DE69727584T2

DE69727584T2 - Mehrschichtige gewebe mit elastizität in der querrichtung

Info

Publication number: DE69727584T2
Application number: DE69727584T
Authority: DE
Inventors: Bela William HAFFNER; Tod Michael MORMAN; Draper Jack TAYLOR; Edward Jon TINSLEY
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2017-10-01
Also published as: AR010239A1; AU712102B2; CA2264540C; PL332549A1; CO5050414A1; CA2264540A1; US5789065A; BR9712516A; KR20000049042A; TR199900759T2; WO1998016380A1; EP0930968B1; CN1082887C; AU4662797A; KR100466556B1; ID21044A; DE69727584D1; EP0930968A1; PL187939B1; CN1233210A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Vliesstoffe und insbesondere einen Vliesstoff mit gewünschten elastischen Eigenschaften in Querrichtung, der durch Extrudieren einer elastomeren Lage zwischen zwei Lagen aus ungerecktem Fasermaterial und Pressen der Lagen zwischen einer Quetschwalzenanordnung zur Bildung eines Laminates erzeugt wird. Das Laminat wird dann bei erhöhter Temperatur gereckt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Laminierte Stoffstrukturen verfügen über gewisse gewünschte Eigenschaften im Vergleich zu nicht laminierten Strukturen, einschließlich einer hohen Zugfestigkeit. Im Allgemeinen umfasst das Verfahren zur Herstellung eines laminierten Stoffes das Bereitstellen einer ersten und zweiten Stofflage und das Binden der zwei Lagen, häufig durch Einfügen einer dritten Lagenschicht zwischen den zwei Lagen. Die Stofflagen werden für gewöhnlich durch eines einer Reihe von Verfahren hergestellt, einschließlich Spinnbinden, Schmelzblasen, Kardieren und Binden und dergleichen. Die Lagen können auch Laminate aus Stoffschichten sein. Die Lage kann Hafteigenschaften aufweisen, die es ihr ermöglichen, an beide Stofflagen zu binden. Für gewöhnlich wird das dreischichtige Material durch eine Quetschwalze oder eine ähnliche Anordnung geleitet, um die Schichten zusammenzupressen, für gewöhnlich unmittelbar nach Bildung der Schichtstruktur. Die Quetschwalze presst die Schichten zusammen, so dass die mittlere Lage an beiden Lagen haften kann. Die erhaltene Laminatstruktur kann nach Wunsch nachbehandelt werden, um bestimmte Eigenschaften zu erhalten.
Bisher wurden die Lagen vor dem Aufbringen der elastomeren Lage gereckt und ein Polymer wurde zur Herstellung der Lage verwendet, um Laminate mit einer Dehnbarkeit und einem Rückkehrvermögen in Querrichtung bereitzustellen. Das Recken ist der Prozess zur Verringerung der Breite einer Stofflage durch Strecken des Stoffes in Längsrichtung. Das Reckverfahren beinhaltet für gewöhnlich das Abwickeln einer Lage von einer Vorratsrolle und Leiten desselben durch eine Bremsquetschwalzenanordnung, die bei einer bestimmten linearen Geschwindigkeit angetrieben wird. Eine Aufwickelwalze, die bei einer linearen Geschwindigkeit läuft, die höher als jene der Bremsquetschwalze ist, zieht den Stoff und erzeugt eine Spannung in dem Stoff, die zum Dehnen und Recken notwendig ist. Häufig findet der Reckvorgang in Gegenwart einer Wärmequelle statt, mit der das Material während des Reckens in Kontakt steht. US Patent Nr. 4,965,122, erteilt an Morman, und gemeinschaftlich dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen, offenbart ein reversibel gerecktes, nicht laminiertes Vliesmaterial, das durch Recken des Materials, anschließendes Erwärmen des gereckten Materials und dann Kühlen des gereckten Materials gebildet werden kann.
Die Art des Reckens ist häufig so, dass die Ränder des spinngebundenen Materials im größtmöglichen Maße gereckt werden und der mittlere Bereich am wenigsten gereckt wird, was bedeutet, dass die erhaltenen streckbaren Laminatstreifen von den Rändern, die höchste Dehnbarkeit aufweisen. Dieses ungleichmäßige Recken hat zu dem Begriff "lächelndes Profil" geführt, um das Dehnbarkeitsprofil zu beschreiben. Dieses Phänomen verursacht einen Unterschied in den Eigenschaften der einzelnen schmalen Streifen, die von den Rändern erhalten werden, im Vergleich zu Streifen, die von der Mitte der Bahn genommen werden. Es wäre wünschenswert, über einen gereckten Stoff mit einer größeren Gleichförmigkeit der Dehnbarkeit zu verfügen, unabhängig davon, von wo die Probe entlang einer Stofflagenbreite genommen wird, da die Dehnbarkeit des Stoffes die elastische Qualität des daraus hergestellten Laminates stark beeinflusst.
Bei der Bildung des Laminates werden die Stofflagen so ausgerichtet, dass sie kontinuierlich in einem überschneidenden Verhältnis zugeführt werden, wodurch eine Kontaktzone an ihrem Schnittpunkt geschaffen wird, in welche/welcher die elastomere Lage eingelegt, aufgebracht oder darüber geschaffen wird.
Nach dem Stand der Technik weist die Quetschwalze einen Spalt während der Laminatbildung auf. Wenn der Quetschwalzenspalt zu groß ist, ist der Druck, der auf die Schichten ausgeübt wird, unzureichend, und das Anhaften der Lage an den Stofflagen ist unangemessen, wodurch ein Laminat erzeugt wird, das über schlechte Ablöseeigenschaften verfügt. Wenn der Spalt zu klein ist, wird der Stoff zu steif, da das Elastomer zu weit in die Stofflagen eindringt, wodurch die Flexibilität und Mobilität der Faser verringert wird. Somit wurde bisher ein vollständig geschlossenes Quetschwalzenpaar für optimale elastische Eigenschaften als unerwünscht angesehen. Zusätzlich hat die Temperatur des geschmolzenen Elastomers, das zwischen den gereckten Deckschichten extrudiert wird, einen starken Einfluss auf das Haftvermögen zwischen Deckschicht und Lage.
EP 0 707 106 A1 und WO 90/03464 betreffen elastische, gereckt-gebundene Verbundmaterialien. EP 0 707 106 A1 offenbart insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen, gereckt-gebundenen Materials, umfassend: Bereitstellen eines gespannten, gereckten Materials; Bereitstellen eines Films aus im Wesentlichen geschmolzenem Elastomer; Ablegen des elastomeren Films auf dem gespannten, gereckten Material zur Bildung eines mehrschichtigen Materials; und Ausüben von Druck auf das mehrschichtige Material, um das gespannte, gereckte Material an den elastomeren Film zu binden. WO 90/03464 offenbart insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen Verbundmaterials, umfassend: Anwenden einer Spannkraft auf wenigstens ein reckbares Material, um das Material zu recken; und Verbinden des gespannten, gereckten Materials mit einer elastischen Lage an wenigstens zwei Stellen.
Weder EP 0 707 106 A1 noch WO 90/03464 lehren, dass das Recken an dem vollständigen Laminat ausgeführt wird. Daher wird in diesen Laminaten die elastomere Schicht keinem Recken unterzogen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein in Querrichtung dehnbares, laminiertes Material bereit, das durch Laminieren einer elastomeren Lage an wenigstens eine, und vorzugsweise zwischen zwei Lagen, ungereckten Stoffmaterials und anschließendes Recken des Laminates, vorzugsweise bei einer erhöhten Temperatur, hergestellt wird. Ebenso wird ein Verfahren zur Bildung des Laminates bereitgestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine elastomere Lagenschicht aus einer Düse extrudiert und zwischen zwei Lagen ungereckten spinngebundenen Materials eingelegt, das von Vorratsrollen bereit gestellt wird. Die spinngebundenen Lagen nähern sich einer Kontaktzone in einem schneidenden Winkel und bilden eine Schichtstruktur mit der elastomeren Lage. Das mehrschichtige Material wird dann durch eine Quetschwalzenanordnung geleitet, wobei die Quetschwalzenanordnung vorzugsweise geschlossen ist (im Vergleich zu einem Spalt zwischen den Walzen). In diesem Prozess kann das Laminat zuerst in Streifen geschnitten und dann "einzeln" gereckt werden, so dass jeder Streifen im Wesentlichen dieselben Eigenschaften aufweist. Das Laminat wird vorzugsweise vor, während oder nach dem Kontakt mit einer Wärmequelle, wie einem Ofen, Gebläse oder einer Warmluftzufuhr oder dergleichen, gereckt, so dass die elastomere Schicht des Laminates erweicht wird. Wenn das Laminat bei seiner gereckten Breite erwärmt wird, verliert die elastomere Lage ihr Formgedächtnis vor dem Recken und das Formgedächtnis wird in dem gereckten Zustand durch anschließendes Kühlen neu eingestellt. Während des Reck- und Erwärmungsprozesses dient die Stoffschicht als Träger für die erweichte elastomere Schicht.
Das erhaltene Produkt hat gewünschte Elastizitätseigenschaften. Ein unerwartetes Ergebnis war, dass die geschlossenen Quetschwalzen ein Laminat mit mehr gewünschten Atmungsfähigkeits- und Ablösedaten als Quetschwalzen mit Spalt erzeugen.
Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Vliesstoff mit gewünschter Elastizität in Querrichtung bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes bereitzustellen, das die Gleichförmigkeit der Elastizität in Querrichtung verbessert.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes bereitzustellen, das die Atmungsfähigkeit verbessert.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung deutlich, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und den angefügten Ansprüchen betrachtet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt, in welchen gleiche Bezugszeichen durchgehend dieselben oder gleiche Teile in den Figuren bezeichnen, von welchen:
1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Ausführung der Laminierung gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist.
2 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Ausführung des Reckvorganges gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist.
3 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Ausführung des Reckvorganges gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist.
4 eine schematische Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform ist, in der das Laminat vor dem Recken in seiner Breite verringert wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Definitionen
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Vliesstoff oder -bahn" eine Bahn mit einer Struktur aus einzelnen Fasern oder Fäden, die gelegt sind, aber nicht in identifizierbarer Weise, wie in einem Gewebe. Vliesstoffe oder -bahnen werden in vielen Verfahren gebildet, wie zum Beispiel in Schmelzblasverfahren, Spinnbindeverfahren und Verfahren für gebunden-kardierte Bahnen. Das Flächengewicht von Vliesstoffen wird für gewöhnlich in Unzen Material pro Quadratyard (osy) oder Gramm pro Quadratmeter (g/m²) angegeben und die nützlichen Faserdurchmesser werden für gewöhnlich in Mikron angegeben. (Anmerkung: zur Umwandlung von osy in g/m² sind osy mit 33,91 zu multiplizieren.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "elastisches Verbundmaterial" auf ein elastisches Material, das ein Mehrfachkomponentenmaterial oder ein mehrschichtiges Material sein kann. Zum Beispiel kann ein mehrschichtiges Material wenigstens eine elastisches Schicht aufweisen, die mit wenigstens einer in der Breite verringerbaren Schicht an wenigstens zwei Stellen verbunden ist, so dass die in der Breite verringerbare Schicht zwischen den Stellen, wo sie mit der elastischen Schicht verbunden ist, in ihrer Breite verringert wird. Ein solches mehrschichtiges, elastisches Verbundmaterial kann in einem Ausmaß gestreckt sein, dass das nicht elastische Material, das zwischen den Bindestellen in der Breite verringert ist, eine Dehnung des elastischen Materials ermöglicht. Diese Art von mehrschichtigem, elastischen Verbundmaterial ist zum Beispiel in U.S. Patent 4,720,415 an Vander Wielen et al. offenbart.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "spinngebundene Fasern" auf Fasern mit kleinem Durchmesser, die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials in Form von Filamenten durch mehrere feine, für gewöhnlich kreisförmige Kapillaren einer Spinndüse gebildet werden, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann rasch verringert wird, wie zum Beispiel in U.S. Patent Nr. 4,340,563 an Appel et al. und U.S. Patent Nr. 3,692,618 an Dorschner et al., U.S. Patent Nr. 3,802,817 an Matsuki et al., U.S. Patent Nr. 3,338,992 und 3,341,394 an Kinney, U.S. Patent Nr. 3,502,763 an Hartman, U.S. Patent Nr. 3,502,538 an Levy und U.S. Patent Nr. 3,542,615 an Dobo et al. offenbart ist. Spinngebundene Fasern sind im Allgemeinen nicht klebrig, wenn sie auf eine Sammeloberfläche abgelegt werden. Spinngebundene Fasern sind im Allgemeinen kontinuierlich und haben einen durchschnittlichen Durchmesser von mehr als etwa 7 Mikron, insbesondere zwischen etwa 5 und 40 Mikron.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "schmelzgeblasene Fasern" Fasern, die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials durch mehrere feine, für gewöhnlich kreisförmige Kapillaren einer Düse als feine Fäden oder Filamente in konvergierende Hochgeschwindigkeitsgasströme (z. B. Luftströme) gebildet werden, welche die Filamente aus geschmolzenem thermoplastischen Material verfeinern, um deren Durchmesser zu verringern, manchmal bis auf einen Mikrofaserdurchmesser. Danach werden die schmelzgeblasenen Fasern von dem Hochgeschwindigkeitsgasstrom mitgeführt und auf einer Sammeloberfläche zur Bildung einer Bahn aus willkürlich verteilten, schmelzgeblasenen Fasern abgelegt. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel in U.S. Patent Nr. 3,849,241 an Buntin offenbart. Schmelzgeblasene Fasern sind Mikrofasern, die kontinuierlich oder diskontinuierlich sein können und im Allgemeinen kleiner als etwa 100 Mikron im durchschnittlichen Durchmesser sind.
Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff "Polymer" im Allgemeinen Homopolymere, Copolymere, wie zum Beispiel Block-, Pfropf-, statistische und alternierende Copolymere, Terpolymere usw., und Mischungen und Modifizierungen davon, ohne darauf beschränkt zu sein. Des Weiteren, wenn keine besondere Einschränkung getroffen wird, soll der Begriff "Polymer" alle möglichen geometrischen Molekularformen des Materials umfassen. Diese Formen umfassen isotaktische, syndiotaktische und ataktische Symmetrien, ohne darauf beschränkt zu sein.
Wie hierin verwendet bezeichnet der Begriff "Metallocen" Polyolefine, die durch Metallocen-katalysierte Polymerisationsreaktionen erzeugt werden. Solche Katalysatoren sind in "Metallocene Catalysts Initiate New Era in Polymer Synthesis", Ann M. Thayer, C & EN, 11. Sept. 1995, S. 15, angeführt.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Maschinenrichtung" oder "MD" die Länge eines Stoffes in der Richtung, in der er erzeugt wird. Der Begriff "Querrichtung" oder "CD" bezeichnet die Breite des Stoffes, d. h., eine Richtung, die im Allgemeinen senkrecht zur MD liegt.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Monokomponentenfaser" eine Faser, die aus einer oder mehreren Extrudiervorrichtungen unter Verwendung eines einzigen Polymers gebildet wird. Dadurch sollen Fasern, die aus einem Polymer gebildet werden, dem kleine Mengen an Zusatzstoffen zur Färbung, der antistatischen Eigenschaften wegen, zum Gleitendmachen, der Hydrophilie wegen usw., zugegeben wurden, nicht ausgeschlossen sein. Diese Zusatzstoffe, z. B. Titandioxid zur Färbung, sind im Allgemeinen in einer Menge von weniger als 5 Gewichtsprozent und insbesondere von etwa 2 Gewichtsprozent vorhanden.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "konjugierte Fasern" Fasern, die aus wenigstens zwei Polymeren gebildet wurden, die von separaten Extrudiervorrichtungen extrudiert, aber zur Bildung einer Faser zusammengesponnen wurden. Konjugierte Fasern werden manchmal als Mehrfachkomponenten- oder Bikomponentenfasern bezeichnet. Die Polymere sind für gewöhnlich unterschiedlich, obwohl konjugierte Fasern Monokomponentenfasern sein können. Die Polymere sind in im wesentlichen konstant angeordneten verschiedenen Zonen über den Querschnitt der konjugierten Fasern angeordnet und verlaufen kontinuierlich entlang der Länge der konjugierten Fasern. Die Anordnung einer solchen konjugierten Faser kann zum Beispiel eine Mantel-Kern-Anordnung sein, wobei ein Polymer von einem anderen umgeben ist, oder kann eine Seite-an-Seite-Anordnung sein, oder eine "Inseln-im-Meer"-Anordnung. Konjugierte Fasern werden in U.S. Patent 5,108,820 an Kaneko et al., U.S. Patent 5,336,552 an Strack et al., und U.S. Patent 5,382,400 an Pike et al. gelehrt. Für Zweikomponentenfasern können die Polymere in Verhältnissen von 75/25, 50/50, 25/75 oder jedem anderen gewünschten Verhältnis vorhanden sein.
Wie hierin verwendet, bezeichnen die Begriffe "Recken" oder "Reckstrecken" austauschbar ein Verfahren zur Dehnung eines Vliesstoffes, im Allgemeinen in Maschinenrichtung, um dessen Breite (gemessen entlang der Oberfläche des Materials) kontrolliert auf ein gewünschtes Maß zu verringern. Das kontrollierte Strecken kann bei Raumtemperatur oder höheren Temperaturen erfolgen und ist auf eine Zunahme in der Gesamtdimension in der Streckrichtung auf die Dehnung begrenzt, die zum Brechen des Stoffes erforderlich ist. Nach dem Entspannen gehen die Bahndimensionen in Richtung ihrer ursprünglichen Dimensionen zurück. Das Recken beinhaltet für gewöhnlich eine Bremsquetschwalze, die bei einer linearen Rate X arbeitet, und eine Aufwickelquetschwalze, die bei einer linearen Rate Y arbeitet, wobei Y größer X ist, wodurch ein Verhältnis R (X : Y) von Raten erzeugt wird, so dass eine Spannung auf den dazwischen gestreckten Stoff ausgeübt wird. Das Verhältnis R kann etwa 1 : 1,25 oder mehr oder weniger sein. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel in U.S. Patent Nr. 4,443,513 an Meitner und Notheis, und U.S. Patent Nr. 4,965,122, 4,981,747 und 5,114,781 an Morman offenbart.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "reckbares Material" jedes Material, das gereckt werden kann.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "gerecktes Material" jedes Material, das in wenigstens einer Dimension durch Verfahren, wie zum Beispiel Verstrecken, eingeengt wurde.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Breitenverringerung" ein Verfahren zur Verringerung der anfänglichen Stoffbreite auf eine verringerte Breite, indem der Stoff zwischen wenigstens einem Paar von Führungen hindurchgeleitet wird, die an jedem Rand des Stoffes angeordnet sind, wobei der Abstand zwischen den Führungen geringer als die anfängliche Stoffbreite ist, d. h., das Einengen des Pfades der Stoffbreite. Mehrere Führungspaare, abgestimmt oder nicht abgestimmt, können zur schrittweisen Verringerung der anfänglichen Stoffbreite verwendet werden, wodurch der Stoff im Prinzip zusammengeballt wird. Die Führungen können an Lagern befestigt sein oder drehen. Vorzugsweise haben die Führungen, wenn sie befestigt sind, eine glatte Oberfläche, so dass die Möglichkeit, dass sich der Stoff an den Führungen verfängt, auf ein Minimum reduziert wird. Für gewöhnlich wird durch die Breitenverringerung keine nennenswerte Spannung auf den Stoff ausgeübt.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff Streckbindung mit "Nullbelastung" ein Verfahren, in dem wenigstens zwei Schichten aneinander gebunden werden, während sie sich in einem ungespannten (daher Nullbelastungs-) Zustand befinden, und in dem eine der Schichten streckbar und elastomer ist und die zweite streckbar aber nicht elastomer ist. Ein solches Laminat wird schrittweise durch die Verwendung eines oder mehrerer Paare ineinander greifender Riffelwalzen gestreckt, welche die Belastungsrate verringern, der die Bahn ausgesetzt ist. "Laminat mit Nullbelastungsstreckung" bezieht sich auf ein elastisches Verbundmaterial, das mit Hilfe des Nullbelastungsstreckbindungsverfahrens hergestellt ist, d. h., die elastischen und nicht elastischen Schichten werden miteinander verbunden, während sich beide Schichten in einem nicht gedehnten Zustand befinden und durch ineinander greifende Riffelwalzen gestreckt sind. Die zweite Schicht wird beim Strecken des Laminates, zumindest bis zu einem gewissen Grad, permanent gedehnt, so dass das Laminat nicht wieder in seinen ursprünglichen unverzerrten Zustand beim Lösen der Streckungskraft zurückkehrt. Dies führt zu einem Bauschen des Laminates in der z-Richtung und anschließende elastische Dehnbarkeit in die Richtung der anfänglichen Streckung, wenigstens bis zu dem Punkt der anfänglichen Streckung. Beispiele für solche Laminate und deren Herstellungsverfahren finden sich in U.S. Patent Nr. 5,143,679, 5,151,092, 5,167,897 und 5,196,000.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "elastisch" und "elastomer" in Bezug auf eine Faser, Lage oder einen Stoff ein Material, das bei Ausübung einer Spannkraft zu einer gestreckten, gespannten Länge streckbar ist, die wenigstens etwa 160 Prozent seiner entspannten, ungestreckten Länge beträgt, und das sich wenigstens 55 Prozent seiner Dehnung bei Aufheben der streckenden, spannenden Kraft innerhalb etwa einer Minute rückgebildet.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "rückbilden" ein Zusammenziehen eines gestreckten Materials bei Beendigung der Spannkraft nach dem Strecken des Materials durch Anwenden einer Spannkraft. Wenn zum Beispiel ein Material, das eine entspannte, ungespannte Länge von 2,54 cm (einem (1) Zoll) hat, 50 Prozent durch Strecken auf eine Länge von 3,81 cm (ein und ein halbes (1,5) Zoll) gedehnt wird, hätte das Material eine gestreckte Länge, die 150 Prozent seiner entspannten Länge beträgt.
Wenn dieses beispielhafte gestreckte Material sich auf eine Länge von 2,794 cm (ein und ein Zehntel (1,1) Zoll) nach dem Aufheben der spannenden und streckenden Kraft zusammenzieht, das heißt rückbildet, hätte sich das Material 80 Prozent (1,016 cm) (0,4 Zoll) seiner Dehnung rückgebildet.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Schutzbekleidungsstück" Artikel, die chirurgische Bekleidungsstücke, Isolierbekleidungsstücke, Überanzüge, Laborkittel und dergleichen umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "saugfähiges Hygieneprodukt" Artikel, die Windeln, Inkontinenzprodukte für Erwachsene, Produkte und Bekleidungsstücke für die weibliche Hygiene und Höschen für die Sauberkeitserziehung von Kindern umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung umfasst eine laminierte Stoffstruktur mit einer gewünschten CD-Elastizität. Im Allgemeinen werden wenigstens eine und vorzugsweise mehrere Lagen eines ungereckten Stoffmaterials zunächst an eine Schicht aus einem elastischen Material laminiert und dann gereckt, vorzugsweise bei einer erhöhten Temperatur. Obwohl Vliesstoffe bevorzugt sind, können auch Wirkmaterialien oder offen gewebte Stoffe in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum kontinuierlichen Bilden des Laminates der vorliegenden Erfindung, eine erste Stofflage 12 und eine zweite Stofflage 14, wobei jede Lage ein vorzugsweise ungerecktes Vliesmaterial umfasst. Der Begriff "Lage" bezeichnet eine Stofflänge, die vorzugsweise auf einer Vorratsrolle bereitgestellt wird, wobei aber Stücke von Stoffmaterial, wie zum Beispiel in einem Chargenlaminierungsprozess, verwendet werden können. Die Lagen 12 und 14 können durch jeden einer Reihe von Prozessen gebildet werden, die im Stand der Technik allgemein bekannt sind. Zu solchen Prozessen zählen, ohne darauf beschränkt zu sein, Kardieren und Binden, Spinnbinden, Schmelzblasen und dergleichen. Die Lagen können durch denselben oder verschiedene Prozesse gebildet werden und aus denselben oder verschiedenen Ausgangsmaterialien hergestellt sein. Der Stoff dieser Erfindung kann ein mehrschichtiges Laminat sein. Ein Beispiel für ein mehrschichtiges Laminat ist eine Ausführungsform, in der einige der Schichten spinngebunden und einige schmelzgeblasen sind, wie zum Beispiel ein spinngebundenes/schmelzgeblasenes/spinngebundenes (SMS) Laminat, wie in U.S. Patent Nr. 4,041,203 an Brock et al., U.S. Patent Nr. 5,169,706 an Collier et al., und U.S. Patent Nr. 4,374,888 an Bornslaeger offenbart ist. Ein solches Laminat kann durch aufeinander folgendes Ablegen zunächst einer spinngebundenen Faserschicht, dann einer schmelzgeblasenen Faserschicht und zuletzt einer weiteren spinngebundenen Faserschicht auf ein sich bewegendes Formungsband und dann Binden des Laminates in der weise, die in den oben genannten Patenten beschrieben ist, hergestellt werden. Als Alternative können die Faserschichten einzeln hergestellt werden, auf Rollen gesammelt und in einem separaten Bindungsschritt vereint werden. Solche Stoffe haben für gewöhnlich ein Flächengewicht von etwa 0,1 bis etwa 12 osy (etwa 3,4 bis etwa 400 g/m²) oder insbesondere von etwa 0,75 bis etwa 3 osy (etwa 25,4 bis etwa 101,73 g/m²). Die oben genannten Prozesse sind im Stand der Technik allgemein bekannt und müssen hier nicht näher betrachtet werden. Für den Zweck der vorliegenden Besprechung verwendet die bevorzugte Ausführungsform einen spinngebundenen Stoff sowohl für die erste als auch für die zweite Lage 12 und 14. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung unter Verwendung einer einzigen Stofflage, die an das elastische Material laminiert ist, ausgeführt werden kann.
Während die Schichten 12 und/oder 14 vorzugsweise ungereckt sind, ist es auch möglich, dass die Schichten 12 und 14 bis zu einem gewissen Grad vor dem Laminierungsschritt gereckt werden. In diesem Fall werden die Lagen 12 und 14 einem zweiten Reckprozess nach dem Laminieren unterzogen. Zum Beispiel kann eine Lage von einer Ausgangsbreite von 2540 cm (100 Zoll) auf eine Breite von 2032 cm (80 Zoll) gereckt und danach zu dem Laminat dieser Erfindung verarbeitet werden.
Die Lagen 12 und 14 werden üblicherweise zu Vorratsrollen 16 und 18 vorgeformt und anschließend nach Bedarf abgewickelt. Als Alternative kann das Laminat der vorliegenden Erfindung so hergestellt werden, dass die Lagen 12 und 14 durch den gewünschten Prozess geformt und unmittelbar auf Führungswalzen übertragen und kontinuierlich dem Prozess zugeleitet werden, der in der Folge beschrieben ist.
Elastomere thermoplastische Polymere, die zur Ausführung dieser Erfindung als elastische Schicht zweckdienlich sind, können jene sein, die aus Blockcopolymeren, wie Polyurethanen, Copolyetherestern, Polyamid-Polyether-Blockcopolymeren, Ethylenvinylacetaten (EVA), Blockcopolymeren der allgemeinen Formel A-B-A' oder A-B-artigen Copoly(styrol/ethylen-butylen)-, Polystyrol-Poly(ethylen-propylen)-Polystyrol-, Polystyrol-Poly(ethylen-butylen)-Polystyrol-, (Polystyrol/Poly(ethylen-butylen)/Polystyrol-, Poly(styrol/ethylen-butylen/polystyrol)-, Metallocen-katalysierten Ethylen-(Buten oder Hexen oder Octen)-Copolymeren mit einer Dichte von etwa 0,866 bis 0,910 g/cm³ und mit einer hoch stereospezifischen Molekularstruktur und dergleichen hergestellt sind, ohne darauf beschränkt zu sein.
Zu zweckdienlichen elastomeren Harzen zählen Blockcopolymere der allgemeinen Formel A-B-A', wobei A und A' jeweils ein thermoplastischer Polymerendblock sind, der einen Styrolanteil, wie Poly(vinylaren) enthält, und wobei B ein elastomerer Polymermittelblock, wie ein konjugiertes Dien oder ein niedrigeres Alkenpolymer ist. Blockcopolymere vom A-B-A'-Typ können verschiedene oder dieselben thermoplastischen Blockpolymere für den A- und A'-Block aufweisen, und die vorliegenden Blockcopolymere sollen lineare, verzweigte und radiale Blockcopolymere umfassen. In diesem Zusammenhang können die radialen Copolymere als (A-B)m-X bezeichnet werden, wobei X ein polyfunktionales Atom oder Molekül ist und wobei jedes (A-B)m- sich von X derart strahlenförmig ausbreitet, dass A ein Endblock ist. In dem radialen Blockcopolymer kann X ein organisches oder anorganisches polyfunktionales Atom oder Molekül sein und m ist eine ganze Zahl mit demselben Wert wie die funktionale Gruppe, die ursprünglich in X vorhanden war. Sie beträgt für gewöhnlich wenigstens 3 und ist häufig 4 oder 5, aber nicht darauf beschränkt. Somit soll in der vorliegenden Erfindung der Ausdruck "Blockcopolymer" und insbesondere A-B-A'- und A-B-Blockcopolymer alle Blockcopolymere umfassen, die solche gummiartigen Blöcke und thermoplastischen Blöcke, wie zuvor besprochen, umfassen, die extrudiert werden können (z. B, durch Schmelzblasen und Lagenbildung) und ohne Einschränkung hinsichtlich der Anzahl von Blöcken. Die elastomere Vliesbahn kann zum Beispiel aus elastomeren (Polystyrol/Poly(ethylen-butylen)/Polystyrol) – Blockcopolymeren gebildet sein. Handelsübliche Beispiele für solche elastomeren Copolymere sind zum Beispiel jene, die als KRATON^® Materialien bekannt sind, die von Shell Chemical Company, Houston, Texas, erhältlich sind. KRATON^®-Blockcopolymere sind in mehreren verschiedenen Formulierungen erhältlich, von welchen einige in den U.S. Patenten 4,663,220 und 5,304,599 spezifiziert sind.
Polymere, die aus einem elastomeren A-B-A-B-Tetrablockcopolymer bestehen, können ebenso in der Ausführung dieser Erfindung als elastische Schicht verwendet werden. Solche Polymere sind in U.S. Patent 5,332,613 an Taylor et al. besprochen. A ist ein thermoplastischer Polymerblock und B ist eine Isopren-Monomereinheit, die an eine im Wesentlichen Poly(ethylen-propylen)-Monomereinheit hydriert ist. Ein Beispiel für ein solches Tetrablockcopolymer ist ein elastomeres Styrol-Poly(ethylen-propylen)-Styrol-Poly(ethylen-propylen)- oder SEPSEP-Blockcopolymer, das von Shell Chemical Company, Houston, Texas, unter dem Warenzeichen KRATON^® erhältlich ist.
Andere beispielhafte elastomere Materialien, die verwendet werden können, umfassen elastomere Polyurethanmaterialien, wie zum Beispiel jene, die unter dem Warenzeichen ESTANE^® von B. F. Goodrich & Co., oder MORTHRNE^® von Morton Thiokol Corp., erhältlich sind, elastomere Polyestermaterialien, wie zum Beispiel jene, die unter der Warenbezeichnung HYTREL^® von E. I. DuPont De Nemours & Company erhältlich sind, und jene, die als ARNITEL^® bekannt sind, die vormals von Akzo Plastics, Arnheim, Holland, erhältlich waren und nun von DSM, Sittard, Holland erhältlich sind.
Ein weiteres geeignetes Material ist ein Polyesterblockamidcopolymer der Formel:
wobei n eine positive ganze Zahl ist, PA ein Polyamidpolymersegment darstellt und PE ein Polyetherpolymersegment darstellt. Insbesondere hat das Polyetherblockamidcopolymer einen Schmelzpunkt von etwa 150°C bis etwa 170°C, gemessen nach ASTM D-789, einen Schmelzindex von etwa 6 Gramm pro 10 Minuten bis etwa 25 Gramm pro 10 Minuten, gemessen nach ASTM D-1238, Bedingung Q (235°C/1 kg Last); einen Biege-Elastizitätsmodul von etwa 20 Mpa bis etwa 200 Mpa, gemessen nach ASTM D-790; eine Bruchzugfestigkeit von etwa 29 Mpa bis etwa 33 Mpa, gemessen nach ASTM D-638 und eine Bruchdehnung von etwa 500 Prozent bis etwa 700 Prozent, gemessen nach ASTM D-638. Eine besondere Ausführungsform des Polyetherblockamidcopolymers hat einen Schmelzpunkt von etwa 152°C, gemessen nach ASTM D-789, einen Schmelzindex von etwa 7 Gramm pro 10 Minuten, gemessen nach ASTM D-1238, Bedingung Q (235°C/1 kg Last); einen Biege-Elastizitätsmodul von etwa 29,50 Mpa, gemessen nach ASTM D-790; eine Bruchzugfestigkeit von etwa 29 Mpa, gemessen nach ASTM D-638 und eine Bruchdehnung von etwa 650 Prozent, gemessen nach ASTM D-638. Solche Materialien sind in verschiedenen Güten unter der Warenbezeichnung PEBAX^® von ELF Atochem Inc., Philadelphia, PA, erhältlich. Beispiele zur Verwendung solcher Polymere finden sich in U.S. Patent 4,724,184, 4,820,572 und 4,923,742 an Killian et al., und sind demselben Rechtsnachfolger wie diese Erfindung übertragen.
Elastomere Polymere umfassen auch Copolymere von Ethylen und wenigstens einem Vinylmonomer, wie zum Beispiel Vinylacetate, ungesättigte aliphatische Monocarbonsäuren und Ester solcher Monocarbonsäuren. Die elastomeren Copolymere und die Bildung elastomerer Vliesbahnen aus diesen elastomeren Copolymeren sind zum Beispiel in U.S. Patent Nr. 4,803,117 offenbart.
Die thermoplastischen Copolyesterelastomere umfassen Copolyetherester der allgemeinen Formel
wobei "G" ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Poly(oxyethylen)-alpha,omega-diol, Poly(oxypropylen)-alpha,omega-diol, Poly(oxytetramethylen)-alpha,omega-diol, und "a" und "b" positive ganze Zahlen sind, die 2, 4 und 6 umfassen, "m" und "n" positive ganze Zahlen einschließlich 1 bis 20 sind. Solche Materialien haben im Allgemeinen eine Bruchdehnung von etwa 600 Prozent bis 750 Prozent, gemessen nach ASTM D-638 und einen Schmelzpunkt von 176 bis 205°C (etwa 350°F bis etwa 400°F), gemessen nach ASTM D-2117.
Handelsübliche Beispiele für solche Copolyestermaterialien sind zum Beispiel jene, die als ARNITEL^® bekannt sind, die vormals von Akzo Plastics, Arnheim, Holland, erhältlich waren und nun von DSM, Sittard, Holland erhältlich sind, oder jene, die als HYTREL^® bekannt sind, die von E. I. DuPont De Nemours, Wilmington, Delaware, erhältlich sind. Die Bildung einer elastomeren Vliesbahn aus elastomeren Polyestermaterialien ist zum Beispiel in U.S. Patent Nr. 4,741,949 an Morman et al. und U.S. Patent Nr. 4,707,298 an Boggs offenbart.
Das reckbare Material kann aus faserbildenden Polymeren hergestellt werden, wie zum Beispiel aus Nylons, Polyestern und Polyolefinen. Zu beispielhaften Polyolefinen zählen eines oder mehrere von Polypropylen, Polyethylen, Ethylencopolymeren, Propylencopolymeren und Butencopolymeren. Zu zweckdienlichen Polypropylenen zählen zum Beispiel Polypropylen, das von Montell North America Corporation, Wilmington, DE, unter der Warenbezeichnung PF-301 erhältlich ist, Polypropylen, das von Exxon Chemical Company unter der Warenbezeichnung Exxon 3445 erhältlich ist, und Polypropylen, das von Shell Chemical Company unter der Warenbezeichnung DX 5A09 erhältlich ist.
Die Lage 12 kann auch ein Verbundmaterial sein, das aus einer Mischung von zwei oder mehr verschiedenen Fasern oder einer Mischung von Fasern und Teilchen besteht. Solche Mischungen können durch Zugabe von Fasern und/oder Teilchen in den Gastrom gebildet werden, in dem schmelzgeblasene Fasern mitgeführt werden, so dass eine eng verschlungene Vermischung von schmelzgeblasenen Fasern und anderen Materialien, z. B. Zellstoff, Stapelfasern und Teilchen, wie zum Beispiel hydrokolloiden (Hydrogel-) Teilchen, die allgemein als superabsorbierende Materialien bezeichnet werden, vor dem Sammeln der schmelzgeblasenen Fasern auf einer Sammelvorrichtung zur Bildung einer kohärenten Bahn aus willkürlich verteilten schmelzgeblasenen Fasern und anderen Materialien entsteht, wie in U.S. Patent Nr. 4,100,324 offenbart ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform können eine oder beide der Lagen 12 und 14 für eine zusätzliche Festigkeit des Endlaminates der vorliegenden Erfindung Fasern aufweisen, die in einer im Allgemeinen gleichförmigen Richtung oder sogar in einer zufälligen Richtung orientiert sind. Solche Lagen können durch einen/eine von einer Reihe von Prozessen oder Techniken gebildet werden, die dem Durchschnittsfachmann allgemein bekannt sind. Das Ergebnis solcher Prozesse ist, dass die Faserorientierung in einem Winkel oder Vektor in Bezug auf die Maschinenrichtung der Lage stattfindet. Vorzugsweise ist der Faserorientierungsvektor in dem ungereckten Material (von der Maschinenrichtung der Lage) etwa 0° bis etwa 75°, insbesondere etwa 30° bis etwa 60°. Es scheint möglich zu sein, Vektoren von mehr als 45° zu verwenden, da nach dem Recken die Vektoren auf kleinere Vektoren verringert werden, welche die Festigkeit des Laminates weiter verbessern, wie in der Folge ausführlicher beschrieben ist.
Die erste Lage 12 wird von der Vorratsrolle 16 abgewickelt und die zweite Lage 14 wird von der Vorratsrolle 18 abgewickelt. Die Lagen 12 und 14 bewegen sich dann in die Richtung, die durch die zugehörigen Pfeile angezeigt ist, während sich die Vorratsrollen 16 und 18 in die Richtung drehen, die durch die zugehörigen Pfeile angezeigt ist. Die Lage 12 läuft dann durch den Walzenspalt einer S-Walzenanordnung 20, die durch den Walzensatz 22 und 24 gebildet wird. Ebenso läuft die Lage 14 durch den Walzenspalt einer S-Walzenanordnung 26, die durch den Walzensatz 28 und 30 gebildet wird. Die Lagen 12 und 14 sind so angeordnet, dass sie in einem schneidenden Verhältnis zur Bildung einer Kontaktzone 34 vorgeschoben werden, die sich unterhalb einer Anordnung 40 befindet.
Eine Lage 50 aus elastischem Material, die gelegentlich hierin als Film bezeichnet wird, wird entweder vor Ort gebildet oder zuvor hergestellt und von einer Vorratsrolle (nicht dargestellt) abgewickelt. Die Lage 50 wird vorzugsweise, wie in 1 dargestellt, durch Extrudieren eines elastomeren Polymers durch eine Düse 52 gebildet. Die Lage 50 ist vorzugsweise ein elastomeres Polymer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus elastischen Polyestern, elastischen Polyurethanen, elastischen Polyamiden, elastischen Polyolefinen, Metallocenen und elastischen A-B-A'-Blockcopolymeren, wobei A und A' dieselben oder verschiedene thermoplastische Polymere sind, und wobei B ein elastomerer Polymerblock ist. Ein bevorzugtes Polymer ist die Kraton^® G2755-Verbindung, die eine Mischung aus einem elastomeren Polymer, einem Polyolefin und einem klebrigmachenden Harz ist. Es kann jedes klebrigmachende Harz verwendet werden, das mit dem elastomeren Polymer verträglich ist und den hohen Verarbeitungstemperaturen (z. B. Extrusionstemperaturen) Stand halten kann. Wenn Mischmaterialien, wie zum Beispiel Polyolefine oder Strecköle verwendet werden, sollte das klebrigmachende Harz auch mit diesen Mischmaterialien verträglich sein. Im Allgemeinen sind hydrierte Kohlenwasserstoffharze wegen ihrer besseren Temperaturstabilität bevorzugte klebrigmachende Harze. Klebrigmacher der REGALREZ^TM und ARKON^TM P Serie sind Beispiele für hydrierte Kohlenwasserstoffharze. ZONATAK^TM 501 Lite ist ein Beispiel für einen Terpenkohlenwasserstoff. REGALREZ^TM Kohlenwasserstoffharze sind von Hercules Incorporated erhältlich. Harze der ARKON^TM P Serie sind von Arakawa Chemical (USA) Incorporated erhältlich. Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung solcher drei klebrigmachenden Harze beschränkt und es können andere klebrigmachende Harze verwendet werden, die mit den anderen Komponenten der Zusammensetzung verträglich sind und den hohen Verarbeitungstemperaturen Stand halten können.
Ein elastomerer Kontaktklebstoff kann zum Beispiel etwa 20 bis etwa 99 Gewichtsprozent elastomerer Polymer, etwa 5 bis etwa 40 Prozent Polyolefin und etwa 5 bis etwa 40 Prozent klebrigmachendes Harz enthalten. Zum Beispiel enthielt die besonders zweckdienliche Zusammensetzung Kraton^® G-2755 etwa 61 bis etwa 65 Prozent Kraton^® G-1659, etwa 17 bis etwa 23 Prozent Polyethylen NA-601 (erhältlich von Quantum Chemical Co., Cincinnati, OH) und etwa 15 bis etwa 20 Prozent REGALREZ^® 1126, alle auf das Gewicht bezogen.
Zum Beispiel kann die elastische Lage 50 aus Blockcopolymeren der allgemeinen Formel A-B-A' hergestellt werden, wobei A und A' jeweils ein thermoplastischer Polymerendblock sind, der einen Styrolanteil, wie Poly(vinylaren) enthält, und wobei B ein elastomerer Polymermittelblock, wie ein konjugiertes Dien oder ein niedrigeres Alkenpolymer ist. Die elastische Lage 32 kann zum Beispiel aus (Polystyrol/Poly(ethylen-butylen)/Polystyrol) – Blockcopolymeren gebildet werden, die von Shell Chemical Company unter dem Warenzeichen KRATON^® G erhältlich sind. Ein solches Blockcopolymer kann zum Beispiel KRATON^® G-1659 sein.
Andere beispielhafte elastomere Materialien, die zur Bildung der elastischen Lage 50 verwendet werden können, umfassen elastomere Materialien, wie zum Beispiel jene, die unter dem Warenzeichen ESTANE^® von B. F. Goodrich & Co., erhältlich sind, elastomere Polyamidmaterialien, wie zum Beispiel jene, die unter dem Warenzeichen PEBAX^® von ELF Atochem Company erhältlich sind, und elastomere Polyestermaterialien wie zum Beispiel jene, die unter dem Warenzeichen Hytrel^® von E. I. DuPont De Nemours & Company erhältlich sind. Die Bildung elastischer Lagen aus elastischen Polyestermaterialien ist zum Beispiel in U.S. Patent Nr. 4,741,949 an Morman et al. offenbart.
Ein Polyolefin kann auch mit dem elastomeren Polymer vermischt werden, um die Verarbeitbarkeit der Zusammensetzung zu verbessern. Das Polyolefin muss eines sein, das, wenn es so vermischt und einer geeigneten Kombination aus erhöhten Druck- und erhöhten Temperaturbedingungen unterzogen wird, mit dem elastomeren Polymer in vermischter Form extrudierbar ist. Zu zweckdienlichen Mischpolyolefinmaterialien zählen zum Beispiel Polyethylen, Polypropylen und Polybuten, einschließlich Ethylencopolymere, Propylencopolymere und Butencopolymere. Ein besonders zweckdienliches Polyethylen ist von Quantum Chemical Co., Cincinnati, OH, unter der Warenbezeichnung Petrothene^® NA601 erhältlich (das hierin auch als PE NA601 oder Polyethylen NA601 bezeichnet wird). Es können zwei oder mehr der Polyolefine verwendet werden. Extrudierbare Mischungen aus elastomeren Polymeren und Polyolefinen sind zum Beispiel in U.S. Patent Nr. 4,663,220 an Wisneski et al. offenbart.
Die elastische Lage 50 kann auch ein mehrschichtiges Material sein, indem sie zwei oder mehr einzelne kohärente Bahnen oder Lagen enthält. Zusätzlich kann die elastische Lage 50 ein mehrschichtiges Material sein, in dem eine oder mehr der Schichten eine Mischung aus elastischen und nicht elastischen Fasern oder Teilchen enthalten. Als Beispiel für die letztgenannte Art von elastischer Bahn wird auf U.S. Patent Nr. 4,209,563 verwiesen, in dem elastomere und nicht elastomere Fasern zur Bildung einer einzigen kohärenten Bahn aus willkürlich verteilten Fasern vermischt werden. Ein anderes Beispiel für eine solche Verbundbahn wäre eine, die durch eine Technik hergestellt wird, wie zum Beispiel in U.S. Patent Nr. 4,100,324, erteilt an Richard A. Anderson et al. offenbart ist. Das Patent offenbart ein Vliesmaterial, das eine Mischung aus schmelzgeblasenen thermoplastischen Fasern und anderen Materialien enthält. Die Fasern und anderen Materialien werden in dem Gasstrom vereint, in dem schmelzgeblasene Fasern mitgeführt werden, so dass eine eng verschlungene Mischung von schmelzgeblasenen Fasern und anderen Materialien, z. B. Zellstoff, Stapelfasern und Teilchen, wie zum Beispiel hydrokolloiden (Hydrogel-) Teilchen, die allgemein als superabsorbierende Materialien bezeichnet werden, vor dem Sammeln der Fasern auf einer Sammelvorrichtung zur Bildung einer kohärenten Bahn aus willkürlich verteilten Fasern entsteht.
Die Lage 50 kann als Alternative eine Anordnung von Strängen, einem Vliesmaterial, einem Schaumstoff oder dergleichen sein.
Die Lage 50 wird durch einen von einer Reihe herkömmlich bekannter Prozesse gebildet, einschließlich ohne darauf beschränkt zu sein der Freiformextrusion, des (Schlauch)-Blasfolienverfahrens, des Gießens und dergleichen. Eine allgemeine Beschreibung der Bildung einer Blasfolie findet sich in Kirk-Othmer "Encyclopedia of Chemical Technology", 4. Auflage, Band 10, S. 777. Eine Blasfolie kann erwünscht sein, da die Folienmoleküle im Allgemeinen in Querrichtung orientiert sind, wodurch die Festigkeit in Querrichtung erhöht wird. Ein normales Gießen der Folie orientiert die Folienmoleküle etwas in der Maschinenrichtung, wodurch die Festigkeit in Querrichtung verringert wird.
Für den Zweck der vorliegenden Besprechung wird der Freiformextrusionsbildungsprozess als die bevorzugte Ausführungsform besprochen. Allgemein gesagt, kann die Lage 50 bei einer Temperatur extrudiert werden, die für herkömmliche Filmextrusionsprozesse für das besondere elastomere Material geeignet ist. Zum Beispiel kann eine Zusammensetzung, die etwa 61 bis etwa 65 Prozent Kraton^® G-1659, etwa 17 bis etwa 23 Prozent Polyethylen NA-601 und etwa 15 bis etwa 20 Prozent REGALREZ^® 1126, alle auf das Gewicht bezogen, enthält, zu einer elastomeren Lage (z. B. elastomeren Kontaktklebstofflage) bei einer Temperatur von etwa 182,22°C (360°F) bis etwa 282,22°C (540°F) extrudiert werden.
Die extrudierte oder auf andere Weise gebildete Lage 50 wird in der Kontaktzone 34 so abgelegt, dass die Lage 50 unmittelbar zwischen den Lagen 12 und 14 liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Lagen 12 und 14 in die Kontaktzone 34 derart vorgeschoben, dass die Faservektoren in entgegengesetzte Richtungen zeigen, d. h., nach links und rechts in Maschinenrichtung, so dass in dem gebildeten mehrschichtigen Material 54 die Fasern der Lage 12 in eine Richtung orientiert sind, und die Fasern der Lage 14 in eine im Allgemeinen kreuzende Richtung orientiert sind. Die Schichtung in Querrichtung erzeugt ein Material mit einer größeren Festigkeit als unidirektionale Faserlaminate. In einem Versuch ergab die Schichtung in Querrichtung einer ersten Lage mit einem Faservektor von etwa +30° und einer zweiten Lage mit einem Faservektor von etwa –30° zu der Maschinenrichtungsachse ein Laminat mit einem prozentualen Anstieg von etwa 10 in der Zugfestigkeit in Querrichtung. Als Alternative kann jede Lage in einer Mehrfachrahmenmaschine gebildet werden, so dass einige Fasern bei vorwiegend etwa +30° und andere bei vorwiegend etwa –30° liegen.
Die Lagen 12, 14, 50 werden in den Walzenspalt 34 einer Druckwalzenanordnung 56 geleitet. Die Druckwalzenanordnung 56 kann wenigstens eine erste Druckwalze 58 und eine zweite Druckwalze 60 enthalten, die zur Begrenzung eines kontrollierten Spaltes zwischen den Walzen eingestellt werden kann. As Alternative können die Druckwalzen 58 und 60 so eingestellt werden, dass ein Druckwalzenspalt derart begrenzt ist, dass die Walze 58 und 60 im Wesentlichen in Kontakt sind, wenn sich keine Lage zwischen den Walzen befindet (d. h., in Abwesenheit von Material). Nach Wunsch können eine oder beide Walzen 58 und 60 gekühlt werden, da angenommen wird, dass dies zum Kühlen der extrudierten Polymerlage beiträgt, so dass sie rascher im Bindungskontakt mit dem Material 12, 14 härtet. Das Laminatmaterial 62, das aus dem Walzenspalt 34 austritt, ist nun eine einheitliche Struktur.
Als Alternative können andere Bindungsverfahren verwendet werden, um die Lage 50 an die Lagen 12 und 14 zu kleben, wie zum Beispiel ohne darauf beschränkt zu sein, Haftmittel, Wärme, Hydroverschlingung, Ultraschall und andere Verfahren zum Laminieren, die dem Fachmann bekannt sind.
Das Laminatmaterial 62 kann auf eine Vorratsrolle 64 zum Lagern gewickelt werden. Als Alternative kann das Material 62 direkt zu einer Reckvorrichtung 70 bewegt werden, wie in 2 und 3 dargestellt ist. Im ersteren Fall wird das Laminatmaterial 62 von der Vorratsrolle 64 durch eine Quetschwalze 65 abgewickelt, die das Material 62 bei einer steuerbaren linearen Geschwindigkeit zuführt. Wenigstens eine Messerklinge 72 und vorzugsweise mehrere Messerklingen 74 sind über die Breite des Laminatmaterials 62 verteilt und schlitzen das Material, wodurch getrennt reckbare Streifen gewünschter Breite vor der Quetschwalze 65 gebildet werden. Es kann jede Anzahl von Klingen 74 verwendet werden. Es versteht sich, dass Material in jeder geeigneten Breite verwendet werden kann und Schlitze in jeder gewünschten Breite durch Wählen der Anzahl und Abstände der Klingen 74 gebildet werden können. Es versteht sich auch, dass die vorliegende Erfindung ohne Schlitzen des Laminates 62 vor dem Recken ausgeführt werden kann.
Die Streifen 76, 78 und 80 kommen mit einer Wärmequelle in Kontakt, wie einem Ofen 82, und werden durch eine S-Windungsvorrichtung 83 geleitet und auf eine Aufwickelwalze 84 gewickelt. Da die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Vorratsrolle 64 so gesteuert ist, dass sie geringer als die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Aufwickelwalze 84 ist, werden die Streifen 76, 78 und 80 gereckt und gespannt, während sie auf die gemeinsam Aufwickelwalze 84 gewickelt werden. Als Alternative kann eine Anzahl von Aufwickelwalzen 84 verwendet werden, so dass jede Walze 84 einen der Streifen 76, 78 und 80 aufwickelt. Die Temperatur des Ofens 82 wird vorzugsweise bei etwa 93,33°C (200°F) bis etwa 132,22°C (270°F) gehalten, insbesondere bei etwa 104,44°C (220°F) bis etwa 123,88°C (225°F). Die Streifen 76, 78 und 80 werden mit der Wärme über einen Zeitraum von etwa 0,1 bis etwa 1,0 Minuten in Kontakt gebracht, obwohl andere Zeiträume verwendet werden können, abhängig von der Laminatzusammensetzung, den Reckbedingungen und den gewünschten Produktspezifikationen. Während dieser Prozedur werden die Streifen 76, 78 und 80 auf eine geringere Breite gereckt. Als Alternative kann die Wärmequelle eine Reihe von erwärmten Walzen (nicht dargestellt) sein, um welche das Laminat 62 geleitet und dann in einer freien Spanne vor dem Aufwickeln auf die Aufwickelwalze 84 gestreckt wird.
Frühere Prozesse verwendeten gerecktes Material, das anschließend mit einem Elastomer laminiert wurde. Ein wichtiger Fortschritt der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ist das Laminieren des Stoffes an die elastische Lage, gefolgt von einem Recken unter erhöhter Temperatur. Es wird angenommen, dass die Stoffschicht oder -schichten des Laminates als Trägerstruktur für die elastische Lage dienen, wenn das Laminat erwärmt wird. Beim Erwärmen erweicht sich die elastische Lage und verliert ihr Formgedächtnis. Das Laminat wird zur Verringerung seiner Breite gereckt und erhält beim Kühlen eine CD-Dehnbarkeit. Die Kühlung setzt die gereckte Breite im Formgedächtnis der elastomeren Lage fest. Die vorliegende Erfindung ist ein Laminat mit wünschenswerter CD-Elastizität im Vergleich zu Laminaten nach dem Stand der Technik.
Zusätzlich ist ein unerwartetes Ergebnis der vorliegenden Erfindung das verbesserte Produkt, das unter Verwendung einer geschlossenen Quetschwalze während des Laminierungsschrittes erhalten wird. Während ein Fachmann normalerweise erwartet, dass eine geschlossene Quetschwalze bewirkt, dass die elastische Lage in die Stoffstruktur eindringt und somit die CD-Elastizität verringert, scheint die Verwendung eines ungereckten Materials diese Wirkung zu vermindern, wodurch ein Stoff mit besserer Atmungsfähigkeit im Vergleich zu früher hergestellten Laminaten erzeugt wird. Eine mögliche Erklärung für diese Wirkung könnte sein, dass während des Verfahrens mit geschlossener Quetschwalze die Fasern der Vliesbahn in den elastischen Film eingebettet werden und diesen durchdringen, und beim anschließenden Erwärmen und Recken die Fasern aus dem Film herausgezogen werden können, wodurch ein mikroporöser Film entsteht, der atmungsfähig und abweisend ist. Zusätzlich war das Laminat, das mit geschlossenem Quetschwalzenspalt gebildet wird, ohne Zerstörung im Wesentlichen nicht ablösbar.
In einer alternativen Ausführungsform, die in 4 dargestellt ist, wird das Laminat 100 von der Vorratsrolle 102 abgewickelt und durch Führungswalzen 104 in der Breite verringert. Das in der Breite verringerte Material wird dann durch eine Quetschwalze 106 geleitet, ohne auf das Laminat 100 eine nennenswerte Spannung auszuüben. Es wird angenommen, dass die Breitenverringerung das lächelnde Profil durch Verringern des CD-Abstands vom Rand zu der Mitte des Materials reduziert. Die Führungen 104 können feststehende Stäbe, wellen, Rollen, Räder oder dergleichen sein oder können sich auf Lagern befinden. Die Führungsoberfläche ist vorzugsweise glatt, so dass das Laminat 100 nicht an der Walze hängen bleibt. Die Führungen 104 sind vorzugsweise paarweise vorhanden, eine an jeder Seite des Laminates. Vorzugsweise sind mehrere Führungspaare 104 vorhanden, wie in den Zeichnungen dargestellt, um das Material kontrollierter zu führen. Der Breitenverringerungsschritt übt keine nennenswerte Spannung auf das Laminat aus, d. h., die lineare Geschwindigkeit X der Vorratsrolle 102 ist nicht nennenswert kleiner als die lineare Rate Y der Quetschwalze 106.
Die Breitenverringerung kann vor dem Recken erfolgen, wodurch der Reckprozess verbessert wird. Die Breitenverringerung kann auch ohne Recken erfolgen. Ferner kann die Breitenverringerung während des Reckens durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung kann in saugfähigen Hygieneprodukten als Seitenlaschen oder Zipfel an Windeln, Höschen zur Sauberkeitserziehung für Kinder und dergleichen verwendet werden, die fest und elastisch sein müssen, aber dennoch einem Abziehen widerstehen müssen. Es ist möglich, komplette Produkte unter Verwendung des Materials der vorliegenden Erfindung zu konstruieren. Eine weitere Verwendung des Stoffes der vorliegenden Erfindung ist als Seitenstücke in Inkontinenzprodukten für Erwachsene und Höschen für die weibliche Hygiene, wo Elastizität und Atmungsfähigkeit wichtig sind. Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung in Schutzbekleidungsstücke eingearbeitet werden.
Die Erfindung wird in Verbindung mit den folgenden Beispielen näher beschrieben, die nur zum Zweck der Veranschaulichung angeführt sind. Teile und Prozentsätze, die in solchen Beispielen angeführt sind, sind auf das Gewicht bezogen, falls nicht anders angegeben.
BEISPIELE
Testverfahren und Definitionen
Zyklustest. Das verwendete Gerät war eine Zugprüfvorrichtung mit konstanter Dehnungsrate mit der Bezeichnung Sintech 2, Modell 3397-139, erhältlich von Sintech Corporation, Cary, NC. Dreifache Testproben, 11,43 × 7,62 cm (4,5 × 3 Zoll), wurden zugeschnitten, wobei die Seite mit 11,43 cm (4,5 Zoll) in Querrichtung lag. Jede 7,62 cm (3 Zoll) breite Probe wurde mit zwei pneumatischen Backen so festgeklemmt, dass die Messlänge (der Backenabstand) 5,08 cm (2 Zoll) betrug, und die Zugrichtung war in Maschinenquerrichtung. Die Zuggeschwindigkeit wurde bei 50,8 cm/min (20 Zoll/min) eingestellt. Der Test erfolgte während zwei Dehnungs-/Zurückziehzyklen, in welchen die Probe zunächst auf 100% Dehnung (Backenabstand 10,16 cm (4 Zoll)) gezogen wurde, die Backen dann angehalten und sofort auf die anfängliche Messlänge zurückgestellt wurden, daraufhin wurde ein weiterer Dehnungs-/Zurückziehzyklus wiederholt und schließlich wurde die Probe auf eine Dehnung gezogen, bei der sie brach, und zu diesem Zeitpunkt wurde der Test beendet wurde. Die Kraft und Dehnung wurden mit einer geeigneten Lastzelle und anderen Sensoren gemessen, Daten wurden aufgezeichnet und von einem Computerprogramm analysiert.
Die getesteten Proben wurden durch die Last (Kraft), die bei 30% Dehnung während des Dehnungs- (Zug-) Modus im ersten Zyklus gemessen wurde, die Last bei 30% Dehnung während des Zurückziehmodus im zweiten Zyklus, die Dehnung in Prozent bei einer 2000 Gramm Last und durch die Bruch- (Höchst-) Dehnung und Last charakterisiert.
Ablösetest: Beim Ablöse- oder Aufspaltungstest wird ein Laminat auf die Höhe der Zugkraft getestet, welche die Schichten des Laminates auseinanderzieht. Werte für die Ablösefestigkeit werden unter Verwendung einer bestimmten Stoffbreite, für gewöhnlich einer Klemmbreite von 102 mm (4 Zoll), und einer konstanten Dehnungsrate erhalten. Die Filmseite der Probe wird mit einem Abdeckband oder einem anderen geeigneten Material bedeckt, um ein Auseinanderreißen des Films während des Tests zu verhindern. Das Deckband befindet sich nur an einer Seite des Laminates und trägt daher nicht zur Ablösefestigkeit der Probe bei. Die Probe wird von Hand ein ausreichendes Maß aufgespalten, so dass sie in Position festgeklemmt werden kann. Die Probe wird zum Beispiel in einem Instron Modell TM, erhältlich von Instron Corporation, 2500 Washington St., Canton, MA 02021, oder einem Thwing-Albert Modell INTELLECT II, erhältlich von Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Rd., Phila., PA 19154, festgeklemmt, die 76 mm (3 Zoll) lange, parallele Klemmen haben. Die Testprobe wird dann bei 180° Teilung auseinandergezogen und die Zugfestigkeit in Pfund aufgezeichnet.
Atmungsfähigkeitstest. Ein Maß der Atmungsfähigkeit eines Stoffes ist die Wasserdampfdurchlässigkeitsrate ("Water vapor transmission rate" – WVTR), die für die Testmaterialien nach dem ASTM Standard E96-80 berechnet wurde. Kreisförmige Proben mit einem Durchmesser von 7,62 cm (3 Zoll) wurden aus jedem der Testmaterialien geschnitten, und eine Kontrolle war ein Stück einer CELGARD^® 2500 Lage von Celanese Separation Products, Charlotte, NC. Die CELGARD^® 2500 Lage ist eine mikroporöse Polypropylenlage. Für jedes Material wurden drei Proben hergestellt. Die Testschale war eine Vapometer-Schale Nummer 60-1, die von Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, PA, vertrieben wird. In jede Vapometer-Schale wurden hundert Milliliter Wasser gegossen und einzelne Proben von Testmaterialien und Kontrollmaterial wurden über die offenen Oberseiten der einzelnen Schalen gelegt. Anschraubbare Flansche wurden zur Bildung einer Dichtung entlang der Ränder der Schale festgezogen, wodurch das zugehörige Testmaterial oder Kontrollmaterial der Umgebungsatmosphäre mit einem Kreis von 6,5 cm Durchmesser ausgesetzt war, wobei die frei liegende Fläche etwa 33,17 Quadratzentimeter betrug. Die Schalen wurden zur Äquilibrierung für 1 Stunde in einen Umluftofen bei 32°C (100°F) gestellt. Der Ofen wies eine konstante Temperatur auf, während Außenluft hindurch zirkulierte, um eine Ansammlung von Wasserdampf an der Innenseite zu verhindern. Ein geeigneter Umluftofen ist zum Beispiel ein Blue M Power-O-Matic 60 Ofen, der von Blue M Electric Company, Blue Island, Illinois, vertrieben wird. Nach Beendigung der Äquilibrierung wurden die Schalen aus dem Ofen entfernt, gewogen und sofort in den Ofen zurückgestellt. Die Vortest-Wasserdampfdurchlässigkeitsrate wurde wie folgt berechnet: Test-WVTR = (Gramm Gewichtsverlust in 24 Stunden) × 315,5 g/m2/24 Stunden
Die relative Feuchte in dem Ofen wurde nicht eigens kontrolliert.
Unter im Voraus festgelegten Sollbedingungen von 32°C (100°F) und relativer Umgebungsfeuchte wurde die WVTR für die CELGARD® 2500 Kontrolle mit 5000 Gramm pro Quadratmeter für 24 Stunden definiert. Daher wurde die Kontrollprobe bei jedem Test mitgeführt und die Vortestwerte unter Verwendung der folgenden Gleichung auf die Sollbedingungen korrigiert: WVTR = (Test-WVTR/Kontroll-WVTR) × (5000 g/m2/24 Stunden)
Wasserdruckhöhentest. Ein Maß der Flüssigkeitssperreigenschaften eines Stoffes ist der Wasserdruckhöhentest. Der Wasserdruckhöhentest bestimmt die Höhe von Wasser (in Zentimeter), die der Stoff aufnimmt, bevor eine bestimmte Flüssigkeitsmenge hindurchgeht. Ein Stoff mit einer höheren Wasserdruckhöhenablesung zeigt, dass er eine größere Sperre gegenüber einer Flüssigkeitsdurchdringung hat als ein Stoff mit einer geringeren Wasserdruckhöhe. Der Wasserdruckhöhentest wird nach dem Federal Test Standard Nr. 191A, Methode 5514 durchgeführt.
BEISPIEL 1
Geschlossene Quetschwalzenanordnung
Zwei Rollen eines spinngebundenen Polypropylenstoffs mit einem Drahtgewebe-Bindungmuster, einem Flächengewicht von 0,85 osy und einer Breite von 230,1 cm (65 Zoll) wurden durch Extrudieren eines Kraton^® G2755 Schmelzfilms, Flächengewicht 28 bis 30 g/m², zwischen die spinngebundenen Schichten laminiert, wobei das Laminat zwischen einer wassergekühlten Walze und einer mit Gummi überzogenen Walze hindurch geführt wurde, um die Schichten aneinander zu heften und den Film zu verfestigen/zu kühlen.
Die Verarbeitungsbedingungen an der Extrusionsbeschichtungslinie waren wie folgt: Kraton^®-Polymer Schmelztemperatur etwa 248,88°C (480°F), Extruderschnecke mit 32 U/min, Aufwickelvorrichtungsgeschwindigkeit von 59,41 m/Minute (65 Yard/Minute), laminierte Breite von 157,48 cm (62 Zoll). Die Yardeinstellung wurde so vorgenommen, dass die Quetschwalzen an dem hergestellten Laminat vollständig geschlossen waren. In dem Laminat wurden drei Schnitte nahe der Mitte der Rolle ausgeführt, um zwei Probenstreifen 1A und 1B zu erhalten, die jeweils 34,925 cm (13,75 Zoll) breit waren, die auf einen gemeinsamen Kern gewickelt wurden. Die laminierte Bahn wurde dann zu einem Ofen mit etwa 9,09 m (30ft) Länge gebracht. Die Ofentemperatur wurde auf 115,55°C (240°F) eingestellt. Das Laminat, das in keiner Richtung elastisch war, wurde dann durch den Ofen gezogen, so dass das Laminat frei gedehnt und gereckt werden konnte. Der Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Abwickel- und Aufwickelvorrichtung wurde erhöht, bis sich die 34,925 cm (13,75 Zoll) Streifen auf etwa 127 cm (5 Zoll) verschmälert hatten (63,6% Reckung). Die Reckverfahrensbedingungen für die Bahn, die mit geschlossenen Laminierungs-Quetschwalzen hergestellt worden war, waren wie folgt: Liniengeschwindigkeit in den Ofen: 21,816 m/min (72 fpm); ausgehende Liniengeschwindigkeit: 31,512 m/min (104 fpm); zyklische Ofentemperatur bis zu 121,66°C (251°F); Recken der Streifen auf 12,192 cm (4,8 Zoll); Temperatur der Bahn an der Aufwickelvorrichtung: 41,66 bis 42,77°C (107 bis 109 F) (über Infrarot-Pyrometer).
Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse für Probe 1A und Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse für Probe 1B des Zyklustests. Es wurden fünf Wiederholungen durchgeführt.
TABELLE 1 – Probe 1A
TABELLE 2 – Probe 1B
BEISPIEL 2
Quetschwalzenanordnung mit Spalt
Das Elastomerlaminierungsverfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, aber die laminierenden Quetschwalzen wurden mit Abstandshaltern getrennt, wodurch ein gemessener Spalt von 0,0762 cm (0,030 Zoll) erhalten wurde. Die Reckverfahrensbedingungen für die Bahn, die mit dem Quetschwalzenspalt von 0,0762 cm (0,030 Zoll) laminiert wurde, waren: Liniengeschwindigkeit in den Ofen: 23,634 m/min (78 fpm); ausgehende Liniengeschwindigkeit: 31,209 m/min (103 fpm); zyklische Ofentemperatur 220 bis 256°F; Recken der Probenstreifen 2A und 2B auf 12,7cm (5 Zoll); Temperatur der Bahn an der Aufwickelvorrichtung: 45 bis 46,11°C (113 bis 115°F). Die Ergebnisse des Zyklustests sind in Tabelle 3 und 4 für die Proben 2A und 2B dargestellt. Es wurden fünf Wiederholungen durchgeführt.
TABELLE 3 – Probe 2A
TABELLE 4 – Probe 2B
Die Materialproben 1A, 1B, 2A und 2B zeigten, als sie von der Aufwickelvorrichtung genommen wurden, eine gute CD-Elastizität.
Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse des Ablösetests für die Laminate der Quetschwalze mit Spalt nach dem Recken. Es wurden fünf Wiederholungen durchgeführt. Bei den Proben 1A und 1B mit geschlossenem Spalt konnte die spinngebundene Schicht nicht intakt von der Lage abgelöst werden, was darauf hinweist, dass die Ablösefestigkeit des Laminates die Ablösefestigkeit des spinngebundenen Stoffes überschritt; daher konnten die Proben 1A und 1B nicht auf Ablösebeständigkeit getestet werden.
TABELLE 5 – Probe 2A
TABELLE 6 – Probe 2B
Tabelle 7 zeigt die Ergebnisse des Tests der Wasserdampfdurchlässigkeitsrate (WVTR). Es wird angenommen, dass die Standardkontrolle eine Wasserdampfdurchlässigkeitsrate von 5000 g/m²/24 Stunden hat. Pro Probe wurden drei Tests durchgeführt.
TABELLE 7
Die Probe CC war eine Testkontrolle, die aus CELGARD^® 2500-Film bestand. Die Probe NC war eine reversibel gereckte NBL-Kontrolle, die nach dem Verfahren hergestellt worden war, das in U.S. Patent Nr. 5,336,545 offenbart ist. Die Proben 1A und 1B waren ein reversibel gerecktes NBL gemäß Beispiel 1, d. h., der Spalt der Quetschwalze war geschlossen. Die Probe 2A war das extrusionslaminierte Material bei einem Spalt der Quetschwalze von 30 mil, das dann gereckt wurde. Wie Tabelle 7 zeigt, war die WVTR-Rate für die Proben 1A und 1B mit geschlossenem Spalt etwa 3000 und im Durchschnitt mehr als 26-fach höher als die Rate der gereckten NBL-Probe NC. Der praktische obere WVTR-Grenzwert kann etwa 5000 betragen. Die Probe 2A, bei welcher die Quetschwalze mit Spalt verwendet wurde, war im Wesentlichen nicht atmungsfähig, wie ein Standard-NBL.
Tabelle 8 zeigt Testergebnisse für die Wasserbeständigkeit oder die Wasserdruckhöhe.
TABELLE 8
Die Säulenhöhe ist die Wassersäulenhöhe, die notwendig ist, um einen zweiten Tropfen zu beobachten, der unter dem Teststoff erscheint.
Die Atmungsfähigkeit hat eine deutliche Auswirkung auf den Tragekomfort. Eine höhere WVTR ermöglicht, dass mehr Feuchtigkeit durch den Stoff geht, wodurch ein höherer Tragekomfort erreicht wird. Eine hohe Flüssigkeitssperre (gemessen durch den Wasserdruckhöhentest) ist wünschenswert, um ein Lecken zu verhindern, wie in Windeln oder als Außenhülle, wie in chirurgischen Schutzbekleidungsstücken, um Blut und andere Fluida am Hindurchgehen zu hindern, aber gleichzeitig eine gute Atmungsfähigkeit bereitzustellen. Probe 1A hatte einen Durchschnitt von 3149 und Probe 1B hatte einen Durchschnitt von 3065 im WVTR-Test, was auf eine bessere Atmungsfähigkeit des laminierten Stoffes hinweist. Die Atmungsfähigkeit des Laminates, das durch die Quetschwalzenanordnung mit geschlossenem Spalt gebildet wurde, war besser als bei dem Laminat, das unter Verwendung einer Quetschwalzenanordnung mit offenem Spalt gebildet wurde.
BEISPIEL 3
Eine alternative Methode verwendet eine vorgefertigte elastische Lage, laminiert diese unter Druck (falls sie klebrig gemacht ist) oder laminiert sie mit Hilfe eines (aufgesprühten) Haftmittels an die Deckschichten, und reckt dann das Laminat wie zuvor beschrieben. Das Ausgangsmaterial kann auch eine elastische Lage sein, die durch das Schlauch(blas)verfahren hergestellt wurde, wobei der Schlauch zu einem abgeflachten Schlauch zusammengelegt wird, so dass er nicht die verdickten Ränder hat, die bei gegossenen Filmen üblich sind, und der abgeflachte Schlauch wird dann zur Herstellung des unelastischen Laminates verwendet, das anschließend gereckt wird. Diese Alternative würde die unterschiedlichen Dicken einer gegossenen Lage beseitigen.

Claims

In Querrichtung dehnbares elastisches Laminat, hergestellt durch Laminieren wenigstens einer Faserschicht auf wenigstens eine elastische Schicht und anschließendes Recken und Erwärmen des Laminates.
Laminat gemäß Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Faserschicht ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Gewebe- und einer Vliesfaserschicht.
Laminat gemäß Anspruch 2, wobei die Vliesfaserschicht ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Schicht aus spinngebundenen Fasern, einer Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern und einem mehrschichtigen Material, das wenigstens eine der Schichten enthält.
Laminat gemäß Anspruch 2, wobei die Faserschicht vor dem Laminieren zuvor gereckt und entspannt worden ist.
Laminat gemäß Anspruch 2, wobei die Gewebefaserschicht ausgewählt ist aus einem Wirkmaterial und einem offen gewebten Material.
Laminat gemäß Anspruch 1, wobei die wenigstens eine elastische Schicht ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Lage, einer Anordnung von Strängen, einem Vliesmaterial und einem Schaumstoff.
Laminat gemäß Anspruch 6, wobei die wenigstens eine elastische Schicht aus einem thermoplastischen Elastomer-Polymer gebildet ist.
Laminat gemäß Anspruch 7, wobei die wenigstens eine elastische Schicht ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus elastischen Polyestern, elastischen Polyurethanen, elastischen Polyamiden, elastischen Polyolefinen und elastischen A-B-A'-Blockcopolymeren, wobei A und A' die gleichen oder unterschiedliche thermoplastische Polymere sind und wobei B ein Elastomer-Polymerblock ist.
Laminat gemäß Anspruch 1, wobei die wenigstens eine elastische Schicht aus einer Mischung eines Elastomer-Polymers und eines klebrigmachenden Harzes gebildet ist.
Laminat gemäß Anspruch 1, wobei die wenigstens eine elastische Schicht durch ein verfahren hergestellt ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Freiformextrusion, Schlauchblasfolienextrusion und Gießen.
Laminat gemäß Anspruch 1, wobei das Laminieren durch ein Bindungsverfahren erzielt wird, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Haftmittelbindung, Wärmebindung, Hydroverschlingung und Ultraschallbindung.
Laminat gemäß Anspruch 4, wobei das Laminieren erzielt wird, indem eine erweichte elastische Schicht mit der wenigstens einen Faserschicht unter Druckanwendung in Kontakt gebracht wird.
Laminat gemäß Anspruch 12, wobei der Druck durch ein Quetschwalzenpaar aufgebracht wird.
Laminat gemäß Anspruch 13, wobei die Quetschwalzen geschlossen sind.
Laminat gemäß Anspruch 1, wobei das elastische Laminat so definiert ist, dass es bei etwa 60% Dehnung innerhalb etwa einer Minute wenigstens etwa 55% Rückbildung aufweist.
Laminat gemäß Anspruch 1, wobei das Recken durch Strecken und Erwärmen des Laminates erreicht wird.
Laminat gemäß Anspruch 16, wobei das Strecken während des Erwärmens des Laminates durchgeführt wird.
Laminat gemäß Anspruch 16, wobei das Erwärmen erreicht wird, indem das Laminat in Kontakt mit einer Wärmequelle gebracht wird.
Laminat gemäß Anspruch 18, wobei das Erwärmen bei einer Temperatur von etwa 93,3°C (200°F) bis etwa 132,22°C (270°F) erfolgt.
Laminat gemäß Annspruch 18, wobei das Erwärmen bei einer Temperatur von etwa 104,44°C (220°F) bis etwa 123,89°C (255°F) erfolgt.
Schutzkleidungsstück, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem chirurgischen Bekleidungsstück, einem Isolierbekleidungsstück, Überanzügen und einem Laborkittel, umfassend das Laminat gemäß Anspruch 1.
Saugfähiges Hygieneprodukt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Windel, einem Produkt für die weibliche Hygiene, einem Inkontinenzprodukt für Erwachsene und Höschen für die Sauberkeitserziehung, umfassend das Laminat gemäß Anspruch 1.
Verfahren zur Herstellung eines laminierten Stoffes mit verbesserter Dehnbarkeit in Querrichtung, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen wenigstens einer Stofflage; b) Laminieren der Lage auf wenigstens eine Schicht elastischen Materials; c) Recken des Laminates; und d) Erwärmen des Laminates.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei die wenigstens eine Faserschicht ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Gewebe- und einer Vliesfaserschicht.
Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei die Vliesfaserschicht ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Schicht aus spinngebundenen Fasern, einer Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern und einem mehrschichtigem Material, das wenigstens eine der Schichten enthält.
Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei die Faserschicht vor dem Laminieren zuvor gereckt und entspannt worden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei die Gewebefaserschicht ausgewählt ist aus einem Wirkmaterial und einem offen gewebten Material.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei die wenigstens eine elastische Schicht ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Lage, einer Anordnung von Strängen, einem Vliesmaterial und einem Schaumstoff.
Verfahren gemäß Anspruch 28, wobei die wenigstens eine elastische Schicht aus einem thermoplastischen Elastomer-Polymer gebildet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei die wenigstens eine elastische Schicht ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus elastischen Polyestern, elastischen Polyurethanen, elastischen Polyamiden, elastischen Polyolefinen, Metalocenen und elastischen A-B-A'-Blockcopolymeren, wobei A und A' die gleichen oder unterschiedliche thermoplastische Polymere sind und wobei B ein Elastomer-Polymerblock ist.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei die wenigstens eine elastische Schicht aus einer Mischung eines Elastomer-Polymers und eines klebrigmachenden Harzes gebildet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei die wenigstens eine elastische Schicht durch ein Verfahren hergestellt wird, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Freiformextrusion, Schlauchblasfolienextrusion und Gießen.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei das Laminieren durch ein Bindungsverfahren erzielt wird, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Haftmittelbindung, Wärmebindung, Hydroverschlingung und Ultraschallbindung.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei das Laminieren erzielt wird, indem eine erweichte, elastische Schicht mit der wenigstens einen Faserschicht unter Druckanwendung in Kontakt gebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 34, wobei der Druck durch ein Quetschwalzenpaar aufgebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 35, wobei die Quetschwalzen geschlossen sind.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei das elastische Laminat so definiert ist, dass es bei etwa 60% Dehnung innerhalb etwa einer Minute wenigstens etwa 55% Rückbildung aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei das Recken durch Strecken und Erwärmen des Laminates erreicht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 38, wobei das Strecken während des Erwärmens des Laminates durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 39, wobei das Erwärmen erreicht wird, indem das Laminat in Kontakt mit einer Wärmequelle gebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 40, wobei das Erwärmen bei einer Temperatur von etwa 93,3°C (200°F) bis etwa 132,22°C (270°F) erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 40, wobei das Erwärmen bei einer Temperatur von etwa 104,44°C (220°F) bis etwa 123,89°C (255°F) erfolgt.
Laminat gemäß Anspruch 1, hergestellt durch Laminieren wenigstens einer nicht gereckten Faserschicht auf die wenigstens eine elastische Schicht, Breitenverringern des Laminates und anschließendes Recken und Erwärmen des Laminates.
Laminat gemäß Anspruch 43, wobei das Breitenverringern erreicht wird, indem eine Laminatlänge zwischen wenigstens einem Paar von Führungen durchgeführt wird, die die Breite des Laminates verringern.
Verfahren zur Herstellung eines laminierten Stoffes mit verbesserter Dehnbarkeit in Querrichtung, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen wenigstens einer Stofflage; b) Laminieren der Lage auf wenigstens eine Schicht elastischen Materials; c) Breitenverringern des Laminates; d) Recken des Laminates; und e) Erwärmen des Laminates.
Laminat gemäß Anspruch 1, wobei das Laminat eine Wasserdruckhöhe und eine Wasserdampfdurchlässigkeitsrate aufweist und wobei die Wasserdampfdurchlässigkeitrate wenigstens etwa 1000 g/m²/24 Stunden beträgt.
Laminat gemäß Anspruch 46, wobei die Wasserdampfdurchlässigkeitsrate etwa 1.500 bis etwa 5.000 beträgt.
Laminat gemäß Anspruch 47, wobei die Wasserdampfdurchlässigkeitsrate etwa 2.000 bis etwa 3.500 beträgt.
Laminat gemäß einem der Ansprüche 46 bis 48, wobei die Wasserdruckhöhe wenigstens etwa 30 cm beträgt.