DE69721773T2

DE69721773T2 - Schichtstoffstruktur und Verfahren zur Herstellung einer Schichtstoffstruktur

Info

Publication number: DE69721773T2
Application number: DE69721773T
Authority: DE
Inventors: Robert William OUELLETTE
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Wyeth LLC
Priority date: 1996-07-15
Filing date: 1997-07-14
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: WO1998002300A1; ES2194206T3; ATE239611T1; EP0912334B1; US6074505A; US6093663A; CA2278690C; JP2000514730A; JP3926850B2; CA2278690A1; DK0912334T3; EP0912334A1; DE69721773D1; AU3659397A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Laminatstrukturen, und insbesondere betrifft sie elastische Laminatstrukturen, die aus einem polymeren Geflecht und mindestens einer Textilschicht gebildet sind, wobei eine verbesserte Elastizität ohne Einbuße an Komfort vorgesehen werden kann.
Hintergrund der Erfindung
Laminatstrukturen wurden früher in einer Vielzahl an Produkten einschließlich elastischer absorbierender Strukturen, wie Schweißbändern, Verbänden, Windeln, Inkontinenzvorrichtungen, verwendet. Mehrere Verfahren zur Herstellung dieser Laminatstrukturen existieren derzeit ebenfalls. Zum Beispiel lehrt das US-Patent Nr. 4 606 694 von Wideman das Verbinden bzw. Aneinanderfügen eines zusammenziehbaren bzw. raffbaren (gatherable) Materials mit jeder Seite eines gespannten elastischen Gewebes. Die zusammenziehbaren Materialien werden in einem vorgespannten Zustand mit einem elastischen Gewebe durch selbsthaftende Verbindungen, Klebstoffe oder Verkleben unter Erwärmung verbunden. Wenn die Spannung in dem elastischen Gewebe nach dem Verbinden herausgenommen wird, zieht sich das Gewebe zusammen, wodurch das zusammenziehbare Material zu Falten zusammengefasst wird.
Das US-Patent Nr. 4 522 863 von Keck et al. offenbart eine Laminatstruktur, umfassend ein Geflecht mit einer an einer Seite angeklebten Gewebeschicht und einer am anderen Ende angeklebten Mikrofaserschicht. Diese Gewebe- und Mikrofaserschichten werden mit dem Geflecht durch Klebstoff verklebt, und Teile der Schichten bleiben mit dem Geflecht unverbunden, um für ein weiches, stoffartiges Anfühlen und Aussehen zu sorgen.
Das US-Patent Nr. 4 977 011 von Smith lehrt eine Laminatstruktur mit Außenschichten aus atmungsfähigem Material mit einer geringen flächenbezogenen Masse, einer zentralen elastischen Schicht und einer Haftschicht, die zur Verbindung aller Schichten dient. Die elastische Schicht kann entweder aus einem einzigen elastischen Strang, welcher zwischen Stifte gelegt ist zur Bildung einer Vielzahl an sich nicht durchkreuzenden Linien aus elastischen, oder alternativ, durch eine Vielzahl an elastischen Strängen, die sich in rechten Winkeln durchkreuzen und haftend mit dem atmungsfähigen Material mit einer geringen flächenbezogenen Masse verbunden sind, gebildet werden.
Obwohl die oben stehend beschriebenen Laminatstrukturen für die Zwecke geeignet sein können, für welche sie bestimmt wurden, ist es erwünscht, eine verbesserte Laminatstruktur mit zusätzlichen Vorteilen und Merkmalen vorzusehen. Zum Beispiel sehen die zuvor beschriebenen Strukturen Stränge vor, die sich in zwei verschiedenen Richtungen über die Struktur erstrecken (oder alternativ, lehren ein komplexes Verfahren zum Ausrichten eines Einzelstrangs in einer einzigen Richtung zwischen Stiften). Wenn resul tierende Laminatstrukturen wie diese jedoch geschnitten werden, können die Schnittkanten der Stränge auf den beschnittenen Seiten der Struktur vorstehen, so dass sie die Quelle von Reizungen sein können, wenn die Struktur nahe am Körper getragen wird, wie im Fall mit Verbänden, Körperwickeln, Windeln, Inkontinenzvorrichtungen und dergleichen. Wenn weiterhin eine elastische Laminatstruktur mit einem hohen Modul-Wert (d. h. dem Verhältnis von Spannung zu Dehnung) erwünscht wird, sind elastische Stänge mit einer großen Querschnittsfläche allgemein erforderlich. Allerdings können große Stränge dieses Typs ein raues oder "knotiges" Anfühlen erzeugen, wenn sie mit dem Körper in Kontakt gebracht werden. Folglich wäre es wünschenswert, weiter eine elastische Laminatstruktur bereitzustellen, die für elastische Stränge mit großen Querschnittsflächen sorgt und die dennoch immer noch einen Tragekomfort bietet, wenn sie um den Körper herum getragen wird. Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Laminatstruktur und ein Verfahren zur Bildung einer solchen Struktur bereit, welche Designs mit den oben stehend beschriebenen strukturellen Merkmalen und Vorteilen beinhalten kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Laminatstruktur nach Anspruch 1 wird vorgesehen, welche eine erste Textilschicht und ein Geflecht mit einer Vielzahl an ersten Strängen umfasst, welche eine Vielzahl an zweiten Strängen durchkreuzen. Die ersten und zweiten Stränge durchkreuzen sich allgemein in einem vorbestimmten und im Wesentlichen einheitlichen Winkel, der vorzugsweise etwa 90 Grad beträgt. Obwohl die ersten und zweiten Stränge elastisch, unelastisch oder eine Kombination hiervon sein können, ist es bevorzugt, dass die ersten Stränge unelastisch sind, während die zweiten Stränge elastisch sind. Eine derartige Konfiguration sieht eine Laminatstruktur vor, die entlang der Richtung der ersten Stränge unelastisch ist und elastisch entlang der Richtung der zweiten Stränge.
Die ersten und zweiten Stränge besitzen eine Erweichungstemperatur bei einem Bindungsdruck, so dass die Anwendung des Bindungsdrucks bei der Erweichungstemperatur der ersten Stränge mindestens einen der ersten Stränge integral mit der ersten Textilschicht verbindet. Ferner ist es erwünscht, dass die Anwendung des Bindungsdrucks mindestens einen der ersten Stränge zu einer im Wesentlichen flachen Gestalt verformt, die auch mit der Innenfläche der ersten Textilschicht coplanar ist. Für eine einfache Herstellung und Verarbeitung sind die Erweichungstemperaturen der ersten und zweiten Stränge bei dem Bindungsdruck verschieden, wobei die Erweichungstemperatur der ersten Stränge niedriger ist als die Erweichungstemperatur der zweiten Stränge. Um ein Überlappen oder Verbinden von benachbarten ersten Strängen zu vermeiden, wenn die ersten Stränge durch Anwendung des Bindungsdrucks verformt werden, besitzen die ersten Stränge vorzugsweise eine Strangdichte zwischen 2 und 10 ersten Strängen pro Zentimeter und eine Querschnittsfläche zwischen 0,0005 cm² und 0,03 cm².
Die Laminatstruktur der vorliegenden Erfindung kann entweder durch ein statisches Plattenverfahren oder ein Walzenspaltverfahren gebildet werden. In dem statischen Plattenverfahren ist eine erste Oberfläche in der Form einer im Wesentlichen elastischen Platte vorgesehen, während eine zweite Oberfläche in der Form einer im Wesentlichen unelastischen Platte vorgesehen ist. Das Geflecht und das Textilgewebe sind nebeneinander angeordnet und der Bindungsdruck wird auf die ersten Stränge des Geflechts durch geeignetes Bewegen der ersten Oberfläche in Richtung der zweiten Oberfläche angewandt. Da die erste Oberfläche auf eine Temperatur erwärmt wird, so dass die ersten Stränge sich auf ihrer Erweichungstemperatur für den angewandten Bindungsdruck befinden, verbinden sich die ersten Stränge integral mit der ersten Textilschicht. Vorzugsweise verformt die Anwendung des Bindungsdrucks auch die ersten Stränge zu einer im Wesentlichen flachen Gestalt, die ebenfalls mit der ersten Textilschicht coplanar ist und die zweiten Stränge zu einer im Wesentlichen elliptischen Gestalt verformt.
Bei dem (Walzen-)Spaltverfahren werden drei Oberflächen in der Form von Walzen vorgesehen, wobei eine im Wesentlichen elastische erste Oberfläche sich mit einer im Wesentlichen unelastischen zweiten Oberfläche im Oberflächenkontakt befindet (d. h. eine Interferenz-Spalte bildet) und die zweite Oberfläche an eine im Wesentlichen nicht elastische dritte Oberfläche angrenzt, so dass ein Zwischenraum zwischen diesen gebildet wird (d. h. eine mit einem Zwischenraum versehene Spalte gebildet wird). Die erste Textilschicht und das Geflecht werden nebeneinander angeordnet und über die dritte Oberfläche zugeführt, die auf eine Temperatur erwärmt wird, so dass die zweiten Stränge ihre Erweichungstemperatur für den Verformungsdruck erreichen, welcher am Zwischenraum angewandt wird. Die Anwendung des Verformungsdrucks auf die zweiten Stränge am Zwischenraum verformt vorzugsweise die zweiten Stränge zu einer im Wesentlichen elliptischen Gestalt. Das nebeneinander angeordnete Textilgewebe und das Geflecht werden über die zweite Oberfläche zugeführt, die auf eine Temperatur erwärmt wird, so dass die ersten Stränge ihre Erweichungstemperatur bezüglich des Bindungsdrucks erreichen, welcher an dem Interferenzspalt zwischen den ersten und zweiten Oberflächen angewandt wird. Die Anwendung des Bindungsdrucks auf die ersten Stränge bei ihrer Erweichungstemperatur verbindet die ersten Stränge integral mit der ersten Textilschicht. Vorzugsweise verformt die Anwendung des Bindungsdrucks auch die ersten Stränge zu einer im Wesentlichen flachen Gestalt, die auch mit der Innenfläche der ersten Textilschicht coplanar ist. Die im Wesentlichen flache Gestalt, das integrale Verbinden der ersten Stränge mit der ersten Textilschicht und die im Wesentlichen elliptische Gestalt der zweiten Stränge sieht vorteilhafter Weise eine Laminatstruktur vor, die um den Körper herum getragen werden kann (z. B. in Verbänden, Körperwickeln und dergleichen), ohne Reizung oder sonstiges Unbehagen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Patentbeschreibung schließt mit Ansprüchen, welche die Erfindung im Speziellen darlegt und die Erfindung eindeutig beansprucht, doch nimmt man an, dass selbige besser anhand der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu verstehen ist, in welchen:
die 1 eine auseinandergezogene Ansicht eines Geflechts und einer ersten Textilschicht, bevor sie zu einer Laminatstruktur ausgebildet wird, welche in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt wird,
die 2 eine perspektivische Teilansicht einer Laminatstruktur ist, welche in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, wobei ein Teil der Textilschicht entfernt wurde, um die integral verbundenen ersten Stränge zu zeigen;
die 2a ist eine perspektivische vergrößerte Teilansicht eines integral verbundenen ersten Strangs der Laminatstruktur von 2;
die 3 eine schematische Darstellung eines Zwischenraum-Spalten-Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zur Bildung der Laminatstruktur von 2; und
die 4 eine schematische Darstellung eines Plattenverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zur Bildung der Laminatstruktur von 2 ist.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Es wird nunmehr ausführlich Bezug genommen auf die vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung; Beispiele hierfür sind in den beigefügten Zeichnungen erläutert, in welchen gleiche Ziffern die gleichen Elemente bei allen Ansichten angeben. Die 1 ist eine auseinandergezogene Ansicht der Komponenten der Laminatstruktur 20 vor ihrer Bildung (die Laminatstruktur 20 ist in 2 gezeigt). Wie veranschaulicht, wird die Laminatstruktur 20 aus einer ersten Textilschicht 22 und einem Geflecht von offenen Zellen 24 mit einer Vielzahl an ersten Strängen 26 und einer Vielzahl an zweiten Strängen 28 gebildet. Wie in 2 gezeigt, besitzt die Laminatstruktur 20 mindestens eine Strukturrichtung D, wobei mindestens ein Teil der Strukturrichtung D elastisch ist. Weiter vorzugsweise sieht die Laminatstruktur 20 eine Strukturrichtung D vor, welche entlang der Richtung und der gesamten Länge der zweiten Stränge 28 elastisch ist. Wie hierin verwendet, soll der Ausdruck "Strukturrichtung" (z. B. D) eine Richtung bedeuten, welche sich im Wesentlichen entlang und parallel zu der Ebene der äußeren Textiloberfläche 31 der ersten Textilschicht 22 erstreckt. Die Laminatstruktur 20 kann in eine Vielzahl an Produkten (nicht veranschaulicht) eingebunden werden, wobei es erwünscht ist, mindestens eine Strukturrichtung vorzusehen, welche teilweise oder völlig entlang ihrer Länge elastisch ist. Beispiele für solche Produkte schließen elastische Windeln, Inkontinenzprodukte, Verbände, Körperwickel und dergleichen ein.
Die Laminatstruktur 20 kann ebenfalls mit einer Strukturrichtung versehen sein, über welche ein Teil der Länge davon elastisch ist und ein Teil der Länge davon unelastisch ist. Wie hierin verwendet, soll der Ausdruck "elastisch" eine Richtungseigenschaft bedeuten, wobei ein Element oder eine Struktur ein Rückformvermögen auf innerhalb etwa 10% der ursprünglichen Länge L₀ in der betreffenden Richtung besitzt, nachdem sie einer prozentmäßigen Dehnung ε_%, von größer als 50 Prozent unterworfen wurden.
Wie hierin verwendet, ist die prozentmäßige Dehnung definiert als: ε% = [(Lf – L0)]*L0]*100 worin L_f = Dehnungslänge
L₀ = Ursprüngliche Länge.
Der Folgerichtigkeit halber und zum Vergleich wird das Rückformvermögen eines Elements oder einer Struktur 30 Sekunden nach der Entspannung von ihrer Dehnungslänge L_f gemessen. Alle anderen Elemente oder Strukturen gelten als unelastisch, wenn das Element oder die Struktur sich nicht zurückformt auf innerhalb etwa 10 Prozent der ursprünglichen Länge L₀ innerhalb 30 Sekunden nach der Entspannung von einer prozentmäßigen Dehnung ε_% von 50%. Unelastische Elemente oder Strukturen würden auch Elemente oder Strukturen einschließen, die sich teilweise oder völlig abtrennen, brechen und/oder bleibend/plastisch verformen, wenn sie einer prozentmäßigen Dehnung ε_% von 50% unterworfen werden.
Bezug nehmend auf 2, umfasst das Geflecht 24 eine Vielzahl an ersten Strängen 26, die sich durchkreuzen oder schneiden (mit oder ohne eine Verbindung mit) einer Vielzahl an zweiten Strängen 28 an den Knotenpunkten 30 bei einem vorbestimmten Winkel α, wodurch eine netzartige offene Struktur mit einer Vielzahl an Öffnungen 32 gebildet wird. Jede Öffnung 32 ist durch mindestens zwei benachbarte erste Stränge (z. B. 34 und 36) und mindestens zwei benachbarte zweite Stränge (z. B. 38 und 40) definiert, so dass die Öffnungen 32 im Wesentlichen von rechteckiger (vorzugsweise quadratischer) Gestalt sind. Andere Öffnungskonfigurationen, wie Parallelogramme oder kreisförmige Bogensegmente, können ebenfalls vorgesehen werden. Solche Konfigurationen könnten zur Vorsehung nichtlinearer elastischer Strukturrichtungen nützlich sein. Es ist bevorzugt, dass die ersten Stränge 26 im Wesentlichen gerade und im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, und weiter vorzugsweise, dass die zweiten Stränge 28 ebenfalls im Wesentlichen gerade und im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Am meisten bevorzugt durchkreuzen die ersten Stränge 26 die zweiten Stränge 28 an den Knotenpunkten 30 in einem vorbestimmten Winkel α von etwa 90 Grad. Jeder Knotenpunkt 30 ist ein überlappter Knotenpunkt, bei welchem die ersten Stränge 26 und die zweiten Stränge 28 vorzugsweise aneinandergefügt oder verbunden sind (obwohl damit gerechnet wird, dass das Aneinanderfügen oder Verbinden nicht erforderlich sein kann) an dem Schnittpunkt, wobei die Stränge jedoch immer noch einzeln am Knotenpunkt unterscheidbar sind. Allerdings wird angenommen, dass andere Knotenpunktkonfigurationen, wie verschmolzen oder eine Kombination aus verschmolzen und überlappt, gleichermaßen geeignet wären.
Obwohl es bevorzugt ist, dass die ersten und zweiten Stränge im Wesentlichen gerade, parallel sind und sich in einem Winkel α von etwa 90 Grad durchkreuzen, wird darauf hingewiesen, dass die ersten und zweiten Stränge sich in anderen Winkeln α durchkreuzen können und dass die ersten Stränge 26 und/oder die zweiten Stränge 28 in kreisförmigen, elliptischen oder ansonsten nichtlinearen Mustern im Verhältnis zueinander ausgerichtet sein können. Obwohl es für eine einfache Herstellung in Betracht gezogen wird, dass die ersten Stränge 26 und die zweiten Stränge 28 eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsgestalt vor der Einbindung in die Laminatstruktur 20 (wie in 1 gezeigt) aufweisen, können die ersten und zweiten Stränge ebenfalls andere Querschnittsgestalten, wie elliptisch, quadratisch, dreieckig oder Kombinationen hiervon, aufweisen.
Das Verfahren zur Herstellung des Geflechts 24 für die Einbindung in die vorliegende Erfindung beinhaltet die Auswahl eines geeigneten Materials für die ersten und zweiten Stränge. Vorzugsweise ist das Material der ersten Stränge 26 so gewählt, dass die ersten Stränge 26 die zweiten Stränge 28 in relativer Ausrichtung vor dem Bilden der Laminatstruktur 20 halten können. Es ist ebenfalls erwünscht, dass die Materialien der ersten und zweiten Stränge nach Anwendung eines vorbestimmten Drucks oder eines Drucks in Kombination mit einem Wärmefluss zu vorbestimmten Gestalten verformt (oder anfänglich geformt) werden können, wie im Folgenden noch ausführlicher beschrieben wird. Diese verformten Gestalten (z. B. elliptische zweite Stränge, im Wesentlichen flache erste Stränge und dergleichen) sehen eine Laminatstruktur 20 vor, welche komfortabel um den Körper getragen werden kann, ohne Reizungen oder anderes Unbehagen. Es ist weiter erwünscht, dass das für die ersten Stränge 26 gewählte Material eine klebstoffartige Eigenschaft für das Verbinden eines Teils der Außenoberfläche des zweiten Strangs 44 der verformten zweiten Stränge 29 mit einem Teil der Innenoberfläche der ersten Textilschicht 46 vorsieht.
Das Material der ersten Stränge 26 sollte zur integralen Verbindung mit der ersten Textilschicht 22 als Teil der Bildung der Laminatstruktur 20 fähig sein. Wie im Folgenden noch ausführlicher beschrieben wird, können die ersten Stränge 26 integral mit der ersten Textilschicht 22 durch Anwendung eines Drucks oder eines Drucks in Kombination mit einem Wärmefluss integral verbunden werden. Wie hierin verwendet, soll der Ausdruck "integral verbunden" und dessen Ableitungen bedeuten, dass ein Teil einer Strangaußenfläche (z. B. Außenfläche des ersten Stranges 42) eines integral verbundenen Strangs (z. B. integral verbundene erste Stränge 27) in die erste Textilschicht 22 eingedrungen ist und damit verbunden wurde. Der Teil der Strangaußenoberfläche eines integral verbundenen Strangs, welcher in die erste Tex tilschicht 22 eindringt, kann mechanisch (z. B. wie durch Verkapseln, Umschließen oder ansonsten Umhüllen) und/oder chemisch (z. B. Polymerisieren, Verschmelzen oder ansonsten chemisches Umsetzen) mit Fasern 43 der ersten Textilschicht 22 verbunden werden, wie in 2a gezeigt. Hinsichtlich des Eindringens bzw. Durchdringens bedeutet integral verbunden vorzugsweise, dass ein Teil der Strangaußenfläche mindestens 10% der Textilstrukturdicke T der ersten Textilschicht 22 in der Laminatstruktur 20 durchdrungen hat und dass weiter bevorzugt ein Teil der Strangaußenfläche mindestens etwa 25% der Textilstrukturdicke T durchdrungen hat (verschiedene Eindringungsgrade sind allgemein in 2 gezeigt). Am meisten bevorzugt hat ein Teil der Strangaußenfläche etwa 100% der Textilstrukturdicke T durchdrungen. Ferner, da integral verbundene Stränge den Komfort der Laminatstruktur 20 erhöhen, wenn sie um den Körper getragen werden, ist es bevorzugt, dass zwischen etwa 10% und etwa 50% der ersten Stränge 26 integral mit der ersten Textilschicht 22 der Laminatstruktur 20 verbunden werden. Stärker bevorzugt werden zwischen etwa 50% und etwa 90% der ersten Stränge 26 integral mit der ersten Textilschicht 22 verbunden. Am stärksten bevorzugt werden etwa 100% der ersten Stränge 26 integral verbunden.
Die oben stehend beschriebenen Vorteile können durch Auswahl eines ersten Strangmaterials mit einer Erweichungstemperatur, die niedriger ist als die Erweichungstemperatur der zweiten Stränge 28 im Verhältnis zu den Verarbeitungsdrücken, die zur Bildung der Laminatstruktur 20 verwendet werden, erhalten werden. Wie hierin verwendet, soll der Ausdruck "Erweichungstemperatur" die Temperatur bedeuten, bei welcher ein Material unter dem angewandten Druck fließt oder sich verformt. Typischerweise wird Wärme auf ein Material angewandt, um eine Erweichungstemperatur zu erreichen. Dies führt allgemein zu einer Abnahme der Viskosität des Materials, was ein "Schmelzen" des Materials beinhalten kann oder nicht, wobei das Schmelzen mit einer latenten Schmelzwärme verbunden sein kann. Thermoplastische Materialien tendieren dazu, ein Vermindern der Viskosität als Folge eine Erhöhung der Temperatur zu zeigen, was deren Fließen ermöglicht, wenn sie einem angewandten Druck unterworfen werden. Es versteht sich, dass in dem Maße, wie der angewandte Druck zunimmt, die Erweichungstemperatur eines Materials abnimmt und daher ein bestimmtes Material eine Vielzahl an Erweichungstemperaturen aufweisen kann, weil die Temperatur mit dem angewandten Druck schwankt. Für eine einfache Herstellung und Verarbeitung, und bei einer Verwendung allgemein polymerer Materialien für die Stränge 26 und 28 ist es erwünscht, dass der Unterschied in den Erweichungstemperaturen zwischen dem Material der ersten Stränge 26 und dem Material der zweiten Stränge 28 mindestens 10°C beträgt, wenn beide Materialien dem gleichen angewandten Druck (z. B. Verarbeitungsdruck) unterworfen werden. Stärker bevorzugt beträgt der Unterschied in den Erweichungstemperaturen zwischen den ersten und zweiten Strängen mindestens 20°C. Wie zu verstehen ist, erleichtert der Unterschied bei den Erweichungstemperaturen zwischen den Materialien der ersten Stränge 26 und der zweiten Stränge 28 das integrale Verbinden der ersten Stränge 26 mit der ersten Textilschicht 22 ohne ein integrales Verbinden der zweiten Stränge 28 mit der ersten Textilschicht, wenn beide Stränge einem vorbestimmten Druck oder einem vorbestimmten Druck und Wärmefluss unterworfen werden. Zusätzlich zur Wahl der ersten und zweiten Strangmaterialien für den Erweichungspunkt werden die Stränge 28 vorzugsweise aus einem Material gebildet, welche die zweiten Stränge 28 in geeigneter Weise elastisch macht, so dass die Laminatstruktur 20 eine Struktur richtung entlang der Richtung der zweiten Stränge 28 vorsieht, die ebenfalls in geeigneter Weise wie gewünscht elastisch ist.
Polymere, wie Polyolefine, Polyamide, Polyester und Kautschuke (z. B. Styrol-Butadien-Kautschuk, Polybutadienkautschuk, Polychloroprenkautschuk, Nitrilkautschuk und dergleichen) erwiesen sich als geeignete Materialien zur Bildung der ersten und zweiten Stränge des Geflechts 22. Andere Materialien oder Verbindungen (z. B. haftende erste Stränge) mit unterschiedlichen relativen Erweichungstemperaturen oder Elastizitäten können ersetzt werden, solange das Material die früher beschriebenen Vorteile vorsieht. Weiterhin können Zusatzmaterialien den Basismaterialien zugegeben werden, welche die ersten und zweiten Stränge umfassen (z. B. Mischungen von Pigmenten, Farbstoffen, Aufhellern, Schwerwachsen und dergleichen), um andere erwünschte optische, strukturelle oder funktionale Charakteristika vorzusehen. Das Geflecht 22 kann aus einem aus einer Vielzahl an Verfahren, die im Fachbereich bekannt sind, gebildet werden.
Damit das Geflecht 22 integral mit der ersten Textilschicht 22 verbunden werden kann, ist es erwünscht, dass die erste Textilschicht 22 eine flächenbezogene Masse von weniger als 100 g/m², ein Kaliber bzw. eine Dicke von weniger als 0,1 cm besitzt und Fasern mit einer Fasergröße von weniger als 2,2 tex (20 Denier) pro Filament aufweist. Stärker bevorzugt besitzt die erste Textilschicht für Produkte, wie Körperwickel, Verbände und dergleichen eine flächenbezogene Masse von weniger als 50 g/m², eine Fasergröße von weniger als 0,55 tex (5 Denier) pro Filament und eine Dicke von weniger als 0,02 cm. Für eine einfache Herstellung und Kosteneffizienz wird die erste Textilschicht 22 vorzugsweise gebildet aus einem Nonwoven-Textilgewebe, mit beispielsweise aus Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenterephthalat, Nylon, Rayon, Baumwolle oder Wolle gebildeten Fasern. Diese Fasern können durch Klebstoffe, Verbinden unter Erwärmung, Nadeln/Verfilzen oder andere in dem Fachbereich bekannte Verfahren zur Bildung der ersten Textilschicht 22 zusammengefügt werden. Obwohl es bevorzugt ist, dass die erste Textilschicht 22 aus einem Nonwoven-Textilgewebe gebildet ist, wären andere Textilien, wie gewebte, dreidimensional gebildete Folien und zwei dimensional geöffnete flache Folien gleichermaßen geeignet.
Die Erweichungstemperatur der ersten Textilschicht 22 (bei den entsprechenden Verarbeitungsdrücken) sollte höher sein als jegliche Verarbeitungstemperaturen, die auf das Geflecht 22 bei der Bildung der Laminatstruktur 20 angewandt werden. Ferner besitzt die erste Textilschicht 22 der vorliegenden Erfindung vorzugsweise einen Modul von weniger als 6,98 N (100 g Kraft) pro cm bei einer Dehnungseinheit ε_u von mindestens 1 (d. h. L_f = 2 × L₀) in einer Richtung entlang der zweiten Stränge 28, wenn sie zu einer Laminatstruktur 20 gebildet wird. Wie hierin verwendet, soll der Ausdruck "Modul" das Verhältnis einer angelegten Spannung σ zu der resultierenden Dehnungseinheit ε_u bedeuten, wobei die Spannung σ und die Dehnungseinheit ε_u bedeuten:
σ = F/W
ε_u = (L_f – L₀)/L₀
worin F = Angewandte Kraft
W = Orthogonale Abmessung des Elements oder der Struktur, die der angewandten Kraft F unterworfen werden (typischerweise die Strukturbreite)
L_f = Dehnungslänge
L₀ = Ursprüngliche Länge
Zum Beispiel würde eine Kraft von 0,196 N (20 Gramm), die orthogonal über eine 5 cm breite Textilie angewandt wird, eine Spannung σ von 0,039 N (4 Gramm Kraft) pro cm aufweisen. Wenn weiterhin die ursprüngliche Länge L₀ in derselben Richtung wie die angewandte Kraft F 4 cm betragen würde und die resultierende Dehnungslänge L_f 12 cm betragen würde, wäre die resultierende Dehnungseinheit ε_u 0,02 N (2 Gramm Kraft) pro cm.
Es wird angenommen, dass eine erste Textilschicht mit einem Modul von weniger als 0,98 N (100 Gramm Kraft) pro cm in der betreffenden Textilrichtung, wenn die betreffende Textilrichtung codirektional neben den elastischen zweiten Strängen 28 in der Laminatstruktur 20 angeordnet ist, eine Laminatstruktur 20 mit einem Modul entlang der Richtung der zweiten Stränge 28 vorsieht, die großtenteils eine Funktion der Materialeigenschaften, der Größe und der Anordnung der zweiten Stränge 28 ist. Mit anderen Worten, der Modul der ersten Textilschicht 22 ist niedrig genug, damit der Modul der zweiten Stänge großenteils den Modul der Laminatstruktur 20 in der betreffenden Richtung bestimmt. Diese Konfiguration ist insbesondere dann nützlich, wenn es erwünscht ist, dass die Laminatstruktur 20 eine elastische Strukturrichtung entlang der Richtung der zweiten Laminatstränge 29 vorsieht.
Wenn die erste Textilschicht 22 nicht an sich den gewünschten Modul vorsieht, kann die erste Textilschicht einem Aktivierungsverfahren vor und nach der Bildung der Laminatstruktur 20 unterworfen werden. Wie zum Beispiel in dem US-Pat. Nr. 4 834 741, erteilt an Sabee am 30. März 1989, gelehrt, verformt das Unterwerfen der ersten Textilschicht 22 einem Aktivierungsverfahren (entweder getrennt oder als Teil der Laminatstruktur 20) die erste Textilschicht 22 plastisch, so dass es den gewünschten Modul vorsieht. In einem Aktivierungsverfahren, wie dem von Sabee gelehrten, wird eine erste Textilschicht 22 (oder die selbige beinhaltende Laminatstruktur) zwischen geriffelte Walzen hindurch geführt, um diesen durch laterales Recken der ersten Textilschicht 22 in der Querrichtung der Maschine Ausdehnbarkeit zu verleihen. Die erste Textilschicht 22 wird inkrementell gereckt und gezogen, um eine bleibende Dehnung und Textilfaserorientierung in Maschinenquerrichtung zu verleihen. Dieses Verfahren kann angewandt werden, um die erste Textilschicht 22 (oder mehrfache Textilschichten) vor und nach der Verbindung mit der Laminatstruktur 20 zu recken. Dieses sieht vorzugsweise eine Laminatstruktur 20 vor, die in einer elastischen Strukturrichtung mit minimaler Kraft gedehnt werden kann, da die Textilschicht 22 (und jegliche zusätzliche Textilschichten) zu Beginn in dieser Richtung "aktiviert" oder getrennt wurden, wodurch ein niedriger Modul in der betreffenden Richtung vorgesehen wird, so dass der Laminatstrukturmodul hauptsächlich eine Funktion der zweiten Laminatstränge 29 ist.
Die Laminatstruktur 20 wird vorzugsweise durch ein Anordnen der ersten Textilschicht 22 und des Geflechts 24 nebeneinander und Anwenden eines vorbestimmten Drucks oder eines vorbestimmten Drucks und Wärmeflusses in Abhängigkeit von dem gewählten Geflecht und den Textilmaterialien gebildet, so dass die ersten Stränge 26 integral mit der ersten Textilschicht 22 verbunden werden. Zusätzlich zu dem integralen Verbinden der ersten Stränge 26 mit der ersten Textilschicht 22 ist es erwünscht, dass das oben stehend beschriebene Verfahren die ersten Stränge 26 verformt, so dass die Gestalt der integral verbundenen Außenfläche des ersten Strangs 42 in Wesentlichen flach ist. Der Ausdruck "im Wesentlichen flach" und dessen Ableitungen, wie hierin verwendet, bedeutet, dass die integral verbundenen ersten Stränge 27 eine Hauptabmessung M besitzen (d. h. die größte Abmessung parallel zu der Hauptachse des Strangquerschnitts, wie in 2 gezeigt) mit mindestens dem Zweifachen der Länge einer Nebenabmes sung N (d. h. der kleinsten Abmessung parallel zu der Nebenachse des Strangquerschnitts, wie in 2 gezeigt). Somit sollte klar sein, dass ein integral verbundener erster Strang 27 Unregelmäßigkeiten in der Außenfläche 42 aufweisen kann (d. h. Peaks und Talbereiche bzw. Vertiefungen und dergleichen, wie in 2a gezeigt) und immer noch innerhalb der gewünschten Bedeutung von 'im Wesentlichen flach' liegt. Weiter bevorzugt ist es erwünscht, dass ein Teil der Außenfläche 42 der integral verbundenen ersten Stränge 27 auch im Wesentlichen coplanar mit der Innenfläche der ersten Textilschicht 46 ist, so dass die Nebenabmessung N etwa gleich oder geringer ist als die Strukturdicke T der ersten Textilschicht 22 und im Wesentlichen die gesamte Nebenabmessung N sich innerhalb der Strukturdicke T befindet, wie allgemein in 2 gezeigt. Es wird weiter erwogen, dass Veränderungen bei den im Wesentlichen flachen und coplanaren Gestalten der integral verbundenen ersten Stränge 27 entlang der Länge der ersten Stränge 27 ohne eine Abweichung vom Umfang dieser Definitionen auftreten können. Mit anderen Worten, infolge der Variationen bei der Verarbeitung ist festzustellen, dass Bereiche der integral verbundenen ersten Stränge 27 im Wesentlichen flach und/oder coplanar sein können, während andere Bereiche entlang dem gleichen Strang dies möglicherweise nicht sind. Diese Konfigurationen sollen immer noch innerhalb der Definitionen von im Wesentlichen flach und coplanar liegen, wie weiter oben dargelegt.
Die oben stehend beschriebenen Gestalten von integral verbundenen ersten Strängen 27 sehen vorteilhafterweise eine Laminatstruktur 20 vor, bei welcher die Stränge 27 nicht in einer Weise vorstehen, die Reizungen oder sonstiges Unbehagen verursachen würde, wenn die Laminatstruktur 20 beschnitten wird (wodurch die Enden von integral verbundenen ersten Strängen 27 freigelegt werden) und um den Körper getragen wird. Als solche ist es bevorzugt, dass mindestens etwa 50% der integral verbundenen ersten Stränge 27 im Wesentlichen flach und coplanar sind, und stärker bevorzugt mindestens etwa 75% der integral verbundenen ersten Stränge 27 im Wesentlichen flach und coplanar sind. Am meisten bevorzugt sind etwa 100% der integral verbundenen ersten Stränge 27 im Wesentlichen flach und coplanar.
Im Gegensatz zu der im Wesentlichen flachen und coplanaren Gestalt der integral verbundenen ersten Stränge 27 der Laminatstruktur 20 werden die zweiten Laminatstränge 29 vorzugsweise nur an die erste Textilinnenfläche 46 angefügt (im Gegensatz zu einer integralen Verbindung), wie in 2 gezeigt, durch die Anwendung des oben stehend beschriebenen Drucks und Wärmeflusses. Es wird jedoch erwogen, dass die zweiten Stränge 28 ebenfalls mit der ersten Textilschicht 22 auf Wunsch integral verbunden werden können. Das integrale Verbinden der ersten Stränge 26 mit der ersten Textilschicht 22 kann auch so erfolgen, dass die ersten Stränge 26 als Haftmittel fungieren, um die zweiten Stränge 28 intermittierend bzw. mit Unterbrechungen mit der ersten Textilinnenfläche 46 an den Knotenpunkten 30 aneinanderzufügen. Alternativ können die zweiten Stränge 28 ein selbsthaftendes Material umfassen, welches das Aneinanderfügen eines Teils der Außenflächen der zweiten Stränge 44 an die Innenfläche der ersten Textilschicht 46 unterstützt.
Wie in 3 zu sehen ist, wird die Laminatstruktur 20 vorzugsweise durch ein Zwischenraum-Spaltverfahren hergestellt, welches eine im Wesentlichen elastische erste Oberfläche 48 (z. B. gebildet aus Silicon oder einem anderen verformbaren Kautschuk), eine im Wesentlichen unelastische zweite Oberfläche 50 (z. B. gebildet aus Stahl oder dergleichen) und eine im Wesentlichen unelastische dritte Oberfläche 52, bei welcher diese Oberflächen in der Form von Walzen vorgesehen sind, umfasst. Die ersten und zweiten Oberflächen sind in Oberflächenkontakt miteinander angeordnet, unter Bildung eines Interferenzspalts 54, während die zweite Oberfläche 50 an die dritte Oberfläche 52 angrenzend abgetrennt ist, so dass ein Spalt 56 mit einem Zwischenraum dazwischen gebildet wird. Der Zwischenraum ist vorzugsweise so bemessen, dass die ersten Stränge 26 mit kleinerem Durchmesser leicht hindurchgehen, während die zweiten Stränge 28 mit größerem Durchmesser mit der zweiten Oberfläche 50 und der dritten Oberfläche 52 in Kontakt stehen. Vorzugsweise befinden sich die Walzen, welche die ersten, zweiten und dritten Oberflächen umfassen, in relativer vertikaler Ausrichtung, wie allgemein in 3 veranschaulicht.
Die erste Textilschicht 22 ist an das Geflecht 24 angrenzend angeordnet, so dass, wenn sie um die dritte Oberfläche 52 geführt wird, wie in 3 zu sehen, das Geflecht 24 vorzugsweise an die dritte Oberfläche 52 angrenzt und zwischen der dritten Oberfläche und der ersten Textilschicht angeordnet ist. Die dritte Oberfläche 52 wird auf eine Temperatur T3 erwärmt, die in Kombination mit der Zuführrate der daneben angeordneten ersten Textilschicht 22 und des Geflechts 24, über die dritte Oberfläche 52 die Temperatur der zweiten Stränge 28 auf ihre Erweichungstemperatur relativ zu dem Verformungsdruck P_d, welcher an dem Zwischenraumspalt 56 auf die zweiten Stränge 28 ausgeübt wird, erhöht. Da die ersten Stränge 26 vorzugsweise einem Druck ausgesetzt sind, der viel geringer ist als der Verformungsdruck P_d aufgrund ihres kleinen Durchmessers, haben die ersten Stränge 26 vorzugsweise nicht ihre Erweichungstemperatur erreicht aufgrund dieses geringen angewandten Drucks an diesem Spalt und erfahren daher bei diesem nur eine geringe, wenn überhaupt eine Verformung. Demgegenüber werden die zweiten Stränge 28 zu einer im Wesentlichen elliptischen Gestalt am Zwischenraumspalt 56 verformt, da der Verformungsdruck P_d vollständig angewandt wird, so dass die zweiten Stränge 28 ihre Erweichungstemperatur bei diesem angewandten Druck erreicht haben. Es sollte leicht offensichtlich sein, dass, obwohl die ersten und zweiten Stränge in etwa die gleiche physikalische Temperatur am Zwischenraumspalt 56 aufweisen können, die zweiten Stränge 28 ihre Erweichungstemperatur aufweisen, während bei den ersten Strängen 26 dies nicht der Fall ist, weil jeder davon einem unterschiedlichen angewandten Druck ausgesetzt ist. Die elliptische Querschnittsgestalt der zweiten Stränge 28 ist erwünscht, wenn der unverformte Querschnitt der zweiten Stränge andernfalls ein "knotiges" oder raues Anfühlen erzeugen würde, wenn die Laminatstruktur 20 um den Körper herum getragen wird. Vorzugsweise beträgt die Nach-Spalt-Strukturdicke I der nebeneinander angeordneten ersten Textilschicht 22 und des Geflechts 24 etwa 50% der Vor-Spalt-Strukturdicke S.
Wenn die nebeneinander angeordnete erste Textilschicht 22 und das Geflecht 24 durch den Zwischenraumspalt 56 geführt werden, ist die erste Textilschicht 22 vorzugsweise an die zweite Oberfläche 50 anliegend orientiert und zwischen der zweiten Oberfläche 50 und dem Geflecht 24 angeordnet. Die zweite Oberfläche 50 wird vorzugsweise auf eine Temperatur T2 erwärmt, die in Kombination mit der Zuführrate der nebeneinander angeordneten ersten Textilschicht 22 und des Geflechts 24 über die zweite Oberfläche 50 die Temperatur der ersten Stränge 26 auf ihre Erweichungstemperatur relativ zu dem Bindungsdruck P_b, de an dem Interferenzspalt 54 ausgeübt wird, erhöht. Der Bindungsdruck P_b ist vorzugsweise niedrig genug, dass die zweiten Stränge 28 vorzugsweise nicht ihre Erweichungstemperatur am Interferenzspalt 54 erreicht haben und daher bei dieser nur eine geringe zusätzliche Verformung erfahren. Demgegenüber werden die nebeneinander angeordnete erste Textilschicht 22 und das Geflecht 24 durch den Interferenzspalt 54 geführt, die ersten Stränge 26 werden mit der ersten Textilschicht 22 durch die Anwendung des Bindungsdrucks Pb von den ersten und zweiten Oberflächen am Spalt integral miteinander verbunden, weil die ersten Stränge 26 ihre Erweichungstemperatur erreicht haben, im Verhältnis zu dem angewandten Bindungsdruck Pb von dem durch die Temperatur T2 vorgesehenen Wärmefluss. Die elastische erste Oberfläche 48 sieht einen Bindungsdruck Pb vor, der gleichmäßig auf die ersten Stränge 26 zwischen den zweiten Strängen 28 infolge der übereinstimmenden Beschaffenheit der elastischen ersten Oberfläche 48 angewandt wird. Stärker bevorzugt ist die Anwendung des Drucks Pb und des Wärmeflusses von der zweiten Oberfläche 50 bei der Temperatur T2 ausreichend, um auch die ersten Stränge 26 zu im Wesentlichen flach geformten und integral verbundenen ersten Strängen 27 zu verformen. Am meisten bevorzugt ist die Anwendung von Druck und Wärmefluss ausreichend, um auch die ersten Stränge 26 zu integral verbundenen ersten Strängen 27 zu verformen, die im Wesentlichen mit der ersten Textilinnenfläche 46 coplanar sind.
Die Zuführrate der nebeneinander angeordneten ersten Textilschicht 22 und des Geflechts 24 durch erste, zweite und dritte Oberflächen kann so eingestellt werden, dass die ersten und zweiten Stränge eine ausreichende Verweilzeit an die erwärmten zweiten und dritten Oberflächen anliegend aufweisen, so dass diese Stränge wie hierin beschrieben erweicht und verformt werden können. Es wurde jedoch festgestellt, dass ein kleinerer Zwischenraumspalt 56 erforderlich ist, da diese Zuführrate erhöht wird, um den gleichen relativen Druck und damit Verformung der zweiten Stränge 28 aufrechtzuerhalten.
Basierend auf dem zuvor beschriebenen Spaltverfahren, fand man heraus, dass durch das Folgende eine zufriedenstellende Laminatstruktur 20 mit einer elastischen Strukturrichtung entlang der Richtung der zweiten Laminatstränge 29 gebildet wird: einer kardierten, ersten Nonwoven-Textilschicht 22, die aus unter Erwärmung verbundenem Polypropylen gebildet wurden, und mit einer flächenbezogenen Masse von 32 Gramm pro m², einer Fasergröße von etwa 0,24 tex (2,2 Denier) pro Filament, einer Dicke zwischen 0,01 cm bis 0,03 cm, einem Modul von etwa 0,98 N (100 Gramm Kraft) pro cm bei einer Dehnungseinheit ε_u von 1 (wie einer Textilie, die von Fibertech, Landisville, N. J., unter dem Namen Phobic Q-1 vertrieben wird); und einem Geflecht 24, welches die aus Polyethylen gebildeten ersten Stränge 26 und die aus einem Styrol- oder Butadien-Blockcopolymer gebildeten zweiten Stränge 28 umfasst (wie ein Geflecht, das von Conwed of Minneapolis, Minnesota, hergestellt wird und unter dem Namen T50018 vertrieben wird). Insbesondere werden das nebeneinander angeordnete Phobic Q-1-Textilgewebe und das T50018-Geflecht mit einer vorgebildeten Strukturdicke S von etwa 0,12 cm mit einer Rate von etwa 5 bis etwa 15 Metern pro Minute über die dritte Oberfläche 52 zugeführt, die auf eine Temperatur T3 von etwa 90°C erwärmt wird. Bei einer bevorzugten Anordnung können das nebeneinander angeordnete Textilgewebe und Geflecht durch den Spalt 56 mit einem Zwischenraum zwischen etwa 0,01 und etwa 0,02 cm zugeführt werden, so dass sie aus dem Spalt mit einer intermediären Strukturdicke I von etwa 0,056 cm hervortreten. Vorzugsweise wird die zweite Oberfläche 50 auf eine Temperatur T2 von etwa 135°C erwärmt, wenn das nebeneinander angeordnete Textilgewebe und Geflecht über die zweite Oberfläche 50 und durch den Interferenzspalt 54 geführt werden.
Zusätzlich zur Bildung einer Laminatstruktur der vorliegenden Erfindung mittels des oben stehend beschriebenen Doppel-Spalten-Verfahrens kann eine solche Laminatstruktur auch durch ein Verfahren gebildet werden, das eine erste Oberfläche (z. B. 48) und eine zweite Oberfläche (z. B. 50) in der Form korrespondierender Platten, wie in 4 gezeigt, vorsieht. Wie zuvor erläutert, ist die erste Oberfläche 48 im Wesentlichen elastisch, während die zweite Oberfläche 50 im Wesentlichen nichtelastisch ist. Die erste Textilschicht 22 ist nebeneinander mit dem Geflecht 24 angeordnet, so dass die erste Textilschicht 22 unmittelbar an die zweite Oberfläche 50 angrenzt. Die erste Oberfläche 48 wird vorzugsweise auf eine Temperatur T1 erwärmt, und ein Bindungsdruck Pb wird auf das nebeneinander angeordnete Textilgewebe und Geflecht durch geeignetes Bewegen der ersten Oberfläche 48 auf die zweite Plattenoberfläche 50 zu erwärmt. Weil die Temperatur T1 die ersten Stränge 26 auf ihre Erweichungstemperatur für den angewandten Bindungsdruck P_b erwärmt, verbindet die Anwendung des Bindungsdrucks Pb die ersten Stränge 26 mit der ersten Textilschicht 22 integral miteinander. Stärker bevorzugt verformt die Anwendung des Bindungsdrucks Pb auch die ersten Stränge 26 zu einer im Wesentlichen flachen Gestalt, die ebenfalls mit der Innenfläche 46 der ersten Textilschicht coplanar ist. Am meisten bevorzugt verformt die Anwendung des Bindungsdrucks P_b auch die zweiten Stränge zu einer im Wesentlichen elliptischen Gestalt.
Unter Anwendung der oben stehend beschriebenen Phobic Q-1-Textilgewebe- und T50018-Geflecht-Kombination kann eine zufriedenstellende Laminatstruktur 20 mit den ersten Strängen 26 integral mit der ersten Textilschicht 22 verbunden vorgesehen werden, wenn die erste Oberfläche 48 auf eine Temperatur T1 von etwa 120°C erwärmt wird und der Bindungsdruck Pb zwischen 3,4 bis 6,9 N (350 bis 700 Gramm Kraft) pro cm² für einen Zeitraum zwischen etwa 10 und etwa 20 Sekunden angewandt wird.
Es wird angenommen, dass die geeignete Wahl der Strangdichte, der Strangquerschnittsfläche und/oder des Schmelzindex der ersten Stränge 26 (wenn die ersten Stränge 26 aus einem Polymer gebildet sind) erforderlich ist, um eine Laminatstruktur 20 mit einer elastischen Strukturrichtung entlang der Richtung der zweiten Stränge 28 vorzusehen. Eine unzweckmäßige Wahl der Strangdichte, der Strangquerschnittsfläche und/oder des Schmelzindex der ersten Stränge 26 kann zu einer Laminatstruktur führen, bei welcher Bereiche der integral verbundenen ersten Stränge 27 sich überlappen können oder zu einer Laminatstruktur 20 verschmelzen können. Ein solches Verschmelzen oder Überlappen von integral verbundenen ersten Strängen 27 kann zu nur kleinen Bereichen von zweiten Laminatsträngen 29 führen, die sich Strecken oder dehnen können, wenn sie einer Zugkraft unterworfen werden, im Gegensatz zu der Dehnung, die entlang im Wesentlichen der gesamten Länge von im Wesentlichen den gesamten zweiten Laminatsträngen 29, die bei dieser Überlappung fehlen, verteilt wird. Um diesen Zustand auf ein Minimum zu beschränken, sollte die Strangdichte, die Strangquerschnittsfläche und/oder der Schmelzindex der ersten Stränge 26 so gewählt sein, dass integral verbundene erste Stränge 27 eine Strangabdeckung S von weniger als etwa 50% aufweisen. Wie hierin verwendet, soll der Ausdruck "Strangabdeckung" ein Maß für die Menge des Oberflächenbereichs der Innenfläche der ersten Textilschicht 46 sein, die mit den integral verbundenen ersten Strängen 27 der vorliegenden Erfindung in Kontakt steht. Die Strangabdeckung S_c ist definiert als:
Sc = E/F*100
Wo E = Strang-Zentrumslinienabstand zwischen jeglichen benachbarten, integral verbundenen ersten Strängen 27, wie in 2 gezeigt
F = Strangkantenabstand F zwischen jeglichen benachbarten, integral verbundenen ersten Strängen 27, wie in 2 gezeigt
Die Messungen von E und F können an jeder Überkreuzung durch die Laminatstruktur 20 der vorliegenden Erfindung zwischen jeglichen benachbarten, integral verbundenen ersten Strängen 27 erfolgen.
Der Ausdruck "Strangdichte", wie hierin verwendet, soll die Anzahl der betreffenden Stränge pro Zentimeter entlang eines Strangs quer zu den betreffenden Strängen bedeuten. Zum Beispiel weisen die ersten Stränge 26 eine Strangdichte auf, die über eine vorbestimmte Länge A eines zweiten Strangs 28 gemessen werden kann, wie in 2 gezeigt. Desgleichen besitzen die zweiten Stränge 28 eine Strangdichte, die über eine vorbestimmte Länge B eines ersten Strangs 26 gemessen werden kann. Der Ausdruck "Strangquerschnittsfläche", wie hierin verwendet, soll die Querschnittsfläche eines ersten Strangs 26 des Geflechts 24 bedeuten, bei einer Messung gemäß den im Fachbereich bekannten Techniken. Zum Beispiel kann der gewählte Strang von einem Harz umhüllt sein, aufgeschnitten sein, und die Querschnittsfläche kann mittels eines Vergrößerungsinstruments, wie einem Lichtmikroskop oder einem Abtastelektronenmikroskop, gemessen werden.
Der Schmelzindex eines Polymers misst die Fähigkeit des Polymers zu fließen, wenn es einer/m bestimmten Temperatur und Druck unterworfen wird. Ein Polymer mit einem niedrigen Schmelzindex ist viskoser (und fließt daher nicht so leicht) bei einer bestimmten Temperatur als ein Polymer mit einem höheren Schmelzindex. Daher nimmt man an, dass die ersten Stränge 26, welche ein Polymer mit einem hohen Schmelzindex umfassen, besitzen eine größere Tendenz zum Verschmelzen und Überlappen während der Anwendung eines bestimmten Drucks und Wärmeflusses als die ersten Stränge 26, welche ein Polymer mit einem niedrigeren Schmelzindex umfassen und die dem gleichen Druck und Wärmefluss unterworfen werden. Aufgrund dieser Variabilität kann das die ersten Stränge 26 bildende Polymer selektiv gewählt werden, in Verbindung mit der Strangdichte und der Strangquerschnittsfläche, um einen vorbestimmten Schmelzindex vorzusehen, so dass die ersten Stränge 26 mit der ersten Textilschicht 22 mit einer Strangabdeckung S_c von etwa 50% integral verbunden werden. Zudem kann das Variieren des Polymerschmelzindexes ebenfalls besonders nützlich sein, wo es erwünscht ist, die Dichte der ersten Textilschicht 22 zu erhöhen, während die gleichen Verarbeitungsbedingungen beibehalten werden. In dieser Situation kann das Polymer der ersten Stränge 26 verändert werden, um einen höheren Schmelzindex vorzusehen, so dass die ersten Stränge 26 leichter in die Textilschicht 22 eindringen und sich mit dieser verbinden können, wenn sie dem vorbestimmten Druck und Wärmefluss unterworfen werden. Folglich kann der gleiche Grad der integralen Verbindung erzielt werden, ohne eine Veränderung der Verarbeitungsbedingungen trotz der erhöhten Dichte der ersten Textilschicht 22.
Auf Basis des zuvor Gesagten nimmt man an, dass die ersten Stränge 26 vorzugsweise so ausgerichtet sein sollten, um eine Strangdichte zwischen 2 und 10 Strängen pro Zentimeter in Verbindung mit einer Strangquerschnittsfläche zwischen 0,0005 und 0,03 cm² vorzusehen, so dass ein Verschmelzen oder Überlappen von integral verbundenen ersten Strängen 27 in der Laminatstruktur 20 vermieden werden kann. Stärker bevorzugt besitzen die ersten Stränge 26 eine Strangdichte zwischen 3 und 6 in Verbindung mit einer Strangquerschnittsfläche zwischen 0,001 und 0,005 cm². Ein Schmelzindex zwischen 2 und 15 (wie nach dem ASTM D1238 gemessen) in Verbindung mit den oben stehend beschriebenen Werten für die Strangdichte und die Strangquerschnittsfläche wurden für zufriedenstellend befunden.
Hinsichtlich der zweiten Stränge 28 nimmt man an, dass die Strangdichte, die Strangquerschnittsfläche und der Modul der zweiten Stränge 28 ebenfalls die Elastizitätseigenschaften der Laminatstruktur 20 (z. B. den Modul der Struktur 20) in Richtung entlang der zweiten Stränge (d. h. entlang der Richtung D von 2) beeinflussen kann. Zum Beispiel nimmt in dem Maße, wie die Strangdichte und/oder die Stangquerschnittsfläche der zweiten Stränge 28 zunimmt, der Modul der Laminatstruktur 20 ab. Für eine Laminatstruktur der vorliegenden Erfindung, die in ein um den Körper getragenes Produkt eingebracht wird, ist es erwünscht, dass ein Modul zwischen 0,98 N (100 Gramm Kraft) pro cm und 2,45 N (250 Gramm Kraft) pro cm bei einer Dehnungseinheit ε_u von etwa 1 vorgesehen ist. Man nimmt an, dass das Vorsehen der zweiten Stränge 28 mit einer Strangdichte zwischen 2 und 5, einer Querschnittsfläche zwischen 0,003 cm² und 0,02 cm², und welche ein Styrol-Butadien-Blockcopolymer umfassen, eine Laminatstruktur mit dem bevorzugten Modul in einer Richtung entlang der zweiten Stränge 28 vorsieht. Der Modul der Laminatstruktur 20 kann durch in dem Fachbereich bekannte Techniken gemessen werden. Zum Beispiel kann der Modul der Laminatstruktur 20 unter Einsatz eines Zugdehnungstesters mit einer universalen konstanten Rate, wie eines Instron-Modells #1 122 (das von Instron Engineering Corporation of Canton, Massachusetts, hergestellt wird) gemessen werden.
Die Laminatstruktur 20 kann auch verschiedenen weiteren, in dem Fachbereich bekannten Nachbildungsverfahren unterworfen werden. Zum Beispiel kann eine Laminatstruktur, die in Übereinstimmung hiermit erzeugt wurde, zusätzliche Textilschichten umfassen, die an die Laminatstruktur angefügt werden, um so die Tragbarkeit und den Komfort der Struktur weiter zu verbessern. Die zusätzlichen Textilschichten können an der Laminatstruktur durch eine gleichmäßige kontinuierliche Schicht aus Klebstoff eine gemusterte Schicht aus Klebstoff oder eine Anordnung getrennter Linien, Spiralen oder Tupfer von Klebstoff befestigt werden. Ein als zufriedenstellend befundener Klebstoff wird von der Findlay Adhesives of Wauwatosa, Wisconsin, hergestellt und unter dem Namen H2031 vertrieben. Alternativ können die zusätzlichen Textilschichten durch Wärmeverbindungen, Druckverbindungen, Ultraschaltverbindungen, dynamische mechanische Verbindungen oder irgendein anderes geeignetes Verfahren, wie sie im Fachbereich bekannt sind, verbunden werden.
Nachdem die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgezeigt und beschrieben wurden, kann eine weitere Anpassung der verbesserten Laminatstruktur durch zweckmäßige Modifikationen durch einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet bewerkstelligt werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Eine Reihe von Alternativen und Modifikationen wurde hierin beschrieben und andere sind für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich. Zum Beispiel wurden breite Bereiche für die physikalisch messbaren Parameter für die erfindungsgemäße Laminatstruktur als bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart, doch wird erwartet, dass die physikalischen Parameter der Laminatstruktur zur Herstellung anderer bevorzugter Ausführungsformen der verbesserten Laminatstruktur der vorliegenden Erfindung je nach Wunsch verändert werden können. Außerdem sollte leicht ersichtlich sein, dass die Ausrichtung, Eigenschaften und Zusammensetzung der ersten Stränge 26 mit denjenigen der zweiten Stränge 28 ausgetauscht werden, oder es können zusätzliche Stränge vorgesehen werden (z. B. eine Vielzahl an dritten Strängen etc.), um die Eigenschaften einer gemäß dieser Erfindung hergestellten Laminatstruktur zu verändern oder zu verbessern. Folglich sollte der Umfang der vorliegenden Erfindung im Sinne der nachfolgenden Ansprüche betrachtet werden und soll nicht auf Details der in der Patentbeschreibung und den Zeichnungen dargestellten Strukturen und Verfahren beschränkt sein.

Claims

Laminatstruktur, umfassend: eine erste Textilschicht; und ein Geflecht mit einer Vielzahl erster Stränge, welche eine Vielzahl zweiter Stränge durchkreuzen, wobei die ersten und zweiten Stränge aus Polymeren gebildet sind und eine Erweichungstemperatur bei einem Bindungsdruck aufweisen, wobei mindestens einer der ersten Stränge integral mit der ersten Textilschicht verbunden ist durch Anwendung des Bindungsdruckes bei der Erweichungstemperatur, dadurch gekennzeichnet, dass die Laminatstruktur mindestens einen Strukturbereich aufweist, welcher entlang einer Länge elastisch ist, so dass der elastische Bereich ein Rückformvermögen auf innerhalb 10% der ursprünglichen Länge besitzt, nachdem er einer Dehnung von mehr als 50% entlang dieser Länge ausgesetzt worden ist, gemessen 30 s nach Freigabe seines gedehnten Zustandes, und wobei weiterhin die Erweichungstemperaturen der ersten und zweiten Stränge bei diesem Bindungsdruck verschieden sind.
Laminatstruktur nach Anspruch 1, wobei die Erweichungstemperatur der ersten Stränge niedriger ist als die Erweichungstemperatur der zweiten Stränge.
Laminatstruktur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei mindestens einer der ersten Stränge eine im wesentlichen flache Form aufweist.
Laminatstruktur nach mindestens einem vorangehenden Anspruch, wobei die Textilschicht eine Textilinnenfläche besitzt und mindestens einer der ersten Stränge im wesentlichen coplanar mit der Textilinnenfläche ist.
Laminatstruktur nach mindestens einem vorangehenden Anspruch, wobei das Geflecht zwischen 2 und 10 erste Stränge pro Zentimeter umfasst.
Laminatstruktur nach mindestens einem vorangehenden Anspruch, wobei mindestens einer der ersten Stränge eine Querschnittsfläche zwischen 0,0005 cm² und 0,03 cm² aufweist.
Laminatstruktur nach mindestens einem vorangehenden Anspruch, wobei korrespondierende erste Stränge und zweite Stränge sich bei einem vorbestimmten und im wesentlichen einheitlichen Winkel durchkreuzen.
Laminatstruktur nach mindestens einem vorangehenden Anspruch, wobei der Unterschied in den Erweichungstemperaturen zwischen dem Material der ersten Stränge und dem Material der zweiten Stränge mindestens 10°C, vorzugsweise mindestens 20°C beträgt.
Verfahren zur Bildung einer Laminatstruktur, umfassend die Schritte: Vorsehen einer ersten Textilschicht mit einer Textilinnenfläche; Vorsehen eines Geflechts mit einer Vielzahl erster Stränge, welche eine Vielzahl zweiter Stränge durchkreuzen, wobei die ersten und zweiten Stränge aus Polymeren gebildet sind und eine Erweichungstemperatur bei einem Bindungsdruck aufweisen; Erwärmen des Geflechts auf die Erweichungstemperatur der ersten Stränge; Anwenden des Bindungsdrucks auf die ersten Stränge; und integrales Binden mindestens eines der ersten Stränge an die erste Textilschicht durch Anwenden des Bindungsdruckes bei der Erweichungstemperatur, dadurch gekennzeichnet, dass die Laminatstruktur mindestens einen Strukturbereich aufweist, welcher entlang einer Länge elastisch ist, so dass der elastische Bereich ein Rückformvermögen auf innerhalb 10% der ursprünglichen Länge besitzt, nachdem er einer Dehnung von mehr als 50% entlang dieser Länge ausgesetzt worden ist, gemessen 30 s nach Freigabe seines gedehnten Zustandes, und wobei weiterhin die Erweichungstemperaturen der ersten und zweiten Stränge bei diesem Bindungsdruck verschieden sind.