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Title:
OIL-RESISTANT COMPOSITE MATERIAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/166583
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to an oil-resistant, elastic, flat composite material (laminate) and to a method for the production thereof.

Inventors:
WAGNER MAXIMILIAN (DE)
KEILHOLZ CLEMENS (DE)
SCHMIDT DOMINIK (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/055056
Publication Date:
September 06, 2019
Filing Date:
February 28, 2019
Export Citation:
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Assignee:
LOHMANN KOESTER GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
B32B5/02; B32B5/08; B32B5/26; B32B27/12; B32B27/30; B32B27/32
Domestic Patent References:
WO2004060665A12004-07-22
WO2008038168A22008-04-03
Foreign References:
US20120088423A12012-04-12
US20090325447A12009-12-31
US5514470A1996-05-07
EP3187333A12017-07-05
Other References:
"Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie", vol. 17, pages: 287
"Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie", vol. 17, pages: 287ff
"Nonwoven Fabrics", vol. A17, pages: 565 - 587
Attorney, Agent or Firm:
MOLNIA, David (DE)
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Claims:
Ansprüche

1 Ölbeständiger, flächig ausgebildeter Verbundwerkstoff (Laminat), bestehend aus einer Mittellage und mindestens einer oberhalb und/oder unterhalb angeordneten Außenlage oder Außenlagen, wobei die Außenlage(n) aus Materialien, ausgewählt aus Vliesstoffen („Non-woven fabrics“), bestehen und nicht mittels eines separaten Klebstoffes an der Mittellage befestigt sind, wobei die Mittellage einen einschichtigen Aufbau aufweist, und wobei die Mittellage aus einer Polymermischung besteht, welcher mindestens ein thermoplastisches Elastomer aus der Gruppe der Styrol/Isopren/Styrol-Triblock-Copolymere (SIS) enthält und ferner mindestens ein Polymer, ausgewählt aus der Gruppe der olefinischen Polymere enthält, wobei die olefinischen Polymere ausgewählt sind aus der Gruppe der Polyethylene und Polypropylene und Copolymere von Ethylen und Propylen und thermoplastischen elastomeren Polyolefinen (TPOs), und wobei die Polymermischung der Mittellage keine Zusätze von Weichmacher(n), insbesondere von Mineralölen, enthält. 2 Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die olefinischen Polymere der Polymermischung der Mittellage ausgewählt sind aus der Gruppe der mittels Metal- locen-Katalyse hergestellten Polyethylene und Polypropylene und Copolymeren von Ethylen und Propylen.

3 Verbundwerkstoff gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyolefin des Polymerblends der Mittellage ein Polypropylen oder ein Copolymer aus Ethylen und Propylen ist.

4 Verbundwerkstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Außenlagen ausgewählten Vliesstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe der mittels Wasserstrahlbindung gebundenen Vliesstoffe. 5 Verbundwerkstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Außenlagen ausgewählten Vliesstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe der einschichtigen Vliesstoffe.

6 Verbundmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern der Vliesstoffe aus einem einheitlichen Fasertyp, oder aus einer Mischung verschiedener Fasertypen bestehen.

7. Verbundwerkstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelage eine Dicke von 100 Mikrometern oder weniger, oder im Bereich zwischen 20 und 100 Mikrometern, oder im Bereich zwischen 20 und 70 Mikrometern, aufweist.

8. Verbundwerkstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das SIS-Triblock-Copolymer der Mittellage weniger als 10% oder weniger als 1 % an Diblock-Bestandteilen enthält.

9. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt zwei Außenlagen mit der Mittellage verbunden sind, wobei die eine oberhalb und die andere unterhalb der Mittellage angebracht ist.

10. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die sta- tische Scherfestigkeit einer Verbindung zwischen einem Adhäsionsklebeband und der Vliesschicht der Außenlage bei einer Alterungszeit der Verbindung von vierzehn Tagen bei 50 °C um mehr als das Zehnfache, oder mehr als das Zwölffache steigt..

1 1. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Kapazität größer ist als 9 N/100 mm. 12. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellage durch Extrusionslaminierung auf bzw. zwischen die Außenlage(n) auf- bzw. eingebracht wird.

Description:
Ölbeständiger Verbundwerkstoff

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung beschreibt einen ölbeständigen, elastischen, flächig ausgebildeten Verbundwerkstoff (Laminat) und Verfahren zu seiner Herstellung.

Stand der Technik

Vliesstoffe (auch im Deutschen häufig mit der englischen Bezeichnung als„Non woven fabrics“ oder„Non Wovens“ bezeichnet; vgl. hierzu Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, Band 17, Seite 287ff.) und Verbundwerkstoffe von Elastomeren mit Vliesstoffen finden in der Technik vielfältige Anwendung, insbesondere auf dem Gebiet der Herstellung von Sanitär-, Körperpflege- und Hygieneartikeln. Dabei sorgt das Vlies unter anderem für ein angenehmes hapti- sches Verhalten, insbesondere bei solchen Artikeln, die beim Tragen längere Zeit in Kontakt mit der Hautoberfläche des Trägers stehen, während weitere mit dem Vlies verbundene Elastomere - häufig eine Folie aus einem geeigneten elastomeren Polymermaterial - weitere wünschenswerte Eigenschaften, wie etwa erhöhte mechanische Festigkeit bei gleichzeitiger Flexibilität und Undurchlässigkeit gegenüber wässrigen Flüssigkeiten, zu den Eigenschaften des Verbundwerkstoffs beitra- gen.

Ein weitverbreitetes Problem stellt in diesem Zusammenhang die Tatsache dar, dass die entsprechenden Werkstoffe beim Einsatz häufig mit Körperpflegemitteln in Kontakt kommen, welche neben einer wässrigen auch eine ölige Phase enthalten (Pflegecremes und -emulsionen) oder gar voll- ständig auf einer öligen Trägerbasis beruhen (Körperöle). Hierbei werden insbesondere diejenigen Bestandteile des Verbundmaterials, welche aus elastomeren Polymermaterialien bestehen, einer zusätzlichen Belastung ausgesetzt, denn bekanntlich ist die Beständigkeit gegenüber öligen Flüssigkeiten bei verschiedenen Polymeren sehr unterschiedlich ausgebildet. Ölige Flüssigkeiten (bzw. die öligen Bestandteile der obengenannten Körperpflegemittel) können zum einen in ein solches Polymermaterial hineindiffundieren und dabei etwa dessen mechanische Eigenschaften allein durch ihre Anwesenheit ungünstig beeinflussen; zum anderen sind auch Wechselwirkungen von öligen Flüssigkeiten mit weiteren Bestandteilen (etwa Farbstoffen, Füllstoffen, Weichmachern, etc.) der Polymermaterialien - soweit solche vorhanden sind - nicht auszuschließen. Im ungünstigsten Fall wird dabei das aus dem Verbundmaterial bestehende Produkt zerstört oder verliert dabei seine günstigen Eigenschaften. So führt beispielsweise eine verminderte Reißfestigkeit zu Lochbildungen in den Polymermaterialen, wodurch der Verbundwerkstoff insgesamt seine Barriereeigenschaften gegenüber wässrigen Flüssigkeiten verliert.

Zur Lösung dieses Problems wurden im Stand der Technik verschiedene Wege vorgeschlagen, derartige Verbundwerkstoffe gegenüber dem Einfluss öliger Flüssigkeiten beständig zu machen.

In der WO 2004/060665 wird vorgeschlagen, eine zentrale Elastomerfolie beidseitig durch Verklebung mit einem geeigneten Klebstoff mit dem Vliesstoff zu verbinden, wobei der Klebstoff gegen ölige Flüssigkeiten widerstandsfähig ist. Es resultiert dabei ein Verbundmaterial mit insgesamt fünf Lagen (Vliesstoff-Klebstoff-Elastomerfolie-Klebstoff-Vliesstoff), wobei die Klebstofflagen für die Widerstandsfähigkeit gegenüber öligen Flüssigkeiten sorgen.

In der WO 2008/038168 wird ein entsprechendes Verbundmaterial vorgestellt, welches einen elastischen Film, enthaltend ein semi-kristallines, Propylen-basiertes Polymer mit einer Dichte von gleich oder weniger 0,88 g/cm 3 . Die Ölbeständigkeit resultiert hier aus der chemischen Natur des elastischen Films.

In EP 3 187 333 A wird ein ölbeständiges Laminat mit zwei äußeren Vliesschichten und einer zentralen Elastomer-Lage beschrieben, wobei die Elastomer-Lage selbst aus mindestens zwei Schichten besteht, wobei mindestens eine Schicht ein olefin-basiertes Elastomer darstellt, welches für die Ölbeständigkeit verantwortlich ist.

Darstellung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt einen ölbeständigen, flächig ausgebildeten Verbundwerkstoff bereit, bestehend aus einer Mittellage und mindestens einer oberhalb und/oder unterhalb angeordneten Außenlage oder Außenlagen, wobei die Außenlagen aus Materialien, ausgewählt aus Vliesstoffen („Non-woven Fabrics“), bestehen und nicht mittels eines separaten Klebstoffes an der Mittellage befestigt sind, wobei die Mittellage einen einschichtigen Aufbau aufweist, und wobei die Mittellage aus einer Polymermischung besteht, welcher mindestens ein thermoplastisches Elastomer aus der Gruppe der Styrol/Isopren/Styrol-Triblock-Copolymere (SIS) enthält und ferner mindestens ein Polymer, ausgewählt aus der Gruppe der olefinischen Polymere enthält, wobei die olefinischen Polymere ausgewählt sind aus der Gruppe der Poylethylene und Polypropylene und Copolymere von Ethylen und Propylen und thermoplastischen elastomeren Polyolefinen (TPOs), und wobei die Po- lymermischung der Mittellage keine Zusätze von Weichmacher(n), insbesondere von Mineralölen, enthält..

In einer Ausführungsform sind die olefinischen Polymere der Polymermischung der Mittellage ausgewählt aus der Gruppe der mittels Metallocen-Katalyse hergestellten Polyethylene und Polypropy- lene und Copolymeren von Ethylen und Propylen.

In einer weiteren Ausführungsform ist das olefinische Polymer der Polymermischung der Mittellage ein Polypropylen oder ein Copolymer von Ethylen und Propylen.

In einer weiteren Ausführungsform enthält die Polymermischung der Mittellage außer den SIS- Triblock-Copolymeren und den olefinischen Polymeren, wie sie oben genannt sind, keine weiteren polymeren Bestandteile. Nicht-polymere Hilfsstoffe wie Füllstoffe, Verarbeitungshilfsstoffe, Wachse, Pigmente und dergl. können jedoch vorhanden sein. In einer weiteren Ausführungsform besteht die Polymermischung der Mittellage aus einem SIS-Triblock-Copolymer, einem olefinischen Polymer, und ggf. einem oder mehreren der genannten Hilfsstoffe.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Material für die Außenlagen ausgewählt aus Vliesstoffen, welche mittels Wasserstrahlbindung (auch„Water-jet bonding“,„Water entanglement“ oder„Spun- lace“ genannt) gebundenen wurden.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Material für die Außenlagen ausgewählt aus einschichtigen Vliesstoffen.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Material für die Außenlagen ausgewählt aus der Gruppe der einschichtigen Vliesstoffe, zu deren Herstellung ein Fasermaterialgewählt wurde, das aus einem einheitlichen Fasertyp besteht. In einer weiteren Ausführungsform ist das Material für die Mittellage ausgewählt aus der Gruppe der einschichtigen Vliesstoffe, zu deren Herstellung ein Fasermaterial gewählt wurde, das aus einer Mischung verschiedener Fasertypen besteht. .

In einer weiteren Ausführungsform weist die Mittellage eine mittels Messung am Mikroskop ermittelte Dicke von 100 Mikrometern oder weniger, oder im Bereich zwischen 20 und 100 Mikrometern, oder im Bereich zwischen 20 und 70 Mikrometern, auf.

In einer weiteren Ausführungsform ist das SIS-Triblock-Copolymer dadurch gekennzeichnet, dass es weniger als 10 Gewichts-% oder weniger als 1 Gewichts-% an Diblock-Bestandteilen beinhaltet. In einer weiteren Ausführungsform besteht der Verbundwerkstoff aus zwei Außenlagen, die mit der Mittellage verbunden sind, wobei eine Außenlage oberhalb und eine weitere Außenlage unterhalb der Mittellage angeordnet sind.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Verbundwerkstoff eine elastische Kapazität, gemessen mittels des weiter unten wiedergegebenen Testverfahrens, von mehr als 9 N/100 mm auf. In einer weiteren Ausführungsform weist der Verbundwerkstoff eine elastische Kapazität von mehr als 10 N/100 mm, oder von mehr als 1 1 N/ 100 mm auf.

In einer weiteren Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen flächig ausgebildeter Verbundwerkstoff (Laminat), bestehend aus einer Mittellage und mindestens einer oberhalb und/oder unterhalb angeordneten Außenlage oder Außenlagen, wobei die Außenlage(n) aus Materialien, ausgewählt aus Vliesstoffen („Non-woven fabrics“), bestehen und nicht mittels eines separaten Klebstoffes an der Mittellage befestigt sind, wobei die Mittellage einen einschichtigen Aufbau aufweist, und wobei die statische Scherfestigkeit einer Verbindung zwischen einem Adhäsionsklebeband und der Vliesschicht der Außenlage bei einer Alterungszeit der Verbindung von vierzehn Tagen bei 50 °C um mehr als das Zehnfache, oder mehr als das Zwölffache steigt.

In einer weiteren Ausführungsform weist dieser Verbundwerkstoff eine elastische Kapazität, gemessen mittels des weiter unten wiedergegebenen Testverfahrens, von mehr als 9 N/100 mm auf.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Verbundwerkstoff eine elastische Kapazität von mehr als 10 N/100 mm, oder von mehr als 1 1 N/ 100 mm auf.

In einer weiteren Ausführungsform ist dieser Verbundwerkstoff ölbeständig. In einer weiteren Ausführungsform wird die Ölbeständigkeit nach dem in dieser Beschreibung angegebenen Verfahren bestimmt, wobei der Verbundwerkstoff in diesem Test keine Lochbildung innerhalb einer Zeitspanne von drei Stunden, oder von vier Stunden, oder von sechs Stunden aufweist.

In weiteren Ausführungsformen weist die Mittellage des ölbeständigen Verbundwerkstoffs die weiter oben beschriebenen Zusammensetzungen auf.

Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes bereit, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mittellage durch Extrusionslami- nierung auf bzw. zwischen die Außenlage(n) auf- bzw. eingebracht wird. Dazu wird zunächst der fallende Extrusionsfilm zwischen zwei Außenlagen im einen Walzenspalt zusammengebracht. Die Außenlagen können nachgeordnet in einer Verbindungseinheit, welche unmittelbar hinter der Extrusionseinheit angeordnet ist, mit dem noch plastischen Film durch leichtes Aneinanderdrücken vollflächig verbunden werden. Alternativ ist es möglich, durch ein verstärktes Aneinanderpressen in ausgewählten Bereichen, die Außenlagen stärker in den noch plastischen Film zu pressen als dieses in den übrigen Bereichen geschieht. Hierbei kann das Anpressen auch in einem separaten Schritt erfolgen, während der elastische Film in einem plastischen Zustand ist. Im Nachgang kann der Verbundwerkstoff partiell oder vollflächig mittels Vordehnung durch übliche Verfahren, wie Ring Rolling oder berührungsloses Dehnen mittels eines Spannrahmens oder ähnliches, aktiviert werden.

Es wurde überraschend gefunden, dass ein Verbundwerkstoff erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber öligen Flüssigkeiten (Ölbeständigkeit) erlangen kann, indem die Mittellage aus einer Polymermischung besteht, welcher mindestens ein thermoplastisches Elastomer aus der Gruppe der Sty- rol/lsopren/Styrol-Triblock-Copolymere (SIS) enthält und ferner mindestens ein Polymer, ausgewählt aus der Gruppe der olefinischen Polymere enthält, wobei die olefinischen Poylmere ausgewählt sind aus der Gruppe der Poylethylene und Polypropylene und Copolymere von Ethylen und Propylen und thermoplastischen elastomeren Polyolefinen (TPOs), und wobei die Polymermischung der Mittellage keine Zusätze von Weichmacher(n), insbesondere von Mineralölen, enthält. Insbesondere kann dabei ein SIS-Triblock-Copolymer, welches weniger als 10 Gewichts-%, oder weniger als 1 Gewichts-% an Diblock-Bestandteilen beinhaltet, verwendet werden, wobei dieser Gehalt an Diblock-Bestandteilen anhand von im Stand der Technik bekannten Verfahren (wie beispielsweise Gelpermeationschromatographie) bestimmt werden kann.

Weichmacher oder sogenannte„Plastiziser“ dienen dazu, Materialien weicher und flexibler zu machen. Alle im Stand der Technik zu diesem Zweck verwendeten und dem Fachmann bekannten weichmachenden Substanzen können unter dem Begriff„Weichmacher“ im Sinne dieser Beschreibung verstanden werden.

Dazu gehören unter anderem Poly-Alpha-Olefine ( z.B. amorphe Polyalphaolefine ), (funktionalisier- te) Oligomere wie Oligobutadien, - isoprene, flüssige Nitrilkautschuke, flüssige Terpenharze, pflanzliche und tierische Öle und Fette, Esterweichmacher, wie z.B. Phtalate, Adipate, Mellitate, phosphorhaltige Ester oder funktionalisierte Acrylate.

Zu der Gruppe der Weichmacher gehören ebenso Mineralöle, die paraffinischer, aromatischer oder naphthenischer Art sein können. Ein Unterart dieser Mineralöle werden als Paraffinöle oder auch Weißöle ( z.B. Catenex S oder T der Firma Shell ) bezeichnet. Ein Teil davon sind technische Weißöle, die kaum oder nur einmal hydriert vorliegen und noch Spuren von aromatischen Kohlenwasserstoffverbindungen enthalten können ( z.B. Flavex der Firma Shell).

Einen weiteren Teil stellen die medizinische Weißöle dar, welche hochgereinigte, also mehrfach raffinierte Paraffinöle ohne Rückstände wie aromatische Kohlenwasserstoffe und Schwefelverbin- dungen sind ( z.B. Risella X oder Ondina X von Shell ). Weißöle werden deshalb bevorzugt in Pro- dukten eingesetzt, die hohe Reinheitsgrade ohne Verschmutzung durch gesundheitlich bedenkliche Substanzen wie aromatische Kohlenwasserstoffe etc. aufweisen müssen, wie z.B. in der Kosmetikoder Hygieneindustrie.

Es wurde zudem überraschend gefunden, dass das Fehlen eines derartigen Weichmachers in der Mittellage die Beständigkeit der Verbindung eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials mit einem mit Adhäsionsklebstoff beschichteten Klebeband erhöht. Derartige Verbindungen von mittels Adhäsionsklebstoffen bzw. -klebebändern sind in der Praxis relevant. So wird etwa bei den bereits in der Einführung genannten Hygieneartikeln der Verschluss, welcher den Artikel in der T rageposition befestigt und hält, häufig durch eine derartige Verbindung - Klebeband direkt auf der Vliesschicht des Verbundwerkstoffes - bewirkt. Es ist dabei von Vorteil, wenn eine derartige Verbindung nicht vorzeitig gelöst wird, da dies zum Verlust des Tragekomforts führt oder sogar einen vorzeitigen Wechsel des Hygieneartikels erforderlich macht. Ohne an eine theoretische Erklärung gebunden sein zu wollen, ist anzunehmen, dass im Falle von weichmacherhaltigen (und speziell mineralölhaltigen) Mittellagen in den Verbundwerkstoffen eine Diffusion des Weichmachers in die Adhäsionsklebstoff-Schicht des Klebebandes stattfindet, was die Adhäsionseigenschaften des Klebstoffes nachteilig verändern kann. In den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffen kann eine derartige Diffusion nicht stattfinden, da kein Weichmacher vorhanden ist.

In einer Ausführungsform ist das Verbundmaterial dadurch gekennzeichnet, dass die statische Scherfestigkeit einer entsprechenden Verbindung zwischen einem Adhäsionsklebeband und der Vliesschicht bei einer Alterungszeit der Verbindung von vierzehn Tagen bei 50 °C, wie in dem unten beschriebenen Test genauer ausgeführt, um mehr als das Zehnfache, oder mehr als das Zwölffache steigt.

Als Vliesstoffe („Non-woven fabrics“) für die Anwendung innerhalb der Erfindung kommen grundsätzlich alle Vliesstoffe in Frage, welche sich mittels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens (Extrusionslaminierung) mit den erfindungsgemäßen Materialien der Mittellage verarbeiten lassen. Derartige Vliesstoffe sowie Verfahren zu ihrer Herstellung sind im Stand der Technik bekannt (vgl. Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, Band 17, Seite 287ff; vgl. auch 5. Auflage, Band A17, Kapitel„Nonwoven Fabrics“, Seiten 565-587).

Als textiles Fasermaterial für die Herstellung der Vliesstoffe zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffen kommen grundsätzlich alle Fasermaterialien in Frage, die mittels der bekannten Herstellungsverfahren zu Vliesstoffen, d.h. zu einem Gelege aus Stapelfasern oder Endlosfasern verarbeitet werden können. Ausgenommen hiervon sind lediglich mineralische Fasern und Glasfasern. Es können sowohl natürliche wie halbsynthetische oder vollsynthetische Fasern verwendet werden. Ebenso können einheitliche Fasermaterialien als auch Mischungen von verschiedenen Fasermaterialien eingesetzt werden. Geeignete Fasermaterialien sowie die Kriterien für ihren Einsatz sind dem Fachmann aus seinem allgemeinen Fachwissen geläufig (vgl. Ullmann, loc. cit.).

Beispiele für geeignete Fasermaterialien sind vollsynthetische Fasern, wie etwa Polyethylen-, Po- lyethylenterephthalat-, Polypropylen-, Polyester-, Viskose-, Polyamid-, Bauwoll-, oder Wollfasern. In einer Ausführungsform bestehen die Fasern aus Polypropylen.

Auf dem Gebiet der Vliesherstellung sind zudem Zwei-Komponenten-Fasern bekannt, welche dem resultierenden Vlies besondere Eigenschaften verleihen können. Eine Untergruppe dieser Fasern sind die Zwei-Komponenten-Fasern aus zwei synthetischen Polymeren, etwa Polyester-Polyamid, Poylester-Polypropylen, Polyamid 6-Poylamid 6.6, und dergleichen. Ferner ist bekannt, dass derartige Zwei-Komponenten-Fasern bereits bei der Herstellung so modifiziert werden können, dass die zwei Komponenten in exakt definierten räumlichen Abschnitten der Fasern zu finden sind (z.B. als Kern und Hülle, als Segmente, und dergleichen). Alle derartigen Ausführungsformen sind grundsätzlich bei den Vliesstoffen für die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe umfasst.

Vliesstoffe können zudem mittels bekannter Verfahren aus dem Stand der Technik sowohl einschichtig oder mehrschichtig hergestellt werden, d.h., es kann das Fasermaterial über den Querschnitt des Vliesstoffes unterschiedlich gewählt werden. Sowohl einschichtige als auch mehrschichtige Vliesstoffe sind für die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe umfasst.

In einer Ausführungsform stellen die Vliesstoffe einschichtige Vliesstoffe dar, d.h., die Art und Zusammensetzung der Fasern ändert sich über den Querschnitt der Außenlage nicht.

Bei der Herstellung der Vliesstoffe können verschiedene Verfahren zum Einsatz kommen, um eine Bindung der Fasern untereinander bzw. mit dem Trägermaterial zu erreichen. Es kommen dabei mechanische, adhäsive und thermische Verfahren zu Einsatz. Grundsätzlich sind für die Herstellung der Vliesstoffe für die Verwendung in den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffen alle diese Verfahren geeignet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Vliesstoffe ausgewählt aus der Gruppe der mittels Wasserstrahlbindung (auch„Water-jet bonding“,„Water entanglement“ oder„Spunlace“ genannt) gebundenen Vliesstoffe, die aus einem Faserflor, d.h., aus einem Gelege aus Stapelfasern,„Kardenvlies“ oder Endlosfasern bestehen.. Dieses Herstellungsverfahren zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass es besonders dazu geeignet ist, Vliesstoffe mit vordefinierten Mustern (z.B. Loch- oder Siebmuster) in Abhängigkeit von der Anzahl und Anordnung der Wasserstrahldüsen zu erhalten. Dabei werden die Fasern durch die eindringenden Wasserstrahlen im Gelege miteinander verwirbelt.

Erfindungsgemäße Verbundwerkstoffe können durch das im Stand der Technik bekannte Verfahren der Extrusionslaminierung hergestellt werden, wobei die Polymermischung der Mittellage als heißer, flüssiger Film auf bzw. zwischen die Vlieslage(n) eingebracht wird, wobei sich beim Erkalten zwischen der Mittellage und der/den Vlieslagen unmittelbar eine direkte Verbindung ergibt.

Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Verbundmaterialien werden mittels der folgenden Testverfahren bestimmt.

Test auf Ölbeständigkeit:

Ein quadratischer Prüfabschnitt des Verbundmaterials mit einer Größe von 70 mal 70 mm wird an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils in eine Metallschiene eingespannt und durch senkrechten Zug um 100 %, d.h., auf eine Länge in Zugrichtung von 140 mm, gedehnt. Auf den gespannten Prüfabschnitt wird mittels einer Tropfpipette mittig ein Tropfen der Prüfflüssigkeit mit 0,030 g aufgebracht. In einem Zeitraum von drei Stunden wird der Prüfabschnitt wiederholt visuell kontrolliert. Werden nach drei Stunden keine mechanischen Veränderungen (Löcher, Risse und dergleichen) an der Auftragungsstelle bzw. um die Auftragungsstelle herum festgestellt, gilt das Material gemäß der hier verwendeten Definition als ölbeständig.

Als standardisierte Prüfflüssigkeiten werden die in Hautpflegemitteln häufig verwendeten Öle Mandelöl (mit der CAS-Nr. 90320-37-9, einer relativen Dichte von 0,916 ( 20°C ), einer Säurezahl von < 1 ,0 mg KOH/g und einer Peroxidzahl < 5) und Paraffinöl (der Firma VWR Chemicals mit der Ref.Nr. 301440ZK) verwendet. Ölbeständigkeit gegenüber einem von beiden Ölen genügt, um Beständigkeit im Sinne dieser Beschreibung zu definieren.

Test auf elastische Kapazität:

Ein Prüfabschnitt des Verbundmaterials mit einer Breite von 130 mm („ursprüngliche Breite“) und einer Länge von 90 mm wird (quer zur Maschinenlaufrichtung) in eine Zugmaschine eingespannt (Klemmenabstand 70 mm) und folgendem Spannungs-Entspannungs-Zyklus unterworfen: 1. Vorspannung mit einer Kraft von 0, 1 N bei Anwendung einer Zuggeschwindigkeit von 150 mm/min vorgespannt.

2. Belastung 1 : Elongation von 0% auf 100 % mit einer Zuggeschwindigkeit von 500 mm/min.

Elongation von 100 % wird für 10 Sekunden gehalten. Messwert:„Spannung 1“ in N bei 50 % Elongation.

3. Entlastung 1 : Elongation 100% auf 0% mit einer Rückstellgeschwindigkeit von 150 mm/min.

4. Belastung 2: Elongation von 0% auf 100 % mit einer Zuggeschwindigkeit von 500 mm/min.

5. Entlastung 2: Elongation 100% auf 0% mit einer Rückstellgeschwindigkeit von 150 mm/min.

Elongation von 0% wird für 60 Sekunden gehalten. 6. Belastung 3: Elongation auf 100% mit einer Zuggeschwindigkeit von 500 mm/min

7. Entlastung 3: Elongation von 100% auf 0% mit einer Rückstellgeschwindigkeit von 150 mm/min. Messwert:„Spannung 3“ in N bei 50% Elongation.

Die Berechnung der elastischen Kapazität erfolgt gemäß Formel (1 ):

„Spannung 1“ [N] -„Spannung 3“ [N] = Elastische Kapazität [N] (1)

Test auf Stabilität der Verklebung (Statischer Schertest):

1. Ziel der Prüfung Prüfung der Verankerung eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials mit einem Adhäsionsklebeband (beispielhaft: Windelohr und Windeltape) und deren Zeitstand unter Temperatureinfluss.

2. Prüfmaterial / Klimatisierung Muster : mind. 24h

Klimatisierung : 23 ± 2 °C und 50 ± 5 % relativer Luftfeuchtigkeit (RT) 3. Geräte

Scherständer mit Zeiterfassung, Wärmeschrank (37°C), 1000 g-Gewichte, Überrollgerät (2,5 kg Anpressrolle)

4. Prüfparameter Adhäsionsklebeband: Das in diesem Test verwendete Klebeband (CP 1 M 50 der Firma Lohmann- koester) besteht aus einem PP-Spinnvlies mit 60 g/m 2 , welches mit einem lösemittelfreiem, UV vernetzbarem Silikon beschichtet ist und einem auf der gegenüberliegenden Seite aufgebrachtem HMPSA ( drucksensibler Hotmelt ) mit einem Auftragsgewicht von 50 g/m 2 und einer Verarbeitungstemperatur von 180°C, mit einer Viskosität bei 180 °C von 32850 mPas und einer Sofortklebekraft (Quickstick) auf Stahl von 27 N/25 mm (Testmethode im Anhang beschrieben).

Prüflingsbreite von Adhäsionsklebeband (hier verwendet: Windeltape CP 1 M 50 der Firma Loh- mann-koester ): 25 mm

Prüflingsbreite von Verbundmaterial (z.B. Windelohrmaterial (z.B. ESP)): 60 mm (bei Abweichung gut kennzeichnen)

Belastungsrichtung: quer zur Maschinenlaufrichtung des Verbundmaterials

Überrollen : 2,5 Kg - 300 mm/min., 1x vor und zurück

Belastung : 1000 g

Belastungswinkel : 180°

Prüftemperatur : 37°C

5. Durchführungsbeginn

Das Verbundmaterial (z. B. Windelohrmaterial) wird quer zur Laufrichtung in rechteckiger Form ausgeschnitten. Das Adhäsionsklebeband (z. B. Windeltape) wird zum Schneiden auf Silikonpapier aufgeklebt und quer zur Laufrichtung ausgeschnitten. Der Schnitt muss sauber und gerade sein. Nach dem Schneiden wird das Adhäsionsklebeband sofort auf einem Ende des Verbundmaterials kaschiert. Die überlappende Fläche beträgt 16 mm c 25 mm. Anschließend wird der Prüfling mit dem Überrollgerät überrollt.

Am unkaschierten Teil des Adhäsionsklebebandes wird mittig gelocht und mit Klammern gesichert. Am anderen Ende des Verbundmaterials wird mit einen ca. 14mm breiten beschichteten Klett beide Seiten verstärkt und mit Klammern gesichert. 6. Verweilzeit vor Prüfungen

Die Scherfestigkeit wird für nicht gealterte Proben ohne Einhalten einer Wartezeit ermittelt. Für den Alterungsschritt werden sie zwischen zwei Pertinaxscheiben (100 mm x 260 mm x 8 mm) geklemmt und für die zur Alterung vorgesehene Zeitspanne bei erhöhter Temperatur im Ofen mit 2 x 5 kg Gewichtsbelastung gelagert.

Standardmäßig werden die Proben in diesem Test für 14 Tage bei 50°C gealtert.

7. Weitere Durchführung

Die fertigen Prüflinge werden nun mittels einer Klammer, die mindestens die Breite des Prüflings aufweist, in den Scherofen gehängt und mit einem Gewicht belastet. Die Belastung erfolgt quer zur Laufrichtung des Verbundmaterials. Es ist wichtig, dass dieser Schritt schnell durchgeführt wird, da sonst der Scherofen zu viel Wärme verliert (Temperaturverlust kann zu höheren Scherwerten führen).

Es wird die Zeit festgehalten, welche vom Befestigen des Gewichtes bis zum Abfallen des Prüflings verstreicht.

8. Ergebnis

Auswertung: hier h / 25 mm bei 37°C (h = Stunden, bestimmt mit einer Genauigkeit von zwei Nachkommastellen)

Alle Einzelwerte daraus:

Mittelwert x aus Anzahl der Messwerte n mit Standardabweichung s.

Die Werte für gealterte und ungealterte Proben werden verglichen und ein Faktor bestimmt, welcher die Änderung der Scherfestigkeit nach der Alterung ausdrückt.

Anhang: Bestimmung der Sofortklebekraft für das Testklebeband auf Stahl

1. Prüfmaterial / Klimatisierung

Muster : mind. 4 h

Rollenware : mind. 24 h

Klimatisierung : 23 ± 2°C und 50 ± 5% relativer Luftfeuchtigkeit RT 2. Geräte und Chemikalien

Zugprüfgerät mit 90° Schiebevorrichtung oder Magnethalterung, Verlängerungsstreifen (Papier), Spezialbenzin 60 / 95 für die Plattenreinigung (nicht für beklebte Testplatten), Testplatte aus Stahl mit 50 mm Breite (z.B. AFERA-Stahl der Firma Rocholl).

3. Prüfparameter

Prüflingsbreite : 25 mm (bei Abweichung gut kennzeichnen)

Prüflingslänge : 250 mm (Enden 20 mm abkleben = 210 mm)

Prüfgeschwindigkeit : Abwärts 300 mm / min

Aufwärts 300 mm / min

Abzugswinkel : 90°

Klemmenabstand : 1 10 mm (obere Klemme bis Testplatte)

Weg abwärts : 65 mm

Weg aufwärts : bis das Klebeband komplett von der Testplate

getrennt ist

Trennweg : 50 mm (=Breite der Testplatte)

Haltezeit : 0 Sekunden

4. Durchführunqsbeqinn

Das Klebeband wird in einer Breite von 25 mm, längs zur Laufrichtung, 250 mm lang, ausgeschnitten. Falls das Klebeband ohne Abdeckpapier vorliegt, ist es vor dem Schneiden auf Silikonpapier aufzukleben. Der Schnitt muß sauber und gerade sein (nicht auf Silikonpapier lagern!).

Die Sofortklebekraft wird ohne Einhalten einer Wartezeit ermittelt.

5. Prüfung

Von der zu prüfenden Seite wird die Abdeckung entfernt, die beiden Enden werden solcher Weise in die obere Klemme der Prüfmaschine eingespannt, so dass eine Schlaufe entsteht (Die Enden des Klebebandes werden im Bereich der Klemmen mit Papier abgedeckt).

Diese Schlaufe ist sofort auf die waagerecht befestigte Testplatte zu fahren bis eine Kontaktfläche von 25mm x 50mm entsteht (Testplatten Breite ist 50mm). Wenn das Klebeband die Testplatte nicht über die volle Breite abdeckt, muss der Klemmenabstand reduziert werden.

Sobald die Kontaktfläche befahren worden ist wird die Schlaufe sofort wieder nach oben gezogen.

6. Ergebnis

Mittelwert x aus der Anzahl der Messwerte n mit Standardabweichung s. Auswertung : F max : Höchstkraft in [N/25mnn]

Detaillierte Beschreibung von Ausführunqsbeispielen

Beispiel 1 : Verbundwerkstoff Nr. V1-5

Das Material der Mittellage besteht aus:

Beispiel 2: Verbundwerkstoff Nr. V1-6

Das Material der Mittellage besteht aus:

Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel): Verbundwerkstoff Nr. #129

Das Material der Mittellage besteht aus:

Beispiel 4: Test auf Ölbeständigkeit

Die Verbundwerkstoffe der Beispiele 1-3 werden gemäß dem weiter oben beschriebenen Test mit verschiedenen Testflüssigkeiten auf ihre Ölbeständigkeit getestet. Die Ergebnisse sind in der fol- genden Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1 : Ergebnisse des Tests auf Ölbeständigkeit

Die gleichenTestergebnisse wurden auch mit verschiedenen kommerziellen Kosmetikprodukten als Testflüssigkeiten erhalten, die zusätzlich zu den genannten Testölen noch folgende Basisöle (teilweise in Form von Ölmischungen) enthielten: Rapsöl, Palmenkern- oder Kokosöl, Avocadoöl, Sonnenblumenöl, Olivenöl, Sheabutter, und/oder Ringelblumenöl.

Beispiel 5: Test auf elastische Kapazität

Die Verbundwerkstoffe der Beispiele 1-3 werden gemäß dem weiter oben beschriebenen Test auf ihre elastische Kapazität hin untersucht. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2: Ergebnisse des Tests auf elastische Kapazität

Beispiel 6: Test auf statische Scherfähigkeit einer Verbindung des Verbundwerkstoffs mit einem Adhäsionsklebeband Die Verbundwerkstoffe der Beispiele 1-3 werden gemäß dem weiter oben beschriebenen Test auf ihre elastische Kapazität hin untersucht. Als Adhäsionsklebeband wurde Windeltape CP 1 M 50 der Firma Lohmann-koester verwendet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3: Ergebnisse des Tests auf statistische Scherfestigkeit einer Klebestelle des Verbundwerkstoffs mit einem Adhäsionsklebeband.

Das Versagensbild unterscheidet sich wie folgt:

Bei der Referenz # 129 (ungealtert und gealtert) sowie bei der ungealterten V1-5 schert das Tape vom Laminat ab( = Adhäsionsbruch ).

Bei den gealterten Proben # V1-5 (nach 14 Tagen) schert das Tape nicht mehr vom Laminat ab. Stattdessen spaltet das Laminat. D.h. es treten Vliesausrisse am Laminat auf und das Vlies spaltet sich teilweise von der elastischen Folie ab. D.h. es kommt hier zu keinem Adhäsionsbruch zwischen Tape und Verbundoberfläche ( = Vlies ), sondern zu einem Kohäsionsbruch innerhalb des Laminates. Die Haftung am Verbund ist so hoch, dass dieser zerstört wird.

D.h. die Probe des Verbundwerkstoffes #V1-5, dessen Polymermischung keine Zusätze von Weichmachern insbesondere von Mineralölen enthält, ermöglicht eine sich über die Zeit hinweg entwickelnde stabile Verklebung des Klebebandes mit dem Verbundwerkstoff. Dies drückt sich über die Steigerung der Statischen Scherfestigkeit, ausgedrückt in der Verlängerung der Zeitspanne bis zum Bruch um das 15,5-fache aus.

Hingegen verhindert der Verbundwerkstoff #129, dass sich über eine gewisse Lagerungszeit eine innige Verbindung des Klebstoffes des Tapes mit dem Verbundwerkstoff einstellt. ( Es kommt zum Adhäsionsbruch). Die statische Scherfestigkeit steigt nur um das ca. 3,5-fache. Hier sind die Ölbestandteile in der Formulierung der Polymermischung des Verbundwerkstoffes #129 als Ursache zu finden. Es findet eine Migration des Öls bis an die Klebstoffoberfläche statt.