тому факту, что материалы образцов трудно расслаиваются, как будет описано дальше, отдельный кусок пленочного материала ориентируют и затем передают через устройство для соединения с прокладочной бумагой для получения скрепленной пленки, которую можно использовать для измерения удлинения пленки при величине разрыва для пленки, которую ориентировали и наслоили. Затем это значение сравнивают с удлинением при значении пиковой нагрузки в направлении продольно машине для слоя волокнистого нетканого полотна, а удлинение пленки при значении разрыва в направлении поперек машины должно быть больше, чем удлинение при значении пиковой нагрузки для нетканого полотна.

Слой пленки, слой подложки из волокнистого нетканого полотна и ламинат все они определяют отдельные значения пиковой нагрузки. В направлении поперек машины значение пиковой нагрузки для нетканого полотна выше пиковой нагрузки пленки в направлении поперек машины. Кроме того, пиковая нагрузка пленки меньше пиковой нагрузки ламината в направлении поперек машины, причем пиковая нагрузка ламината в направлении поперек машины составляет по меньшей мере 300 г.

Слой подложки можно образовать из разнообразных материалов, включая различные волокнистые нетканые материалы. Примеры таких нетканых материалов включают в себя, без ограничения, сформованные нетканые материалы и слоистые пластики, например сформованные/вытянутые из расплава с раздувкой и сформованные/вытянутые из расплава с раздувкой/сформованные нетканые материалы. Со сформованными/вытянутыми из расплава с раздувкой неткаными материалами обычно желательно прикреплять вытянутую из расплава с раздувкой часть слоистого пластика к слою пленки. Кроме того, в определенных применениях возможно потребуется включить дополнительные слои в пленочный нетканый слоистый материал, например второй слой нетканого полотна или другой слой подложки на поверхность слоя пленки, которая расположена противоположно поверхности другого слоя нетканого полотна. Здесь снова второй слой подложки может быть, например, единственным слоем нетканого материала или слоистого пластика, например сформованного/вытянутого из расплава с раздувкой слоистого пластика.

Пленочный нетканый слоистый пластик согласно настоящему изобретению имеет различные применения, включая использование его в гигиенических впитывающих изделиях, например подгузники, тренировочные панталоны, предметы одежды для тех, кто страдает недержанием, гигиенические салфетки, перевязочные материалы, бинты и т. п. Обычно такое изделие будет иметь проницаемый для жидкости верхний слой и нижний слой со впитывающим наполнителем, расположенным между верхним слоем и нижним слоем. Если слой пленки в пленочном нетканом слоистом материале выполнен проницаемым для жидкости, то его можно использовать в качестве верхнего слоя. Если же он выполнен по существу непроницаемым для жидкости, тогда его можно использовать в качестве заднего или нижнего слоя. Другие применения будут включать в себя, но без ограничения, использование пленочного нетканого слоистого пластика, согласно настоящему изобретению, в целом или как часть таких изделий в качестве предметов одежды для хирургов и халатов, а также, в общем, в качестве предмета одежды. Во многих этих применениях возможно потребуется, чтобы слоистый материал был способен пропускать газ или пары, в этом случае слоистый материал должен иметь скорость передачи паров по меньшей мере 300 г/м².

Настоящее изобретение будет лучше понято из следующего описания вариантов исполнения настоящего изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

фиг. 1 - вид сбоку в поперечном разрезе пленочного нетканого слоистого материала согласно настоящему изобретению;

фиг. 2 - вид в плане сверху, в приблизительном масштабе, шаблона детской одежды с рисунком, применяемого для соединения слоев пленки и подложки вместе для примеров;

фиг. 3 - вид в плане сверху, в приблизительном масштабе, шаблона соединения тканого полотна, применяемого для соединения слоя пленки и слоя подложки вместе для примеров.

Настоящее изобретение направлено на изготовление пленочного нетканого слоистого материала с повышенной целостностью в направлении поперек машины (П. Н.) в результате его улучшенной структуры и соответствия свойств в обоих слоях пленки и нетканого полотна. Пленку, применяемую, согласно настоящему изобретению, ориентировали в направлении машины (М.Н.) в общем на достаточную величину для получения пленки с эффективной толщиной меньше 13 мкм. Такая ориентация часто требует, чтобы пленка растягивалась по меньшей мере в два раза от ее первоначальной или нерастянутой длины. После ориентации пленки ее затем наслаивают на волокнистое нетканое полотно с использованием тепла и давления, например, при помощи нагреваемых каландровых валиков или способом соединения ультразвуком. Либо оба слоя можно наслоить вместе с использованием клея.

Критическим для структуры пленочного нетканого слоистого материала, согласно настоящему изобретению, являются характеристики зависимости деформации (удлинение) от напряжения (нагрузка) для каждой пленки, нетканого полотна и слоистого материала, включая такие характеристики этих трех материалов как удлинение до разрыва и пиковая нагрузка при разрыве. Прежде пленочные нетканые слоистые материалы, в которых применяли пленки, ориентированные в направлении машины, иногда повреждались, поскольку части пленки в слоистых материалах рвались или разрушались преждевременно. Согласно настоящему изобретению были учтены свойства каждого из элементов и другие необходимые параметры структуры, включая толщину пленки, ориентацию в направлении машины и определенные минимальные требования к деформации пленки для получения улучшенного пленочного нетканого слоистого материала.

Как показано на фиг. 1, пленочный нетканый слоистый материал 10, согласно настоящему изобретению, включает в себя слой 12 пленки и слой 14 подложки, который можно образовать из множества материалов, включая, например, пленки, нетканые материалы, грубые холсты, тканые материалы и их комбинации для образования слоя 14 подложки, а весь слоистый материал 10 имеет указанные здесь свойства. Установлено, что волокнистые нетканые материалы являются особенно эффективными с точки зрения экономики, эстетических свойств и прочности. Выбор полимера для слоя 14 подложки не является критическим при условии, что могут достигаться соответствующие характеристики сцепления и прочности. Соответствующие полимеры будут включать в себя, но без ограничения, полиолефины и другие термопластичные полимеры. Соответствующие способы формования волокнистого нетканого материала включают в себя, например, формование волокон экструдированием и экструзией из расплава с раздувкой.

Волокна, экструдированные из расплава с раздувкой, получают путем экструдирования расплавленного термопластичного материала через множество мелких, обычно круглых капилляр экструзионной головки в виде расплавленных нитей в высокоскоростной поток, обычно подогретого газа, например воздуха, который делает более тонкими нити из расплавленного термопластичного материала для уменьшения их диаметра. После этого выдуванные из расплава волокна уносятся потоком обычно нагретого газа с высокой скоростью и они осаждаются на собирающей поверхности для образования нетканного материала с произвольно распределенными экструдированными из расплава волокнами. Способ экструдирования из расплава с раздувкой хорошо известен в технике и он описан в различных патентах и публикациях, включая Доклад 4364 NRL, "Изготовление сверхтонких органических волокон", Б.А. Уэндт, Е.Л. Боон и С.Д. Флухарти; Доклад 5265 NRL, "Улучшенное устройство для формования сверхтонких термопластичных волокон", К. Д. Лоуренс, Р. Т. Лукас, Дж.А.Янг; патенты США, NN 3676242 от 11 июля, 1972 на имя Прентис; и 3849241 от 19 ноября, 1974 на имя Бунтин и др. Упомянутые публикации указаны здесь для справки во всей их полноте.

Сформованные волокна получают путем экструдирования расплавленного термопластичного материала в форме нитей из множества мелких, обычно круглых отверстий фильеры с последующим быстрым уменьшением диаметра экструдированных нитей, например, путем неэдуктивной или эдуктивной вытяжки жидкости или других хорошо известных механизмов связывания формованных волокон. Изготовление нетканых материалов из сформованных волокон показано в патентах США NN 4340563, Аппель и др.; 3802817, Мацуки, и др.; 3692618, Доршнер и др., 3338992 и 3341394, Кинней; патент 3276944 на имя Леви; 3502763, Хартман; 3502538, Петерсон; 3542615, Добо и др., и патенте Канады, N 803714. Все упомянутые патенты указаны полностью для справки.

Волокнистые нетканые материалы, изготовленные из многокомпонентных и многоэлементных волокон, например, двухкомпонентные волокна можно также применять для образования слоя 14 подложки. Смотри, например, патент США N 5336552 на имя Стрэк и др., в котором описано, как изготовить нетканые материалы из двухкомпонентных связанных формованных волокон. Этот патент, выданный на имя Стрэк и др., указан здесь для справки полностью.

Можно также получить слоистые материалы для их использования в качестве слоя 14 подложки, например, сформованные/экструдированные из расплава с раздувкой слоистые материалы, как раскрыто в патенте США 4041203, выданном Броку и др., который полностью включен для справки.

Слой 12 пленки может представлять пленку из одного слоя или многослойную пленку, например ту, которую изготавливают с применением совместной экструзии. Изготовление пленок хорошо известно специалистам в области формования пленки и поэтому не требуется подробное его описание. Существует большое количество изготовителей, которые могут изготовить пленки точно в соответствии с техническими условиями. Соответствующие полимеры для изготовления пленок включают в себя, но без ограничения, гомополимеры, сополимеры и комбинации полиолефинов, а также сополимеры этилена и винилацетата (ЭВА), этилена и этилакрилата (ЭЭА), этилена и акриловой кислоты (ЭАК), этилена и метилакрилата 3 (ЭМА), этилена и бутилакрилата (ЭБА), полиэфира (ПЭ), найлона (ПА), этилена и винилового спирта (ЭВС), полистирола (ПС), полиуретана (ПУ), и олефиновые термопластичные эластомеры, являющиеся продуктами многостадийного способа обработки в реакторе, при которой аморфный статистический сополимер этилена и пропилена молекулярно диспергируют преимущественно в поликристаллической сплошной матрице высокомолекулярного мономера полипропилена/низкомолекулярного мономера этилена. Если это потребуется, то можно также добавить в слой 12 пленки наполнитель, например карбонат кальция, и двуокись титана для увеличения непрозрачности, снижения стоимости и/или образования пленки, способной пропускать газы или пары, если пленку затем вытягивают или измельчают.

Если слой 12 пленки недостаточно тонкий, обычно меньше 13 мкм, тогда возможно потребуется утонить дополнительно пленку путем вытягивания ее в устройстве подобно тому, как это делают в устройстве для ориентирования продольно машине, например то, которое поставляется фирмой Маршалл энд Уилльямс Компани ов Провиденс, Род Айлэнд. Устройство для ориентирования продольно машине (MHO) имеет множество вытяжных роликов, которые постепенно вытягивают и утоняют пленку в направлении машины, являющим направлением движения пленки через устройство.

После образования пленки и возможно ее утонения до эффективной толщины меньше 13 мкм, ее затем наслаивают на слой подложки 14. Соответствующие средства для наслоения включают в себя, но без ограничения, клеи, ультразвуковое соединение и термомеханическое соединение с использованием нагреваемых каландровых валиков. Такие каландровые валики часто включают в себя валик с узором и гладкий опорный валик, при этом оба валика могут быть с узором или гладкими и один, оба или ни один из валиков могут не нагреваться.

Как было установлено настоящими заявителями, проблема, которая возникает с известными слоистыми материалами, состоящими из пленки и нетканого полотна, заключается в том, что часть пленки в слоистых материалах рвалась, когда слоистый материал использовали в качестве наружной прокладки для подгузников. Как результат этого, исследовали характеристики напряжения и деформации для каждого материала. Деформация связана со степенью удлинения, которое может выдерживать материал до разрыва. На основе этого исследования было определено, что степень деформации или удлинения при разрыве для пленки в направлении поперек машины должна быть больше, чем удлинение при величине пиковой нагрузки для слоя нетканого материала или всего слоистого материала в направлении поперек машины. Также определяли напряжение или нагрузку, которая должна быть меньше, чем нагрузка у нетканого материала и слоистого материала в направлении поперек машины. Кроме того, было определено, что для того, чтобы весь слоистый материал хорошо действовал, он должен быть способным выдерживать определенную минимальную нагрузку без повреждения, а именно по меньшей мере 300 г в описанном дальше испытании на разрыв отрезанной полоски длиной 2,54 см (один дюйм).

Ввиду вышеприведенного, приготовили слоистые материалы, в которых пленка имела меньшее, примерно равное или большое удлинение при разрыве, чем удлинение при пиковой нагрузке для нетканого материала. Для этих различных пленок (ориентированы в направлении машины), нетканых материалов и слоистых материалов получили данные напряжения/деформации. Во всех случаях пленка имела присущую им низкую пиковую нагрузку или прочность, чем у нетканого материала или слоистого материала в направлении поперек машины. Удлинение нетканого и слоистого материалов измеряли при пиковой нагрузке в противоположность измерению при разрушении для нетканого материала и слоистого материала. Относительное удлинение при разрыве для пленки было большее, чем относительное удлинение при пиковой нагрузке для нетканого материала и слоистого материала. Однако при визуальном наблюдении слоистых материалов, образцов, когда они были растянуты, отметили, что пленки все же преждевременно разрушались. Преждевременное означает то, что пленки рвались в направлении поперек машины либо образовывались отверстия до того, как начинает рваться нетканый материал. Затем провели дополнительное испытание на связанной или "закрепленной" пленкой с предположением о том, что пленка также ослабляется в направлении поперек машины в результате процесса наслоения.

Было трудно разделить слоистый материал для получения образцов пленки для испытания. В результате разработали способ для закрепления пленки независимо от нетканого материала. Для этого образцы пленки пропускали через тот же способ соединения, но без нетканого материала. Вместо этого пленку пропускали через установку для соединения вместе с прокладочной бумагой, с силоксановым покрытием, имеющей основной вес 125 г/м². Образцы пропускали через такой же профилированный валик для соединения и гладкие опорные валики, которые применяли для изготовления слоистых материалов. Профилированный валик имел область соединения, занимающую примерно 15-24% на единицу площади валика. Две пленки пропускали через устройство для соединения или склеивания таким образом, что пленка, применяемая в слоистом материале, была расположена смежно с опорным валиком, а прокладочная бумага - смежно с профилированным валиком. Линейная скорость для процесса соединения составляла 61 м/мин. Давление для соединения вдоль линии контакта между двумя соединяющими валиками равнялось 4218 кг/м. После завершения процесса соединения пленке дали охладиться и затем отслоили вручную от прокладочной бумаги с силоксановым покрытием и затем подвергли анализу для определения характеристик напряжения/деформации в направлении поперек машины.

Как было подтверждено испытанием, процесс наслоения ослабляет пленку в направлении поперек машины. Разрушение пленки в слоистом материале происходит при подобных удлинениях, которые наблюдаются при разрыве закрепленной пленки. В результате было определено, что пленка и слоистый материал будут иметь лучшую стойкость к разрыву и повреждению, если относительное удлинение при разрыве в направлении поперек машины закрепленной пленки по меньшей мере на 10% больше, чем относительное удлинение при значении пиковой нагрузки в нетканом материале для компенсирования ухудшения этого свойства в закрепленной пленке в результате процесса наслоения.

Ввиду вышеупомянутого, приготовили ряд образцов, которые испытали согласно упомянутой теории. Примеры и способы испытания представлены дальше.

Для упрощения анализа представленных ниже примеров применяли следующие способы испытания. Способы испытания на удлинение и деформацию включали в себя удлинение при разрыве и пиковой нагрузке. Другое испытание заключалось в определении толщины или эффективного калибра пленки. Все значения для пленок, нетканых материалов и слоистых материалов были измерены в направлении машины. Кроме того, при изготовлении слоистых материалов до наслоения центрировали слой пленки и слои нетканого материала таким образом, что ориентация каждого слоя в направлении машины была параллельно друг другу.

Эффективный калибр (толщина)

Эффективный калибр или толщину материала вычисляли путем разделения основного веса слоя пленки на плотность полимера (полимеры) и наполнителей, образующих пленку.

Эффективную толщину слоя пленки вычисляли умножением в 0,001334 (коэффициент перевода метрических единиц измерения в английские) раз веса на единицу площади образца пленки в унциях на квадратный ярд и путем разделения результата на плотность полимерной композиции в граммах на кубический сантиметр для получения эффективной толщины в дюймах.

Испытание на растяжение отрезанной полоски размером один дюйм (25,4 мм)

Пиковую нагрузку и относительное удлинение пленки и закрепленной пленки при разрыве, а также пиковую нагрузку и относительное удлинение нетканого материала и слоистого материала при пиковой нагрузке определяли согласно Методу 5102 в соответствии с Федеральным Стандартом 191A методов испытаний. Образцы имели размер 2,54 см х 15,24 см (один дюйм х шесть дюймов) с образцом, в направлении поперек машины, проходящим параллельно длине образца 15,24 см (шесть дюймов). Испытывали три образца для каждого материала и значения усреднили. Зажимы динамометра имели ширину 2,54 см (один дюйм), начальный зазор или длину калибра 7,62 см (три дюйма) и скорость ползуна 305 мм/мин (12 дюймов/минуту).

Растяжение с захватом

Механические свойства слоистого материала при растяжении, во время захвата, определяли согласно Методу 5102 в соответствии с Федеральным стандартом 191A методов испытания. Для каждого материала испытывали десять образцов. Зажимы динамометра имели ширину 7,62 см (три дюйма), начальный зазор или длину калибра 7,62 см (три дюйма) и скорость ползуна 100 мм/мин.

Во время испытания был определен характер разрушения образцов. Для материалов согласно настоящему изобретению, помимо того, что они имеют определенные здесь характеристики удлинения и нагрузки, было отмечено, что у восьмидесяти процентов образцов (десять исходных образцов) разрыв пленки отсутствовал до разрушения слоистого материала или нетканого материала. Под разрушением подразумевается то, что нетканый материал начинает иметь разрывы до того, как слой пленки продемонстрирует разрывы или кратеры. Кроме того, такие разрывы имеют место при нагрузке свыше 300 г.

Для демонстрации и различения характерных признаков настоящего изобретения представлены ряд примеров.

Пример 1

В примере 1 изготовили слоистый материал из пленки и нетканого материала. Слой пленки содержал, на основе процента общего веса, основанного на весе пленки, 65% карбоната кальция China Supercoat^TM со средним размером частиц 1 мкм и вырез наверху размером 7 мкм. Карбонат кальция получили от фирмы ECCA Кальциум Продактс, Инк., из Силакауга, Алабама. Карбонат кальция смешали с 20% по массе линейного полиэтилена низкой плотности, полученного из смеси линейного полиэтилена низкой плотности Dowlex 2517 и линейного полиэтилена низкой плотности Dowlex 2532, смешанных в весовом отношении 1:4 таким образом, что показатель плавления равнялся 10 М.I. (10 минут при 87,8^oC (190^oF)). Полимеры Dowlex поставляются фирмой Доу Кемикл, США, Мидлэнд, Мичиган. Остальные 15% состава содержали полимер на основе полипропилена Nimot KS 05IP от фирмы Химонт, США, Уилмингтон, Делавэр. Полимер KS 05IP представляет олефиновый термопластичный эластомер или продукт ТРО многостадийной обработки в реакторе, в котором аморфный статистический сополимер этилена и пропилена молекулярно диспергирован преимущественно в полукристаллической сплошной матрице высокомолекулярного мономера пропилена/низкомолекулярного мономера этилена.

Пленка имела начальную толщину 38,1 мкм и ее вытянули в 3,75 раз от ее первоначальной длины до утоненной эффективной толщины 10,7 мкм с использованием устройства для ориентирования пленки в направлении машины модели 7200 от фирмы Маршалл энд Уильяме Компани ов Провиденс Род Айлэнд. Говоря, что пленка была вытянута в 3,75 раз, мы подразумеваем то, что пленка, которая имела начальную длину, например 1 м, если ее растянули в 3,75 раз, будет иметь окончательную длину 3,75 м. Пленку нагревали до температуры 77^oC и затем пропускали через устройство для ориентирования в направлении машины с линейной скоростью 61 м/мин для вытягивания пленки. Затем пленку отжигали при температуре 102^oC. Она имела окончательный основной вес 20 г/м².

Волокнистым нетканым материалом было спряденное нетканое полотно, полученное из полипропиленовых волокон с весовым номером примерно 0,22-0,28 текс /2,0-2,5 дeнье/. Полимером, применяемым для изготовления спряденного нетканого полотна, был полипропилен Exxon 3445 от фирмы Exxon Кемикл Компани из Хьюстона, Техас. Нетканое полотно предварительно соединили с использованием дискретных точек связи с общей площадью соединения примерно 17% на единицу площади нетканого полотна. Соответствующие схемы соединения включают в себя те, которые описаны например, в упомянутом патенте, выданном Броку и др.

Наслоение двух слоев достигалось с использованием профилированного наслаивающего валика со схемой соединения для детских изделий, показанной на фиг. 2, при температуре 74^oC и с использованием гладкого опорного валика при температуре 52^oC. Пленку поместили на опорный валик и установили давление 4218 кг/м. Полученный слоистый материал имел общую площадь соединения 14% на единицу площади и общий основной вес 36,7 г/м².

Испытание пленки (до и после ее закрепления), нетканого полотна и слоистого материала показало следующие свойства (все величины были измерены в направлении поперек машины).

Пиковая нагрузка пленки в направлении поперек машины: 129,3 г.

Удлинение пленки при разрыве в направлении поперек машины: 111,5%.

Пиковая нагрузка закрепленной пленки в направлении поперек машины: 79 г.

Удлинение закрепленной пленки при разрыве в направлении поперек машины: 28%.

Пиковая нагрузка нетканого материала в направлении поперек машины: 890,4 г.

Удлинение нетканого материала при пиковой нагрузке в направлении поперек машины: 35,4%.

Пиковая нагрузка слоистого материала в направлении поперек машины: 1008,4 г.

Удлинение слоистого материала при пиковой нагрузке поперек машины: 43,9%.

Когда слоистый материал испытывали в направлении поперек машины с применением способа испытания на растяжение при захвате, повреждение или разрыв пленки отмечалось до разрыва слоистого материала. Это продемонстрировало то, что если удлинение закрепленной пленки при разрыве (28%) было меньше, чем удлинение нетканого материала при пиковой нагрузке (35,4%), тогда пленка будет рваться преждевременно, тем самым подвергая риску целостность и требуемые барьерные свойства пленочного нетканого слоистого материала.

Пример 2

В примере 2 приготовили другой пленочный нетканый слоистый материал. Слой пленки был таким же, как в примере 1. Слой волокнистого нетканого материала состоял из сформованного и связанного (вытянутого из расплава с раздувкой/сформованного и связанного полипропиленового слоистого пластика с основным весом 29,1 г/м², например тот, который описан в упомянутом патенте на имя Брок и др. Полотно предварительно соединили с использованием дискретных точек соединения при общей площади соединения, составляющей примерно 15-17% на единицу площади нетканого материала.

Наслоение двух слоев осуществляли тем же способом и при тех же условиях как в примере 1. Слоистый материал имел основной вес примерно 49,1 г/м².

Испытание пленки (до и после ее закрепления), нетканого материала и слоистого пластика продемонстрировало следующие свойства (все величины были измерены для направления поперек машины).

Пиковая нагрузка для пленки в направлении поперек машины: 129,3 г.

Удлинение при разрыве пленки в направлении поперек машины: 111,5%.

Пиковая нагрузка для закрепленной пленки в направлении поперек машины - 79 г.

Удлинение при разрыве закрепленной пленки в направлении поперек машины: 28%.

Пиковая нагрузка слоя нетканого материала в направлении поперек машины - 2196,7 г.

Удлинение нетканого материала при пиковой нагрузке в направлении поперек машины: 30,7%.

Пиковая нагрузка слоистого материала в направлении поперек машины: 5720,7 г.

Удлинение слоистого материала в направлении поперек машины при пиковой нагрузке: 39,4%.

При испытании слоистого материала в направлении поперек машины с использованием метода испытания на разрыв с захватом было отмечено, что в этом случае пленка повреждалась или рвалась, когда слоистый материал повреждался. Это указывает на то, что если удлинение закрепленной пленки при разрыве (28%) является почти одинаковым по значению с удлинением нетканого материала при пиковой нагрузке (30,7%), то пленка и нетканый материал будут повреждаться примерно в одно время. Это пример продемонстрировал, однако, минимальное эксплуатационное качество пленки и было бы желательно, чтобы она была более стойкой к разрыву и чтобы удлинение при разрыве для закрепленной пленки было по меньшей мере на 10% больше удлинения нетканого материала при пиковой нагрузке в направлении поперек машины для обеспечения барьерных свойств во время применения.

Пример 3

В примере 3 изготовили пленочный нетканый слоистый материал. Слой пленки был таким же, как в примере 1. В качестве волокнистого нетканого материала применяли сформованное соединенное нетканое полотно с основным весом 13,4 г/м², изготовленное из 50/50% по массе двухкомпонентных волокон, не грубого холста, полипропилена/линейного полипропилена низкой плотности, расположенных рядом и имеющих нумерацию 0,22-0,28 текс (примерно 2,0-2,5 денье). Полимеры, применяемые для изготовления сформованного связанного нетканого материала, представляли полипропилен Exxon 3445 и линейный полипропилен низкой плотности 6811A. Нетканый материал предварительно соединили с использованием дискретных точек соединения с общей площадью соединения 15-17% на единицу площади полотна.

Наслоение двух слоев осуществляли тем же способом и при одинаковых условиях как в примере 1. Слоистый материал имел основной вес 33,4 г/м².

Испытание пленки (до и после ее закрепления), нетканого материала и слоистого материала продемонстрировало следующие свойства все величины были измерены для направления поперек машины).

Пиковая нагрузка пленки в направлении поперек машины: 129,3 г.

Удлинение при разрыве пленки в направлении поперек машины: 11,5%.

Пиковая нагрузка закрепленной пленки в направлении поперек машины: 79 г.

Удлинение при разрыве закрепленной пленки в направлении поперек машины: 28%.

Пиковая нагрузка нетканого материала в направлении поперек машины: 381,3 г.

Удлинение нетканого материала при пиковой нагрузке в направлении поперек машины: 65,2%.

Пиковая нагрузка слоистого материала в направлении поперек машины: 415,6 г.

Удлинение слоистого материала при пиковой нагрузке в направлении поперек машины: 71,1%.

При испытании слоистого материала в направлении поперек машины с использованием способа испытания на растяжение с захватом было отмечено, что пленка повреждается или разрывается до повреждения слоистого материала подобным образом, как в примере 1. Это демонстрирует то, что если удлинение (28%) при разрыве закрепленной пленки было меньше удлинения нетканого материала при пиковой нагрузке (65,2%), пленка будет снова рваться преждевременно, тем самым нарушая целостность и требуемые барьерные свойства пленочного нетканого слоистого материала.

Пример 4

В примере 4 изготовили пленочный нетканый слоистый материал. Слой пленки содержал, на основе общего процента по массе, основанного на весе пленки, 62% карбоната кальция China Supercoat^TM со средним размером частиц 1 мкм и верхним вырезом 7 мкм. Карбонат натрия получили от фирмы ECCA Кальциум Продактс, Инк. , ов Силакауга, Алабама. Карбонат кальция смешали с 5% по массе полиэтилена низкой плотности Dow 6401 и 13% статистического сополимера полиэтилена/полипропилена Shell 6Д81. Полимер Dow является доступным от фирмы Доу Кемикл, США, Мидлэнд, Мичиган, а полимер Shell можно приобрести у фирмы Кемикл Компани, Хьюстон, Техас. Остальные 20% состава составляют полимер на основе полипропилена Himont KS 050 (расход изменили до 5 плавок) от фирмы Химонт, США, Уилмингтон, Делавер. Полимером KS 050 является эластомер или продукт ТРО многостадийной обработки в реакторе, в котором статистический сополимер этилена и пропилена диспергирован молекулярно преимущественно в поликристаллической сплошной матрице высокомолекулярного мономера пропилена/низкомолекулярного мономера этилена.

Пленка имела начальную толщину 38,1 мкм и ее вытягивали 4 раза от ее первоначальной длины до уменьшенной эффективной толщины 10,7 мкм с использованием устройства для ориентирования в продольном направлении машины модели 7200 от фирмы Маршалл энд Уилльямс Компани ов Провиденс, Род Айлэнд. Пленку нагрели до температуры 71^oC и пропускали ее через устройство для ориентирования в продольном направлении машины с линейной скоростью 61 м/мин для вытягивания пленки. Затем пленку отжигали при температуре 85^oC. Ее конечный основной вес был 20 г/м².

Слой волокнистого нетканого материала был таким же, как в примере 1.

Наслоение двух слоев осуществляли с применением профилированного наслаивающего валика с узором, показанным на фиг. 3, для соединения нетканого материала при температуре 110^oC, и гладкого опорного валика при температуре 66^oC. Пленку разместили на опорном валике и установили давление 4570 кг/м. Полученный слоистый материал имел общую площадь соединения примерно 15% на единицу площади слоистого пластика и общий основной вес 36,7 г/м².

Испытание пленки (до и после ее закрепления), нетканого материала и слоистого материала продемонстрировало следующие свойства (все величины были измерены в направлении поперек машины).

Пиковая нагрузка пленки в направлении поперек машины: 160,2 г.

Удлинение пленки при разрыве в направлении поперек машины: 237,7%.

Пиковая нагрузка закрепленной пленки в направлении поперек машины: 127,8 г.

Удлинение при разрыве закрепленной пленки в направлении машины: 266,9%.

Пиковая нагрузка нетканого материала в направлении поперек машины: 890,4 г.

Удлинение при пиковой нагрузке нетканого материала поперек машины: 35,4%.

Пиковая нагрузка слоистого материала в направлении поперек машины: 1194,3 г.

Удлинение слоистого материала при пиковой нагрузке в направлении поперек машины: 47,9%.

При испытании слоистого материала в направлении поперек машины способом испытания на растяжение с захватом было отмечено, что пленка не повреждалась или не рвалась до повреждения слоистого материала. Действительно, до повреждения пленки разрушался нетканый материал, что является желательным. Это указывает на то, что если удлинение при разрыве закрепленной пленки (266,9%) превышает удлинение нетканого материала при пиковой нагрузке (35,4%), то пленка будет оставаться полностью неповрежденной выше пиковой нагрузки слоистого материала и она будет повреждаться только тогда, когда пленка достигает удлинения при разрыве закрепленной пленки. Таким образом сохраняется полная целостность слоистого материала при нагрузке значительно выше 300 г, которая требуется.

Примеры 1 и 3 продемонстрировали проблематичные пленочные нетканые слоистые материалы, которые имели тенденцию к преждевременному повреждению пленки во время применения. Примеры 2 и 4 продемонстрировали настоящее изобретение, когда пленка сохраняла свою целостность при пиковой нагрузке или выше пиковой нагрузки слоистого материала.

Настоящее изобретение было описано подробно, однако следует отметить, что в объеме формулы изобретения возможны различные модификации и изменения.