DE69931659T2

DE69931659T2 - Quer und rückdehnbares eingeschnürtes verbundmaterial aus unelastischen schichten

Info

Publication number: DE69931659T2
Application number: DE69931659T
Authority: DE
Inventors: Tod Michael Alpharetta MORMAN; John Robert Cumming SCHWARTZ; Martin Howard Woodstock WELCH; Hsiaoyin Patricia Alpharetta HWANG
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: KR20010099902A; EP1140486B1; BR9916411A; EP1140486A1; AR022012A1; DE69931659D1; WO2000038913A1; CN1331630A; KR100625159B1; BR9916411B1; US6610383B1; AR021959A1; KR20010099901A; JP2002533243A; CN1108920C; AU2058800A; KR100625160B1; AU753483B2; US20040053010A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf ein eingeschnürtes Verbundmaterial und ein Verfahren zum Herstellen des Verbundmaterials gerichtet. Das eingeschnürte Verbundmaterial wird aus Lagenschichten mindestens eines nicht-elastischen einschnürbaren Materials ausgebildet, das an mindestens einen nicht-elastischen Film laminiert ist, der eine Längs- und Querrichtung definiert, worin das Verbundmaterial in mindestens einer Richtung ausdehnbar und rückziehbar ist, ohne die Atmungs- und/oder Flüssigkeitsspeneigenschaften des Filmes erheblich zu verringern. Dieses dehnbare und rückziehfähige Verbundmaterial ist das Ergebnis von gestreiften Unebenheiten, zum Beispiel in der Längsrichtung der Filmschicht, welche es ermöglichen, dass das eingeschnürte Verbundmaterial eine Dehnbarkeit und Rückziehfähigkeit in der Querrichtung aufweist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Verbundmaterialien aus Film- und Spinnvlies-Schichten sind als nützlich für die Verwendung in saugfähigen Hygianeartikeln wie Windeln, Trainings-Windelhosen, Inkontinenzbekleidung, Matratzenauflagen, Wischern, Damen-Hygieneprodukten (z.B. Damenbinden) bekannt, ebenso in medizinischen Anwendungen wie etwa für chirurgische Abdeckungen und Kittel, Gesichtsmasken und als Wundverbände und -wickel, in Kleidungsartikeln oder Teilen davon einschließlich industrieller Arbeitskleidung und Labormänteln und dergleichen.
Diese Verbundmaterialien sind so ausgebildet, dass der Artikel mit verhältnismäßig geringen Kosten hergestellt werden kann und er deshalb nach nur einem oder einigen Verwendungen weggeworfen wird. Es wird jedoch weiterhin viel Forschung und Entwicklung durchgeführt, um „stoffartige" visuelle und fühlbare Beschaffenheiten bei diesen Artikeln zu erzielen, ohne die Atmungsfähigkeit und die niedrigen Kosten zu opfern, während auch ein Artikel zur Verfügung gestellt wird, der flüssigkeitsundurchlässig ist. Insbesondere ist ein Nachteil solcher Artikel, dass das Verbundmaterial, das zur Herstellung des Artikels verwendet wird, nicht „nachgibt", wie zum Beispiel ein Gewebe, das aus Baumwolle ausgebildet ist, die auf Grund ihrer Faser- und Fadenstruktur eine natürliche Fähigkeit dazu hat, sich auszudehnen und zurückzuziehen. Diese Eigenschaften sind notwendig, um zu ermöglichen, dass sich der Artikel an den Körper des Benutzers an passt, wodurch er sich „stoffartig" anfühlt und „stoffartig" erscheint. Eine bekannte Lösung für dieses Problem ist gewesen, dem Artikel elastomere oder elastische Materialien zuzusetzen. Leider führt die Zusetzung solcher Materialien im Allgemeinen wegen der kostspieligeren Materialien zu erhöhten Kosten. Wenn Atmungsfähigkeit erreicht wird, indem ein gefüllter Film ausgedehnt wird, um Mikroporen zu bilden, ergeben sich Probleme, die mit dem Beibehalten der Atmungsfähigkeit der gefüllten elastischen Filme verbunden sind, da die Erholung des elastischen Materials nachdem es sich ausgedehnt hat im Allgemeinen die Mikroporen schließt oder teilweise schließt, welche für die Atmungsfähigkeit hergestellt worden waren.
Um Verbundmaterialien mit einer Querdehnbarkeit und -rückziehfähigkeit zu versehen, wurden bisher Spinnvlies-Schichten (wie unten definiert) vor dem Aufbringen einer elastomeren Lage eingeschnürt, die unter Verwendung eines elastomeren Polymers ausgebildet wurde, wie zum Beispiel im US-Patent Nr. 5,336,545 von Morman beschrieben. Das Einschnüren des Spinnvlieses ermöglichte diesem, sich in der Querrichtung auszudehnen. Ohne die auf dem Vliesstoffen Spinnstoff aufgebrachte elastische Schicht, würde das Verbundmaterial nach der Ausdehnung jedoch keine wesentliche Rückziehkraft aufweisen.
Verbundmaterialien aus dem Stand der Technik, welche aus nicht-elastischen Materialien hergestellt werden, und z.B. als Komponenten im Hüftbereich bei Artikeln wie Windeln verwendet wurden, sind fügsamer ausgebildet worden, indem zuerst ein elastisches Hüftband ausgedehnt wurde, und dann das Verbundmaterial an dem gedehnten Hüftband so angebracht wurde, dass, wenn sich das Hüftband zurückzieht, es das Verbundmaterial mitzieht. Ein Problem bei dieser Gestaltung besteht dann, dass das Verbundmaterial nur schwer zu raffen oder zu bündeln ist und das resultierende Produkt eine minimale Dehnbarkeit und Rückziehfähigkeit hat. Solche gebündelten Verbundmaterialien sind auch sehr schwierig herzustellen, haben ein billiges Aussehen und sind im Kontakt mit dem Körper unbequem.
Die vorliegende Erfindung vermieidet diese und andere Schwierigkeiten, indem sie ein kostengünstiges, eingeschnürtes Verbundmaterial zur Verfügung stellt, das eine Querdehnbarkeit und -rückziehfähigkeit unter Verwendung von nicht-elastischen Materialien erzielt, ohne andere Eigenschaften wie Atmungsfähigkeit, Flüssigkeitssperreigenschaften und Festigkeit zu beeinträchtigen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf ein eingeschnürtes Verbundmaterial und einen Prozess zum Ausbilden des Verbundmaterials gerichtet. Das eingeschnürte Verbundmaterial ist aus Lagenschichten aus mindestens einem nicht-elastischen einschnürbaren Material ausgebildet, das an mindestens einen nicht-elastischen Film laminiert ist, der eine Längs- und Querrichtung definiert, worin das Verbundmaterial in mindestens einer Richtung ausdehnbar und rückziehfähig ist, ohne die Atmungsfähigkeit und/oder die Flüssigkeitssperreigenschaften des Filmes erheblich zu verringern. Diese Verbundmaterial-Dehnbarkeit und -Rückziehfähigkeit ist das Resultat der gestreiften Unebenheiten in zum Beispiel der Längsrichtung der Filmschicht, was es dem eingeschnürten Verbundmaterial ermöglicht, ein Maß von Dehnbarkeit und Rückziehfähigkeit in der Querrichtung zu besitzen. Ein atmungsfähiges Verbundmaterial kann ausgebildet werden, indem zuerst die nicht-elastische Filmschicht teilweise ausgedehnt wird, eine nicht-elastische einschnürbare Schicht angebracht wird, um ein Verbundmaterial zu bilden, und dann das Verbundmaterial gestreckt wird, um das Verbundmaterial einzuschnüren und den Film auf seine gewünschte vollständig gestreckte Konfiguration zu verlängern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Prozesses zur Bildung des quer ausdehnbaren und rückziehfähigen eingeschnürten Verbundmaterials der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Obenaufsicht des Verbundmaterials der vorliegenden Erfindung, während es eingeschnürt wird, und zeigt die gestreiften Unebenheiten in der Längsrichtung.
3 ist eine Perspektivansicht des Prozesses nach 1, die das Strecken der nicht-elastischen Filmschicht, das Anbringen des nicht-elastischen einschnürbaren Materials und die Einschnürung (Verengung) des Verbundmaterials zeigt.
4 ist eine Teilschnittaufsicht eines saugfähigen Hygieneartikels, in diesem Fall einer Windel, bei der das eingeschnürte Verbundmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden kann.
5 ist ein Aufsicht eines beispielhaften medizinischen Artikels, in diesem Fall eine Gesichtsmaske, bei der das eingeschnürte Verbundmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden kann.
6 ist ein eine Obenaufsicht einer optischen Fotomikrographie (hochaufgelöstes Digitalbild) der nicht-elastischen Filmschichtseite eines Verbundmaterials der vorliegenden Erfindung, welche die gestreiften Unebenheiten zeigt.
6a ist eine Obenaufsicht einer optischen Fotomikrographie des vergrößerten Ausschnitts der 6, welche die Variationen und den Zufallscharakter der gestreiften Unebenheiten zeigt.
7, 8 und 9 sind optische Querschnittsfotomikrographien der Verbundmaterialien der vorliegenden Erfindung, die trapezoide, gefaltete bzw. gezinnte Streifungen zeigen.
10 ist eine Schrägansicht einer optischen Fotomikrographie eines Verbundmaterials nach dem Stand der Technik.
11a, 11b, 11c, 12a, 12b und 12c veranschaulichen für verschiedene Proben grafisch die Kurve der Last gegenüber der Ausdehnung.
14-15 veranschaulichen grafisch für verschiedene Proben vergrößerte Kurven der Last gegen die Ausdehnung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein eingeschnürtes Verbundmaterial und einen Prozess zum Herstellen des Verbundmaterials. Das eingeschnürte Verbundmaterial ist aus Lagenschichten aus mindestens einem nicht-elastischen einschnürbaren Material ausgebildet, das an mindestens einen nicht-elastischen Film laminiert ist, der eine Längs- und Querrichtung definiert, worin das Verbundmaterial in mindestens einer Richtung ausdehnbar und rückziehfähig ist, ohne die Atmungsfähigkeit und/oder die Flüssigkeitsperreigenschaften der Filmschicht erheblich zu verringern. Diese Verbundmaterial-Dehnbarkeit und Rückziehfähigkeit ist das Resultat der gestreiften Unebenheiten in zum Beispiel der Längsrichtung der Filmschicht, die es dem eingeschnürten Verbundmaterial ermöglichen, ein Maß von Dehnbarkeit und Rückziehfähigkeit in der Querrichtung zu besitzen. Das eingeschnürte Verbundmaterial wird z.B. ausgebildet, indem zuerst die nicht-elastische Filmschicht teilweise ausdehnt wird, eine nicht-elastische einschnürbare Schicht an der Filmschicht angebracht wird, um ein Verbundmaterial zu bilden, und dann das Verbundmaterial gestreckt wird, um das Verbundmaterial einzuschnüren und das Dehnen/Orientieren der Filmschicht auf die gewünschte vollständig ausgedehnte Konfiguration durchzuführen. Wenn ein Verbundmaterial „vollständig" ausgedehnt wird, zeigt es Eigenschaften, die für die beabsichtigte Verwendung völlig ausreichend sind, z.B. Atmungsfähigkeit und Reißfestigkeit. Wie hierin verwendet, bedeutet die Bezeichnung „teilweise gedehnt", dass der Film und/oder das Verbundmaterial nicht vollständig ausgedehnt werden.
Wie hierin verwendet, bedeutet die Bezeichnung „Einschnüren" oder „Einschnür-Dehnen" gleichermaßen, dass das Verbundmaterial so gezogen wird, dass es unter Bedingungen gedehnt wird, die seine Breite oder seine Querrichtung bei Zug verringern, und es sich verlängert, wobei sich die Länge des Gewebes erhöht. Das gesteuerte Ziehen kann bei kühlen Temperaturen, Raumtemperatur oder größeren Temperaturen stattfinden und ist in der Zugrichtung auf eine Zunahme der Gesamtausmaße bis zu der Ausdehnung begrenzt, die erforderlich ist, um das Verbundmaterial zu zerstören, was in den meisten Fällen etwa das 1,2- bis 1,6-Fache ist. Wenn es entspannt wird, zieht das Verbundmaterial nicht auf seine ursprüngliche Längsabmessung zurück oder dehnt sich nicht auf seine ursprüngliche Querabmessung aus, sondern behält im Wesentlichen seine eingeschnürte Abmessung bei. Der Einschnür-Prozess beinhaltet gewöhnlich das Abwickeln eines Blatts von einer Zuführwalze und dessen Durchführen durch eine Brems-Anpresswalze, die mit einer gegebenen linearen Geschwindigkeit betrieben wird. Eine Aufnahmewalze oder ein Aufnahmewalzenspalt, die bzw. der mit einer größeren linearen Geschwindigkeit betrieben wird als die Brems-Anpresswalze, zieht das Gewebe und erzeugt die Spannkraft, die erforderlich, um das Gewebe zu verlängern und einzuschnüren. Das auf Morman erteilte US Patent Nr. 4,965,122, welches dem Inhaber der vorliegenden Erfindung allgemein übertragen wurde, offenbart ein umgekehrt eingeschnürtes Vliesstoff Material, das durch Einschnüren des Materials, dann Heizen des eingeschnürten Materials, gefolgt von Abkühlen ausgebildet werden kann, und es wird hierin in seiner Gesamtheit durch Referenz aufgenommen. Das Heizen des eingeschnürten Materials verursacht eine zusätzliche Kristallisation des Polymers, welches ihm einen teilweisen Wärmesetzung gibt.
Wie hierin verwendet, bedeutet die Bezeichnung "einschnürbares Material oder einschnürbare Lage" jegliches Material, das eingeschnürt werden kann, wie etwa Vliesstoff, gewebtes oder gestricktes Material. Wie hierin verwendet, bezieht sich die Bezeichnung „eingeschnürtes Material" auf jegliches Material, das in mindestens einer Richtung gezogen worden ist, (z.B. der Länge nach), wobei sich die Querabmessung verringert (z. B. die Breite), sodass, wenn die Zugkraft entfernt wird, das Material sich zurück zu seiner ursprünglichen Breite ziehen kann. Das eingeschnürte Material hat ein höheres Basisgewicht pro Einheitsfläche als das uneingeschnürte Material. Wenn das eingeschnürte Material zurück zu seiner ursprünglichen uneingeschnürten Breite gezogen wird, sollte es ungefähr das gleiche Basisgewicht wie das uneingeschnürte Material haben. Dieses unterscheidet sich vom Dehnen/Orientieren der Filmschicht während dessen der Film verdünnt und das Basisgewicht verringert wird.
Die Bezeichnung „Verbundmaterial (Laminat)" wie sie hierin verwendet wird, bedeutet eine Verbindung, die aus mindestens zwei Lagenschichten gebildet wird, worin mindestens eine Lagenschicht eine Filmschicht ist und mindestens eine Lagenschicht eine Schicht aus einschnürbarem Material ist. Ebenfalls bedeutet die Bezeichnung „Längsrichtung" oder „LD" die Länge eines Materials in der Richtung, in der sich das Material bewegt, wenn es hergestellt wird. Die "Längsabmessung" ist folglich die Länge in der Längsrichtung. Die Bezeichnung "Querrichtung" oder „TD" bedeutet die Breite des Materials, d.h. eine Richtung, die zur Längsrichtung im Allgemeinen senkrecht ist. Ebenso ist die „Querabmessung" demzufolge die Länge in der Querrichtung.
Auf 1 bezugnehmend, wird dort schematisch ein beispielhafter Prozess 10 zur Ausbildung des quer ausdehnbaren und rückziehbaren (rückziehfähigen) eingeschnürten Verbundmaterials 2 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Für alle Abbildungen stellen gleiche Bezugsziffern gleiche oder gleichwertige Strukturen oder Elemente dar. Eine nicht-elastische Filmschicht 12 wird von einer ersten Zufuhrwalze 16 abgewickelt und unter Verwendung von Führungswalzen 26 in ein Streckmittel 20 eingespeist. Im Streckmittel 20 wird die nicht-elastische Filmschicht 12 durch Steckwalzen 24 teilweise in eine Längsrichtung gedehnt, welche die Filmschicht 12 ausdehnen und verdünnen. Ein solches Ausdehnen geschieht normalerweise mit geringer oder keiner Verengung der Filmschicht. Wenn der Abstand zwischen den Walzen zu groß ist, kann ein irreversibles Verengen der Filmschicht auftreten. Nachdem die Filmlage teilweise gestreckt wurde, und vor dem Laminieren an das einschnürbare Material 14, ist die Spannkraft der Filmschicht 12 nur diejenige, die ausreichend ist, ein Durchhängen der Schicht zu verhindern. Mit anderen Worten ist es nicht notwendig, das Strecken der Filmschicht 12 zwischen dem Streckmittel 20 und dem Laminiermittel 30 fortzusetzen. Ein nicht-elastisches einschnürbares Material 14 wird ebenfalls von einer zweiten Zufuhrwalze 18 abgewickelt, die sich in die Richtung der damit assoziierten Pfeile dreht. In einer Ausführungsform, in der das teilweise Filmausdehnen gesteuert wird, um eine Filmeinschnürung zu vermeiden, ist der Abgleich der Filmbreite mit der Breite des einschnürbaren Materials erleichtert. Es sollte verstanden werden, dass das nicht-elastische einschnürbare Material und/ oder die Filmschicht ebenso gut inline ausgebildet werden kann, anstatt vorgefertigt zu sein und abgewickelt zu werden. Ein Haftmittel-Sprüher 34 bringt ein Haftmittel auf die Oberfläche des einschnürbaren Materials 14 auf, welches dann unter Verwendung von Laminiermittel 30 (z.B. Anpresswalzen) an die Filmschicht 12 laminiert wird. Das Verbundmaterial könnte auch durch thermisches Punktverbinden (Punktbonden), akusti sches Schweißen, Punktverbinden (Punktbonden) oder dergleichen ausgebildet werden. Das so ausgebildete Verbundmaterial 2 wird dann durch eine Einschnürmittel 22 (z.B. Aufnahmewalze) eingeschnürt, was wie in 1 gezeigt durchgeführt werden kann, worin die Oberflächengeschwindigkeit V₀ des Laminiermittels 30 kleiner als die Oberflächengeschwindigkeit V₁ des Einschnürmittels 22 ist. Wie hierin verwendet, bedeutet die Sprechweise, dass das Verbundmaterial 1X gesteckt wurde, dass die Oberflächengeschwindigkeit V₀ gleich der Oberflächengeschwindigkeit V₁ ist. Die „Einschnürdehnung° ist folglich die Oberflächengeschwindigkeit V₁ dividiert durch die Oberflächengeschwindigkeit V₀. Weiterhin muss der Abstand x zwischen dem Laminiermittel 30 und dem Einschnürmittel 22 ausreichend sein, um ein Einschnüren des Verbundmaterials zuzulassen, so dass die Querabmessung des Verbundmaterials kleiner ist als jene des uneingeschnürten Verbundmaterials. Als allgemeine Regel sollte der Abstand x mindestens das Zweifache der Querabmessung (Breite) des Verbundmaterials sein. Ein solches Einschnüren stellt gestreifte Unebenheiten in dem Film und/oder dem Verbundmaterial zur Verfügung, welche zu einer Querdehnbarkeit und Rückziehfähigkeit des eingeschnürten Verbundmaterial 2 und einer größeren „stoffartigen" Ästhetik führen (z.B. ist das eingeschnürte Verbundmaterial weicher als Verbundmaterialien aus dem Stand der Technik und sieht wegen der gestreiften Unebenheiten eher wie ein gewebtes Material aus). 3 ist im Wesentlichen die gleiche wie 1, außer dass es eine Perspektivansicht ist, welche die Einschnürung des Verbundmaterials zeigt.
Es ist bekannt, dass das Strecken und Orientieren einer gefüllten Filmschicht das Ausbilden von Mikroporen verursacht, sich jedoch gewöhnlich nicht gestreifte Längs-Unebenheiten in der Filmschicht ausbilden, wenn sie gedehnt wird. Die Filmschicht würde stattdessen physikalisch dünner werden und kann etwas schmaler werden. Weiterhin könnte dann der Versuch, die orientierte gefüllte Filmschicht in der TD zu verlängern, zum Reißen führt, wenn sehr wenig Kraft aufgewendet wird, was wahrscheinlich am Reißen entlang der LD Mikroschlitze liegt, die sich beim Ausdehnen und Orientieren der gefüllten Filmschicht gebildet haben. Das Polymer, das zur Herstellung des Films verwendet wird, die Menge von Füllmaterial, und um wie viel der Film insgesamt gezogen wurde, beeinflussen um wie viel der Film in TD gedehnt werden kann, bevor er reißt. Durch Einschnüren des Verbundmaterials wird sich das nicht-elastische einschnürbare Material, das an der nicht-elastischen Filmschicht angebracht ist, einschnüren und die nicht-elastische Filmschicht mit sich nehmen, wodurch die gestreiften Längs-Unebenheiten im Film ausgebildet werden, welche es ermöglichen, dass sich die Filmschicht in der TD ausdehnt und zurückzieht, ohne die Atmungsfähigkeit und/oder die Sperreigenschaften des Filmes nachteilig zu beeinflussen. In 2 sind die gestreiften Unebenheiten 28 bildlich in der Längsrichtung LD des Verbundmaterials 2 gezeigt, welches in der Querrichtung TD eingeschnürt wurde. Die uneingeschnürte Querabmessung 32 ist die Abmessung, die das Verbundmaterial ohne die Einschnürung haben würde. Die zweischneidigen Pfeile zeigen die Dehnbarkeit und die Rückziehfähigkeit des Verbundmaterials in der TD an. Wie hierin verwendet, bezieht sich die Bezeichnung „gestreifte Unebenheiten" auf dünne, schmal gerillte, oder kannelierte Falten in der nichtelastischen Filmschicht 12 des eingeschnürten Verbundmaterials. Auf 6 bezugnehmend können die gestreiften Unebenheiten im Allgemeinen bei 28 in der Oberfläche der Filmschicht 12' der Probe 6 (in den Beispielen unten) gezeigt werden. 6a ist eine vergrößerte Ansicht der 6. Wie in diesen Abbildungen gesehen werden kann, haben die gestreiften Unebenheiten ein variables und zufälliges Muster. 7–9 sind vergrößerte Querschnittsendansichten des Verbundmaterials 2 der 6 an unterschiedlichen Punkten entlang des Schnitts, welche die variablen Streifungen in der Filmschicht 12' zeigen, welche an dem einschnürbaren Material 14' angebracht ist. 7 zeigt im Allgemeinen eine trapezoide Streifung 40; 8 zeigt im Allgemeinen Falten 42; während 9 im Allgemeinen gezinnte Streifungen 44 zeigt. Wie hierin verwendet, wird die Bezeichnung „gezinnt" wie beim Ausbilden von gezinnten Formen verwendet, was gemäß Webster's Third New International Dictionary, Copyright 1986, „ein Formausbilden von ... [einem) gekerbten Muster ist, das in mittelalterlichen Gebäuden gebräuchlich ist". Die gestreiften Unebenheiten treten tatsächlich überwiegend in der nichtelastischen Filmschicht auf, jedoch können sie durch das eingeschnürte Material gesehen werden und dem gesamten Verbundmaterial ein vermehrt tuchartiges Aussehen geben. Wenn man die Filmschicht vom einschnürbaren Material nach dem Einschnüren ablösen würde, würde die Filmschicht die gestreiften Unebenheiten visuell beibehalten, während es das einschnürbare Material nicht würde. Der abgetrennte Film würde sich in der TD wie ein Akkordeon ausdehnen und zurückziehen. Eine Theorie, die diesem Phänomen zugeschrieben werden kann, ist, dass der Film tatsächlich kristallisiert und/oder sich in einem gewissen Maß plastisch verformt, wenn die gestreiften Unebenheiten ausgebildet werden, wodurch in den Film eine „Erinnerung" eingestellt wird, welche so wirkt, dass sich das Verbundmaterial zurückzieht nachdem es ausgedehnt worden ist.
Mit der Bezeichnung „nicht-elastisch° ist gemeint, dass die Lagenschichten aus Polymeren ausgebildet werden, welche im Allgemeinen als unelastisch angesehen werden. Das heißt, die Verwendung solcher unelastischer Polymere zur Ausbildung von Lagenschichten würde Lagenschichten ergeben, die nicht elastisch sind. Wie hierin verwendet bedeutet die Bezeichnung „elastisch" jegliches Material, das bei Anlegen einer beeinflussenden Kraft streckbar ist, d.h. um mindestens ungefähr 60 Prozent verlängerbar ist (d.h. auf eine gedehnte, beeinflusste Länge, die mindestens ungefähr 160 Prozent der entspannten unbeeinflussten Länge ist), und das bei Nachlassen der ausdehnenden, verlängernden Kraft sofort mindestens 55 Prozent seiner Ausdehnung wieder erlangt. Mit „sofort° ist gemeint, dass sich das elastische Material zum Beispiel wie ein Gummiband verhält und sich wieder erholt sobald die verlängernde Kraft entfernt wird. Ein hypothetisches Beispiel wäre eine ein (1) Inch Probe eines Materials, welches auf mindestens 1,60 Zoll (4,06 Zentimeter) verlängerbar ist, und das sich nach der Verlängerung auf 1,60 Zoll (4,06 Zentimeter) und dem Nachlassen sofort, d.h. innerhalb von weniger als einer Sekunde, auf eine Länge von nicht mehr als 1,27 Zoll (3,23 Zentimeter) erholt. Viele elastische Materialien können um viel mehr als 60 Prozent verlängert werden, z.B. 100 Prozent oder mehr, und viele von diesen werden sich nach Entlastung der ausdehnenden Kraft auf im Wesentlichen ihrer entspannte Ausgangslänge, z.B. auf innerhalb von 105 Prozent ihrer entspannten Ausgangslänge, erholen.
Die Bezeichnungen „ausdehnbar und rückziehbar" sind gewählt worden, um zu beschreiben, was das Verbundmaterial, das aus den nicht-elastischen Lagenschichten der vorliegenden Erfindung gebildet wird, nach Anlegen und Entfernen einer beeinflussenden Kraft tut. Der Fachmann für elastische Materialien hat herkömmlich den Ausdrucksweise „Strecken und Erholen" verwendet, um zu beschreiben, was ein elastisches Material nach Anwendung und Nachlassen einer beeinflussenden Kraft tut, wie oben beschrieben wurde.
Zum Zweck der vorliegenden Erfindung, worin die für die Ausbildung der Lagenschichten verwendeten Materialien nicht elastisch sind, ist die Terminologie „ausdehnbar und rückziehbar" gewählt worden, um die Phänomene zu beschreiben, die das Verbundmaterial nach Anlegen und Entfernen einer beeinflussenden Kraft zeigt. Die Verbundmaterialien der vorliegenden Erfindung dehnen nicht so weit wie hoch-elastisches Material aus, das sich über 500% ausdehnen kann. Tatsächlich dehnt der Filmanteil des Verbundmaterials sich nicht tatsächlich aus; stattdessen werden die gestreiften Unebenheiten im Wesentlichen vorübergehend entfernt, wenn eine beeinflussende Kraft in der Querrichtung angelegt wird. Wenn diese gestreiften Unebenheiten nicht permanent entfernt werden, indem zum Beispiel das Verbundmaterial in der Querrichtung überstreckt wird oder das ausgedehnte Verbundmaterial geheizt wird, um eine „neue" Erinnerung einzubringen, wird sich das Verbundmaterial schließlich auf nahe bei seiner ursprünglichen Ausdehnung zurückziehen. Eine solche Eigenschaft ist zuvor bei Verbundmaterialien unbekannt gewesen, welche nur aus nicht-elastischen einschnürbaren Materialien und Filmmaterialien ausgebildet wurden.
Wie hierin verwendet, umfasst die Bezeichnung „Polymer" im Allgemeinen Homopolymeren, Copolymere, z.B., Block-, Pfropf-, stochastische und alternierende Copolymere, Terpolymere, etc. und Mischungen und Modifikationen davon, sie ist jedoch nicht darauf beschränkt. Solche Mischungen umfassen Mischungen von unelastischen Polymeren mit elastischen Polymeren, solange die elastischen Polymere in einer solchen Menge und Zusammensetzung verwendet werden, dass deren Verwendung den Polymerfilm nicht elastisch machen würde. Wenn nicht ausdrücklich begrenzt, soll die Bezeichnung „Polymer" alle möglichen geometrischen Konfigurationen des Moleküls umfassen. Diese Konfigurationen umfassen isotaktische, syndiotaktische und zufällige Symmetrien, sind jedoch nicht darauf begrenzt.
Die nicht-elastische Filmschicht 12 kann entweder aus Gieß- oder aus Luftstrom-Filmanlagen gewonnen werden, kann koextrudiert sein und kann wenn gewünscht geprägt werden. Die Filmschicht kann aus jeder geeigneten nicht-elastischen Polymerzusammensetzung ausgebildet werden.
Solche Polymere umfassen nicht-elastische extrudierbare Polymere wie Polyolefin oder eine Mischung von Polyolefinen, Nylon, Polyester und Äthylenvinylalkohol, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Insbesondere enthalten geeignete Polyolefine Polypropylen und Polyäthylen. Andere geeignete Polymere enthalten jene, die im US-Patent Nr. 4,777,073 von Sheth, übertragen auf Exxon Chemical Patents Inc., beschrieben werden, wie etwa ein Copolymer von Polypropylen und Polyäthylen mit geringer Dichte oder Polyäthylen mit niedriger linearer Dichte.
Andere geeignete Polymere enthaften jene, welche als Single-Site katalysierte Polymere wie „Metallocen" Polymere bezeichnet werden, die gemäß einem Metallocen-Prozess hergestellt werden, und die begrenzte elastische Eigenschaften haben. Die Bezeichnung „Metallocen-katalysierte Polymere", wie sie hierin verwendet wird, umfasst jene Polymermaterialien als Katalysatoren, die durch die Polymerisierung von mindestens Äthylen unter Verwendung von Metallocenen oder Katalysatoren begrenzter Geometrie hergestellt werden, eine Klasse von Metallocenischen Komplexen. Z.B. ist Ferrocen ein geläufiges Metallocen, ein Komplex eines Metalls zwischen zwei Cyclopentadienyl (Cp) Liganden. Metallocen-Prozesskatalysatoren umfassen unter anderem bis (n-Butylcyclopentadienyl) Titandichlorid, bis (n-Butylcyclopentadienyl) Zirkoniumdichlorid, bis (Cyclopentadienyl) Scandiumchlorid, bis (Indenyl) Zirkoniumdichlorid, bis (Methylcyclopentadienyl) Titandichlorid, bis (Methylcyclopentadienyl) Zirkoniumdichlorid, Cobaltocen, Cyclopentadienyltitantrichlorid, Ferrocen, Hafnocendichlorid, Isopropyl (Cyclopentadienyl, -1-Flourenyl) Zirkoniumdichlorid, Molybdocendichlorid, Nickelocen, Niobocendichlorid, Ruthenocen, Titanocendichlorid, Zirconocenchloridhydrid, Zirconocendichlorid. Eine vollständigere Liste solcher Verbindungen ist im US-Patent Nr. 5,374,696 von Rosen et al. – und übertragen auf Dow Chemical Company – enthalten. Solche Verbindungen sind auch im US-Patent Nr. 5,064,802 von Stevens et al. – ebenfalls auf Dow übertragen – enthalten.
Solche Metallocenpolymere sind von Exxon Chemical Company aus Baytown, Texas, unter dem Handelsnamen EXXPOL^® für Polypropylen-basierte Polymere und EXACT^® für Polyäthylen-basierte Polymere erhältlich. Dow Chemical Company aus Midland, Michigan, vertreibt Polymere, welche unter dem Namen ENGAGE^® gehandelt werden. Vorzugsweise sind die Metallocenpolymere ausgewählt aus: Copolymere des Äthylens und 1-Butens, Copolymere des Äthylens und 1-Hexens, Copolymere des Äthylens und 1-Oktens, sowie Kombinationen davon. Für eine ausführlichere Beschreibung der Metallocenpolymere und des Prozesses zum Herstellen derselben, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, siehe die allgemein übertragene US-Patentanmeldung Nr. 774,852 und 854,658 zuerst eingereicht am 27. Dezember 1996 im Namen von Gwaltney et al., welche hierin durch Bezug in ihrer Gesamtheit einbezogen wird. Im Allgemeinen haben die Metallocen-abgeleiteten Äthylen-basierten Polymere der vorliegenden Erfindung eine Dichte von mindestens 0,900 g/cm³.
Die nicht-elastische Filmschicht kann eine mehrschichtige Filmschicht sein, die eine Kernschicht, oder „B" Schicht, und eine oder mehrer Oberschichten, oder „A" Schichten, auf einer Seite oder auf beiden Seiten des Kerns umfassen kann. Wenn mehr als eine Oberschicht vorhanden ist, besteht keine Notwendigkeit, dass die Oberschichten die gleichen sind. Zum Beispiel, kann es eine A Schicht und eine A' Schicht geben. Alle oben genannten Polymere sind für Verwendung als Kernschicht eines mehrschichtigen Filmes geeignet. Alle hierin offenbarten Füllmaterialien sind zur Verwendung in irgendeiner Filmschicht geeignet.
Die Oberschicht enthält gewöhnlich extrudierbare thermoplastische Polymere und/oder Zusätze, die der nicht-elastischen Filmschicht spezielle Eigenschaften geben. Deshalb kann die Oberschicht aus Polymeren ausgebildet sein, welche solche Eigenschaften wie antimikrobiell, sperrend, Wasserdampfdurchlässigkeit, Adhäsions- und/oder Antiblockierungseigenschaften zur Verfugung stellen. Die Polymere werden folglich wegen der bestimmten gewünschten Eigenheiten ausgewählt. Beispiele von möglichen Polymeren, die allein oder in Kombination verwendet werden, enthalten Homopolymere, Copolymere und Mischungen von Polyolefinen sowie Äthylenvinylazetat (EVA), Äthylenethylacrylat (EEA), Äthylenacrylsäure (EAA), Äthylenmethylacrylat (EMA), Äthylenbutylacrylat (EBA), Polyester (PET), Nylon (PA), Äthylenvinylalkohol (EVOH), Polystyren (PS), Polyurethan (PU) und olefinische thermoplastische Elastomere, die Mehrstufenreaktorprodukte sind, worin ein amorphes Äthylenpropylen-Zufallscopolymer molekular in einer überwiegend semikristallinen kontinuierlichen Hoch-Polypropylen-Monomer-/Niedrigäthylenmonomermatrix dispergiert wird. Die Oberschicht kann aus irgendeinem semikristallinen oder amorphen Polymer ausgebildet sein, einschließlich einem elastischen. Jedoch ist die Oberschicht im Allgemeinen ein Polyolefin wie Polyäthylen, Polypropylen, Polybutylen oder ein Äthylenpropylen-Copolymer, kann jedoch auch insgesamt oder teilweise Polyamid wie Nylon, Polyester wie Polyäthylenterephthalat, Polyvinylidenfluorid, Polyacrylat wie Poly(Methylmethacrylat) (nur in Mischungen) und dergleichen und Mischungen davon sein.
Die nicht-elastischen Filmschichten der vorliegenden Erfindung können aus atmungsfähigen oder nicht-atmungsfähigen Materialien ausgebildet sein. Die nicht-elastische Filmschicht kann Füllmaterialien wie Mikroporen entwickelnde Füllmaterialien, z.B. Kalziumkarbonat; Opazitätsmittel, z.B. Titandioxid; und Antiblockirungszusätze, z.B. Kieselgur enthalten.
Füllmaterialien mit sich entwickelnden Mikroporen können während der Orientierung der nicht-elastischen Filmschicht einbezogen werden, mit dem Resultat von atmungsfähigen Filmen. Sobald der Partikel-gefüllte Film ausgebildet worden ist, wird er dann entweder ausgedehnt oder geknüllt, um Wege durch den Film zu erzeugen. Um ein resultierendes Verbundmaterial im Allgemeinen für die vorliegende Erfindung als „atmungsfähig (atmend)" zu bezeichnen, sollte es eine Wasserdampftransmissionsrate (WVTR) von mindestens ungefähr 250 g/m²/24 Stunden haben, was durch ein unten beschriebenes Testverfahren gemessen werden kann. Vorzugsweise hat das Verbundmaterial ein WVTR von mindestens ungefähr 1000 g/m²/24 Stunden.
Wie hierin verwendet, bedeutet ein „Mikroporen entwickelndes Füllmaterial", dass es Feststoffe und andere Arten von Materialien umfasst, die dem Polymer hinzugefügt werden können und mit dem extrudierten Film chemisch nicht interferieren oder diesen nicht nachteilig beeinflussen, sondern geeignet sind, gleichmäßig durch die Filmschicht verteilt zu werden. Im Allgemeinen sind die Mikroporen entwickelnden Füllmaterialien in Feststoffform, und sie werden normalerweise eine leicht kugelförmige Form mit durchschnittlichen Teilchengrößen im Bereich von etwa 0,5 bis ungefähr 8 Mikron aufweisen. Die nicht-elastische Filmschicht enthält normalerweise mindestens ungefähr 20 Volumenprozent, vorzugsweise ungefähr 20 bis ungefähr 45 Volumenprozent, von Mikroporen entwickelndem Füllmaterial, basierend auf dem Gesamtvolumen der Filmschicht. Sowohl organische als auch anorganische Mikroporen entwickelnde Füllmaterialien werden im Rahmen dieser Erfindung betrachtet, vorrausgesetzt, dass sie nicht mit dem Filmausbildungsprozess, der Atmungsfähigkeit der resultierenden nicht-elastischen Filmschicht, den Flüssigkeitssperreigenschaften der Filmschicht oder seine Fähigkeit, an einer anderen Lagenschicht gebondet zu werden, interferiert.
Beispiele von Mikroporen entwickelnden Füllmaterialien enthalten Kalziumkarbonat (Ca-CO₃), verschiedene Arten von Lehm, Silika (SiO₂), Aluminiumoxid, Bariumsulfat, Natriumkarbonat, Talkum, Magnesiumsulfat, Titandioxid, Zeolithe, Aluminiumsulfat, zelluloseartige Pulver, Kieselgur, Magnesiumsulfat, Magnesiumkarbonat, Bariumkarbonat, Kaolin, Glimmer, Kohlenstoff, Kalziumoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumhydroxid, Zellstoffpulver, Holzpulver, Zellulosederivate, Polymerpartikel, Chitin und Chitinderivate. Die Mikroporen entwickelnden Füllmaterialien können optional mit einer Fettsäure beschichtet sein, wie Stearinsäure oder einer Fettsäure, die längerkettig als Stärke ist, wie etwa Behensäure, die den mengenmäßigen freien Fluss von Partikeln und die Einfachheit ihrer Verteilung in der Polymermatrix erleichtern kann. Es können auch Silika-enthaftende Füllmaterialien in einer wirksamen Menge vorhanden sein, um Antiblockierungseigenschaften zur Verfügung zu stellen.
Das nicht-elastische einschnürbare Material der vorliegenden Erfindung ist luftdurchlässig. Solche nicht-elastische einschnürbare Materialien umfassen Vliesstoffe, gesponnene Materialien und gestrickte Materialien. Wie hierin verwendet, bedeutet die Bezeichnung „Vliesstoffgewebe oder Vliesstoff-Faserflor" ein Gewebe, das eine Struktur von einzelnen Fasern oder Fäden, die ineinander gelegt sind, jedoch nicht in einer identifizierbaren Weise wie bei einem gestrickten Gewebe. Vliesstoffgewebe oder Faserflore werden in vielen Prozessen ausgebildet, z.B. Prozesse für gebondetes kardiertes Gewebe, Schmelzspinn-Prozesse und Spunbonding-Prozesse. Das Basisgewicht der Vliesstoffgewebe wird normalerweise in Unzen Material pro Quadratyard (osy) ausgedrückt, oder in Gramm pro Quadratmeter (g/m²) und die geeigneten Faserdurchmesser werden normalerweise in Mikron ausgedrückt. (Es ist zu beachten, dass osy in g/m² umgewandelt werden, indem osy mit 33,91 multipliziert wird). Das nicht-elastische einschnürbare Material der vorliegenden Erfindung hat ein Basisgewicht von 5 bis 90 g/m², vorzugsweise 10 bis 90 g/m², höchst vorzugsweise 20 bis 60 g/m².
Das nicht-elastische einschnürbare Material wird vorzugsweise aus mindestens einem Element ausgebildet, ausgewählt aus Fasern und Filamenten aus unelastischen Polymeren. Solche Polymere umfassen Polyester, z. B. Polyäthylenterephthalat, Polyolefine, z. B. Polyethylen und Polypropylen, Polyamide, z.B. Nylon 6 und Nylon 66. Diese Fasern oder Fäden werden alleine oder in einer Mischung aus zwei oder mehreren davon verwendet. Geeignete Fasern zur Ausbildung des einschnürbaren Materials 14 umfassen natürliche und synthetische Fasern, sowie Zweikomponenten-, Mehrkomponenten- und Form-Polymerfasern. Eine Vielzahl von einschnürbaren Materialien kann gemäß der vorlie genden Erfindung ebenfalls verwendet werden. Beispiele solcher Materialien können z.B.: Spinnvlies-/Schmelzspinn-Verbundstoffe und Spinnvlies-/Schmelzspinn-/Spinnvlies-Verbundstoffe, wie sie der Lehre von Brock et al., US-Patent Nr. 4,041,203 zu entnehmen sind, das hierin durch Bezug in seiner Gesamtheit einbezogen wird. Einschnürbare Materialien können auch aus „coform" ausgebildet werden, wie im übertragenen US-Patent Nr. 4,100,324 von Anderson et al. beschrieben.
Wie hierin verwendet, bezieht sich die Bezeichnung „Spinnvlies-Fasern" auf Fasern mit kleinem Durchmesser, die mittels Extrudieren durch eine oder mehrer Extruder ausgebildet werden, die an einer oder mehreren Bänken angebracht sind, die mindestens aus einer Übertragungsleitung und den Drehplatten besteht, um geschmolzenes thermoplastisches Material aus einer Mehrzahl von feinen, normalerweise kreisförmigen Kapillaren in einer Spinndüse als Filamente zu erzeugen, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann schnell verringert wird, wie z.B. in Appel et al., US-Patent Nr. 4,340,563; Matsuki et al., US-Patent Nr. 3,802,817; Dorschner et al., US-Patent Nr. 3,692,618; Kinney, US-Patent. Nr. 3,338,992 und 3,341,394; Hartman, US-Patent Nr. 3,502,763; und Dobo et al., US-Patent Nr. 3,542,615. Spinnvlies-Fasern sind im Allgemeinen nicht klebrig, wenn sie auf einer Sammelfläche abgelegt werden. Spinnvlies-Fasern sind im Allgemeinen kontinuierlich und haben durchschnittliche Durchmesser (aus einer Probe von mindestens 10) größer als 7 Mikron, häufiger zwischen ungefähr 10 und 40 Mikron. Die resultierende Matte aus Fasern wird dann gebondet, um ein starkes einschnürbares Gewebe zu bilden. Dieses Bonding (Verbinden) kann durch Ultraschall-Bonding, chemisches Bonding, adhäsives Bonding, thermisches Bonding, Nadellochung, Hydrowirren und dergleichen durchgeführt werden.
Wie hierin verwendet, bedeutet die Bezeichnung „schmelzgesponnene Fasern" jene Fasern, die durch Extrudieren ein geschmolzenen thermoplastischen Materials durch eine Vielzahl von feinen, normalerweise kreisförmigen Düsenkapillaren als geschmolzene Fäden oder Filamente in konvergierende, normalerweise heiße Gasströme (z.B. Luft) mit hoher Geschwindigkeit ausgebildet werden, welche die Filamente des geschmolzenen thermoplastischen Materials verdünnen, um ihren Durchmesser zu verringern, was bis auf Mikrofaser-Durchmesser sein kann. Danach werden die schmelzgesponnenen Fasern durch den Hochgeschwindigkeitsgasstrom getragen und werden auf einer Sammelfläche abgelegt, um ein Vlies aus zufällig verteilten schmelzgesponnen Fasern zu bilden. Ein solcher Prozess wird z.B. im US-Patent Nr. 3,849,241 von Butin et al. offenbart. Schmelzgesponnene Fasern sind Mikrofasern, die kontinuierlich oder diskontinuierlich sein können und im Allgemeinen im durchschnittlichen Durchmesser kleiner als 20 Mikron sind.
Wie hierin verwendet, bedeutet die Bezeichnung „Mikrofasern" Fasern mit kleinem Durchmesser, die einen durchschnittlichen Durchmesser von nicht größer als z.B. ungefähr 75 Mikron haben, einen durchschnittlichen Durchmesser von ungefähr 0,5 Mikron bis ungefähr 50 Mikron haben, insbesondere ungefähr 2 Mikrons bis ungefähr 40 Mikron. Ein andere häufig verwendete Bezeichnung für den Faserdurchmesser ist Denier, der als Gramm pro 9000 Meter einer Faser definiert ist und als Faserdurchmesser (in Mikron) zum Quadrat, multipliziert mit der Polymerdichte in Gramm/cm³, multipliziert mit 0,00707 berechnet werden kann. Für das gleiche Polymer gibt ein niedrigerer Denier eine feinere Faser an, und ein höherer Denier gibt eine stärkere oder schwerere Faser an. Z.B. kann der Durchmesser einer Polypropylenfaser, der mit 15 Mikron angegeben wird, durch Quadrieren, das Multiplizieren des Resultats mit 0,89 g/cm³ und das Multiplizieren mit 0,00707 in einen Denierwert umgewandelt werden. Deshalb hat eine 15 Mikron Polypropylenfaser einen Denierwert von ungefähr 1,42 (15²·0,89·0,00707 = 1,415). Außerhalb der Vereinigten Staaten ist die Maßeinheit häufiger das „tex", welche als Gramm pro Kilometer Faser definiert ist. Tex kann als Denier/9 berechnet werden.
Viele Polyolefine sind zur Faserproduktion gemäß der vorliegenden Erfindung verfügbar, z.B. umfassen faserbildende Polypropylene Escorene^® PD 3445 Polypropylen der Exxon Chemical Company und PF-304 der Himont Chemical Company. Polyethylene wie ASPUN^® 6811A Decklagen-Polyäthylen mit geringer Dichte von Dow Chemical, 2553 LLDPE und 25355 und 12350 Polyäthylen mit hoher Dichte sind ebenfalls geeignete Polymere. Die Polyethylene haben Schmelzströmungsgeschwindigkeiten von ungefähr 26, 40, 25 beziehungsweise 12. Viele andere Polyolefine sind kommerziell verfügbar.
Die Vliesstoff-Schicht kann gebondet werden, um ein diskretes Bondmuster mit einer vorgegebenen Bondfläche einzuprägen. Dies ist als thermisches Punktbonden bekannt. „Thermisches Punktbonden" beinhaltet das Durchführen eines zu bondenden Vlieses aus Fasern zwischen einem geheizten Kalander oder einer gemusterten Walze und einer Riffelwalze. Die Kalanderwalze ist gemustert, damit das gesamte einschnürbare Material nicht über seine gesamten Oberfläche gebondet wird. Tatsächlich ist dieses Merkmal für das Einschnüren der hierin beschriebenen einschnürbaren Materialien sehr wichtig. Wenn zu viel Bond(Bindungs)fläche auf dem einschnürbaren Material vorhanden ist, bricht es vor dem Einschnüren. Wenn es nicht genügend Bondfläche gibt, dann reißt das einschnürbare Material auseinander. Gewöhnlich ist die geeignete prozentuale Bindungsfläche bei der vorliegenden Erfindung im Bereich von um 5% bis um 40% der Fläche des einschnürbaren Materials. Es sind viele Muster für Kalenderwalzen entwickelt worden. Wie der Fachmann erkennen wird, sind Prozentsätze der Bondfläche notwendigerweise als Näherungswerte oder in Bereichen beschrieben, da Bondkontaktpins nor malerweise verjüngt sind und sich mit der Zeit abnutzen. Wie der Fachmann auch erkennt, sind Bezüge auf „Pins/in.²" und "Bindungen/in.²" etwas auswechselbar, da die Pins Bindungen in der Substratfläche erzeugen, die im Wesentlichen in der gleichen Größe und im gleichen Oberflächenverhältnis sind wie die Pins auf der Walze. Es gibt einige diskrete Bondmustern, die verwendet werden können. Siehe z.B. Brock et al., US-Patent Nr. 4,041,203. Ein Beispiel eines Musters hat Punkte und ist das Hansen-Pennings- oder „H&P-" Muster mit ungefähr 200 Bindungen/Quadratzoll, wie der Lehre des US-Patents Nr. 3,855,046 von Hansen und Pennings zu entnehmen ist. Das H&P-Muster hat quadratische Punkt- oder Pin-Bindungsflächen, worin jeder Pin eine seitliche Ausdehnung von z.B. 0,038 Zoll (0,965 Millimeter) hat, was in einem Muster mit einer Bindungsfläche von ungefähr 30% resultiert. Ein anderes typisches Punktbondmuster ist das erweiterte Hansen und Pennings oder „EHP-" Bondmuster, das eine Bondfläche von ungefähr 15% bis 18% erzeugt, das einen quadratischen Pin mit einer seitlichen Ausdehnung von z.B. 0,037 Zoll (0,94 Millimeter) und einen Pindichte von ungefähr 100 Pins/in² haben kann. Ein anderes typisches Punktbondmuster, mit „714" bezeichnet, hat quadratische Pin-Bindungsflächen, worin jeder Pin eine seitliche Ausdehnung von z.B. 0,023 Zoll für eine Bondfläche von 15% bis 20% haben kann, bei ungefähr 270 Pins/in². Andere geläufige Muster umfassen ein „Ramisch" Rhombusmuster mit sich wiederholenden Rhomben, die eine Bondfläche von 8% bis 14% und 52 Pins/in.² haben, ein HDD Muster, welches Punktbindungen mit ungefähr 460 Pins/in.² umfasst, die eine Bondfläche von ungefähr 15% bis ungefähr 23% haben, sowie ein Drahtwebmuster, das so aussieht wie der Name andeutet, z.B. wie ein Drahtfenster, und einen Bondbereich von 15% bis 20% und 302 Bindungen/in.² hat. Ein anderes Bondmuster für ein Außen-Spinnvlies ist ein „S" Muster, wie im allgemein übertragenen US-Patent Nr. 5,964,742 von McCormack et al. beschrieben, welches hierin durch Bezug in seiner Ganzheit einbezogen wird.
Das Laminieren der Filmschicht an das einschnürbare Material, um das Verbundmaterial der vorliegenden Erfindung auszubilden kann durch die typischen Verfahren geschehen, die im Stand der Technik bekannt sind, einschließlich adhäsives Bonding, Punktbonden, thermisches Punktbonden und akustisches Schweißen. Die Verwendung von unelastischen und/oder elastischen Haftmitteln für das adhäsive Bonding wird hierin betrachtet. Wie ausführlicher unten behandelt wird, ist nicht gefunden worden, dass die Verwendung eines elastischen Haftmittels sich auf die Leichtigkeit der Dehnbarkeit auswirkt. Wenn die Filmschicht und das einschnürbare Material durch die Verwendung von Hitze und/oder Druck gebondet werden, können Laminiermittel 30 (1) wie etwa Laminierwalzen verwendet werden. Die Laminierwalzen können geheizt werden, und Punktbonden kann eingesetzt werden. Die Temperatur, auf welche die Laminierwalzen geheizt werden, hingt von den Eigenschaften des Filmes und oder des einschnürbaren Materials ab, ist aber normalerweise im Bereich von 200–275°F (93–135°C). Die Laminierwalzen können jeweils glatt oder gemustert sein, oder eine Walze kann glatt sein, während die andere Walze gemustert ist. Wenn eine der Walzen gemustert ist, wird sie bei dem resultierenden eingeschnürten Verbundmaterial 2 ein diskretes Bondmuster mit einer vorgegebenen Bondfläche erzeugen.
In der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls die Befestigung eines zweiten einschnürbaren Materials betrachtet, welches einfach abgewickelt und an dem teilweise gedehnten Film, am eingeschnürten Verbundmaterial, oder am teilweise eingeschnürten Verbundmaterial laminiert werden kann, wie oben beschrieben, oder direkt in der Prozesslinie ausgebildet wird. Solche dreilagigen Verbundmaterialien sind in medizinischen und industriellen Schutzbekleidungs-Anwendungen besonders nützlich. Ähnlich können andere Filmschichten oder teilweise ausgedehnte Filmschichten kombiniert werden.
Wie zuvor angegeben worden ist, kann das eingeschnürte Verbundmaterial 2 in einer breiten Vielzahl von Anwendungen, einschließlich saugfähige Hygieneartikel oder Bekleidung wie Windeln, Trainingswindelhosen, Inkontinenz-Einrichtungen und Frauen-Hygieneprodukte wie Damenbinden verwendet werden. Die Verbundmaterialien, die aus der vorliegenden Erfindung resultieren, fügen sich vorzugsweise besser am Körper des Trägers an, mit dem Ergebnis eines besseren Pass-Sitzes und Komforts. Ein beispielhafter Artikel 80, eine Windel, ist in 4 gezeigt. Auf 4 bezugnehmend enthalten die meisten solcher saugfähigen Hygieneartikel 80 eine flüssigkeitsdurchlässige Ober- oder Deckschicht 82, eine rückseitige Lage oder Außenabdeckung 84 und einen saugfähigen Kern 86, der zwischen der Deckschicht 82 und der rückseitigen Schicht 84 angeordnet ist und darin aufgenommen ist. Artikel 80, wie etwa Windeln, können auch eine Art von Befestigungsmitteln 88 wie haftende Befestigungbänder oder mechanische Haken und schleifenartige Befestigungselemente umfassen, um das Kleidungsstück beim Träger an der richtigen Stelle zu halten.
Das eingeschnürte Verbundmaterial 2 kann verwendet werden, um verschiedene Teile des Artikels auszubilden, einschließlich der rückseitigen Schicht 84, ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Wenn das eingeschnürte Verbundmaterial als rückseitige Schicht 84 verwendet wird, ist es normalerweise vorteilhaft, die Vliesstoffen nach außen weisend, weg vom Träger anzubringen. Zusätzlich kann es in solchen Ausführungsformen möglich sein, den Vliesstoffen den Anteil des eingeschnürten Verbundmaterials als Schleifenteil der Haken- und Schleifenkombination von Befestigungsmitteln 88 zu verwenden.
Da das eingeschnürte Verbundmaterial eine TD Dehnbarkeit und Rückziehfähigkeit hat, kann das elastische Hüftband 90 während der Windelproduktion in einer nichtausgedehnten Konfiguration angebracht/einbezogen werden und den Veredlungsprozess erheblich vereinfachen. Das resultierende Hüftband wird sich auch viel besser ausdehnen, wieder erholen und um die Taille des Babys abdichten. Eingeschnürte Verbundmaterialien der vorliegenden Erfindung sind gleichermaßen bei Artikeln nützlich, die in medizinischen Anwendungen verwendet werden. Auf 5 bezugnehmend, ist das eingeschnürte Verbundmaterial 2 verwendet worden, um einen beispielhaften in medizinischen Anwendungen nützlichen Artikel auszubilden, in diesem Fall eine Gesichtsmaske 60.
Noch ein anderer beispielhafter Artikel ist ein Kleidungsstück wie etwa ein Labormantel oder Arbeitskleidung. Ein besonders störender Aspekt bei der Verwendung des nichtelastischen Verbundmaterials nach dem Stand der Technik ist der Mangel an „Nachgeben", wie oben ausgeführt wurde. Dieses kann am besten im Kontext von Verbiegen eines Laminat-kaschierten Ellbogens verstanden werden. Wenn Stand der Technik Verbundmaterial verwendet wurde, um das Kleidungsstück herzustellen, und wenn sich der Ellbogen verbiegt, zieht sich das Material um den Ellbogen stramm, was dazu führen kann, dass das Material reißt oder zumindest dem Träger unangenehm ist. Wenn das Kleidungsstück jedoch aus einem eingeschnürten Verbundmaterial der vorliegenden Erfindung ausgebildet wäre, wird das Material „nachgeben" wenn sich der Ellbogen biegt und danach dazu neigen, zu seiner vorherigen Form zurückzukehren. Das Verbundmaterial würde sich nicht mit einer starken Kraft erholen, sondern sehr sanft, so dass der Komfort beibehalten werden könnte.
Ein Vorteil des Verwendens von eingeschnürten Verbundmaterials 2 in solchen Anwendungen ist, dass die Artikel im Aussehen und Anfühlen mehr „stoffartig" sind. Zusätzlich erlaubt es die Querdehnbarkeit und die Rückziehfähigkeit, dass sich der Artikel enger an den Körper des Trägers anpasst.
Das eingeschnürte Verbundmaterial der vorliegenden Erfindung kann Eigenschaften wie Festigkeit, Wasserhöhe und Atmungsfähigkeit beibehalten, während Verbesserungen bei den „stoffartigen" Eigenschaften wie Anpassungsfähigkeit und Querdehnbarkeit und Rückziehfähigkeit erhalten werden. Die Vorteile und andere Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden am besten durch die folgenden Beispiele veranschaulicht.
BEISPIELE
Proben der vorliegenden Erfindung wurden wie unten beschrieben vorbereitet. Die Proben wurden dann den folgenden Tests unterworfen:
Dehnungstest: Der Dehnungstest misst die Festigkeit und die Dehnung oder die Spannung eines Gewebes, wenn es unidirektionalem Druck gemäß dem ASTM Standardtest D 5034-95, sowie dem Bundestest-Verfahrensstandard Nr. 191A Verfahren 5102-78 unterworfen werden. Dieser Test maß die Festigkeit in pound und die prozentuale Ausdehnung beim Verlängem der Probe bis sie riss. Höhere Zahlen geben jeweils ein festeres und/oder dehnbareres Gewebe an. Die Bezeichnung „Höchstlast" bedeutet die Maximallast oder -kraft, ausgedrückt in pounds, die benötigt wird, um eine Probe in einem Dehnungstest bis zum Reißen oder Bersten zu verlängern. Die Bezeichnung „Spannung" oder „Prozentausdehnung" bedeutet die Zunahme der Länge einer Probe während eines Dehnungstests, der als Prozentsatz ausgedrückt wird. Werte für Höchstlast und Spannung bei Höchstlast wurden unter Verwendung einer Breite des Gewebes von 3 × 6 Inch (76 × 152 mm), einer 3 Inch (76 mm) Klammerbreite, einer Messlänge von 3 Inch (76 mm) und eine konstanten Ausdehnungsrate von 12 Inch/Min. (305 mm/Min.) erhalten, wobei die gesamte Probenbreite mit der Klammer gegriffen wurde. Die Probe wurde z.B. in einem 1130 Instron, erhältlich von Instron Corporation, oder einem Thwing-Albert Modell INTELLECT II, erhältlich von Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Rd., Philadelphia, PA. 19154, festgeklemmt, und die Einheit wurde entsprechend der Standardprozedur auf Null eingestellt, ausgeglichen und kalibriert.
Atmungsfähigkeitstest: Die Wasserdampftransmissionsrate (WVTR) für die Beispielmaterialien wurde allgemeinen gemäß dem folgenden Testverfahren berechnet, um die Atmungsfähigkeit der Proben zu messen. Das Testverfahren führt ein Mittel ein, die normalisierte Rate der Wasserdampftransmission durch festen und poröse Filme, Vliesstoffmaterialien und andere Materialien festzustellen, während sie unter stabilen Bedingungen sind. Das auszuwertende Material wird an der Oberseite eines Wasserbechers dicht angebracht und in einer temperaturgeregelten Umgebung platziert. Verdampfung des Wassers in dem Becher resultiert in einem verhältnismäßig höheren Dampfdruck innerhalb des Bechers als dem Dampfdruck der Umgebung außerhalb des Bechers. Dieser Unterschied bezüglich des Dampfdrucks bewirkt, dass der Dampf innerhalb des Bechers durch das Testmaterial zur Außenseite des Bechers strömt. Die Rate dieses Stroms ist von der Permeabilität des Testmaterials abhängig, das an der Oberseite des Bechers dicht angebracht ist. Der Unterschied zwischen dem Anfangs- und Endgewicht des Bechers wird verwendet, um die Wasserdampftransmissionsrate zu errechnen. Insbesondere wurden kreisförmigen Proben mit einem Durchmesser von drei Inch aus jedem der Testmaterialien geschnitten, und das Vergleichsmaterial war ein Stück CEL-GARD^® 2500 Film von Hoechst Celanese Corporation. CELGARD^® 2500 Film ist ein mikroporöser Polypropylenfilm. Die Testschale war ein 68-1 Vapometer-Becher, der von Thwing-Albert Instrument Company aus Philadelphia, PA vertrieben wird. Hundert Milliliter Wasser wurden in jeden Vapometer-Becher gegossen und einzelne Proben der Testmaterialien und des Vergleichsmaterials wurden über die geöffneten Oberseiten der einzelnen Becher angebracht. Eine Gummidichtung und ein Metallring (am Becher befestigt) wurden über der Probe angebracht und mit Metallklammem festgeklemmt. Das Probentestmaterial und das Vergleichsmaterial wurden der Raumtemperatur über einen Kreis mit 6,5 Zentimeter Durchmesser und einer ausgesetzten Fläche von ungefähr 33,17 Quadratzentimeter ausgesetzt. Die Becher wurden in einen Ofen bei ungefähr 38 °C (100 °F) eingebracht, lange genug, dass die Becher thermisches Gleichgewicht erreichen. Die Becher wurden aus dem Ofen entfernt, gewogen und zurück in den Ofen eingebracht. Der Ofen war ein Ofen mit konstanter Temperatur durch den externe Luft zirkuliert, um eine Wasserdampfansammlung im Innern zu verhindern. Ein geeigneter Druckluftofen ist z.B. ein Blue M Power-O-Matic 60 Ofen, der von Blue M. Electric Company in Ispeak, Illinois vertrieben wird. Nach 24 Stunden wurden die Becher aus dem Ofen entfernt und wieder gewogen. Die Wasserdampftransmissionsratenwerte des vorläufigen Test wurden mit Gleichung (1) unten errechnet: APP MVT = (Gramm Gewichtsverlust über 24 Stunden) × 7571/24, ausgedrückt in g/m2/24 Stunden (I)
Die näherungsweise Feuchtigkeitsdampftransmission wird mit „APP MVT" bezeichnet. Unter den vorgegebenen eingestellten Bedingungen von ungefähr 38 °C (100 °F) und einer relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebung ist die WVTR für das CELGARD^® 2500 Vergleichsmaterial als 5000 Gramm pro Quadratmeter über 24 Stunden definiert worden. Dementsprechend wurde die Kontrollprobe bei jedem Test mit aufgenommen, und die vorläufigen Testwerte wurden mittels Gleichung (II) unten auf die eingestellten Bedingungen korrigiert: WVTR = (Test WVTR/Vergleich WVTR) × (5000 g/m2/24 Stunden) (II)
Wassersäule: Eine Maß für die Flüssigkeitssperreigenschaften einer Textilie ist der Wassersäulentest. Der Wassersäulentest bestimmt die Höhe von Wasser (in Zentimeter), welche das Gewebe trägt, bevor eine vorbestimmte Menge von Flüssigkeit hindurch durchläuft, normalerweise 3 Tropfen. Eine Textilie mit einem höheren Wassersäulenstand hat eine größere Sperrwirkung gegenüber Flüssigkeitsdurchlass als eine Textilie mit einer niedrigeren Wassersäule. Der Wassersäulentest wird gemäß dem Bundesteststandard 191A, Verfahren 5514 mit einem Textest FX-3000 Hydrostatic Head Tester durchgeführt, der von Marlo Industries, Inc., P.O. Box 1071, Concord, North Carolina erhältlich ist. Ein kreisförmiger Kopf mit einem inneren Umfang von 26 Zentimeter wurde verwendet, um die Probe nach unten festzuklemmen.
% Theoretische Dehnbarkeit: Die prozentuale theoretische Dehnbarkeit ist der Betrag von Dehnbarkeit und Rückziehfähigkeit, der für die eingeschnürten Verbundmaterialien der vorliegenden Erfindung erwartet werden kann, basierend darauf, um wie viel die ursprüngliche Breite verringert ist und unter den Annahme, dass das ursprüngliche Verbundmaterial keine inhärente Dehnbarkeit hat. In den folgenden Gleichungen ist die ursprüngliche Breite die nicht-eingeschnürte Breite (Querrichtung) des Verbundmaterials, während die eingeschnürte Breite die Breite des Verbundmaterials nach der Einschnürung ist. Die % theoretische Dehnbarkeit kann wie folgt bestimmt werden:
% Theoretische Dehnbarkeit = 100 × [(ursprüngliche Breite – eingeschnürte Breite)/eingeschnürte Breite]
was umgeformt werden kann zu:
% Theoretische Dehnbarkeit = 100 × [(ursprüngliche Breite/eingeschnürte Breite) -1] Die % der ursprünglichen Breite, die das Verbundmaterial eingeschnürt ist, kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden:
% ursprüngliche Breite = 100 × (eingeschnürte Breite/ursprüngliche Breite) was umgeformt werden kann zu:
(ursprüngliche Breite/eingeschnürte Breite) = 100/% ursprüngliche Breite Einsetzten diese Gleichung in die % theoretische Dehnbarkeit oben:
% Theoretisches Dehnbarkeit = 100 × [(100/% ursprüngliche Breite) – 1] Daher wurde für jede unten genannte Probe die ursprüngliche Breite gemessen, ebenso wie die eingeschnürte Breite, und es wurde die % theoretische Dehnbarkeit wie unten in Tabelle 3 aufgeführt berechnet.
Permanenz: Der Permanenztest misst den Grad der Rückziehfähigkeit eines Materials, nachdem er auf eine bestimmte Länge ausgedehnt worden ist. Im Allgemeinen ist die Probe um so weniger rückziehfähig je größer der Permanenzwert ist. Nachdem das Verbundmaterial hergestellt und auf eine Walze gewickelt wurde, wurde unauslöschbare Tinte verwendet, um einen 2 Inch (5,08 Zentimeter) breiten Streifen des Materials in der Querrichtung zu kennzeichnen. Nachdem das Verbundmaterial abgewickelt wurde, wurde eine Probenfläche von 3 Inch (7,62 Zentimeter) (LD) × 4,5 Inch (11,43 Zentimeter) (TD) aus dem Verbundmaterial herausgeschnitten, welche den gekennzeichneten Bereich umfasste. Jede Probe wurde zwischen zwei 3 Inch (7,62 Zentimeter) breite Klemmbacken angebracht. Die Klemmbacken wurden auf einen Abstand von 2 Inch (5,08 Zentimeter) voneinander getrennt, und die Klemmbacken wurden auf den Markierungen festgeklemmt, welche zuvor auf dem Material angebracht wurden. Die Proben wurden dann um einen bestimmten Betrag, 90% oder 1,8 Inch (4,57 Zentimeter), verlängert und sich zurückziehen gelassen. Die Ausdehnung wurde dann aufgezeichnet, als die Kraft während des Rückzuges 25 Gramm erreichte. Die Permanenz wurde wie folgt errechnet:
Permanenz = Abstand zwischen den Klemmbacken als der Widerstand des Verbundmaterials gleich 25 Gramm_Kraft war – Ausgangslänge = × (Inch) – 2 (Inch) = × (Zentimeter) – 5,08 (Zentimeter).
Es wurden drei Wiederholungen durchgeführt und der Durchschnittswert wird in den Beispielen unten angegeben.
Beispiel 1
Ein eingeschnürtes Verbundmaterial wurde aus einer nicht-elastischen Filmlage und einer nicht-elastischen Vliesstofflage vorbereitet. Eine 1,5 mil Lage aus gesponnenem Film bestand aus 48 Gewichtsprozent (25 Volumenprozent) SUPERCOAT Kalziumkarbonat, wie von English China Clay Amerika, Inc. in Sylacauga, Alabama, 47 Gewichtsprozent (68 Volumenprozent) lineares Polyäthylen mit geringer Dichte (LLDPE), unter der Handelsbezeichnung DOWLEX NG3347A verfügbar, wie von Dow Chemical Company („Dow") hergestellt, 5 Gewichtsprozent (7 Volumenprozent) Polyäthylen mit geringer Dichte (LDPE), unter der Handelsbezeichnung 6401 erhältlich, wie von Dow hergestellt, und 2000 ppm Antioxidansstabilisator, unter der Handelsbezeichnung B900 erhältlich, wie von Ciba Specialties Company in Tarrytown, New York, hergestellt. Die Filmlage mit der oben beschriebenen Zusammensetzung war vorgefertigt und auf eine Walze gewickelt. Um diesen Film hoch atmungsfähig auszubilden, sollte er über ungefähr das 4-fache gedehnt werden (4mal seine ursprüngliche Länge). Die Filmlage wurde dann wurde durch eine Filmabwickeleinheit in einen herkömmlichen Maschinenrichtungs- Ausrichter abgewickelt, wie der durch die Marschall und Williams Company hergestellte, worin er teilweise wie in Tabelle 1 unten gezeigt (Streckzug) in der Maschinenrichtung ausgedehnt wurde, um eine teilweise gestreckte, atmungsfähige Filmschicht auszubilden. Ebenso wurde ein standardmäßiges Polypropylen-Spunbond mit 0,4 osy Basisgewicht abgewickelt, welches ein Drahtgitter-Bondmuster aufweist, wie jenes von Kimberly-Clark Corporation in Dallas, Texas, erhältliche, und ein Adhäsionsmittel mit 3 g/m2 Gewicht (am Anwendungspunkt), erhältlich als H2525A von Ato-Findley in Wauwatosa, WI, wurde auf eine Oberfläche der Vliesstofflage unter Verwendung einer Luft-gestützten Sprüheinrichtung, wie einer Schmelzspinn-Einrichtung aufgebracht, wie sie in Butin et al. supra beschrieben ist. Solche Einrichtungen sind allgemeinen z.B. im allgemein übertragenen US-Patent Nr. 4,949,668 von Heindel et al.; im US-Patent Nr. 4,983,109 von Miller et al., übertragen auf Nordson Corporation; und im US-Patent Nr. 5,728,219 von Allen et al., übertragen auf J&M Laboratories, Inc. beschrieben.
Die haftende Seite der Vliesstoff-Lage wurde dann mit Laminier-Walzen bei einem Druck von 30 pli (5,4 Kilogramm/linearer Zentimeter) einer glatten nachgiebigen (mit Gummi überzogenen) Riffelwalze auf einer Seite und einer glatten, unbeheizten Stahlwalze an die teilweise gedehnte Filmschicht laminiert.
Das Verbundmaterial wurde dann in der Längsrichtung ausgedehnt und in der Querrichtung eingeschnürt, indem es mit einer größeren Geschwindigkeit als die Geschwindigkeit der Laminier-Walzen durch eine Dehnungs-Quetschwalze geführt wurde (siehe Tabelle 1 unten – Spalte Laminiereinschnürzug). Der Einschnürzug verursachte eine Kontraktion (Einschnürung) des Verbundmaterials in der Querrichtung. Die Laminier-Walzen waren ungefähr 8 Fuß (2,4 m) von der Streck-Riffeiwalze beabstandet. Die „Gesamtdehnung" in Tabelle 1 ist die Einschnürdehnung multipliziert mit der Streckdehnung, und sie war ausreichend, um eine genügende Orientierung oder Dehnen der Filmschicht zu sichern und es hoch-atmungsfähig auszubilden. Das derart ausgebildete quer ausdehnbare und rückziehfähige eingeschnürte Verbundmaterial wurde dann auf eine Walze gewickelt. Es wurden Proben aus dem eingeschnürten Verbundmaterial geschnitten und Tests unterzogen, deren Resultate unten in Tabelle 1 aufgeführt sind. Proben C1 und C2 sind Vergleichsbeispiele (Basislinie), worin die Filmschicht wie angedeutet ausgedehnt wurde, jedoch das Verbundmaterial nicht eingeschnürt wurde. 10 zeigt ein Schrägbild eines Verbundmaterials nach dem Stand der Technik der Probe C1, worin die Filmlage 12 vor der Laminierung an das einschnürbare Material 14 vollständig ausgedehnt wurde, um das Verbundmaterial auszubilden, welches nachfolgend nicht eingeschnürt wurde. Probe 8 war eine Wiederholung von Probe 7. "HÖchstspannung" ist die Spannung bei „Höchstlast".
TABELLE 1
Die Probe 6 hatte die größte TD Höchstlast. In diesem Verbundmaterial ist die Filmlage auf insgesamt das 5,0-fache gedehnt worden, was die typische Dehnung für einen solchen Artikel ist. Das Verbundmaterial ist zusätzlich durch eine 1,4-fache Dehnung eingeschnürt worden. Die Filmschicht der Probe C1 ist auch um insgesamt das 5,0-fache ge dehnt worden, aber das Verbundmaterial ist überhaupt nicht eingeschnürt worden. Obwohl die Filmschichten um den gleichen Betrag gedehnt worden sind, hat das Beispiel der vorliegenden Erfindung, Probe 6, eine viel größere TD Höchstlast als das Vergleichsbeispiel, was ein Hinweis auf die Verbesserung der Querdehnbarkeit und des Rückziehfähigkeit bei der vorliegenden Erfindung ist. 11 und 12 veranschaulichen grafisch Kurven von Last gegen Ausdehnung für die Proben C1 und 6, während die 14-15 grafisch vergrößerte Kurven von Last gegen Ausdehnung für diese Proben veranschaulichen.
Tabelle 3 unten stellt die eingeschnürte Breite in Inch (Zentimeter) als Funktion von prozentualer Streckung dar und zeigt für jede der Proben von Tabelle 1 wie bereitwillig die eingeschnürten Verbundmaterialien sich in der Querrichtung dehnten. Aus dem obigen Reißfestigkeittest wurde die Kraft in pound (Kilogramm) unten in Tabelle 2 für jede Probe bei 30%, 60%, 90%, 120% 150% und 180% bis zum Reißen aufgezeichnet. Die Verbundmaterialien, die auf einer schmalere Breite eingeschnürt gewesen waren (Proben 5, 6, 8; Tabelle # 3 Spalte „laminierte eingeschnürte Breite"), dehnten sich bei der gleicher prozentualer Dehnung mit einer viel geringeren Kraft als die Vergleichsproben und auf eine viel größere Ausdehnung, bevor sie rissen. Wenn die Probe entweder bei oder vor der Prozentstufenänderung riss, ist sie mit "- -„ gekennzeichnet worden.
TABELLE 2
Tabelle 3 zeigt zusätzlich die oben beschriebene errechnete prozentuale theoretische Dehnbarkeit für jede der Proben von Tabelle 1.
TABELLE 3
Die Atmungsfähigkeit wurde durch die WVTR für das eingeschnürte Verbundmaterial gemessen, wenn es in der TD ausgedehnten Konfiguration war, da dieses die Konfiguration ist, die es beim Gebrauch haben würde, wie zum Beispiel in einer Windel. Drei Teile der Probe 6 wurden 100% und 166% gedehnt und auf WVTR geprüft. Die Resultate waren wie in der folgenden Tabelle 4.
TABELLE 4
Um die TD Dehnbarkeit der Filmlage für die obigen Proben C1 und 6 besser zu beschreiben, wurde die Filmschicht des Verbundmaterials von der Spinnvlieslage für einen weiteren Test abgelöst. Vor der Ablösung wurde eine Länge von 3 Zoll (7,62 Zentimeter) auf der Filmseite des Verbundmaterials in TD markiert. Die Ablösung wurde durchgeführt, indem das Verbundmaterial vollständig in denaturiertem Äthylalkohol (Äthanol) eingetaucht und getränkt wurde, was das Haft-Bonding zwischen der Filmschicht und der Spinnvlieslage aufweichte und teilweise auflöste, sodass die gestreiften Unebenheiten der Filmschicht nicht entfernt, beschädigt oder anderweitig verzerrt wurden. Als das Ver bundmaterial abgelöst war, wurde die Filmschicht in einer wie oben beschriebenen Dehn-Prüfvorrichtung geprüft, und es wurde die Kraft gemessen, wenn die Filmschicht um 0,3 Zoll (0,762 Zentimeter) (10% Belastung) ausgedehnt worden war. Die benötigte Kraft, um die Probe C1 (Durchschnitt von drei Wiederholungen) auszudehnen, war ungefähr 1000 Gramm pro Mil Filmlagendicke. Die benötigte Kraft, um Probe 6 (Durchschnitt von drei Wiederholungen) auszudehnen, war andererseits ungefähr 60 Gramm pro Mil Filmlagendicke, was die Dicke war, die mit flach gedrückten gestreiften Unebenheiten bestimmt wurde.
Beispiel 2
Weitere Verbundmaterialien wurden wie oben beschrieben vorbereitet, außer, dass in einigen Proben ein nicht-elastisches Haftmittel verwendet wurde, und dass einige Proben beim Einschnüren geheizt wurden. Die Modifikationen wurden durchgeführt, um die Auswirkung von: 1) Verwenden eines nicht-elastischen Haftmittels im Vergleich mit dem oben verwendeten halb-elastischen Haftmittel und 2) Heizen des Verbundmaterials während des Einschnür-Prozesses auszuwerten. Für jede Probe wurde die nicht-elastische Filmschicht auf das 4-fache ihrer Länge vor der Laminierung an die Spinnvlies-Schicht ausgedehnt. Die Verbundmaterialien wurden wie in Tabelle 5 abgegeben eingeschnürt und auf Permanenz geprüft, wie oben beschrieben. Das verwendete nicht-elastische Haftmittel war Rextac 2730, erhältlich von Huntsman Polymers in Odessa, TX. Weiterhin wurden die Proben, welche nach dem Einschnüren geheizt wurden, mit den geheizten Walzen auf einer Temperatur von ungefähr 170 °F (76 °C) gehalten.
Eine 10 Zentimeter × 10 Zentimeter (3,94 Inch × 3,94 Inch) Probe wurde gemessen, während das Verbundmaterial immer noch auf einer Walze gewickelt war. Da die Materialien unter Spannung gewickelt wurden und ein gewisses Maß von Entspannung über die Zeit auftritt, wurden die Proben nachgemessen, nachdem sie von der Walze geschnitten worden war. Proben C9 und C10 sind Vergleichs- (Basislinien-) Materialien, worin der Film ausgedehnt wurde, jedoch das Verbundmaterial nicht eingeschnürt wurde.
TABELLE 5
Die wärmegesetzten Materialien, Proben 14 und 15, behielten ihre ursprünglichen Ausdehnungen besser bei als die Materialien, die eingeschnürt und nicht wärmegesetzt waren, basierend auf einem Vergleich zwischen der Probengröße vor und nach dem Schneiden von der Walze. Weiterhin zeigten alte Materialien unabhängig von der Ver wendung des elastischen oder unelastischen Haftmittels ein hohes Maß von Permanenz, was anzeigt, dass die Materialien sich bei Nachlassen einer beeinflussenden Kraft, die in der Querrichtung aufgelegt wird, zurückziehen. Es gab wenig Unterschied zwischen der Permanenz der Verbundmaterialien, die mit dem halb-elastischen Haftmittel ausgebildet wurden und jenen, die mit dem unelastischen Haftmittel ausgebildet wurden, was zeigt, dass die geringe Menge des verwendeten elastischen Haftmittels die gesamte Dehnbarkeit und Rückziehfähigkeit des Vliesstoff-Verbundmaterials nicht beeinflusst.
Die Proben wurden zusätzlich auf Dehneigenschaften in der Querrichtung (TD) und die WVTR wurden gemäß den oben beschriebenen Test-Verfahren geprüft. Die Resultate sind in Tabelle 6 zusammengefasst.
TABELLE 6
Wenn die Proben 50% verlängert wurden, zeigten die Vergleichs- (nicht eingeschnürten) Materialien, Proben C9 und C10, eine erheblich höhere Last als die eingeschnürten Materialien, Probe 11–16, was angibt, dass eine viel größere Kraft erforderlich war, um die Vergleichsproben in der Querrichtung auszudehnen.
Die Erfindung wurde somit im Detail beschrieben und es sollte offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne vom Geist und Umfang der folgenden Ansprüche abzuweichen.

Claims

Eingeschnürtes Verbundmaterial, umfassend: a) wenigstens eine Schicht eines nicht-elastischen einschnürbaren Materials; b) wenigstens eine Schicht eines nicht-elastischen Films; und c) ein Mittel zum Befestigen des nicht-elastischen einschnürbaren Materials an dem nicht-elastischen Film, um ein Verbundmaterial zu bilden, worin das Verbundmaterial in einer ersten Richtung eingeschnürt ist, und worin die Filmschicht gestreifte Unebenheiten in einer Richtung senkrecht zu der ersten Richtung aufweist, so dass sich die Filmschicht in der ersten Richtung dehnen wird, wenn eine Spannkraft in der ersten Richtung angelegt wird, und sich beim Nachlassen der Spannkraft zurückziehen wird.
Eingeschnürtes Verbundmaterial nach Anspruch 1, worin eine in der ersten Richtung des Verbundmaterials angelegte Spannkraft bewirkt, dass sich das Verbundmaterial dehnt, und das Nachlassen der Spannkraft bewirkt, dass sich das Verbundmaterial zurückzieht.
Eingeschnürtes Verbundmaterial nach Anspruch 1, worin die gestreiften Unebenheiten trapezoide, gezinnte oder gefaltete Streifungen umfassen.
Eingeschnürtes Verbundmaterial nach Anspruch 1, worin das Mittel zum Befestigen Punktverbindung, thermische Punktverbindung, haftende Verbindung oder akustisches Schweißen umfasst.
Eingeschnürtes Verbundmaterial nach Anspruch 4, worin das Mittel zum Befestigen haftende Verbindung ist.
Eingeschnürtes Verbundmaterial nach Anspruch 1, worin die erste Richtung durch eine Querrichtung definiert ist und die senkrechte Richtung durch eine Längsrichtung definiert ist.
Eingeschnürtes Verbundmaterial nach Anspruch 1, worin das Verbundmaterial atmend ist.
Eingeschnürtes Verbundmaterial nach Anspruch 1, worin das nicht-elastische einschnürbare Material ein Basisgewicht von etwa 0,3 osy (10 g/m²) bis etwa 2,7 osy (90 g/m²) hat.
Eingeschnürtes Verbundmaterial nach Anspruch 1, worin das einschnürbare Material oder der nicht-elastische Film ein Polyolefin umfasst.
Eingeschnürtes Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 9, worin das einschnürbare Material ein Spinnvliesstoffmaterial umfasst.
Formanpassbares Verbundmaterial zur Verwendung in einem Kleidungsstück, umfassend: a) wenigstens eine Schicht eines nicht-elastischen einschnürbaren Materials; b) wenigstens eine Schicht eines nicht-elastischen Films; und c) ein Mittel zum Befestigen des nicht-elastischen einschnürbaren Materials an dem nicht-elastischen Film, um ein Verbundmaterial zu bilden, worin das Verbundmaterial in einer ersten Richtung eingeschnürt ist und worin die Filmschicht gestreifte Unebenheiten in einer Richtung senkrecht zu der ersten Richtung hat, so dass sich die Filmschicht in der ersten Richtung dehnen wird, wenn eine Spannkraft in der ersten Richtung angelegt wird, und sich beim Nachlassen der Spannkraft zurückziehen wird, so dass eine in der ersten Richtung des Verbundmaterials angelegte Spannkraft bewirkt, dass sich das Verbundmaterial dehnt und um den Körper des Trägers anpasst.
Formanpassbares Verbundmaterial nach Anspruch 11, worin die gestreiften Unebenheiten trapezoide, gezinnte oder gefaltete Streifungen umfassen.
Formanpassbares Verbundmaterial nach Anspruch 11, worin das Mittel zum Befestigen thermische Punktverbindung, Punktverbindung, haftende Verbindung oder akustisches Schweißen umfasst.
Formanpassbares Verbundmaterial nach Anspruch 13, worin das Mittel zum Befestigen haftende Verbindung ist.
Formanpassbares Verbundmaterial nach Anspruch 11, worin die erste Richtung durch eine QuerRichtung definiert ist und die senkrechte Richtung durch eine Längs-Richtung definiert ist.
Formanpassbares Verbundmaterial nach Anspruch 11, worin das nicht-elastische einschnürbare Material ein Basisgewicht von etwa 0,3 osy (10 g/m2) bis etwa 2,7 osy (90 g/m²) hat.
Formanpassbares Verbundmaterial nach Anspruch 11, worin das Verbundmaterial atmend ist.
Formanpassbares Verbundmateral nach Anspruch 11, worin das Verbundmaterial wenigstens einen Teil eines absorbierenden Hygieneartikels bildet.
Formanpassbares Verbundmaterial nach Anspruch 11, 17 oder 18, worin das Verbundmaterial wenigstens einen Teil einer äußeren Abdeckung für einen absorbierenden Hygieneartikel bildet.
Formanpassbares Verbundmaterial nach Anspruch 11, worin das Verbundmaterial wenigstens einen Teil eines schützenden Kleidungsstücks bildet.
Formanpassbares Verbundmaterial nach Anspruch 11 oder 20, worin das Verbundmaterial wenigstens einen Teil einer Gesichtsmaske bildet.
Eingeschnürtes Verbundmaterial nach Anspruch 11, worin das einschnürbare Material oder der nicht-elastische Film ein Polyolefin umfasst.
Eingeschnürtes Verbundmaterial nach Anspruch 11 oder 22, worin das einschnürbare Material ein Spinvliesstoffmaterial umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines eingeschnürten Verbundmaterials, umfassend: a) Bereitstellen eines nicht-elastischen einschnürbaren Materials; b) Bereitstellen einer nicht-elastischen Filmschicht; c) Befestigen des nicht-elastischen einschnürbaren Materials an der nichtelastischen Filmschicht, um ein Verbundmaterial zu bilden; und d) Strecken des Verbundmaterials in einer ersten Richtung, um das Verbundmaterial in einer Richtung senkrecht zu der ersten Richtung einzuschnüren, so dass gestreifte Unebenheiten in der nicht-elastischen Filmschicht in der ersten Richtung gebildet werden, so dass sich die Filmschicht in der ersten Richtung dehnen wird, wenn eine Spannkraft in der ersten Richtung angelegt wird, und sich beim Nachlassen der Spannkraft zurückziehen wird.
Verfahren nach Anspruch 24, weiterhin umfassend: teilweises Strecken der nichtelastischen Filmschicht vor der Bildung des Verbundmaterials, um die Filmschicht im Verbundmaterial atmend auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 25, worin die nicht-elastische Filmschicht nach Volumen von etwa 20% bis etwa 45% Füllmaterial enthält.
Verfahren nach Anspruch 25, worin das Verbundmaterial ein WVTR von wenigstens etwa 1000 g/m²/24 Stunden aufweist.
Verfahren nach Anspruch 24, weiterhin umfassend: Heizen des Verbundmaterials.
Verfahren nach Anspruch 24, worin der Schritt des Befestigens haftendes Verbinden, thermisches Punktverbinden, Punktverbinden oder akustisches Schweißen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 29, worin der Schritt des Befestigens haftendes Verbinden ist.
Eingeschnürtes Verbundmaterial nach Anspruch 24, worin das Verbundmaterial bis zu etwa dem 1,2-fachen bis etwa dem 1,6-fachen seiner ursprünglichen Länge gedehnt wird.
Atmendes, formanpassbares Verbundmaterial zur Verwendung bei einem Kleidungsstück, umfassend: a) wenigstens eine Schicht eines nicht-elastischen einschnürbaren Spinnvliesmaterials mit einem Basisgewicht von etwa 0,3 osy (10 g/m²) bis etwa 0,7 osy (24 g/m²); b) wenigstens eine Schicht eines nicht-elastischen Films, der nach Volumen von etwa 20% bis etwa 45% Füllmaterial enthält; und c) ein Mittel zum Befestigen des nicht-elastischen einschnürbaren Spinnvliesmaterials an dem nicht-elastischen Film, um ein Verbundmaterial mit einem WVTR von wenigstens etwa 1000 g/m2/24 Stunden zu bilden, worin das Verbundmaterial in einer ersten Richtung auf etwa 30% bis etwa 80% seiner ursprünglichen Breite eingeschnürt ist, und worin die Filmschicht gestreifte Unebenheiten in einer Richtung senkrecht zu der ersten Richtung aufweist, so dass sich die Filmschicht in der ersten Richtung dehnen wird, wenn eine Spannkraft in der ersten Richtung angelegt wird, und sich beim Nachlassen der Spannkraft zurückziehen wird, so dass eine an der ersten Richtung des Verbundmaterials angelegte Spannkraft bewirkt, dass sich das Verbundmaterial dehnt und um den Körper des Trägers anpasst.
Formanpassbares Verbundmaterial zur Verwendung in einem Kleidungsstück, umfassend: a) wenigstens eine Schicht eines nicht-elastischen einschnürbaren Spinnvliesmaterials mit einem Basisgewicht von etwa 0,3 osy (10 g/m²) bis etwa 0,7 osy (24 g/m²); b) wenigstens eine Schicht eines nicht-elastischen Films; c) ein Mittel zum Befestigen des nicht-elastischen einschnürbaren Spinnvliesmaterials an dem nicht-elastischen Film, um ein Verbundmaterial zu bilden, worin das Verbundmaterial in einer ersten Richtung auf etwa 30% bis etwa 80% seiner ursprünglichen Breite eingeschnürt ist, und worin die Filmschicht gestreifte Unebenheiten in einer Richtung senkrecht zu der ersten Richtung aufweist, so dass sich die Filmschicht in der ersten Richtung dehnen wird, wenn eine Spannkraft in der ersten Richtung angelegt wird, und sich beim Nachlassen der Spannkraft zurückziehen wird, so dass eine in der ersten Richtung des Verbundmaterials angelegte Spannkraft bewirkt, dass sich das Verbundmaterial dehnt und um den Körper des Trägers anpasst.