DE2536417A1

DE2536417A1 - Laminat aus zellulosewatte und darin eingebetteter verstaerkungslage aus textilen fasern, sowie verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2536417A1
Application number: DE19752536417
Authority: DE
Inventors: Thomas A Hadley
Original assignee: Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Corp
Priority date: 1974-08-14
Filing date: 1975-08-14
Publication date: 1976-03-04
Also published as: FR2281826A1; ZA755200B; CA1064807A; GB1507155A; FR2281826B1; AU8391975A; US3958055A

Description

EIKENSHRG Οι BRÜMMERSTEDT

PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

Kimberly-Clark Corporation 2 4o/621

Laminat aus Zellulosewatte und darin eingebetteter Verstärkungslage aus textlien Fasern sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung betrifft ein aus zwei Lagen Zellulosewatte (vorzugsweise gekreppter Zellulosewatte) und einer dazwischen eingebetteten Veräärkungslage aus textlien Fasern gebildetes Laminat, bei dem die beiden Zelluloselage und die Faserlage durch ein Klebstoffmuster miteinander verbunden sind. Zugleich gibt die Erfindung ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines solchen Laminats an.

Laminate aus zwei Lagen Zellulosewatte und einer dazwischen eingebetteten Verstärkungslage werden als Textilersatz zur Herstellung von zahlreichen Wegwerfprodukten verwendet. Demgemäß

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sollten solche Laminate einerseits möglichst billig und andererseits auch möglichst textilähnlich sein.

Aus der US-PS 3 484 330 ist ein Laminat bekannt, bsi dem die Verstärkungslage aus weitgehend parallel zueinander ausgerichteten Textilfasern besteht, die im Kreuzverbund übereinandergelegt sind. Ein derartiges Laminat verbindet niedrige Herstellungskosten mit adäquater Festigkeit, guter KonformabiIitat sowie hoher Flexibilität, und es ist in Griff und Weichheit sehr weitgehend textilähnlich. Insbesondere wird es verwendet für wegverfbare Bettbezüge, Bettlaken und Kissenbezüge, im klinischen Sektor für Tücher und Bekleidungsstücke, oder dergleichen.

Zur Herstellung solcher kreuzgelegter Laminate wird von zwei gleichen Komponenten ausgegangen, die jeweils aus einer Lage aus gekreppter Zellulosewatte, einem darauf aufgebrachten Klebstoffmuster und einer auf den Klebstoff aufgelegten Schicht aus weitgehend parallel zueinander ausgerichteten Fasern besteht. Diese beiden Komponenten werden mit den jeweiligen Faserlagen so aufeinandergelegt, daß die Fasern der einen Komponente quer zu den Fasern der anderen Komponente verlaufen. Bei dieser Kreuzlegetechnik, für die geeignete Einrichtungen in der US-PS 2 841 2o2 beschrieben sind, liegt die eine Komponente in Maschinenrichtung der Zelluloselage, während sich die Maschinenrichtung der Zelluloselage der überkreuz darauf aufgebrachten zweiten Komponente quer zur Maschinenrichtung der Zelluloselage der ersten Komponente erstreckt. Daher hat das Endprodukt auf der einen Seite, wo die einander benachbarten Kanten der kreuzgelegten Zelluloselagen einander anstoßen oder einander geringfügig überlappen, zwangsläufig geringfügige Nahtstellen, nur die zweite Seite besitzt eine kontinuierlich durchgehende Zellulosela^a. Das Produkt ist also auf seinen beiden Oberflächen etwas verschieden. Dadurch entstehen zwar in den meisten Anwendungsfällen keinerlei besondere Probleme, es gibt jedoch auch Anwendungsfälle, bei denen solche Nahtstellen nicht erwünscht sind und bei denen die beiden

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Oberflächen des Produkts einander gleich sein sollten.

Hinzu kommt noch, daß die Kreuzlegetechnik einen hohen Investxtxonsbedarf hat, und daß die dazu erforderlichen Maschinen auch einen laufenden Wartungsaufwand erfordern. Das schlägt sich zwangsläufig in den Herstellungskosten eines kreuzgelegten Laminats nieder.

Ungeachtet der Tatsache, daß das bekannte kreuzgelegte Laminat bereits einen weiten Eingang in die Praxis gefunden hat, ist es insbesondere vom Kostenstandpunkt her erwünscht, die Herstellungskosten von wegwerfbaren Laminaten dadurch zu senken, daß auf die Kreuzlegetechnik verzichtet wird. Ein Weg dafür bietet sich dergestalt an, daß die zwischen den Zelluloselagen eingebettete Verstärkungslage aus textilen Fasern als eine einheitliche Faserlage ausgebildet wird, die als solche zwischen zwei in der gleichen Maschinenrichtung ausgerichteten Zelluloselagen eingebettet und mit Klebstoff damit verbunden wird.

Tatsächlich sind auch bereits lange vor der Entwicklung der Kreuzlegetechnik schon ' Vorschläge zur Herstellung eines derart aus drei Lagen aufgebauten Laminats gemacht worden. Dies ist in der US-PS 3 484 33o erwähnt. Diesen Vorschlägen ist jedoch der praktische Durchbruch versagt geblieben, und zwar aus mehreren Gründen. Der wichtigste Grund ist darin zu sehen, daß die bisherigen Vorschläge für dreilagige Laminate zu Produkten führten, die nicht durchgehend gleichmäßig genug waren und die eine unzureichende Festigkeit insbesondere in Querrichtung (d.h. quer zur Maschinenrichtung) aufwiesen, wenn sie aus Gründen der Konformabilität und Flexibilität mit niedrigen Flächengewichten hergestellt waren. Bei kreuzgelegten Laminaten gemäß der US-PS 3 484 33o ist einer der besonderen Vorteile gerade die Gleichförmigkeit der Faserdichte über die gesamte Fläche hinweg, da sich Verstärkungslagen aus hoch gezogenen Fasern selbst bei

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sehr niedrigen Flächengewichten noch mit hoher Gleichförmigkeit der Faserdichte herstellen lassen. Da außerdem die Faserorientierung und der Faserzustand bei hoch gezogenen Faserbahnen sehr gleichförmig ist, führt die kreuzgelegte Anordnung solcher Bahnen im Inneren des Laminats zu einer entsprechend hohen Gleichförmigkeit, wobei die Eigenschaften des Laminats, infolge der präzise "konstruierten" Struktur, auch genau vorhersehbar sind. Das ist aus praktischer Sicht in Hinsicht auf die Textilähnlichkeit des Produkts sehr wichtig, denn bei der Verwendung solcher Laminate für wegwerf barei Textilersatζ kommt es darauf an, daß sich die Laminate zufriedenstellend verhalten, wenn sie bei der endgültigen Verwendung oder auch bei der Verarbeitung zu z.B. Kleidungsstücken gereckt, gefaltet, gekräuselt oder sonstwie behandelt werden.

Das Hauptziel der Erfindung besteht darin, ein dreilagiges Laminat zu schaffen, welches sich ohne Verwendung der Kreuzlegetechnik mit niedrigen Kosten auf relativ einfachen Maschinen herstellen läßt, in seinen Eigenschaften aber den Eigenschaften eines kreuzgelegten Produkts entspricht.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäße dadurch erreicht, daß die Faserlage aus isotrop orientierten Fasern von Textillänge besteht, und daß das Klebstoffmuster mit dieser Faserlage so zusammenwirkt, daß sich eine Faser-Matrix bildet, deren Festigkeit der Summe der Fasersegmente zwischen den Bindungspunkten des Klebstoffmusters angenähert ist, und die einen B/A-Wert von weniger als 1,5 hat, wobei A den geradlinigen Abstand zwischen den Bindungspunkten und B den Abstand zwischen den Bindungspunkten entlang einem gebogen verlaufenden Fasersegment angibt. Bei einem solchen Laminat bedeutet, wie weiter unten nocht erläutert wird, ein niedriger B/A-Wert von weniger als 1,5, daß eine große Anzahl von Segmenten der isotrop orientierten Fasern zwischen den einzelnen Bindungspunkten sich einer geradlinigen

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Form angenähert haben, so daß sie beim Aufbringen einer Belastung zur Festigkeit des Produkt in allen Richtungen, einschließlich der Querrichtung, beitragen. Auf diese Weise wird die theoretisch mögliche Maximal-Festigkeit angenähert, die sich ergeben würde, wenn alle Fasersegmente zwischen den benachbarten Bindungspunkten genau geradlinig verlaufen und damit alle Fasersegmente zur Festigkeit der Fasermatrix beitragen.

Da bei dem erfindungsgemäßen Laminat beide Zelluloselagen die gleiche Richtung haben können, z.B. aus zwei in ihrer Maschinenrichtung laufenden parallelen Zellulosebahnen gebildet sein können, sind beide Oberflächen des Laminats nahtfrei. Das Laminat läßt sich darüber hinaus mit geringen Flächengewichten so herstellen, daß es auf beiden Oberflächen konformabel, flexibel und weich ist. Zur Erhöhung der Weichheit der beiden Oberflächen können dabei die beiden Zellulosebahnen vorzugsweise aus gekreppter Zellulosewatte bestehen, die nach dem Kreppen in üblicher Weise noch gereckt und gebügelt ist.

Die isotrope Faserbahn ist vorzugsweise eine leichtge— wichtige Bahn aus Textilfasern, die einen Denier-Wert von o,5 bis 5 und vorzugsweise von etwa 3 haben. Die Länge der Fasern kann im Bereich von 12 mm bis 75 mm oder mehr liegen, und vorzugsweise ist der größte Anteil der Fasern länger als etwa 25 mm. Die Fasern können von natürlicher oder synthetischer Herkunft sein, aber synthetische Fasern wie z.B. Polyester oder Rayon werden bevorzugt.

Nachfolgend werden das erfindungsgemäße Laminat, dessen Eigenschaften und dessen Herstellungsweise in Beispielen und anhand der Zeichnungen näher erläutert.

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Dabei stellen dar:

Fig. 1 schematisch eine bevorzugte

Einrichtung zur Herstellung des erfindungsgemäßen Laminats,

Fig".' 2 in Draufsicht ein Ausführungs

beispiel eines erfindungsgemäßen Laminats, wobei Teile der aufeinanderfolgenden Lagen in Richtung von unten nach oben stufenweise gebrochen dargestellt sind,

Fig. 3 graphisch die winkelmäßige Ver

teilung der Faser-Orientierung bei einer isotropen Faserbahn, einer kardierten Faserbahn und einer hoch gezogenen Faserbahn, jeweils bestehend aus Fasern von Textillänge und

Fig. 4 graphisch die Abhängigkeit der

Reißfestigkeit (Durchschnittswerte in Maschinenrichtung und in Querrichtung) von dem B/A-Wert für verschiedene unterschiedliche Laminate, die sich insbesondere auch im Klebstoffmuster unterscheiden.

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Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Laminats wird von zwei relativ dünnen Zellulosebahnen (d.h. Bahnen aus gekreppter Zellulosewatte) X und Z ausgegangen. Diese beiden Bahnen werden, wie Fig. 1 erkennen läßt, jeweils von einer Vorratsrolle 13 bzw. 15 abgezogen, und zwar mit Laufrichtung in der Herstellungs-Maschinenrichtung (MD) der Bahnen. Auf die eine Oberfläche der einen Zellulosebahn X wird nach dem Abziehen von der Vorratsrolle 13 mittels einer Auftragswalze 11 ein Klebstoffmuster Io (Fig. 2) aufgetragen. Bevor der Klebstoff abgebunden hat, wird auf die mit dem Klebstoff beschichtete Seite der Zellulosebahn X eine vorzugsweise unmittelbar einer Herstellungsmaschine 12 entnommene Faserbahn Y aufgelegt, und danach folgt das Auflegen der zweiten Zellulosebahn Z auf die Faserbahn Y. Das solcherart gebildete Laminat 14 wird anschließend durch den Spalt zweier beheizter Kalanderwalzen 16 und 18 hindurchgeführt.

Das Klebstoffmuster Io ist linienförmig und so beschaffen, daß es nach dem Aufbringen auf die erste Zellulosebahn X nicht in diese eingesaugt wird. Dadurch wird unter der Wirkung der Kalanderwalzen 16 und 18 der Klebstoff durch die Faserbahn Y hindurch in die zweite Zellulosebahn Z gedrückt, so daß die Fasern der Faserbahn Y entlang den Klebstofflinien miteinander verbunden werden und zugleich auch eine feste Verbindung der beiden Zellulosebahnen X und Z erfolgt. Damit hat der Klebstoff die zweifache Funktion der Fixierung der Fasern der Faserbahn Y und der Verbindung der einzelnen Bahnen des Laminats miteinander.

Die Linien des Klebstoffmusters Io verlaufen quer zur Maschinenrichtung MD, also in Querrichtung CD. Sowohl das Klebstoffmuster Io als auch die Faserbahn Y sind dabei so ausgelegt, daß das fertige Laminat mit minimaler Klebstoffmenge und auch minimaler Fasermenge eine gute Delarainationsbeständigkeit und eine adequate Festigkeit insbesondere in Querrichtung CD bekommt.

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Das ist wichtig im Hinblick auf die Flexibilität und Konformabilität des Laminats und damit in Hinsicht auf dessen Eignung als Textilersatz.

Die Faserbahn Y ist vorzugsweise eine leichtgewichtige, im wesentlichen isotrope Bahn aus Textilfasern. Die Fasern sollten dabei einen Denier-Wert von o,5 bis 5 und vorzugsweise von etwa 3 haben. Ihre Länge kann im Bereich von etwa 1,2 bis 7,6 cm oder mehr liegen, wobei die Hauptmenge der Fasern langer als etwa 2,5 cm sein sollte. Es können natürlicheoder synthetische Textilfasern verwendet werden, jedoch werden synthetische Fasern aus Polyester oder Rayon bevorzugt.

Der Typ der Maschine 12 zur Herstellung der Faserbahn Y ist unwesentlich, solange die Maschine in der Lage ist, eine Faserbahn der erforderlichen Qualität zu liefern. Als besonders geeignet hat sich erwiesen die mit "Isomizer" bezeichnete Maschine der Firma Proctor & Schwarz Inc.. Diese Maschine liefert eine Faserbahn im Gewichtsbereich von etwa 4,5 bis 24 g/m mit einer durchgehend völlig gleichmäßigen Faserdichte bei ausgezeichneter Aufschließung der Fasern und praktisch isotroper Faserverteilung. Illustrativ für eine solche Faserbahn sind die Daten in der nachfolgenden Tabelle 1, die die Winkellage einer statistisch ausgewählten Anzahl von Fasern angibt. Zur Ermittlung dieser Daten wurde eine Photographie der Bahn herangezogen, und es wurde die winkelmäßige Orientierung von zahlreichen statistisch ausgewählten Fasersegmenten in bezug auf die Querrichtung CD gemessen. Dazu wurde jeweils an das betreffende Segment eine Tangente gelegt, deren Winkel mit der Querrichtung CD den Meßwert darstellt.

Die Werte in der Tabelle 1 zeigen eine gewisse Schwankung der winkelmäßigen Faser-Orientierung. Wenn jedoch die Werte der

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TABELLE I

Orientiertang von Faser Segmenten der Länge 20-0 in einer isotropen

Faserbahn

Winkellage der Fasersegmente gegenüber Querrichtung CD

Anzahl der Fasersegmente

Häufigkeit

21°-30° 31°-40° 41°-50° 51°-60° 61°-70° 71°-80° 81°-90°

Insgesamt (0°-90°)

48 42 51 39 27 44 51 38 49 389

0,124 0,116 0,131 0,100 0,070 0,116 0,131 0,098 0,126 1,002

Tabelle 1 graphisch aufgetragen und mit entsprechenden Werten für hoch gezogene Faserbahnen oder kardierte Faserbahnen in Vergleich gesetzt werden , sind die charakteristischen Unterschiede deutlich erkennbar. Dies zeigt die Fig. 3. Dort entspricht die Kurve Y den Daten der Tabelle 1, während die Kurve K die entsprechenden Daten für eine kardierte Faserbahn (bei der typischerweise 5o bis 7o% der Fasern in der Maschinenrichtung ausgerichtet sind) und die Kurve H die entsprechenden Daten für eine hochgezogene Faserbahn (bei der typischerweise 8o bis 95% der

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- Io -

Fasern in der Maschinenrichtung ausgerichtet sind) wiedergibt. Es ist deutlich zu erkennen, daß bei der isotropen Faserbahn Y alle Winkel-Orientierungen mit wesentlich gleichmäßigerer Häufigkeit vorkommen als bei den beiden anderen Typen einer Faserbahn (Kurven K und H), bei denen der überwiegende Anteil an Fasern eine Winkel-Orientierung von mehr als 80° zur Querrichtung CD hat.

Theoretisch wäre es das Optimum der Isotropie, wenn in jeder Winkellage die gleiche Anzahl von Fasern bzw. Fasersegmenten vorhanden wäre. Für die Praktizierung der Erfindung genügt es jedoch, wenn die Anzahl von Fasern oder Fasersegmenten in einer bestimmten Winkellage etwa 5o% des Durchschnitts beträgt. In jedem Fall^dürfen die Fasern in einer isotropen Faserbahn nicht auf ihre volle Länge ausgezogen sein und geradlinig verlaufen (wie dies bei hoch gezogenen Bahnen der Fall ist), sondern sie müssen in der Bahn gekräuselt, gebogen und verschlungen sein. Erst dadurch, daß die einzelnen Fasern auf gekrümmten, willkürlich und zufällig orientierten Linien liegen, entstehen die isotropen Eigenschaften der Bahn. Dabei ist es zugleich wichtig, daß die Maschine zur Herstellung der Faserbahn die einzelnen Fasern außerordentlich gut aufschließt, d.h. dafür sorgt, daß die einzelnen Fasern gut voneinander separiert werden und nicht in Klumpen und Nestern zusammenhängen. Neben den Eigenschaften der statistisch gut verteilten Faser-Orientierung und der guten Faser-Separation ist als dritte Eigenschaft der Faserbahn noch eine gleichförmige Faser-Population, d.h. eine gleichförmige Dichte wichtig.

Es sei nunmehr auf die Erläuterung des Klebstpffmusters übergegangen. Um eine isotrope Faßerbahn als Verstärkungsbahn gut ausnutzen zu können und um dem Endprodukt eine ausreichende Festigkeit zu geben, sollte das Klebstoffmuster so beschaffen sein, daß die Fasern der Faserbahn an zahlreichen eng beieinanderliegenden Bindungspunkten miteinander verbunden sind. Dadurch näher sich ein größer Teil der Fasersegmente zwischen den einzelnen Bindungspunkten der Form geradliniger Segmente, die beim

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- li -

Aufbringen einer Belastung so zusammenwirken, daß die Festigkeit der Faser-Matrix sich der Summe der Festigkeiten der geradlinigen Fasersegmente annähert. Um dieses Ziel zu erreichen, hat das Klebstoffmuster Io vorzugsweise die Form von praktisch durchgehenden, schmalen, eng benachbarten Klebstofflinien, die quer zur Maschinenrichtung MD der beiden Zellulosebahnen X und Z verlaufen .

Das Zusammenwirken eines solchen Klebstoffmusters mit einer isotropen Faserbahn läßt sich durch das dimensionslose Verhältnis B/A definieren. Darin bedeuten

B = den Abstand zwischen zwei Bindungspunkten entlang dem ' ,Weg eines gekrümmt verlaufenden Fasersegmentes und

A = der geradlinige Abstand zwischen zwei Bindungspunkten.

Die Werte von A und B lassen sich unmittelbar auf Photographien von Bahnproben ausmessen, und zwar unter Verwendung eines auf einen transparenten Träger aufgedruckten Liniennetzes, welches die Abmessungen des Klebstoffmusters repräsentiert. Zur Illustration sind in der nachfolgenden Tabelle 2 einige Meßwerte angegeben. Diese Meßwerte wurden gewonnen an einer isotropen Polyesterbahn von 3 den, wie sie auch zur Ermittlung der Daten der Tabelle 1 zugrundegeIegen hat. Zur Messung von A und B wurden eine Anzahl statistisch verteilter Paare von Bindungspunkten herangezogen, und als Meßwerte wurden die Mittelwerte angenommen, um geringfügige Direktionalitäten der Faserorientierung in der Bahn zu berücksichtigen. Die Messungen wurden für drei verschiedene Orientierungen des Liniennetzes (nämlich 0°, 45° und 90° zur Maschinenrichtung) durchgeführt. Das Liniennetz gab ein Klebstoffmuster wieder, welches die Form ununterbrochener Linien hatte, mit einer Linienbreite von etwa o,5 mm und einem Linienabstand von etwa 1,5 mm. Die Meßwerte führen somit zu dem Verhältnis B/A für diese bestimmte Faserbahn im Zusammenhang mit dem zugrundegelegten speziellen KlebStoffmuster, und zugleich geben sie das Ausmaß der Direktionalität der Faserorientierung in der Bahn an.

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TABELLE H

Orientierung des Klebstof fmusters zur Maschinenrichtung

B/A (90% Confidence

Limits)

Dimensionslös

B (90% Confidence Limits Segment-Länge)

ItItL

0°
45°
90°

1,11+0,02 1,15^0,04 1,22+0,06

1,37+0,13 1,68+0,25 1,80+0,71

Vereinfacht läßt sich die Bedeutung des Verhältnisses B/A dahingehend erläutern, daß der Durchschnittswert von B/A sich 1,0 nähert, wenn die FaserSegmente zwischen den Bindungspunkten sich der Form geradliniger Segmente nähern, die beim Aufbringen einer Belastung zusammenwirken. Wenn B/A sich dem Wert 1,0 nähert, nähert sich somit die Festigkeit der Faser-Matrix der Summe der Festigkeiten der einzelnen FaserSegmente. Bei geradlinigen, voll ausgezogenen Fasern, die z.B. in einer hoch gezogenen Faserbahn vorliegen, in Verbindung mit einem typischen Klebstoffmuster in Form unterbrochener Linien, die ein ZiegeLrtiuster nachbilden, ist der Wert für B/A theoretisch gleich 1,0. Aus Tabelle 2 ist erkennbar, daß für die bevorzugte isotrope Faserbahn in Verbindung mit dem bevorzugten KlebStoffmuster in Form ununterbrochener paralleler Linien der Durchschnittswert von B/A bei etwa 1,16 liegt.

Die Fig. 4 zeigt graphisch die Abhängigkeit der Reißfestigkeit (Mittelwert aus der Reißfestigkeit in Maschinenrichtung und in Querrichtung) von dem Verhältnis B/A für eine Anzahl verschiedener Produkte. Zwei dieser Produkte waren Fabrikationsprodukte, nämlich ein kreuzgelegtes Material (identifiziert mit "o") und ein erfindungsgemäßes Laminat (identifiziert mit "*"). Die übrigen Produkte waren von Hand hergestellte Laborproben. Alle

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Produkte außer dem mit "o" bezeichneten Produkt waren mit isotropen Bahnen aus DuPont-Polyester der Type 54 mit einem Flächengewicht von etwa 9,75 g/m hergestellt (d.h. dem Material, dessen Daten in der Tabelle 1 niedergelegt sind), wobei die beiden äußeren Zellulosebahnen aus gekreppter Zellulosewatte mit einem Flächengewicht von etwa 18 g/m bestanden. Die dabei verwendeten Klebstoff muster sind in der Fig. 4 angegeben. Die Werte für das mit "o" identifizierte Produkt basierten auf Messungen an Produktionsproben eines kreuzgelegten Laminats aus Zellulosebahnen und hoch .gezogenen Faserbahnen aus Polyester-Fasern von Textillänge mit einem Denier-Wert von 3, wobei die Festigkeiten in der Querrichtung der Zellulosebahnen zugrundegelegt wurden.

Die in der Fig. 4 angegebenen Daten für die Reißfestigkeit wurden mit einem üblichen Instron-Reißfestigkeitsprüfer an Proben von etwa 10 X 15 cm ermittelt. Die Backen waren etwa 2,5 cm breit und hatten eine Spanne von etwa 7,5 cm, sie wurden, mit einer Geschwindigkeit von etwa 3o cm/min betrieben.

Aus den in Fig. 4 eingetragenen Meßwerten läßt sich ein charakteristischer Kurvenverlauf für die Abhängigkeit der .durchschnittlichen Reißfestigkeit von dem Verhältnis B/A ableiten* Die besten Ergebnisse, d.h. die beste Annäherung an die Werte für das Produkt "o", wurden bei den erfindungsgemäß aufgebauten Produkten erzielt, wenn (1) das Klebstoffmuster aus im wesentlichen durchgehenden, gut und klar definierten Linien besteht» um die Häufigkeit der Bindungspunkte zu erhöhen, wenn (2) das Verhältnis B/A zwischen 1,5 und 1 liegt (je kleiner desto besser), um die Festigkeit der Faser-Matrix zu erhöhen, und wenn (3) die Breite der Klebstofflinien und der Abstand der Klebstofflinien cering ist, um adäquate Festigkeits- und Reckeigenschaften zu erzielen, ohne zugleich die Flexibilität und Konformabilität des Produkts zu beeinträchtigen.

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Die Aussage, daß das Klebstoffmuster aus im wesentlichen kontinuierlichen Linien bestehen soll, bedeutet, daß die Klebstoff linien nicht unterbrochen sein sollen, damit die Möglichkeit eines Nicht-Erfassens von Fasern vermindert und die Häufigkeit der Bindungspunkte erhöht wird. In der Praxis können die Klebstofflinien jedoch gewisse Unterbrechungen aufweisen, sofern diese nicht den "im wesentlichen kontinuierlichen" Charakter der Linien beeinträchtigen. Dies sei nachfolgend noch näher erläutert.

Bei Klebstoffauftragen in Form des üblichen "Ziegelmusters", wie sie beispielsweise bei den handelsüblichen kreuzgelegten Laminaten verwendet werden, sind die Klebstofflinien regelmäßig unterbrochen, wobei die Unterbrechungen von Linie zu Linie versetzt sind, um den Ziegelmuster-Effekt zu erzeugen. Bei typischen Mustern dieser Art wird etwa 20% der Gesamtlänge der Linien von den Zwischenräumen zwischen den Linien-Segmenten eingenommen. Bei den sogenannten "Kreuzziegelmustern", bei denen die Zwischenräume zwischen den Linien-Segmenten teilweise durch Kreuzziegellinien gefüllt sind, macht der Zwischenraum zwisch^a. den Linien-Segmenten etwa 8% der Gesamt-Linienlänge aus. Für das_ Verhältnis B/A wurde bei einem Laminat mit einer isotropen Faserbahn und unter Verwendung eines Klebstoffauftrags in Form eines üblichen Ziegelmusters der Mittelwert 1,72 gefunden, wobei die durchschnittliche Festigkeit unter 0,9 kg/cm lag. Die Linienbreite des Klebstoffmusters betrug dabei etwa 0,8, mm, und der Linienabstand lag bei etwa 2,3 mm. Die diesbezügliche Probe ist in Fig. 4 mit "x" identifiziert.

Ein anderes Muster von Linien in Form kleiner Vierecke, mit einem Linienabstand und einer Linienbreite unterhalb von etwa 1,5 mm und mit etwa 50% Zwischenräumen zwischen den Linien-Segmenten, bezogen auf die Gesamtlänge der Linien, führte bei

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Verwendung mit einer isotropen Faserbahn der vorangehend beschriebenen Art zu einem gemessenen Verhältnis B/A von etwa 1,24 und zu einer daraus errechneten Durchschnitts-Festigkeit des Endprodukts von mehr als 1,4 kg/cm. Dies bedeutet zumindest in der Theorie, daß Linien mit Zwischenräumen bis zu 5O% der gesamten Linienlänge bei einer vorgegebenen Faserbahn zu niedrigen Werten für das Verhältnis B/A führen können, wenn die Linien schmal sind und auch ihr Abstand gering ist. In der Praxis wurde jedoch gefunden, daß Muster aus kontinuierlichen Linien gegenüber Mustern aus diskontinuierlichen, aus kurzen Segmenten bestehenden Linien zu bevorzugen sind, wenn der Klebstoff mittels übertragungssystemen, die geätzte Walken enthalten, auf die Zellulosebahn aufgetragen wird. Das liegt daran, daß das Übertragen des Klebstoffs von den Zellen einer geätzten Walze in Form einer guten, klar definierten Linienführung schwierig ist, wenn das Muster aus unterbrochenen Linien besteht. Bei anderen Typen von Klebstoff-Übertragungssystemen, bei denen sich ein solches Problem nicht ergibt, kann es dagegen möglich sein, Klebstoffmuster zu verwenden, die aus diskontinuierlichen oder unterbrochenen Linien bestehen, wie z.B. Ziegelmuster oder Kreuzziegelmuster, vorausgesetzt natürlich aber immer, daß das betreffende Muster mit der isotropen Faserbahn derart zusammenwirkt, daß sich ein niedriger Wert für das Verhältnis B/A ergibt. In anderen Worten kann aus Gründen einer praktischen Benutzungsmöglichkeit ein Klebstoffmuster gegenüber einem anderen Muster bevorzugt sein, auch wenn beide Muter theoretisch vom : Standpunkt der Festigkeit der Fasermatrix aus akzeptabel erscheinen.

Auch noch weitere praktische Erwägungen sind zu berücksichtigen, wenn das Zusammenwirken des Klebstoffmusters mit der Faserbahn zu optimalen Ergebnissen führen soll. Besonders wichtig ist -dabei, daß die Muster richtungsunempfindlich sind und daß sie keine definierten Ebenen schwacher Bindungskraft aufweisen. Wenn sich solche Ebenen schwacher Bindungskraft über das Laminat hinweg er-

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strecken, kann unter Belastung entlang diesen Ebenen eine rasche Zerstörung des Materials fortschreiten.

Somit sind für die Zwecke der Erfindung Klebstoffmuster ; mit kontinuierlichen Linien gegenüber Mustern mit unterbrochenen Linien bevorzugt, wobei jedoch unterbrochene Linien mit bis zu ! 50% Zwischenraum, bezogen auf die gesamte Linienlänge, noch als ^; "im wesentlichen kontinuierliche Linien" bezeichnet werden können. Das Klebstoffmuster kann ebenso aber auch ein netzartiges ; Muster sein, welches quer zur Maschinenrichtung der Zellulosebahnen verlaufende, im Abstand voneinander befindliche kontinuierliche Klebstofflinien enthält, die von Kreuzlinien so geschnitten werden, daß sich regulär wiederkehrende geometrische Figuren wie geschlossene Quadrate, Rauten oder dergleichen ergeben. Kreuzziegelmuster, die durch Sätze von einander schneidenden ungebrochenen Linien gebildet sind, ergeben ebenfalls ein netzartiges Muster und sind ein Beispiel für ein alternatives, für die Zwecke der Erfindung verwendbares Klebstoffmuster, natürlich wieder vorausgesetzt, daß das. Muster die Anforderungen hinsichtlich Linienbreite und Linienabstand, gesamte bedeckte Fläche sowie niedriges Verhältnis" B/A erfüllt und auch für die Produktionspraxis hinsichtlich des Klebstoff auf trags befriedigend ist. Ein aufeinander folgendes Aufbringen des gleichen Musters derart, daß der zweite Kleb- ^;: stoff auf trag außer Register mit dem ersten Klebstoffauftrag ist und damit· die Anzahl an Bindungspunkten erhöht, ist ein noch anderes j Beispiel für ein netzartiges Muster. Dabei können zwar geometrische Figuren entstehen, die nicht regelmäßig wiederkehren, es kann sich aber ein niedriger Wert für das Verhältnis B/A ergeben und das i Muster kann insgesamt sehr befriedigend sein, wenn auch die an- ; deren, schon erwähnten Voraussetzungen erfüllt werden. Ein Beispiel für einen solchen Typ eines Klebstoffmusters ist in Fig. 4 * mit "A " identifiziert. .

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Hinsichtlich der Linienbreite und des Linienabstands wird bevorzugt, daß die Linienbreite beim Klebstoffauftrag größer ist als etwa 0,25 mm und geringer ist als der Abstand zwischen zwei Linien, wobei der Linienabstand vorzugsweise nicht größer als etwa 1,5 mm sein sollte. Dies bedeutet bei einem Muster aus parallelen kontinuierlichen Linien von gleichmäßigem Abstand etwa 10 bis 50 Klebstofflinien pro Länge von 25 mm und vorzugsweise 10 bis 20 Linien pro Länge von 25 mm. Zwar kann in dem nachfolgenden Kalandern des Laminats ein seitliches Ausbreiten der Klebstofflinien nicht ganz vermieden werden, erwünscht ist jedoch, diesen Effekt möglichst gering zu halten. Falls das Klebstoffmuster zu fein ist, kann es schwierig werden, die adäquate Bindung der Fasern sicherzustellen, und falls die Menge an Klebstoff zu gering ist, kann sich nicht nur hinsichtlich der adäquaten Bindung der Fasern, sondern auch noch hinsichtlich der sicheren Verbindung der einzelnen Lagen des Laminats, d.h. insbesondere der beiden Zellulosebahnen miteinander, ein Problem ergeben. Es sollten etwa zwischen 25 und 50 % der Gesamtfläche und vorzugsweise etwa zwischen 30 und 40 % der Gesamtfläche von Klebstoff bedeckt sein, damit sich ein flexibles und komformables Endprodukt ergibt. Das Gewicht des

Klebstoffs im Endprodukt kann im Bereich von 3,6 bis 24 g/m liegen.

An Klebstoffen sind alle solche besonders geeignet, die sich in Form wässeriger Dispersionen oder Lösungen auftragen lassen. Beispiele derartiger Materialien sind wasserlösliche Polymere und wasser-dispersible Kunstharze wie zahlreiche Vinylharze (z.B. Polyvinylazetat und Vinylazetat-Äthylen-Kopolymere) sowie Acrylharze. Auch lassen sich Klebstoffe wie Vinylharze verwenden, die in organischen Lösungsmitteln dispersiert sind. Weiterhin sind auch Piastosole geeignet, d.h. polymere Materialien wie Vinyl-Polymere (z.B. Vinylchlorid) und -Kopolymere, die in flüssigen Weichmachern wie Dioctylphthalat oder dergleichen dispersiert sind.

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Solche Piastisole müssen eine passende Viskosität besitzen. Das Entfernen des flüssigen Weichmachers geschieht durch Absorption des Weichmachers in die polymeren Partikeln hinein, was beim Aushärten des Plastisols eintritt.

Das Eindringen des Klebstoffs in die Zellulosebahn X (d.h. diejenige Bahn, auf die der Klebstoff zunächst aufgetragen wird) muß sorgfältig kontrolliert werden, damit die Klebstofflinien auf der Oberfläche der Zellulosebahn bleiben und die Fasern der Faserbahn darin eingebettet werden können. Zur Begrenzung des Eindringens des Klebstoffs in die Zellulosebahn müssen zahlreiche ,Faktoren miteinander ausbalanciert werden, insbesondere Menge und Typ des verwendeten Klebstoffs sowie die Art des Klebstoff auftrags. Zusätzlich zu diesen klebstoff-bezogenen Faktoren müssen aber auch noch kontrolliert werden die Benetzbarkeit der Bahn (in eine leicht benetzbare Bahn dringt der Klebstoff schneller ein), die Viskosität des Klebstoffs (bei höherer Viskosität läßt sich ein Einbringen des Klebstoffs leichter begrenzen) sowie noch andere Faktoren wie die Benetzungsfähigkeit des Klebstoffs.

Bevorzugt werden als Klebstoff diejenigen Typen an schnell aushärtenden Plastisolen, die in der US-PS 3 484 330 beschrieben sind. Diese charakterisieren sich durch relativ geringe Viskosität/ geringe Migrationstendenz und minimale Flüchtigkeit. Sie bleiben ', nach dem Aushärten weich und flexibel, sie lassen sich durch Hitze ' und Druck reaktivieren, und sie stellen sicher, daß das Endprodukt _; eine gute Weichheit und einen guten Griff bekommt. ;

Die im Rahmen der Erfindung verwendeten Zellulosebahnen besitzen zweckmäßig ein Flächengewicht von etwa 8.5 bis 36 g/m² , die bevorzugten Werte liegen zwischen etwa 12 und 24 g/m² . Um ei- ^; nen gleichförmigen Caliper zu erzielen, werden die Bahnen zweck-

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mäßig nach dem Abkreppen von der Papiermaschine noch gereckt und gebügelt. Vorzugsweise können die Bahnen noch mit einem Naßfestigkeitsmittel behandelt sein, obgleich eine solche Behandlung nicht unbedingt erforderlich ist. Die Zelluiosebahnen brauchen im übrigen nicht unbedingt in der üblichen Weise auf : Papiermaschinen naß abgelegt worden zu sein, sie können beispielsweise auch aus Zellulosefasern nach bekannten Methoden trocken ; abgelegt sein, z.B. in der in der US-PS 3 692 622 beschriebenen Weise.

Irf' der nachfolgenden Tabelle III sind die Wex-te der Reißfestigkeit und der prozentualen Reißdehnung für das bevorzugte erfindungsgemäße Produkt, welches mit "*" identifiziert ist, mit den entsprechenden Werten für ein mit "W" identifiziertes Produkt in Vergleich gesetzt. Dieses Produkt "W" bestand aus zwei Lagen aus gekreppter Zellulosewatte, die durch das bevorzugte Klebstoffmuster in Form eng beieinander stehender kontinuierlicher Querlinien miteinander verbunden waren, jedoch zwischen sich keine verstärkende Faserbahn enthielten. Die Faserbahn bei dem Produkt "*" bestand aus ENKA-Polyester von 3 den und hatte

ein Flächengewicht von 10,4 g/m . Die Zellulosebahnen hatten ein

Flächengewicht von 15,1 g/m und das Flächengewicht des Klebstoffs betrug 17,0 g/m . Alle angegebenen Werte sind das Mittel aus zehn unterschiedlichen Messungen.

	Reißfestigkeit	Tabelle III	Dehnung	bis	zum	Reißen (%)
	MD CD	(kg/cm)	MD		CD
Probe	1,76 1, 1,14 0,		19 14		43 9
W	25 43

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- 2ο -

Mitunter läßt sich beobachten, daß bei Belastungen die gekreppte Zellulose reißt, bevor das Laminat als solches reißt. Die gekreppte Zellulose allein trägt somit nicht signifikant zur Endfestigkeit des Laminats bei.

Das erfindungsgemäße Produkt weist eine größere Dehnung in beiden Richtungen und insbesondere in Querrichtung CD auf als alle sonstigen faserverstärkten Laminate von vergleichbarem Gewicht, die bislang im Handel erhältlich sind. Es hat auch bessere ästhetische Eigenschaften hinsichtlich Weichheit und Drapierfähigkeit.¹ Damit ist das erfindungsgemäße Produkt besonders geeignet für Anwendungsgebiete mit sehr starker Beanspruchung, wie z.B. für chirugische Tücher, wobei die Zellulosebahnen ein Flächengewicht am oberen Ende ihres Gewichtsbereichs haben und auch wasserabstoßend behandelt sein können. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Produkt aber auch gut geeignet für Anwendungsgebiete mit moderierten Beanspruchungen, wie beispielsweise Kleidungsstücken für Industrie und Krankenhäuser, wegwerfbare Tücher, Kissenbezüge, Bettbezüge, Bettlaken und dergleichen.

-Patentansprüche-

KRE/sο/dm

BU9B1O/Ü9b6

Claims

253641?

Patentansprüche

Laminat aus zwei Lagen Zeliulosewatte mit dazwischen eingebetteter Verstärkungslage aus textlien Fasern/ wobei die beiden Zelluloseiagen und die Faser.iage durch ein Klebstof f-muster miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserlage (Y) aus isotrop orientierten Fasern von Textillänge besteht, und daß das Klebstoffmuster (1o) mit dieser Faserlage so zusammenwirken daß sich eine Faser-Matrix bildet, deren Festigkeit der Summe der Fasersegmente zwischen den Bindungspunkten des Klebstoffmuster3 angenähert ist, und die einen B/Ä-Wert von weniger als 1,5 hat, wobei A den geradlinigen Abstand zwischen den Bindungspunkten und B den Abstand zwischen. den Bindungspunkten entlang einem gebogen verlaufenen Fasersegment angibt,
2. Laminat nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die beiden Zelluloseiagen (X,Z) ein Flächengewicht zwischen etwa 8,5 und 36 g/m"¹" aufweisen, und daß die Maschinenrichtung (MD) der beiden Zelluloselagen gleich ist.
3. Laminat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebstoffmuster (1o) aus nebeneinander verlaufenden einzelnen Linien besteht, die sich quer zur Maschinenrichtung (MD) der Zelluloselagen (X,Z) erstrecken, wobei die Linienbreire größer als etwa o,25 mir und kleiner als der Abstand zwischen zwei Linien ist, wobei der Linienabstand nicht größer als etwa 1,5 mm ist, und wobei zwischen etwa 25 und 5o% der Gesamtfläche des Musters bedeckt sind.
4. Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die isotrope Faserlage (Y) aus Fasern von Textillänge mit einem Denier-Wert von o,5 bis 5 besteht und ein

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Flächengewicht zwischen etwa 4,8 und 24 g/m aufweist.
5. Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebstoffmuster (Lo) aus ununterbrochenen gerade Linien besteht, die einen gleichmäßigen Abstand voneinander aufweisen und sich rechtwinklig zur Maschinenrichtung (MD) der Zelluloselagen (X,Z) erstrecken.
6. Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Klebstoffmuster aus zwei Sätzen von im wesentlichen kontinuierlichen, im Abstand voneinander angeordneten und sich schneidenden Linien besteht, die quer zur Maschinenrichtung der Zelluloselagen verlaufen und ein netzartiges Muster bilden.
7. Laminat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das netzartige Muster aus sich regelmäßig wiederholenden, geometrisch ähnlichen Figuren besteht.
8. Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden

Zelluloselagen (X,Z) ein Flächengewicht von etwa 12 bis 24 g/m aufweisen, daß das Klebstoff muster (lo) etwa 3o bis 4o% der Gesamtfläche bedeckt, daß die Faserbahn (Y) ein Flächengewicht

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zwischen etwa 6 und 12 g/cm aufweist, und daß durch das Zusam-' menwirken des linsenförmigen Klebstoffmusters mit der Faserbahn in dem Laminat eine Reißfestigkeit (Mittelwert aus Maschinenrichtung MD und Querrichtung CD) von mehr als etwa 1 kg/cm entsteht.
9. Verfahren zur Herstellung des Laminat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bahn (Y) aus isotrop orientierten textilen Fasern zwischen zwei außenliegenden Bahnen (X,Z) aus Zellulosewatte, die jeweils in ihrer Maschinenrichtung (MD) laufen, abgelegt wird, und daß die Faser-

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bahn durch ein Klebstoffmuster zu einer Faser-Matrix derart verbunden wird, daß weitgehend alle Fasersegmente zwischen den Bxndungspunkten der Faser-Matrix zu deren Festigkeit beitragen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff ein polymerer Klebstoff verwendet wird, der auf die eine Oberfläche der einen Zellulosebahn (X) aufgetragen wird, worauf dann die Faserbahn (Y) auf die klebstoffbeschichtete Seite der ersten Zellulosebahn (X) aufgelegt und anschließend die zweite Zellulosebahn (Z) auf die Faserbahn aufgelegt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 1ο, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zellulosebahn (X) in ihrer Maschinenrichtung an einer Klebstoffauftragstatxon (11) vorbeigeführt wird, daß unmittelbar danach die Faserbahn (Y) auf den noch nicht abgebundenen Klebstoff sowie die zweite Zellulosebahn (Z) auf die Faserbahn aufgelegt wird, und daß anschließend das so gebildete Laminat durch d3n Spalt zweier beheizter Kalanderwalzen (16, 18) hindurchgeführt wird, um den Klebstoff von der Oberfläche der ersten Zellulosebahn in die Faserbahn und durch diese hindurch auf die Oberfläche der zweiten Zellulosebahn zu drücken.

KRE/so

b U y b 1 0 / Ü ^rJ b 6