DE10084227B3

DE10084227B3 - Kriechbeständiges elastisches Verbundmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE10084227B3
Application number: DE10084227T
Authority: DE
Inventors: Jack Draper Taylor; James Russell Fitts jun.; Cedric Arnett Dunkerly II; Oomman Painummoottil Thomas; Jennifer Leigh Singletary
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2013-01-03
Anticipated expiration: 2020-04-01
Also published as: GB2363757A; BR0009318B1; AR023223A1; KR20010108425A; WO2000058541A1; US6387471B1; AU3932900A; GB2363757B; DE10084227T1; GB0125454D0; BR0009318A; KR100752900B1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines gegen Kriechverformung beständigen elastischen Verbundmaterials, das umfasst: a) die Bereitstellung einer elastischen Faserbahn; b) die Bereitstellung mindestens einer kräuselbaren Schicht; und c) das Binden der genannten elastischen Faserbahn an die genannte mindestens eine kräuselbare Schicht unter Bildung eines elastischen Verbundmaterials, wobei die genannte Bindung erfolgt durch Hindurchführen des elastischen Verbundmaterials durch einen Walzenspalt, der zwischen einer Amboss-Kalanderwalze und einer Punkt-Nichtbindungs-Kalanderwalze gebildet wird, wobei die Amboss-Kalanderwalze eine Glattwalze oder eine Punkt-Nichtbindungs-Kalanderwalze ist, und eine Punkt-Nichtbindungs-Kalanderwalze definiert ist als eine Glattwalze mit einem kontinuierlichen glatten Oberflächenbereich, welcher mehrere diskrete vertiefte Bereiche in der Oberfläche der Walze begrenzt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elastisches Verbundmaterial und ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen Verbundmaterials, welches kriechbeständig ist, ein verbessertes ästhetisches Aussehen und eine verbesserte Dimensionsbeständigkeit und Eigenlatenz aufweist. Das Material wird hergestellt aus einer elastischen Faserbahn, die mit mindestens einer kräuselbaren Schicht vereinigt wird unter Verwendung eines Walzenspalts zwischen einer Amboss-Kalanderwalze und einer Punkt-Nichtbindungs-Kalanderwalze mit vertieften Bereichen auf ihrer Oberfläche.
Hintergrund der Erfindung
Elastische Verbundmaterialien und daraus hergestellte Laminate sind aus dem Stand der Technik ebenso bekannt wie Verfahren zum Kompressionsprägen von Faserbahnen. Elastische Verbundmaterialien werden immer populärer für die Verwendung insbesondere auf den Gebieten der absorptionsfähigen Gegenstände und wegwerfbaren Gegenstände wegen der Flexibilität und des Formanpassungsvermögens, die diese Materialien den Gegenständen verleihen. Der hier verwendete Ausdruck ”elastisches Verbundmaterial” steht für ein elastisches Mehrkomponenten- oder Mehrschichten-Material, bei dem mindestens eine Schicht eine elastische Komponente aufweist. Unter dem hier verwendeten Ausdruck ”Laminat” ist ein Verbundmaterial zu verstehen, das aus zwei oder mehr Schichten oder Bahnen aus einem Material aufgebaut ist, die aneinander haften oder miteinander verbunden sind. Der hier verwendete Ausdruck ”absorptionsfähige Gegenstände” bezieht sich auf Einrichtungen, die Körperexsudate absorbieren und aufnehmen und er bezieht sich insbesondere auf solche Einrichtungen, die an dem Körper des Trägers oder in der Nähe des Körpers des Trägers anliegen, um die vom Körper ausgeschiedenen verschiedenen Exsudate zu absorbieren und aufzunehmen, und er umfasst Begriffe wie Windeln, Trainingshosen, absorptionsfähige Unterhosen, Inkontinenz-Produkte, medizinische Anwendungen, z. B. chirurgische Tücher, Umhänge und Gesichtsmasken, Kleidungsgegenstände oder Teile davon wie z. B. Arbeitskleidung und Labormäntel und dgl. Zu spezifischen Beispielen für diese Verwendungen gehören beispielsweise Taillenbünde von Windeln und Trainingshosen, seitliche Bahnen von Trainingshosen und Umschläge bzw. Manschetten von chirurgischen Umhängen. Der hier verwendete Ausdruck ”wegwerfbar” beschreibt absorptionsfähige Gegenstände bzw. Artikel, die bestimmungsgemäß nicht gewaschen oder anderweitig wieder hergestellt oder wiederverwendet werden als absorptionsfähiger Gegenstand (Artikel).
Die Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet konzentrieren sich nunmehr auf die Verwendung von elastischen Materialien in solchen absorptionsfähigen Gegenständen bzw. Artikeln, um einen besseren Sitz an dem Träger (ein besseres Formanpassungsvermögen an den Körper des Trägers) zu erzielen, während gleichzeitig weiterhin nach Wegen zur Verbesserung des Gesamtaussehens und der physikalischen Eigenschaften des Gegenstandes gesucht wird. Auf diesem Gebiet ist es allgemein anerkannt, dass elastische Materialien zwar den Gegenständen bzw. Artikeln ein besseres Formanpassungsvermögen verleihen, dass diese Gegenstände bzw. Artikel im allgemeinen aber kein attraktives Aussehen oder Anfühlen aufweisen. Das Endziel für derartige wegwerfbare Gegenstände besteht darin, ein ”stoffartiges” Aussehen und Anfühlen zu erreichen, ohne Abstriche an den physikalischen Eigenschaften wie Festigkeit, Dehnung und dgl. zu machen.
Eine andere wichtige Eigenschaft, die insbesondere dem Fachmann auf dem Gebiet der elastischen Materialien bekannt ist, ist eine als ”Eigenlatenz” bzw. ”inhärente Latenz” bekannte Eigenschaft. Unter dem hier verwendeten Ausdruck ”inhärente Latenz” ist die innere Elastizität eines Materials zu verstehen, die ruht (schläft), bis das Material einem Aktivierungsverfahren unterworfen worden ist, beispielsweise bei erhöhten Temperaturen, z. B. der Temperatur des Körpers eines Trägers des Artikels. Außerdem wird das Verfahren zur Umwandlung dieser Materialien in solche Gegenstände wie Windeln in der Regel bei erhöhten Temperaturen durchgeführt. Die Schrumpfung des Materials als Folge der Aktivierung der inhärenten Latenz führt ebenfalls zu Herstellungsproblemen. Um die inhärente Latenz zu quantifizieren, ist weiter unten ein Test näher beschrieben, in dem der Prozentsatz der Schrumpfung bei einer erhöhten Temperatur über eine gegebene Zeitspanne gemessen wird. Wenn die Temperatur steigt, beispielsweise bis auf Körpertemperatur, wird die inhärente Latenz aktiviert unter Verbesserung des Sitzes und der Formanpassungsfähigkeit des Gegenstandes. Die Steuerung bzw. Kontrolle der inhärenten Latenz hat sich als komplex erwiesen, eine zu hohe inhärente Latenz kann jedoch zu einer zu großen Elastizität führen, die beispielsweise ein übermäßiges Festzurren verursacht, das zu ”roten Markierungen” oder einer Reizung auf der Haut des Trägers führt. So wird beispielsweise ein Gegenstand wie eine Windel mit einer geeigneten Menge an inhärenter Latenz während des Tragens (und dem daraus folgenden Sättigen mit Körperausscheidungen) weder durchhängen noch erschlaffen noch wird er eine rote Markierungen (Streifen) verursachen. (Wie für den Fachmann auf diesem Gebiet allgemein bekannt, gibt es viele Eigenschaften, die zu den roten Markierungen beitragen, beispielsweise die Einstellung des Basisgewichts des Materials. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist die inhärente Latenz die Eigenschaft, die gesteuert bzw. kontrolliert wird, um die Materialien zu verbessern). Dieses Durchhängen oder Erschlaffen ist die Folge einer zu geringen inhärenten Latenz und wird in der Regel quantifiziert als Entspannungsrelaxation und Kriechen (langsames Verformen). Der hier verwendete Ausdruck ”Spannungsrelaxation” ist definiert als die abnehmende Kraft (Belastung), die erforderlich ist, um eine konstante Länge über einen bestimmten Zeitraum aufrechtzuerhalten. Der Ausdruck ”Kriechen bzw. langsames Verformen” ist definiert als Verlust an Gestalt oder Dimension eines Gegenstandes als Folge eines reversiblen und/oder irreversiblen Fließens oder Zusammenbrechens der Struktur unter einer konstanten Belastung oder Kraft. Es gibt zwei Arten des Kriechens (Verformens): (1) die zeitabhängige Komponente, bei der sich die Gestalt (Form) ändert wegen des irreversiblen Fließens oder des Zusammenbruchs der Struktur unter einer konstanten Belastung oder Kraft und die sich nicht erholt, wenn die Kraft weggenommen wird; und (2) die zeitunabhängige Komponente, bei der sich die Gestalt (Form) teilweise erholt, wenn die Kraft weggenommen wird. Natürlich ist für den Fachmann klar, dass auch ein reversibler Verlust an Gestalt (Form) oder Dimension auftreten kann. Dies ist der Fall bei Materialien, die ähnliche Eigenschaften wie eine Metallfeder haben, wobei in diesem Fall die Verformung vollständig reversibel ist. Unter dem hier verwendeten Ausdruck ”kriechbeständig” ist zu verstehen, dass das Material gegen die Neigung zum Kriechen (langsamen Verformen) beispielsweise innerhalb der chemischen Struktur, der physikalischen Struktur und dgl. beständig ist.
Zur Herstellung solcher Verbundmaterialien wird mindestens eine Schicht aus einer Faserbahn auf mindestens eine Träger- bzw. Unterlagenschicht auflaminiert. Das Auflaminieren kann beispielsweise erfolgen, indem man die Schichten durch den Walzenspalt zwischen zwei Walzen hindurchfährt, von denen eine Walze eine Kalanderwalze und die andere Walze eine Ambosswalze ist, um die Schichten durch Druck miteinander zu verbinden und zu laminieren. Die Kalander- und/oder Ambosswalzen weisen üblicherweise ein irgendwie geartetes Muster auf, das im übrigen bekannt ist als punktförmige Bindung, so dass das resultierende Laminat-Material nicht über seine gesamte Oberfläche gebunden ist. So wird beispielsweise eine Faserbahn aus einem elastischen endlosen Filament und Meltblown-Fasern an eine Trägerschicht punktförmig gebunden, während die endlose Filamentbahn im gestreckten Zustand vorliegt, wie in der Europäischen Patentanmeldung Nr. 0 548 609 A1 (Wright) beschrieben. Bei der Wegnahme der Spannung zieht sich das Laminat zusammen, wodurch die Substratschicht ”sich kräuselt”. Der zweifache Vorteil dieses Vorgehens besteht darin, dass (1) ein mehr ”stoffartiges” Aussehen resultiert und (2) die unelastische Schicht zu ihrer Dimension vor dem Kräuseln zurückkehren kann, wodurch von der Elastizität der endlosen Filamentbahn Gebrauch gemacht wird.
Ein Nachteil dieses Laminierungsverfahrens ist jedoch der, dass die zum punktförmigen Verbinden verwendeten gemusterten Walzen (z. B. Ramisch-Walzen) die elastischen Filamente beschädigen können, wie beispielsweise aus der 4 ersichtlich. Die 4 stellt eine Abtastelektronenmikrografie einer elastomeren kontinuierlichen (endlosen) Filamentschicht 118 dar, die an einer elastomeren Meltblown-Faser-Schicht 126 befestigt und unter Verwendung von gemusterten Walzen damit verbunden wurde. Einige der endlosen Filamentstränge sind zerrissen, gezackt, zerschnitten und dgl., wie beispielsweise bei 118' gezeigt. Eine solche Beschädigung beeinflusst die elastischen Eigenschaften und somit das Leistungsvermögen des Materials und der daraus hergestellten Laminate, indem sie bewirkt, dass die Fasern während des Gebrauchs bei Körpertemperatur und unter gestreckten Bedingungen, wie beispielsweise aus der 5 ersichtlich, vollständig brechen bzw. zerreissen. Die 5 stellt eine Abtastelektronenmikrografie des Materials gemäß 4 dar, nachdem es den Gebrauchs-Bedingungen unterworfen worden ist. Wenn das Filament zerrissen ist, dann hat die inhärente Latenz dieses speziellen Filaments nur noch einen geringen oder keinen Einfluss auf das Material und trägt somit nicht zur Anpassungsfähigkeit des Produkts an den Körper bei.
In der PCT-Publikation Nr. WO 98/29251 A1 (Thomas et al.) ist eine Methode beschrieben, mit der dieses Problem gelöst wird durch Verwendung von zwei glatten Kalanderwalzen, um die Schichten miteinander zu verbinden. Die Kalandrierung mit glatten Walzen führte zu einer verbesserten Dimensionsbeständigkeit (einer geringeren Spannungsrelaxation und einem geringeren Kriechverformen), weil die kontinuierlichen (endlosen) Filamente während des Kalandrierens nicht zerrissen wurden, wie aus der 6 ersichtlich. In der 6 wurde ein Material, wie es vorstehend für die 4 beschrieben worden ist, diesmal mit den glatten Kalanderwalzen verbunden. Das Laminat wies eine verbesserte inhärente Latenz auf, weil die elastomeren kontinuierlichen (endlosen) Filamente nicht beschädigt wurden. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass das resultierende Material sein Volumen verliert (d. h. flach wird), so dass es nur ein geringes oder kein ”stoffartiges” ästhetisches Aussehen hat. In der 7 ist auf der rechten Seite der Fotografie ein in ähnlicher Weise hergestelltes Material, das mit glatten Walzen kalandriert worden ist, dargestellt im Vergleich zu einem Material auf der linken Seite der Fotografie, das mit gemusterten Walzen kalandriert wurde. Das unter Anwendung der Glattwalzen-Kalandrierung hergestellte Material ist eindeutig weniger voluminös und deshalb weniger attraktiv für den Verbraucher.
Es besteht daher eine Nachfrage nach einem Verfahren zur Herstellung eines elastischen Verbundmaterials, das dimensionsbeständig ist durch Kontrolle bzw. Einstellung der inhärenten Latenz und das außerdem ein ”stoffartiges” ästhetisches Aussehen hat. Außerdem besteht ein Bedarf für ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen Verbundmaterials, bei dem die Faserschichten während des Herstellungsverfahrens nicht beschädigt werden.
Mit der vorliegenden Erfindung werden diese und andere Schwierigkeiten vermieden durch Bereitstellung eines solchen Verfahrens und der daraus hergestellten Gegenstände bzw. Formkörper.
Die PCT-Publikation WO 97/34037 A1 (Shultz et al.) betrifft ein Laminat, umfassend wenigstens eine Lage von elastischen Meltblown-Fasern, wobei die Lage auf wenigstens einer Seite an eine Lage von weichen nicht-elastischen Fasern mit einem mittleren Faserdurchmesser von mehr als 7 Mikrometern gebunden ist. Das Verbinden der Lagen erfolgt beispielsweise durch thermische Punktbindung in einem Walzenspalt zwischen Kalanderwalzen, wobei eine Walze ein Muster mit diskreten Erhebungen aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Herstellung eines kriechbeständigen elastischen Verbundmaterials, bei dem eine elastische Faserbahn mit mindestens einer kräuselbaren Schicht verbunden wird unter Bildung eines elastischen Verbundmaterials. Durch Hindurchführen des elastischen Verbundmaterials durch einen Walzenspalt, der zwischen einer Amboss-Kalanderwalze (Glattwalze oder Punkt-Nichtbindungs-Walze) und einer Punkt-Nichtbindungs-Kalanderwalze gebildet wird, wird ein Material erhalten, das kriechbeständig (beständig gegen allmählich Verformung), dimensionsbeständig ist und eine inhärente Latenz aufweist. Eine Punkt-Nichtbindungs-Kalanderwalze ist definiert als eine Glattwalze mit einem kontinuierlichen glatten Oberflächenbereich, welcher mehrere diskrete vertiefte Bereiche in der Oberfläche der Walze begrenzt.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein elastisches Verbundmaterial gemäß den Ansprüchen 13 und 17.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt eine schematische Zeichnung eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen elastischen Verbundmaterials dar;
2 stellt eine schematische Zeichnung eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung einer beispielhaften elastischen Faserbahn dar, die eine Komponente des erfindungsgemäßen elastischen Verbundmaterials bildet;
3 stellt eine partielle perspektivische Ansicht einer Muster-Nichtbindungs-(PUB)-Kalanderwalze dar, die bei dem Verfahren und in der Vorrichtung gemäß 1 verwendet werden kann;
4 stellt eine Abtastelektronenmikrografie einer elastischen Faserbahn dar, in der das endlose (kontinuierliche) Filament eine Beschädigung aufweist, die hervorgerufen wurde durch eine Bindung gemäß Stand der Technik, bei der eine gemusterte Kalanderwalze mit punktförmiger Bindung verwendet wurde;
5 stellt eine Abtastelektronenmikrografie der elastischen Faserbahn gemäß 4 dar, nachdem das Gewebe (der Faservlies) den Gebrauchsbedingungen unterworfen worden ist, wobei der Schaden an dem kontinuierlichen (endlosen) Filament, der durch die gemusterte Walzenkalandrierung mit punktförmiger Bindung gemäß Stand der Technik hervorgerufen wurde, durch die Gebrauchsbedingungen vergrößert worden ist;
6 stellt eine Abtastelektronenmikrografie einer elastischen Faserbahn dar, nachdem das Gewebe (der Faservlies) den Gebrauchsbedingungen unterworfen worden ist, wobei die Bindung der Schichten durch Anwendung einer Glattwalzen-Kalandrierung erzeugt wurde;
7 stellt eine fotografische Ansicht dar, die auf der rechten Seite der Fotografie den unerwünschten Mangel an Volumen eines Laminats zeigt, das unter Verwendung der Glattwalzen-Kalandrierung gemäß Stand der Technik gebunden worden ist, und die auf der linken Seite der Fotografie das Volumen eines Laminats zeigt, das unter Anwendung der gemusterten Walzenkalandrierung mit punktförmiger Bindung gemäß Stand der Technik gebunden worden ist;
8 stellt eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie 9-9 der 3 dar; und
9 stellt eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Formkörpers, in diesem Fall einer Trainingshose, dar, in dem die erfindungsgemäße elastische Faserbahn in den Seitenflächen und in dem Taillenbund des Kleidungsstücks verwendet wird.
In den beiliegenden Zeichnungen bezeichnen in jeder der Figuren gleiche Bezugsziffern die gleichen oder ähnliche Elemente.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines verbesserten elastischen Verbundmaterials. Dieses elastische Verbundmaterial umfasst mindestens eine Schicht aus einer elastischen Faserbahn und mindestens eine kräuselbare Schicht.
Zu Beispielen für diese elastischen Faserbahnen können gehören mindestens eine Nonwoven-Bahn-Schicht, die unter Anwendung eines Meltblowing-Verfahrens (wie nachstehend beschrieben), eines Spunbonding-Verfahrens und eines Bonded-Carded-Bahn-Verfahrens hergestellt worden ist. Geeignete elastische Faserbahnen können auch umfassen mindestens eine Schicht aus kontinuierlichen (endlosen), im allgemeinen parallelen Filamenten (wie weiter unten näher diskutiert), einem Film, einem gewirkten und/oder gewebten Material, aus Scrim, einem Netzgewebe und beliebigen Kombinationen davon. Unter dem hier verwendeten Ausdruck ”Scrim” ist ein Gewebe mit einem geringen Gewicht zu verstehen, das als Unterlagenmaterial verwendet wird. Scrims werden häufig als Trägergewebe für beschichtete oder laminierte Produkte verwendet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die elastische Faserbahn mindestens eine kontinuierliche Filament-Schicht und mindestens eine Meltblown-Faserschicht.
Unter dem hier verwendeten Ausdruck ”Nonwoven-Gewebe oder -Bahn” ist eine Bahn mit einer Struktur aus einzelnen Fasern oder Fäden zu verstehen, die einander überkreuzen, jedoch nicht in einer identifizierbaren Weise wie in einem gewirkten bzw. gestrickten Gewebe. Das Basisgewicht der Nonwoven-Gewebe wird in der Regel ausgedrückt in g/m² Material (ounces/yard²) (osy), und die verwendbaren Faser-Durchmesser werden in der Regel ausgedrückt in μm (es sei darauf hingewiesen, dass für die Umwandlung von osy in g/m² der osy-Wert mit 33,91 zu multiplizieren ist).
Unter dem hier verwendeten Ausdruck ”Spunbond-Fasern” sind Fasern mit einem kleinen Durchmesser zu verstehen, die gebildet werden durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials in Form von Filamenten aus einer Vielzahl von feinen, in der Regel kreisförmigen Kapillaren einer Spinndüse, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann schnell verkleinert wird, wie beispielsweise in dem US-Patent Nr. 4 340 563 A (Appel et al.) und in dem US-Patent Nr. 3 692 618 A (Dorschner et al.), in dem US-Patent Nr. 3 802 817 A (Matsuki et al.), in den US-Patenten Nr. 3 338 992 A und 3 341 394 A (beide Kinney), in dem US-Patent Nr. 3 502 763 A (Hartman) und in dem US- Patent Nr. 3 542 615 A (Dobo et al.) beschrieben. Spunbond-Fasern sind im allgemeinen nicht klebrig, wenn sie auf einer Sammel-Oberfläche abgelagert werden. Spunbond-Fasern sind im allgemeinen kontinuierlich (endlos) und haben durchschnittliche Durchmesser (aus einer Probe von mindestens 10) von größer als 7 μm, insbesondere zwischen etwa 10 und 20 μm.
Der hier verwendete Ausdruck ”elastisch” steht für ein Material, das beim Anlegen einer Vorspannkraft dehnbar ist, d. h. verlängerbar ist um mindestens etwa 60% (d. h. bis zu einer gestreckten vorgespannten Länge, die mindestens etwa 160% seiner entspannten nicht-vorgespannten Länge beträgt) und das sich um mindestens 55% seiner Dehnung erholt, wenn man die Verstreckungs-, Dehnungskraft wegnimmt. Eine andere Art der Charakterisierung derselben ist für den Fachmann bekannt als ”Verlängerungsverhältnis (α oder λ), das definiert ist als L (vorgespannte Länge)/L₀ (nicht-vorgespannte Länge). Als Äquivalent zu der oben genannten Diskussion würde das Verlängerungs-Verhältnis 1,6 betragen. Ein hypothetisches Beispiel wäre eine 2,54 cm (1 inch)-Probe eines Materials, das auf mindestens 4,06 cm (1,60 inches) verlängerbar ist und das nach dem Verlängern auf 4,06 cm (1,60 inches) und dem Entspannen sich wieder erholen würde auf eine Länge von nicht mehr als 3,23 cm (1,27 inches). Viele elastische Materialien können um mehr als 60% (d. h. viel mehr als 160% ihrer entspannten Länge, sogar bis zu 1000%) verlängert (gedehnt) werden und viele dieser Materialien erholen sich im wesentlichen auf ihre anfängliche entspannte Länge, beispielsweise bis auf einen Wert von innerhalb 105% ihrer ursprünglichen entspannten Länge bei der Wegnahme der Dehnungskraft. Der hier verwendete Ausdruck ”nicht-elastisch” bezieht sich auf ein Material, das nicht unter die oben genannte Definition von ”elastisch” fällt.
Die hier verwendeten Ausdrücke ”sich erholen” und ”Erholung” beziehen sich auf eine Kontraktion des gestreckten Materials nach Wegnahme einer Vorspannungskraft, die auf das Verstrecken (Dehnen) des Materials durch Anlegen der Vorspannungskraft folgt. Wenn beispielsweise ein Material mit einer entspannten, nicht vorgespannten Länge von 2,54 cm (1 inch) durch Verstrecken um 50% auf eine Länge von 3,81 cm (1,5 inch) gedehnt würde, würde das Material um 50% (1,27 cm (0,5 inches)) verlängert und würde eine Verstreckungslänge haben, die 150% seiner entspannten Länge beträgt. Wenn dieses beispielhafte gestreckte Material sich zusammenzieht, d. h. bis auf eine Länge von 2,79 cm (1,1 inches) wieder erholt, nach der Wegnahme der Vorspannungs- und Verstreckungskraft, so hätte das Material sich erholt um 80% (1,02 cm (0,4 inch)) der Hälfte (1,27 cm ((0,5 inch)) seiner Dehnung. Die Erholung kann ausgedrückt werden als [(maximale Verstreckungslänge – Endlänge der Probe)/(maximale Verstreckungslänge – anfängliche Probenlänge)] × 100.
Die erfindungsgemäße elastische Faserbahnschicht ist eine solche, die gebildet wird aus einem Material, das aus geeigneten elastomeren Harzen oder sie enthaltenden Mischungen hergestellt werden kann. Die hier verwendeten Ausdrücke ”Schicht” oder ”Bahn” können, wenn sie im Singular verwendet werden, die doppelte Bedeutung eines Einzel-Elements oder einer Vielzahl von Elementen haben. In der Regel wird das Material aus Fasern und Filamenten des gleichen oder eines davon verschiedenen elastomeren Polymerharzes hergestellt. So können beispielsweise die elastomeren Fasern und/oder Filamente aus elastomeren thermoplastischen Polymeren hergestellt sein. Der hier verwendete Ausdruck ”Polymer” umfasst allgemein, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt ist, Homopolymere, Copolymere, z. B. Block-, Pfropf-, Random- und alternierende Copolymere, Terpolymere und dgl. und Mischungen und Modifikationen davon. Der Ausdruck ”Polymer” umfasst, wenn er nicht anderweitig spezifisch beschränkt ist, alle möglichen geometrischen Konfigurationen des Moleküls. Diese Konfigurationen umfassen, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt ist, isotaktische, syndiotaktische und Random-Symmetrien.
Alle elastomeren Polymeren der vorliegenden Erfindung sind, wie dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt, viskoelastisch (das bedeutet, dass das Material die Eigenschaften sowohl von Flüssigkeiten als auch von Feststoffen in sich vereint) und sie weisen daher unterschiedliche physikalische und mechanische Eigenschaften unter unterschiedlichen Bedingungen auf. Diese elastomeren Polymeren weisen ein zeitabhängiges Verhalten und auch unterschiedliche Eigenschaften bei unterschiedlichen Temperaturen auf. Der Fachmann versteht darunter, dass diese elastomeren Polymeren dem Zeit/Temperatur-Überlagerungsprinzip gehorchen. Als eine weitere Charakterisierung dieser elastomeren Polymeren ist klar, dass die Eigenschaften, die diese Polymeren aufweisen, geschwindigkeitsabhängig sind. Wenn beispielsweise das Material mit Kreuzkopf-Geschwindigkeiten in dem Bereich von 1,27 bis 50,8 cm/min (0,5 –20 inch/min) bei Standard-Labor-Temperaturbedingungen gedehnt wird, sind die gemessenen Eigenschaften unterschiedlich. Als ein übermäßig vereinfachtes Beispiel können die Eigenschaften von SILLY PUTTY^® angesehen werden. Wenn der Kitt schnell auseinandergezogen wird, wird der Kitt spröde, wenn er langsam auseinandergezogen wird, weist das Material ein duktiles Verhalten auf und dehnt sich über eine große Strecke. Aus diesen Gründen werden diese Eigenschaften in den weiter unten folgenden Beispielen näher erläutert, wenn andere als Standard-Bedingungen angewendet werden.
Diese elastomeren Materialien weisen sowohl ein ideales als auch ein kautschukartiges elastisches Verhalten auf. Unter dem Ausdruck” ideales elastisches Verhalten” ist zu verstehen, dass es im wesentlichen federartig bei einer geringen Dehnung ist, was bedeutet, dass es in dem linearen Belastungs-Dehnungs-Abschnitt der Spannungs-Dehnungs-Kurve liegt (je nach Material beispielsweise 0,1 bis 30%). Unter einer ”Kautschuk-Elastizität” ist zu verstehen, dass das Material bei höheren Dehnungen (d. h. bei Dehnungen oberhalb der idealen Elastizitätsgrenze und bis zu seiner Enddehnung) im wesentlichen federartig ist. Die in den erfindungsgemäßen Materialien verwendbaren Fasern und/oder Filamente können hergestellt werden aus elastomeren thermoplastischen Polymeren, z. B. Block-Copolymeren, die umfassen Polyurethane, Copolyetherester, Polyamidpolyether-Block-Copolymere, Ethylen-Vinylacetate (EVA), Block-Copolymere der allgemeinen Formel A-B-A', A-B oder A-B-A-B wie Copoly(styrol/ethylen-butylen), Styrol-poly(ethylen-propylen)-styrol, Styrol-poly(ethylen-butylen)-styrol, (Polystyrol/poly(ethylen-butylen)lpolystyrol, Poly(styrol/ethylen-butylen/styrol), Polystyrol-poly(ethylen-propylen)-polystyrol-poly(ethylen-propylen) und dgl.
Zu verwendbaren elastomeren Harzen gehören Block-Copolymere mit der allgemeinen Formel A-B-A' oder A-B, worin A und A' jeweils für einen thermoplastischen Polymer-Endblock stehen, der einen Styrol-Rest, z. B. ein Poly(vinylaren) enthält, und worin B für einen elastomeren Polymer-Mittelblock steht, beispielsweise ein ungesättigtes konjugiertes Dien, einen gesättigten Kautschuk-Block vom Alkan-Typ oder ein Niedrigalken-Polymer. Block-Copolymere des Typs A-B-A' können unterschiedliche oder die gleichen thermoplastischen Block-Polymeren für die A- und A'-Blöcke aufweisen und die erfindungsgemäßen Block-Copolymeren umfassen lineare, verzweigte und radiale Block-Copolymere. Diesbezüglich können die radialen Block-Copolymeren mit (A-B)_m-X bezeichnet werden, worin X für ein polyfunktionelles Atom oder Molekül steht und jeder der (A-B)_m-Strahlen von X in der Weise ausgeht, dass A ein Endblock ist. In dem Radialblock-Copolymer kann X ein organisches oder anorganisches polyfunktionelles Atom oder Molekül sein und m steht für eine ganze Zahl mit dem gleichen Wert wie die ursprünglich an X vorhandene funktionelle Gruppe. Sie beträgt in der Regel mindestens 3 und häufig 4 oder 5, ist darauf jedoch nicht beschränkt. Erfindungsgemäß umfasst der Ausdruck ”Block-Copolymer” und insbesondere der Ausdruck A-B-A'- und A-B-BlockCopolymer alle Block-Copolymere, die kautschukartige Blöcke und thermoplastische Blöcke, wie vorstehend diskutiert, aufweisen, die extrudiert werden können (beispielsweise durch Meltblowing), ohne Beschränkung hinsichtlich der Anzahl der Blöcke. Die Komponenten der elastischen Faserbahn können hergestellt sein beispielsweise aus elastomeren (Polystyrol/Poly(ethylen-butylen)/Polystyrol)-Block-Copolymeren. Handelsübliche Beispiele für diese elastomeren Copolymeren sind beispielsweise diejenigen, die als KRATON^®-Materialien bekannt sind, erhältlich von der Firma Shell Chemical Company, Houston, Texas. KRATON^®-Block-Copolymere sind erhältlich in verschiedenen unterschiedlichen Formulierungen, von denen eine Reihe in dem US-Patent Nr. 4 663 220 A (Wisneski et al.) und in dem US-Patent Nr. 5 304 599 A (Himes), beide abgetreten an Shell Oil Company, Houston, TX, identifiziert sind, auf deren Inhalt in seiner Gesamtheit hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung können vorzugsweise Polymere verwendet werden, die aus einem elastomeren A-B-A-B-Tetrablock-Copolymer bestehen. Diese Polymeren sind in dem US-Patent Nr. 5 332 613 A (Taylor et al.) diskutiert. In diesen Polymeren steht A für einen thermoplastischen Polymer-Block und B steht für eine Isopren-Monomer-Einheit, die zu einer Polyethylen-propylen)-Monomer-Einheit hydriert ist. Ein Beispiel für ein solches Tetrablock-Copolymer ist ein elastomeres Polystyrol-poly(ethylen-propylen)-polystyrol-poly(ethylen-propylen)- oder SEPSEP-Block-Copolymer, erhältlich von der Firma Shell Chemical Company, Houston, Texas, unter der Handelsbezeichnung KRATON^® G-1730 und KG 2760 (bei dem es sich um eine compoundierte Form von SEPSEP handelt, das Polyethylenwachs, einen Klebrigmacher und dgl. enthält).
Zu anderen beispielhaften elastomeren Materialien, die verwendet werden können, gehören Polyurethan-Elastomermaterialien, z. B. solche, wie sie unter dem Warenzeichen ESTANE^® von der Firma B. F. Goodrich & Co. oder MORTHANE^® von der Firma Morton Thiokol Corp. erhältlich sind, Copolyether-ester-Elastomermaterialien, z. B. solche, wie sie unter der Handelsbezeichnung HYTREL^® von der Firma E. I. du Pont de Nemours and Company, Inc. erhältlich sind und diejenigen, die unter der Bezeichnung ARNITEL^® bekannt sind, früher erhältlich von der Firma Akzo Plastics, Arnhem, Holland, heute erhältlich von der Firma DSM, Sittard, Holland.
Ein anderes geeignetes Material ist ein Polyether-Blockamid-Copolymer mit der Formel:
worin n für eine positive ganze Zahl, PA für ein Polyamidpolymer-Segment und PE für ein Polyetherpolymer-Segment stehen. Insbesondere weist das Polyether-Blockamid-Copolymer auf einen Schmelzpunkt von etwa 150 bis etwa 170°C, bestimmt nach ASTM D-789; einen Schmelzindex von etwa 6 g/10 min bis etwa 25 g/10 min, bestimmt nach ASTM D-1238, Bedingung Q (235°C/1 kg Belastung), einen Elastizitätsmodul beim Biegen von etwa 20 bis etwa 200 MPa, bestimmt nach ASTM D-790; eine Zugfestigkeit beim Bruch von etwa 29 bis etwa 33 MPa, bestimmt nach ASTM D-638, und eine höchste Dehnung beim Bruch (Bruchdehnung) von etwa 500 bis etwa 700%, bestimmt nach ASTM D-638. Eine spezielle Ausführungsform des Polyether-Blockamid-Copolymers hat einen Schmelzpunkt von etwa 152°C, bestimmt nach ASTM D789; einen Schmelzindex von etwa 7 g/10 min, bestimmt nach ASTM D-1238, Bedingung Q (235°C/1 kg Belastung); einen Biege-Elastizitätsmodul von etwa 29,50 MPa, bestimmt nach ASTM D-790; eine Zugfestigkeit beim Bruch von etwa 29 MPa, gemessen nach ASTM D-639; eine Bruchdehnung von etwa 650%, bestimmt nach ASTM D-638. Diese Materialien sind in verschiedenen Qualitäten unter der Handelsbezeichnung PEBAX^® von der Firma Atochem Inc., Polymers Division (RILSAN^®), Glen Rock, New Jersey, erhältlich. Beispiele für die Verwendung dieser Polymeren sind zu finden in den US-Patenten Nr. 4 724 184 A , 4 820 572 A und 4 923 742 A (alle Killian et al.), auf deren Inhalt hier ausdrücklich Bezug genommen wird und die an den Anmelder der vorliegenden Erfindung abgetreten wurden.
Zu elastomeren Polymeren gehören auch Copolymere von Ethylen und mindestens einem Vinylmonomer wie z. B. Vinylacetaten, ungesättigten aliphatischen Monocarbonsäuren und Estern dieser Monocarbonsäuren. Die elastomeren Copolymeren und die Bildung von elastomeren Nonwoven-Bahnen aus diesen elastomeren Copolymeren sind beispielsweise in dem US-Patent Nr. 4 803 117 A (Daponte) beschrieben.
Die thermoplastischen Copolyester-Elastomeren umfassen Copolyetherester mit der allgemeinen Formel:
worin ”G” ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht Poly(oxyethylen)-α,ω-diol, Poly(oxypropylen)-α,ω-diol, Poly(oxytetramethylen)-α,ω-diol und worin ”a” und ”b” positive ganze Zahlen darstellen, die 2, 4 und 6 umfassen und ”m” und ”n” positive ganze Zahlen von 1 bis 20 sind. Diese Materialien weisen im allgemeinen eine Bruchdehnung von etwa 600 bis 750% auf, bestimmt nach ASTM D-638, und sie haben einen Schmelzpunkt von etwa 176 bis etwa 205°C (350–400°F), bestimmt nach ASTM D-2117.
Handelsübliche Beispiele für solche Copolyester-Materialien sind beispielsweise solche, die bekannt sind als ARNITEL^® oder solche, die bekannt sind als HYTREL^®, wie vorstehend beschrieben. Die Herstellung einer elastomeren Nonwoven-Bahn aus elastomeren Polyester-Materialien ist beispielsweise in dem US-Patent Nr. 4 741 949 A (Morman et al.) und in dem US-Patent Nr. 4 707 398 A (Boggs) auf deren gesamten Inhalt hier ausdrücklich Bezug genommen wird, beschrieben.
Elastomere Polymere wurden in der Vergangenheit für viele Anwendungszwecke eingesetzt, sie sind jedoch wegen der ihnen eigenen Eigenschaften etwas beschränkt. Diese Materialien wurden vor kurzem ergänzt durch eine neue Klasse von Polymeren, die ausgezeichnete Sperrschicht-, Atmungsaktivitäts- und Elastizitäts-Eigenschaften aufweisen. Die neue Klasse von Polymeren wird hier als Einzelstellen-katalysierte Polymere, beispielsweise ”Metallocen”-Polymere bezeichnet, die nach einem Metallocen-Verfahren hergestellt werden.
Diese Metallocen-Polymeren sind erhältlich von der Firma Exxon Chemical Company, Baytown, Texas, unter dem Handelsnamen EXXPOL^® für Polymere auf Polypropylenbasis und EXACT^® für Polymere auf Polyethylenbasis. Von der Firma Dow Chemical Company, Midland, Michigan, sind Polymere im Handel erhältlich unter der Bezeichnung ENGAGE^®. Vorzugsweise werden die Metallocen-Polymeren ausgewählt aus Copolymeren von Ethylen und 1-Buten, Copolymeren von Ethylen und 1-Hexen, Copolymeren von Ethylen und 1-Octen und Kombinationen davon. Eine detailliertere Beschreibung der Metallocen-Polymeren und des Verfahrens zu ihrer Herstellung, die erfindungsgemäß verwendbar sind, ist zu finden in der PCT-Patentanmeldung Nr. WO 98/29246 A1 (Gwaltney et al.), auf deren gesamten Inhalt hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
Wie vorstehend angegeben, kann eine Komponente der elastischen Faserbahn eine kontinuierliche Filamentschicht sein. Die kontinuierliche Filamentschicht ist eine Schicht aus kontinuierlichen (endlosen), im allgemeinen parallel angeordneten Filamenten, wie in dem US-Patent Nr. 5 366 793 A (Fitts, Jr. et al.) und in dem US-Patent Nr. 5 385 775 A (Wright) beschrieben, auf deren gesamten Inhalt hier ausdrücklich Bezug genommen wird, und wie sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen nachstehend näher beschrieben werden. Diese elastomeren kontinuierlichen (endlosen) Filamente werden hier als ”kontinuierliche (endlose) Filamente” bezeichnet. Die kontinuierlichen Filamente haben einen durchschnittlichen Durchmesser in dem Bereich von etwa 40 bis etwa 750 µm und erstrecken sich entlang der Länge (d. h. der Maschinenlaufrichtung) der elastischen Faserbahn. Zweckmäßig können die elastomeren kontinuierlichen Filamente einen durchschnittlichen Durchmesser in dem Bereich von etwa 50 bis etwa 500 µm, beispielsweise von etwa 100 bis etwa 200 µm, haben. Der hier verwendete Ausdruck ”Maschinenlaufrichtung” oder ”MD” bezeichnet die Länge eines Gewebes (Faservlieses) in der Richtung, in der es (er) hergestellt wird. Der Ausdruck ”quer zur Maschinenlaufrichtung” oder ”CD” bezeichnet die Breite des Gewebes, d. h. eine Richtung, die im allgemeinen senkrecht zur MD verläuft.
Eine andere Komponente der elastischen Faserbahn, vorzugsweise in Kombination mit der kontinuierlichen Filamentschicht, ist eine elastomere Meltblown-Faser- oder -Mikrofaserschicht. Die elastomere Meltblown-Faser- oder -Mikrofaser-Komponente der elastischen Faserbahn wird hergestellt unter Anwendung eines konventionellen Meltblowing-Verfahrens. Die Meltblowing-Verfahren umfassen im allgemeinen das Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials durch eine Vielzahl von feinen, in der Regel kreisförmigen Kapillaren einer Meltblowing-Düse in Form von geschmolzenen Fäden oder Filamenten in konvergierende, mit hoher Geschwindigkeit strömende, in der Regel heiße Gas (z. B. Luft)-Ströme, welche die Filamente aus dem geschmolzenen thermoplastischen Material ausziehen unter Verminderung ihres Durchmessers, was bis zu einem Mikrofaser-Durchmesser gehen kann. Danach werden die Meltblown-Fasern von dem Hochgeschwindigkeits Gasstrom mitgenommen und auf einer Sammel-Oberfläche abgelagert unter Bildung einer Bahn aus willkürlich verteilten Meltblown-Fasern. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in dem US-Patent Nr. 3 849 241 A (Butin et al.), abgetreten an die Firma Exxon Research and Engineering Company, beschrieben. Meltblown-Fasern sind Mikrofasern, die im allgemeinen einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 10 µm haben und die im allgemeinen klebrig sind, wenn sie auf einer Sammel-Oberfläche abgelagert werden.
Der hier verwendete Ausdruck ”Mikrofasern” steht für Fasern mit kleinem Durchmesser, die einen durchschnittlichen Durchmesser von nicht mehr als etwa 75 µm, beispielsweise einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 0,5 bis etwa 50 µm haben, oder er steht besonders bevorzugt für Mikrofasern, die einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 2 bis etwa 40 µm haben können. Ein anderer häufig verwendeter Ausdruck für den Faserdurchmesser ist der Begriff Denier, der definiert ist als Gramm pro 9000 m Faser und der errechnet werden kann als Faser-Durchmesser in μm², multipliziert mit der Dichte in g/cm³, multipliziert mit 0,00707. Ein niedrigerer Denier-Wert zeigt eine feinere Faser an und ein höherer Denier-Wert zeigt eine dickere oder schwerere Faser an. So kann beispielsweise der Durchmesser einer Polypropylenfaser von 15 µm in Denier umgewandelt werden durch Quadrieren, Multiplizieren des Ergebnisses mit 0,89 g/cm³ und Multiplizieren mit 0,00707. Eine 15 µm Polypropylen-Faser weist somit einen Denier-Wert von etwa 1,42 (15² × 0,89 × 0,00707 = 1,415) auf. Außerhalb der USA ist die Maßeinheit ”tex” gebräuchlicher, die definiert ist als Gramm pro km Faser. tex kann errechnet werden als Denier/9.
Die erfindungsgemäße elastomere Meltblown-Faser-Komponente kann ein Gemisch von elastischen und nicht-elastischen Fasern oder Teilchen sein. Ein Beispiel für ein solches Gemisch ist zu finden in dem US-Patent Nr. 4 209 563 A (Sisson, abgetreten an Procter and Gamble Company), auf dessen Inhalt hier ausdrücklich Bezug genommen wird, in dem elastomere und nicht-elastomere Fasern miteinander vermischt werden unter Bildung einer einzigen kohärenten Bahn aus willkürlich verteilten Fasern. Ein weiteres Beispiel für eine solche elastische Verbundbahn wäre eine solche, hergestellt unter Anwendung eines Verfahrens, wie es in dem bereits oben genannten US-Patent Nr. 4 741 949 A beschrieben ist. In diesem Patent ist ein elastisches Nonwoven-Material beschrieben, das ein Gemisch aus thermoplastischen Meltblown-Fasern und anderen Materialien umfasst. Die Fasern und anderen Materialien werden in dem Gasstrom, von dem die Meltblown-Fasern getragen werden, miteinander kombiniert, so dass eine innig verfilzte Mischung aus Meltblown-Fasern und anderen Materialien, beispielsweise Holzpulpen-Fasern, Stapelfasern oder Teilchen, beispielsweise Aktivkohle, Tonen, Stärken oder Hydrokolloid(Hydrogel)Teilchen, die üblicherweise als Superabsorbentien bezeichnet werden, erhalten wird vor dem Sammeln der Fasern auf einer Sammel-Einrichtung unter Bildung einer kohärenten Bahn aus willkürlich verteilten Fasern.
Dem elastomeren Polymer können auch Bearbeitungshilfsmittel zugesetzt werden. Ein Polyolefin kann beispielsweise mit dem elastomeren Polymer (z. B. dem elastomeren Block-Copolymer) gemischt werden zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit der Zusammensetzung. Das Polyolefin muss ein solches sein, das dann, wenn es auf diese Weise gemischt und einer geeigneten Kombination von erhöhten Druck- und erhöhten Temperatur-Bedingungen unterworfen worden ist, in der gemischten Form zusammen mit dem elastomeren Polymer extrudierbar ist. Zu verwendbaren Mischungs-Polyolefin-Materialien gehören beispielsweise Polyethylen, Polypropylen und Polybuten, einschließlich der Ethylen-Copolymeren, Propylen-Copolymeren und Buten-Copolymeren. Ein besonders vorteilhaftes Polyethylen kann erhalten werden von der Firma U.S.I. Chemical Company unter der Handelsbezeichnung Petrothene NA 601 (hier auch als PE NA 601 oder Polyethylen NA 601 bezeichnet). Es können zwei oder mehr der Polyolefine verwendet werden. Extrudierbare Mischungen von elastomeren Polymeren und Polyolefinen sind beispielsweise in dem weiter oben genannten US-Patent Nr. 4 663 220 A beschrieben.
Zweckmäßig sollten die elastomeren Meltblown-Fasern eine gewisse Klebrigkeit oder Haftfähigkeit aufweisen, um die autogene Bindung zu verbessern. So kann beispielsweise das elastomere Polymer selbst klebrig sein, wenn es zu Fasern geformt wird oder alternativ kann ein kompatibles klebrig machendes Harz den vorstehendbeschriebenen extrudierbaren elastomeren Zusammensetzungen zugesetzt werden, um klebrig gemachte elastomere Fasern zu erhalten, die eine autogene Bindung ergeben. Unter dem hier verwendeten Ausdruck ”autogene Bindung” ist eine Bindung zu verstehen, die durch Schmelzen und/oder Selbstkleben der Fasern und/oder Filamente ohne einen verwendeten externen Klebstoff oder ein verwendetes externes Bindemittel erhalten wird. Das autogene Binden kann erzielt werden durch einen Kontakt zwischen den Fasern und/oder Filamenten, wobei mindestens ein Teil der Fasern und/oder Filamente halbgeschmolzen oder klebrig ist. Das autogene Binden kann auch erzielt werden durch Mischen eines klebrig machenden Harzes mit den zur Herstellung der Fasern und/oder Filamente verwendeten thermoplastischen Polymeren. Fasern und/oder Filamente, die aus einer solchen Mischung hergestellt sind, können mit oder ohne Anwendung von Druck und/oder Wärme selbstbindend gemacht werden. Es können auch Lösungsmittel verwendet werden, die ein Schmelzen der Fasern und Filamente bewirken, die nach der Entfernung des Lösungsmittels zurückbleiben.
Typische klebrig machende Harze und klebrig gemachte extrudierbare elastomere Zusammensetzungen sind in dem US-Patent Nr. 4 789 699 A (Kieffer et al.) beschrieben, auf dessen Inhalt hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Es kann jedes beliebige klebrig machende Harz verwendet werden, das mit dem elastomeren Polymer kompatibel ist und das den hohen Bearbeitungs-Temperaturen (beispielsweise den Extrusions-Temperaturen) standhalten kann. Wenn das elastomere Polymer (z. B. ein elastomeres Block-Copolymer) mit Verarbeitungs-Hilfsmitteln, wie z. B. Polyolefinen oder Streckmittel-Ölen, gemischt wird, sollte das klebrig machende Harz auch mit diesen Verarbeitungs-Hilfsmitteln kompatibel sein. Im allgemeinen sind hydrierte Kohlenwasserstoff-Harze bevorzugte klebrig machende Harze aufgrund ihrer besseren Temperaturbeständigkeit. Klebrig machende Agentien der Reihe REGALREZ^® und ARKON^® P sind Beispiele für hydrierte Kohlenwasserstoffharze. REGALREZ^®-Kohlenwasserstoff-Harze sind erhältlich von der Firma Hercules Incorporated. Harze der ARKON^® P-Reihe sind erhältlich von der Firma Arakawa Chemical (U.S.A.) Incorporated. Es können auch andere klebrig machende Harze verwendet werden, die mit den übrigen Komponenten der Zusammensetzung kompatibel sind und den hohen Verarbeitungs-Temperaturen standhalten können.
In der Regel umfasst die zur Herstellung der elastomeren Meltblown-Fasern verwendete Mischung beispielsweise etwa 40 bis etwa 80 Gew.-% eines elastomeren Polymers, etwa 5 bis etwa 40 Gew.-% Verarbeitungs-Hilfsmittel und etwa 5 bis etwa 40 Gew.-% klebrig machendes Harz.
Es ist auch möglich, andere Materialien mit dem zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Schicht verwendeten elastomeren Polymer zu mischen, z. B. Fluorkohlenstoff-Chemikalien, um das chemische Abstoßungsvermögen zu erhöhen, bei denen es sich beispielsweise handeln kann um solche, wie sie in dem US-Patent Nr. 5 178 931 A (Perkins et al.) angegeben sind, feuerbeständig machende Mittel zuzugeben, um die Feuerbeständigkeit zu erhöhen und/oder Pigmente zuzugeben, um jeder Schicht die gleiche oder unterschiedliche Farben zu verleihen. Feuerbeständig machende Mittel und Pigmente für thermoplastische Spunbond- und Meltblown-Polymere sind allgemein bekannt und sind normalerweise interne Additive. Wenn ein Pigment verwendet wird, liegt es im allgemeinen in einer Menge von weniger als 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Schicht, vor, während andere Materialien in einer Gesamtmenge von weniger als 25 Gew.-% vorliegen können.
Auf die aus den erfindungsgemäßen Laminaten hergestellten Gegenstände (Formkörper) können auch topische Behandlungen angewendet werden, um ihnen spezielle Funktionen zu verleihen. Diese topischen Behandlungen und ihre Anwendungsverfahren sind allgemein bekannt und umfassen beispielsweise Behandlungen, um sie alkoholabstoßend zu machen, Antistatik-Behandlungen und dgl., die durchgeführt werden durch Aufsprühen, Eintauchen und dgl. Ein Beispiel für eine solche topische Behandlung ist das Aufbringen des Antistatikmittels Zelec^® Antistat (erhältlich von der Firma E.I. Du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware).
Sterisch gehinderte Amine sind verwendbar als UV-Licht-Stabilisatoren und sie sind allgemein beschrieben in dem US-Patent Nr. 5 200 443 A (Hudson). Beispiele für diese Amine sind Hostavin TMN 20 der Firma American Hoescht Corporation, Somerville, New Jersey, Cyasorb UV-3668 der Firma American Cyanamid Company, Wayne, New Jersey, und Uvasil-299 der Firma Enichem Americas, Inc., New York. Ein besonders gut geeignetes, sterisch gehindertes Amin ist das Produkt Chimassorb^® 944 FL der Firma Ciba-Geigy Corporation, Hawthorne, New York, das die CAS-Registrier-Nr. 70624/18-9 hat. Das Chimassorb^® 944 FL-Amin wird von der Firma Standridge Color Corporation, Social Circle, Georgia, Polypropylen-Pellets einverleibt, die zum Meltblowing geeignet sind zur Herstellung eines Produkts, das im Handel unter der Bezeichnung SCC-8784 erhältlich ist.
Die kräuselbare Schicht ist eine solche, die an mindestens einer Oberfläche der elastischen Faserbahn befestigt wird, die aus mindestens einer Schicht aus elastomeren kontinuierlichen Filamenten (Endlos-Filamenten) und mindestens einer Schicht aus elastomeren Meltblown-Fasern hergestellt wird. Zu Beispielen für geeignete kräuselbare Schichten gehören Filmschichten und Nonwoven-Bahn-Schichten. Kräuselbare Schichten können hergestellt werden aus irgendeinem der hier beschriebenen thermoplastischen Polymeren und das Polymer kann entweder elastisch, unelastisch oder eine Kombination von elastischen und unelastischen Polymeren sein. Zu weiteren thermoplastischen Polymeren gehören Polypropylen, Polyethylen mit hoher Dichte, Polyethylen mit niedriger Dichte, lineares Polyethylen mit niedriger Dichte, Cellophan, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polycaprolactam, Polyester, Polyamid, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polytetrafluorethylen oder Mischungen oder Coextrusionen von einem oder mehreren dieser Materialien. Wenn die kräuselbare Schicht eine Filmschicht ist, kann die Filmschicht unter Anwendung eines Gieß- oder Blasverfahrens hergestellt werden.
Weitere elastische Verbundmaterialien können beispielsweise sein ”Stretch bond-Laminate” und ”Neck bond-Laminate”. Üblicherweise bezieht sich der Ausdruck ”Stretch bonded” auf ein elastisches Element, das mit einem anderen Element verbunden wird, während das elastische Element um mindestens etwa 25% seiner entspannten Länge gedehnt ist. Der Ausdruck ”Stretch bond-Laminat” bezieht sich auf ein Verbundmaterial, das mindestens zwei Schichten aufweist, von denen eine Schicht eine kräuselbare Schicht und die andere Schicht eine elastische Schicht ist. Die Schichten werden miteinander verbunden, wenn die elastische Schicht sich in einem gedehnten Zustand befindet, so dass beim Entspannen der Schichten die kräuselbare Schicht gekräuselt wird. Ein solches elastisches Mehrschichten-Verbundmaterial kann bis zu einem solchen Grade gestreckt werden, bis zu dem das nicht-elastische Material, das zwischen den Bindungsstellen gekräuselt ist, die Dehnung des elastischen Materials erlaubt. Ein Typ für ein solches ”Stretch bond-Laminat” ist beispielsweise in dem US-Patent Nr. 4 720 415 A (Vander Wielen et al.) beschrieben, in dem Mehrfachschichten aus dem gleichen Polymer, die unter Verwendung von mehreren Extruder-Anlagen hergestellt werden, verwendet werden. Andere elastische Verbundmaterialien sind in den weiter oben genannten US-Patenten Nr. 4 789 699 A (Kieffer et al.), 4 781 966 A (Taylor) und in den US-Patenten Nr. 4 657 802 A und 4 652 487 A (beide Morman) und 4 655 760 A (Morman et al.) beschrieben, auf deren gesamter Inhalt hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
Der Ausdruck ”Neck bonded” bezieht sich üblicherweise auf ein elastisches Element, das mit einem nicht-elastischen Element verbunden wird, während das nicht-elastische Element im gedehnten oder eingeschnürten, d. h. in Querrichtung zusammengezogenen Zustand vorliegt. Ein ”Neckbond-Laminat” bezieht sich auf ein Verbundmaterial, das mindestens zwei Schichten aufweist, von denen eine Schicht eine eingeschnürte nicht-elastische Schicht und die andere Schicht eine elastische Schicht ist. Die Schichten werden miteinander verbunden, wenn die nicht-elastische Schicht sich im gedehnten Zustand befindet. Beispiele für Neckbond-Laminate sind solche, wie sie in den US-Patenten Nr. 5 226 992 A , 4 981 747 A , 4 965 122 A und 5 336 545 A (alle Morman) beschrieben sind.
In den beiliegenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern die gleiche oder eine äquivalente Struktur bezeichnen, zeigt insbesondere die 1 der Zeichnungen in schematischer Darstellung bei der Ziffer 10 ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen Verbundmaterials, das eine elastische Faserbahn umfasst.
Erfindungsgemäß kann eine elastische Faserbahn 130 von einer Vorratsrolle abgewickelt werden oder sie kann in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden, beispielsweise nach dem weiter unten unter Bezugnahme auf die 2 näher beschriebenen Verfahren. Die elastische Faserbahn 130 passiert einen Walzenspalt, der von einem Paar Klemmwalzen 132 und 134 gebildet wird.
Eine kräuselbare erste Schicht 24 wird von einer Vorratsrolle 26 abgewickelt und läuft in der durch den Pfeil angezeigten Richtung, wenn sich die Vorratsrolle 26 in der durch die zugeordneten Pfeile angegebenen Richtung dreht. Eine kräuselbare zweite Schicht 28 wird von einer zweiten Vorratsrolle 30 abgewickelt und läuft in der durch den zugeordneten Pfeil angegebenen Richtung, wenn sich die Vorratsrolle 30 in der durch die zugeordneten Pfeile angegebenen Richtung dreht.
Die erste kräuselbare Schicht 24 und die zweite kräuselbare Schicht 28 passieren den Walzenspalt 32 der Bindungswalzen-Anordnung 34, die durch die Bindungswalzen 36 und 38 gebildet wird. Die erste kräuselbare Schicht 24 und/oder die zweite kräuselbare Schicht 28 können durch Extrusions-Verfahren, beispielsweise Meltblowing-Verfahren, Spunbonding-Verfahren oder Filmextrusions-Verfahren, gebildet und direkt durch den Walzenspalt 32 hindurchgeführt werden, ohne vorher auf einer Vorratsrolle gelagert zu werden.
Die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Klemmwalzen 132 und 134 kann so eingestellt werden, dass sie niedriger ist als die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Walzen der Bindungswalzen-Anordnung 34, um das gestreckte Material zu stabilisieren und den Grad der Verstreckung zu steuern. Durch Einstellung der Differenz zwischen den Geschwindigkeiten der Walzen wird die elastische Faserbahn 130 so gespannt, dass sie in dem gewünschten Grade verstreckt wird, und sie wird in diesem verstreckten Zustand gehalten, während die erste kräuselbare Schicht 24 und die zweite kräuselbare Schicht 28 mit der elastischen Faserbahn 130 verbunden werden während ihres Durchgangs durch die Bindungswalzen-Anordnung 34 unter Bildung eines elastischen Verbundmaterials 40.
Das elastische Verbundmaterial 40 wird bei der Wegnahme der Dehnungskraft sofort entspannt, wodurch die erste kräuselbare Schicht 24 und die zweite kräuselbare Schicht 28 in dem elastischen Verbundmaterial 40 gekräuselt werden. Das elastische Verbundmaterial 40 wird dann auf eine Aufwickelrolle 42 aufgewickelt. Verfahren zur Herstellung von elastischen Verbundmaterialien dieses Typs sind beispielsweise in dem weiter oben genannten US-Patent Nr. 4 720 415 A beschrieben.
Die kräuselbaren Schichten 24 und 28 können Nonwoven-Materialien sein, beispielsweise Spunbonded-Bahnen, Meltblown-Bahnen oder Bonded carded-Bahnen. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine oder beide der kräuselbare Schichten 24 und 28 ein Mehrschichtenmaterial, das beispielsweise mindestens eine Schicht aus einer Spunbond-Bahn aufweist, die mit mindestens einer Schicht aus einer Meltblown-Bahn, einer Bonded carded-Bahn oder einem anderen geeigneten Material verbunden ist.
Eine oder beide der kräuselbaren Schichten 24 und 28 können auch ein Verbundmaterial sein, das aus einem Gemisch von zwei oder mehr unterschiedlichen Fasern oder einer Mischung von Fasern und Teilchen hergestellt worden ist. Solche Gemische können hergestellt werden durch Zugabe von Fasern und/oder Teilchen zu dem Gasstrom, in dem die Meltblown-Fasern mitgerissen werden, so dass eine innig verfilzte Mischung von Meltblown-Fasern und anderen Materialien, beispielsweise Holzzellstoff, Stapelfasern und Teilchen, beispielsweise Hydrokolloid(Hydrogel)-Teilchen, üblicherweise als Superabsorbens-Materialien bezeichnet, erhalten wird, bevor die Meltblown-Fasern auf einer Sammel-Einrichtung gesammelt werden unter Bildung einer kohärenten Bahn aus willkürlich verteilten Meltblown-Fasern und anderen Materialien, wie beispielsweise in dem US-Patent Nr. 4 100 324 A (Anderson et al.) beschrieben, auf dessen Inhalt hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
Eine oder beide kräuselbaren Schichten 24 und 28 können aus Zellstofffasern einschließlich Holz-Zellstofffasern hergestellt sein zur Herstellung eines Materials, wie z. B. einer Tissue-Schicht. Außerdem können die kräuselbaren Schichten Schichten aus hydraulisch verfilzten Fasern, beispielsweise hydraulisch verfilzten Gemischen von Zellstofffasern und Stapelfasern sein, wie z. B. in dem weiter oben genannten US-Patent Nr. 4 781 966 A beschrieben.
Die kräuselbaren Schichten 24 und 28 werden mittels einer Bindungs-Einrichtung, wie nachstehend näher diskutiert, mit der elastischen Faserbahn 130 vereinigt. Das Vereinigen kann erzielt werden durch Einwirkenlassen von Wärme und/oder Druck auf die elastische Faserbahn 130 und die kräuselbaren Schichten 24 und 28 durch Erhitzen dieser Abschnitte auf mindestens die Erweichungstemperatur des Materials mit der niedrigsten Erweichungstemperatur, wobei eine ausreichend feste und dauerhafte Bindung zwischen den wieder fest gewordenen erweichten Abschnitten der elastischen Faserbahn 130 und den kräuselbaren Schichten 24 und 28 erhalten wird.
Die Bindungswalzen-Anordnung 34 weist eine gemusterte ungebundene (PUB)-Kalanderwalze 38 mit vertieften Bereichen 44 und eine Ambosswalze 36 auf, die glatt oder eine andere PUB-Kalanderwalze sein kann. Insbesondere weist die PUB-Kalanderwalze 38, wie in 3 angegeben, auf ihrer äußersten Oberfläche ein Bindungsmuster auf, das ein kontinuierliches Muster von Flächenbereichen 46 umfasst, die eine Vielzahl von diskreten vertieften Bereichen 44 begrenzen (auch unter der Bezeichnung Öffnungen oder Löcher bekannt). In der 8 ist eine Querschnitts-Seitenansicht eines kreisförmigen vertieften Bereiches 44 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Die Tiefe D der einzelnen vertieften Bereiche 44 kann irgendeine Tiefe sein, die geeignet ist, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Entsprechend kann der Durchmesser d irgendein geeigneter Durchmesser sein. Jeder der vertieften Bereiche 44 in der genannten Walze oder in den genannten Walzen, der durch den kontinuierlichen Flächenbereich 46 begrenzt ist, bildet eine diskrete, nicht-gebundene Fläche (Bereich) in mindestens einer Oberfläche des elastischen Verbundmaterials 42, in dem die Fasern oder Filamente der Bahn im wesentlichen oder vollständig ungebunden sind. Dies bedeutet, anders ausgedrückt, dass das kontinuierliche Muster des Flächenbereiches 46 in der genannten Walze oder in den genannten Walzen ein kontinuierliches Muster von gebundenen Bereichen bildet, das eine Vielzahl von diskreten ungebundenen Bereichen auf mindestens einer Oberfläche des elastischen Verbundmaterials begrenzt. Das erfindungsgemäße elastische Verbundmaterial weist in der Regel einen gebundenen Bereich von mindestens etwa 15 bis etwa 80% der Einheitsfläche des Materials auf. Vorzugsweise weist das Material 20 bis 60% gebundene Fläche und besonders bevorzugt 30 bis 60% gebundene Fläche (Bereich) auf. Es ist klar, dass der Prozentsatz der gebundenen Fläche des Materials umgekehrt proportional zum Prozentsatz der vertieften Bereiche auf der Oberfläche der PUB-Walze ist. Daher weist die PUB-Walze auf ihrer Oberfläche etwa 85 bis etwa 20% vertiefte Bereiche auf zur Herstellung eines Materials mit einem gebundenen Bereich von mindestens etwa 15 bis etwa 80%.
Die Ambosswalze 36 und die Kalanderwalze 38 oder beide können erhitzt werden und der Druck zwischen diesen beiden Walzen kann auf an sich bekannte Weise eingestellt werden, um die gewünschte Temperatur und, falls überhaupt, den gewünschten Bindungsdruck zu erzielen, um die kräuselbaren Schichten mit der elastischen Faserbahn zu vereinigen. Auf der Oberfläche der Kalanderwalzen können je nach den gewünschten taktilen Eigenschaften des fertigen Verbund-Laminatmaterials verschiedene Muster von vertieften Flächen 44 verwendet werden. Die vertieften Flächen 44 können jede beliebige Konfiguration oder eine Kombination der folgenden Konfigurationen haben, die umfassen kreisförmige, ovale, rechteckige und quadratische Formen. Die am meisten bevorzugte Form ist die kreisförmige Form. Wenn die kräuselbare Schicht aus einem Material, wie z. B. Spunbonded-Polypropylen, hergestellt ist, kann diese Bindung bei Temperaturen von nur 15,6°C (60°F) erzielt werden. Der Bereich der Temperaturen der Kalanderwalzen während der Bindung zwischen einer kräuselbaren Schicht, beispielsweise aus Spunbond-Polypropylen, und einer elastischen Faserbahn beträgt 15,6 bis 82,2°C (60–180°F).
Bezüglich der thermischen Bindung ist für den Fachmann klar, dass die Temperatur, auf welche die Materialien zur Erzielung einer Wärmebindung erhitzt werden, nicht nur von der Temperatur der beheizten Walze(n) oder anderen Wärmequellen, sondern auch von der Verweildauer der Materialien auf der erhitzten Oberfläche, den Zusammensetzungen der Materialien, den Basisgewichten der Materialien und ihren spezifischen Wärmen und ihren thermischen Leitfähigkeiten abhängt.
Es ist allgemein bekannt, dass ein erhöhter Druck zu einer besseren Bindung und Gesamthaftung zwischen der elastomeren Faserbahn und der kräuselbaren Schicht führt. Für die erfindungsgemäßen Laminate wurde jedoch gefunden, dass hohe Bindungsdrucke nicht erforderlich sind, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Tatsächlich gibt es einen Hinweis auf einen negativen Effekt auf die Eigenschaften, wenn der Bindungs-Manometerdruck von etwa 0,17 MPa bis (25 psi) auf 0,28 MPa (40 psi) erhöht wird. (Für ein PUB-Muster mit ~35% gebundener Fläche wird bei Verwendung einer Walze mit einem Durchmesser von 17,8 cm (7 inch) durch einen Manometerdruck von 0,17 und 0,28 MPa (25 und 40 psi) eine Metall-Metall-Belastung von 40 450 psi (283 MPa) und 52 457 psi (367,2 MPa) Druck auf die Kontaktfläche ausgeübt). Daher sind Metall-Metall-Belastungen in dem Bereich von etwa 35 000 psi (245 MPa) bis etwa 50 000 psi (350 MPa) bevorzugt, während Belastungen von etwa 40 000 psi (280 MPa) bis etwa 52 000 psi (364 MPa) besonders bevorzugt sind. Der größte und signifikanteste Effekt ist zu erkennen in bezug auf die Spannungsentlastungs-Eigenschaften für elastische Verbundmaterialien, die durch die PUB-gemusterte Kalanderwalze erfindungsgemäß laminiert sind, wie weiter unten in den Beispielen näher diskutiert. Der 6 Stunden-Belastungsverlust nimmt zu von 52 auf 69% mit steigendem Druck. Aus diesem Grund sind Bindungsdrucke von weniger als etwa 0,28 MPa (40 psi) bevorzugt.
Wie vorstehend beschrieben, ist eine wichtige Komponente des elastischen Verbundmaterials 40 die elastische Faserbahn 130. Diese elastische Bahn kann zwei Materialschichten enthalten; vorzugsweise mindestens eine Schicht als eine Schicht aus elastomeren Meltblown-Fasern und mindestens eine andere Schicht in Form einer Schicht von im wesentlichen parallelen Reihen von elastomeren kontinuierlichen Filamenten, die mit mindestens einem Abschnitt der elastomeren Meltblown-Fasern autogen verbunden sind.
In der Regel enthält die elastische Faserbahn mindestens etwa 20 Gew.-% elastomere kontinuierliche (endlose) Filamente. Die elastische Faserbahn kann beispielsweise etwa 20 bis etwa 95 Gew.-% elastomere kontinuierliche (endlose) Filamente enthalten. Zweckmäßig machen die elastomeren kontinuierlichen (endlosen) Filamente etwa 40 bis etwa 90 Gew.-% der elastischen Faserbahn aus.
Die 2 zeigt in Form einer schematischen Darstellung ein Verfahren zur Herstellung einer elastischen Faserbahn, die als eine Komponente des erfindungsgemäßen elastischen Verbundmaterials verwendet wird. Das Verfahren ist allgemein durch die Bezugsziffer 100 gekennzeichnet. Bei der Herstellung der Fasern und der Filamente, die in der elastischen Faserbahn verwendet werden, werden Pellets oder Schnitzel und dgl. (nicht dargestellt) eines extrudierbaren elastomeren Polymers in Pellet-Trichter 102 und 104 der Extruder 106 und 108 eingeführt.
Jeder Extruder weist eine Extrusionsschnecke (nicht dargestellt) auf, die von einem konventionellen Antriebsmotor (nicht dargestellt) angetrieben wird. Wenn sich das Polymer durch den Extruder nach vorne bewegt aufgrund der Drehung der Extrusionsschnecke durch den Antriebsmotor, wird es allmählich erhitzt bis zu einem geschmolzenen Zustand. Das Erhitzen des Polymers bis zu dem geschmolzenen Zustand kann in einer Vielzahl von einzelnen Stufen erzielt werden, deren Temperatur allmählich erhöht wird, während es durch die diskreten Heizzonen des Extruders 106 vorwärts bewegt wird in Richtung auf eine Meltblowing-Düse 110 und einen Extruder 108 in Richtung auf eine kontinuierliche Filament-Formgebungseinrichtung 112. Die Meltblowing-Düse 110 und die kontinuierliche Filament-Formgebungseinrichtung 112 können eine weitere Erhitzungszone darstellen, in der die Temperatur des thermoplastischen Harzes bei einem erhöhten Wert für die Extrusion gehalten wird. Das Erhitzen der verschiedenen Zonen der Extruder 106 und 108 und der Meltblowing-Düse 110 und der kontinuierlichen Filamentbildungs-Einrichtung 112 können durch eine Vielzahl von konventionellen Heizanordnungen (nicht dargestellt) erzielt werden.
Die elastomere kontinuierliche Filament-Komponente der elastischen Faserbahn kann unter Anwendung einer Vielzahl von Extrusionsverfahren geformt werden. So können beispielsweise die elastomeren Filamente geformt werden unter Verwendung einer oder mehrerer konventioneller Meltblowing-Düsenanordnungen, die so modifiziert worden sind, dass die erhitzten Gasströme (d. h. die primären Luftströme) weggenommen werden, die im allgemeinen in der gleichen Richtung wie die extrudierten Fäden strömen, wodurch die extrudierten Fäden ausgezogen werden. Diese modifizierte Meltblowing-Düsenanordnung 112 erstreckt sich in der Regel über eine perforierte Sammel-Oberfläche 114 (auch als ”Band” bezeichnet) in einer Richtung, die im wesentlichen transversal zur Bewegungsrichtung der Sammel-Oberfläche 114 verläuft. Die modifizierte Düsenanordnung 112 umfasst eine lineare Anordnung 116 aus Kapillaren mit geringem Durchmesser, die entlang der transversalen Ausdehnung der Düse ausgerichtet sind, wobei die transversale Ausdehnung der Düse etwa so lang ist wie die gewünschte Breite der parallelen Reihen der elastomeren kontinuierlichen (endlosen) Filamente, die hergestellt werden soll. Das heißt, die transversale Dimension der Düse ist die Dimension, die durch die lineare Anordnung der Düsenkapillaren definiert ist. In der Regel liegt der Durchmesser der Kapillaren in der Größenordnung von etwa 0,0254 bis etwa 0,0508 cm (0,01–0,02 inches), beispielsweise bei etwa 0,0368 bis etwa 0,0457 cm (0,0145–0,018 inches). Es sind etwa 5 bis etwa 50 derartige Kapillaren pro 2,54 cm (1 inch) Düsenfläche vorgesehen. in der Regel beträgt die Länge der Kapillaren etwa 0,127 bis etwa 0,508 cm (0,05–0,20 inches), beispielsweise sind sie etwa 0,287 bis etwa 0,356 cm (0,113–0,14 inches) lang. Eine Meltblowing-Düse kann sich erstrecken von etwa 50,8 cm bis etwa 152,4 cm (20–60 inches) oder mehr in ihrer Länge in der transversalen Richtung.
Da der erhitzte Gasstrom (d. h. der primäre Luftstrom), der an der Düsenspitze vorbeiströmt, stark vermindert ist oder fehlt, ist es wünschenswert, die Düsenspitze zu isolieren oder Heizelemente vorzusehen, um zu gewährleisten, dass das extrudierte Polymer geschmolzen und fließfähig bleibt, während es sich in der Düsenspitze befindet. Das Polymer wird aus der Anordnung 116 von Kapillaren in der modifizierten Düse 112 extrudiert, wobei extrudierte Elastomere kontinuierliche (endlose) Filamente 118 gebildet werden.
Die elastomeren kontinuierlichen Filamente 118 haben eine Anfangsgeschwindigkeit, wenn sie die Anordnung 116 von Kapillaren in der modifizierten Düse 112 verlassen. Diese Filamente 118 werden auf einer perforierten Sammeloberfläche 114 abgelagert, die sich mindestens mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Anfangsgeschwindigkeit der Filamente 118 bewegen sollte. Diese perforierte Sammel-Oberfläche 114 ist ein endloses Band, das in konventioneller Weise von Sammel-Oberflächenwalzen 120 angetrieben wird. Die kontinuierlichen Filamente 118 werden in im wesentlichen paralleler Ausrichtung auf der Oberfläche der perforierten Sammel-Oberfläche 114 abgelagert, die sich dreht, wie durch den Pfeil 122 in der 2 angezeigt. Um die Retention der Matrix auf der Oberfläche des Bandes 114 zu fördern, können Vakuumboxen (nicht dargestellt) verwendet werden. Die Spitze der Düse 112 sollte so nahe wie praktisch möglich an der Oberfläche des Bandes 114 sein, auf dem die elastomeren kontinuierlichen Filamente 118 gesammelt werden. Dieser Formgebungsabstand kann beispielsweise etwa 1,27 bis etwa 25,4 cm (0,5–10 inches) betragen. Zweckmäßig beträgt dieser Abstand etwa 1,9 cm bis etwa 20,3 cm (0,75–8 inches).
Es kann zweckmäßig sein, dass sich die perforierte Sammel-Oberfläche 114 mit einer Geschwindigkeit bewegt, die viel größer ist als die Anfangsgeschwindigkeit der elastomeren kontinuierlichen Filamente 118, um die Ausrichtung der Filamente 118 in im wesentlichen parallelen Reihen zu verbessern und/oder die Filamente 118 zu strecken, so dass sie den gewünschten Durchmesser erhalten. So kann beispielsweise die Ausrichtung der elastomeren kontinuierlichen Filamente 118 verbessert werden, indem man die perforierte SammelOberfläche 114 sich mit einer Geschwindigkeit bewegen lässt, die um etwa das 2- bis etwa 10-fache höher ist als die Anfangsgeschwindigkeit der elastomeren kontinuierlichen Filamente 118. Gewünschtenfalls können sogar noch größere Geschwindigkeits-Differentiale angewendet werden. Obgleich verschiedene Faktoren die jeweilige Wahl der Geschwindigkeit für die perforierte Sammel-Oberfläche 114 beeinflussen, ist sie in der Regel etwa 4- bis etwa 8-mal höher als die Anfangsgeschwindigkeit der elastomeren kontinuierlichen Filamente 118.
Zweckmäßig werden die elastomeren kontinuierlichen Filamente in einer Dichte pro 2,54 cm (1 inch) Breite des Materials gebildet, die im allgemeinen der Dichte der Kapillaren auf der Düsenoberfläche entspricht. So kann beispielsweise die Filamentdichte pro 2,54 cm (1 inch) Breite des Materials in dem Bereich von etwa 10 bis etwa 120 Filamenten pro 2,54 cm (1 inch) Breite des Materials liegen. In der Regel können niedrigere Dichten von Filamenten (beispielsweise 10 bis 35 Filamenten pro 2,54 cm (1 inch) Breite) erzielt werden mit nur einer Filament-bildenden Düse. Höhere Dichten (von beispielsweise 35 bis 120 Filamenten pro 2,54 cm (1 inch) Breite) können mit einer Vielzahl von Reihen von Filament-bildenden Einrichtungen erzielt werden.
Die elastomere Meltblown-Faser- oder -Mikrofaser-Komponente 126 der elastischen Faserbahn 130 wird hergestellt unter Anwendung eines konventionellen Meltblowing-Verfahrens, wie es durch die Bezugsziffer 124 dargestellt wird. In der Meltblown-Düsen-Anordnung 110 kann die Position der Luftplatten, die zusammen mit einem Düsenabschnitt Kammern und Zwischenräume begrenzen, relativ zum Düsenabschnitt eingestellt werden, um die Breite der Ausziehgas-Durchgänge zu erhöhen oder zu vermindern, so dass das Volumen des Ausziehgases, welches die Luftdurchgänge während einer gegeben Zeitspanne passiert, variiert werden, ohne die Geschwindigkeit des Ausziehgases zu variieren. Allgemein gilt, dass niedrigere Ausziehgas-Geschwindigkeiten und breite Luftdurchgangs-Zwischenräume im allgemeinen bevorzugt sind, wenn im wesentlichen kontinuierliche Meltblown-Fasern oder -Mikrofasern hergestellt werden sollen.
Die beiden Ströme des Ausziehgases konvergieren unter Bildung eines Gasstromes, der die geschmolzenen Fäden beim Austritt aus den Öffnungen mitnimmt und auszieht zu Fasern oder, je nach Grad des Ausziehens, zu Mikrofasern mit einem kleinen Durchmesser, der in der Regel kleiner ist als der Durchmesser der Öffnungen. Die von dem Gas mitgenommenen Fasern oder Mikrofasern 126 werden unter der Einwirkung des Ausziehgases auf eine Sammel-Anordnung geblasen, die bei der in 2 erläuterten Ausführungsform die perforierte Sammel-Oberfläche 114 ist, die das elastomere kontinuierliche Filament 118 in im wesentlichen paralleler Ausrichtung trägt. Die Fasern oder Mikrofasern 126 werden als kohärente Matrix von Fasern auf der Oberfläche der elastomeren kontinuierlichen Filamente 118 und dem perforierten endlosen Band 114 gesammelt, das sich in der durch den Pfeil 122 in der 2 angezeigten Richtung dreht. Gewünschtenfalls können die Meltblown-Fasern oder -Mikrofasern 126 auf dem Band 114 unter zahlreichen Auftreffwinkeln gesammelt werden. Um die Retention der Matrix auf der Oberfläche des Bandes 114 zu unterstützen, können Vakuumboxen (nicht dargestellt) verwendet werden. In der Regel hat die Spitze 128 der Meltblowing-Düse 110 einen Abstand von etwa 15,24 bis etwa 35,56 cm (6–14 inches) von der Oberfläche des Bandes 114, auf dem die Fasern gesammelt werden. Die verfilzten Fasern oder Mikrofasern 126 werden autogen mindestens an einen Teil der elastomeren kontinuierlich Filamente 118 gebunden, weil die Fasern oder Mikrofasern 126 noch etwas klebrig oder geschmolzen sind, während sie auf den elastischen kontinuierlichen Filamenten 118 abgelagert werden, wodurch die elastische Faserbahn 130 gebildet wird.
Zu diesem Zeitpunkt kann es erwünscht sein, die elastische Faserbahn aus Meltblown-Fasern und -Filamenten geringfügig zu verdichten (pressen), um das autogene Binden zu verbessern. Dieses Kalandrieren kann mit einem Paar von gemusterten oder ungemusterten Klemm-Walzen 132 und 134 unter einem ausreichenden Druck (und, falls gewünscht, einer ausreichenden Temperatur) durchgeführt werden, um eine dauerhafte autogene Bindung zwischen den elastomeren kontinuierlichen Filamenten und den elastomeren Meltblown-Fasern zu bewirken.
Wie vorstehend erläutert, werden die elastomeren kontinuierlichen Filamente und die elastomeren Meltblown-Fasern auf einer sich bewegenden perforierten Oberfläche abgelagert. Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die Meltblown-Fasern direkt auf der Oberseite der extrudierten elastomeren kontinuierlichen Filamente gebildet. Dies wird dadurch erreicht, dass man die Filamente und die perforierte Oberfläche unter einer Vorrichtung hindurchfährt, die Meltblown-Fasern bildet. Alternativ kann eine Schicht aus elastomeren Meltblown-Fasern auf einer perforierten Oberfläche abgelagert werden und es können im wesentlichen parallele Reihen aus elastomeren kontinuierlichen Filamenten direkt auf den elastomeren Meltblown-Fasern gebildet werden. Alternativ kann eine Schicht aus elastomeren Meltblown-Fasern auf einer perforierten Oberfläche abgelagert werden und es können im wesentlichen parallele Reihen von elastomeren kontinuierlichen Filamenten direkt auf den elastomeren Meltblown-Fasern gebildet werden. Es können verschiedene Kombinationen von Filament-Bildungs- und Faser-Bildungs-Vorrichtung so aufgebaut werden, dass sie unterschiedliche Typen von elastischen Faserbahnen bilden. So kann beispielsweise die elastische Faserbahn alternierende Schichten aus elastomeren kontinuierlichen Filamenten und elastomeren Meltblown-Fasern enthalten. Mehrere Düsen für die Herstellung von Meltblown-Fasern oder für die Herstellung von elastomeren kontinuierlichen Filamenten können auch in Reihe angeordnet werden, um aufeinanderliegende Schichten von Fasern oder Filamenten bereitzustellen.
Wie in dem obigen technischen Hintergrund-Abschnitt kurz angesprochen, ist die 4 eine Abtastelektronenmikrografie von elastomeren kontinuierlichen Filamenten 118, die an elastomeren Meltblown-Fasern 126 befestigt worden sind und unter Verwendung von gemusterten (Ramisch)-Walzen gebunden worden sind. Das kontinuierliche Filament ist zerrissen, gezackt, zerschnitten und dgl., wie beispielhaft durch 118' gezeigt. Ein solcher Schaden beeinflusst die elastischen Eigenschaften und somit das Leistungsvermögen des Materials und der daraus hergestellten Laminate, indem bewirkt wird, dass die Fasern während des Gebrauchs bei Körpertemperatur und unter verstreckten Bedingungen vollständig brechen (zerreißen), wie aus der 5 ersichtlich. Die 5 ist eine Abtastelektronenmikrografie des Materials gemäß 4, nachdem dieses den Gebrauchsbedingungen unterworfen worden ist. Aus dieser Figur ist zu ersehen, dass die zerrissenen, gezackten, zerschnittenen Filamente 118' der 4 nun vollständig zerbrochen (zerrissen) sind. Wenn dies vorkommt, hat die Eigen-Latenz einen geringen oder keinen Einfluss auf die zerrissenen Filamente und somit das gesamte Material, weil die Aktivierung der Elastizitäts-Eigenschaft durch die zerrissenen Filamente unterbrochen worden ist.
Bezüglich des bekannten Verfahrens, bei dem glatte Kalanderwalzen verwendet werden, um die Schichten miteinander zu verbinden, wurde bereits auf die PCT-Publikation Nr. WO 98/29251 A1 hingewiesen, in der ein Weg zur Lösung dieses Problems beschrieben ist. Das Glattwalzen-Kalandrieren führte zu einer verbesserten Dimensionsstabilität (beispielsweise zu einer geringeren Spannungs-Relaxation und zu einem geringeren Kriechverformen), weil die kontinuierlichen (endlosen) Filamente während des Kalandrierens nicht zerbrachen (nicht zerrissen), wie aus der 6 ersichtlich. In der 6 wurde diesmal ein Material, wie es für die 4 vorstehend beschrieben worden ist, mit glatten Kalanderwalzen gebunden. Wiederum wurden die Elastomeren aus kontinuierlichen Filamenten 118 an elastomeren Meltblown-Fasern 126 befestigt unter Bildung einer elastischen Faserbahn. Diesmal wurden die elastomeren kontinuierlichen Filamente 118 durch das Verbinden nicht beschädigt. Das Laminat wies nämlich eine verbesserte inhärente Latenz (Eigenlatenz) auf, weil die elastomeren kontinuierlichen Filamente nicht beschädigt waren. Der Nachteil dieses Verfahrens bestand jedoch darin, dass die inhärente Latenz gelegentlich zu hoch war, was zu Verarbeitungsschwierigkeiten führte (das Material hatte die Neigung, so stark zu schrumpfen, dass es schwer zu verarbeiten war) und dass ”rote Markierungen” auftraten, wenn das Material beispielsweise in einer Windel verwendet wurde. Außerdem verlor das resultierende Laminat seinen voluminösen Charakter (d. h. es war flach), so dass es nur ein geringes oder kein ”stoffartiges” ästhetisches Aussehen hatte. In der 7 ist auf der rechten Seite der Fotografie ein elastisches Verbundmaterial dargestellt, das mit glatten Walzen kalandriert wurde, im Vergleich zu dem elastischen Verbundmaterial auf der linken Seite der Fotografie, auf der das dargestellte Material mit gemusterten Walzen kalandriert wurde. Das unter Anwendung des Glattwalzen-Kalandrierens hergestellte Material ist eindeutig weniger voluminös und deshalb weniger attraktiv für den Verbraucher.
In der 9 ist ein wegwerfbares Kleidungsstück 50 dargestellt, dem ein erfindungsgemäßes elastisches Verbundmaterial einverleibt worden ist. Obgleich in der 9 Trainingshosen dargestellt sind, ist es klar, dass die Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten elastischen Verbundmaterials nicht auf solche Gegenstände beschränkt ist und auch für eine große Vielzahl von anderen Anwendungszwecken eingesetzt werden kann, wie z. B., ohne dass die Erfindung darauf beschränkt ist, in Windeln, Inkontinenz-Einrichtungen, Umschlägen (Manschetten) für Kleidungsstücke, beispielsweise chirurgischen Umhängen und dgl.
In der 9 umfasst das wegwerfbare Kleidungstück 50 einen Abschnitt 52 für die Aufnahme der Ausscheidungen und zwei seitliche Bahnen 54 und 56, die eine Taillenöffnung 58 und ein Paar Beinöffnungen 60 und 62 definieren. Die 9 erläutert das wegwerfbare Kleidungsstück 50, das auf einem Torso 64 des Trägers, dargestellt in gestrichelten Linien, sitzt. Die Seitenbahn 54 umfasst ein dehnbares Seitenelement 66 und ein dehnbares Seitenelement 68, die mit dem dazwischenliegenden Element 70 verbunden sind, das aus einem nicht-dehnbaren Material hergestellt ist. In entsprechender Weise umfasst die Seitenbahn 56 ein dehnbares Seitenelement 72 und ein dehnbares Seitenelement 74, die mit dem dazwischenliegenden Element 76 verbunden sind, das aus einem nicht-dehnbaren Material hergestellt ist. Das wegwerfbare Kleidungsstück 50 umfasst auch ein vorderes elastisches Taillenelement 78 und ein hinteres elastisches Taillenelement 80, um einen zusätzlichen Komfort zu ergeben entlang der Taillenöffnung 58. Die elastischen Beinteile 82 sind zusammen mit dem Abschnitt 52 für die Aufnahme der Ausscheidungen zwischen den Seitenbahnen 54 und 56 angeordnet.
Das erfindungsgemäße elastische Verbundmaterial kann verwendet werden zur Herstellung verschiedener Teile des wegwerfbaren Kleidungsstückes 50 und insbesondere der Seitenbahnen 54 und 56. Das Laminat-Material kann aber auch in den elastischen Beinteilen 82 und in dem elastischen Taillenelement 78 des wegwerfbaren Kleidungsstückes 50 verwendet werden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Herstellung der erfindungsgemäßen elastischen Verbundmaterialien.
Beispiele
Erfindungsgemäße Proben und Vergleichsproben wurden wie nachstehend beschrieben hergestellt. Die Proben wurden dann den nachstehend beschriebenen Tests unterzogen.
Basisgewicht
Das Gewicht der Proben wurde bestimmt durch Abschneiden eines 7,62 cm × 17,78 cm (3 inch × 7 inch) großen Stückes eines nicht-gedehnten elastischen Verbundmaterials und Auswiegen desselben auf einer konventionellen Waage. Das Gewicht wurde in Gramm aufgezeichnet. Das Basisgewicht wurde bestimmt durch Dividieren des Gewichtes durch die Fläche der abgeschnittenen Probe. Außerdem wurde das Basisgewicht der elastischen Komponente auf die gleiche Weise bestimmt, nachdem sie von dem elastischen Verbundmaterial delaminiert worden war. Nachdem die Probe dem (nachstehend näher beschriebenen) Verstreckungs-Stop-Test(STS)-Test unterworfen worden war, wurden die Proben etwa 3 bis 5 min lang in Isopropylalkohol eingetaucht. Die Spunbond-Träger des elastischen Verbundmaterials wurden dann entfernt. Die verbleibende elastische Faserbahn wurde dann in eine Standard-Labor-Dunstabzugshaube gelegt, in der sie etwa 5 min lang trocknen gelassen wurde. Nachdem sie getrocknet worden war, wurde die Faserbahn wie vorstehend beschrieben gewogen. Das ”entspannte elastische Basisgewicht” wurde bestimmt durch Dividieren des Gewichtes der elastischen Bahn durch die Fläche des Original-Laminats. Das ”elastische Basisgewicht”, wie es in den nachstehenden Tabellen angegeben ist, wurde auf die folgende Weise bestimmt: Elastisches Basisgewicht = entspanntes elastisches Basisgewicht/((STS/100) + 1)
Drapierungssteifheit
Der ”Drapierungssteifheits-Test” bestimmt die Drapierungssteifheit oder die Beständigkeit des Materials gegen Umbiegen. Die Umbiegelänge ist ein Maß für die Wechselwirkung zwischen dem Material-Gewicht und der Steifheit, die sich äußert in der Art, in der das Material sich unter seinem Eigengewicht umbiegt, d. h. mit anderen Worten, unter Anwendung des Prinzips der Überstands-Umbiegung des Verbundmaterials unter seinem Eigengewicht. Im allgemeinen wurde die Probe mit 12 cm/min (4,75 inches/min) in einer Richtung parallel zu ihrer Längsrichtung so verschoben, dass ihr vorderes Ende über den Rand einer horizontalen Oberfläche überstand. Die Länge des Überstandes wurde bestimmt, wenn die Spitze der Probe unter ihrem Eigengewicht sich nach unten senkte bis zu dem Punkt, an dem die Linie, welche die Spitze mit den Rand der Plattform verband, mit der Horizontalen einen Winkel von 41,5° bildete. Je länger der Überstand war, um so langsamer bog sich die Probe, so dass höhere Zahlen steifere Verbundmaterialien anzeigen. Dieses Verfahren entspricht den Spezifikationen des ASTM-Standard-Tests D 1388.
Die Testproben wurden wie folgt hergestellt: die Proben wurden zu rechteckigen Streifen zugeschnitten mit einer Breite von 2,54 cm (1 inch) und einer Länge von 15,24 cm (6 inches), wenn nichts anderes angegeben ist. Drei Teststücke jeder Probe wurde in der Maschinenlaufrichtung getestet. Zur Durchführung des Tests wurde eine geeignete Drapierungs-Biege-Steifheits-Testvorrichtung, beispielsweise die FRL-Cantilever-Biegetestvorrichtung, Modell 79-10, erhältlich von der Firma Testing Machines Inc., Amityville, NY, verwendet.
Die Drapierungs-Steifheit, gemessen in cm, ist die Häfte der Länge des Überstandes des Teststückes, wenn es eine Neigung von 41,5° erreicht. Die Drapierungs-Steifheit der Proben, wie sie nachstehend angegeben ist, ist der arithmetische Mittelwert von drei Wiederholungen der Testergebnisse, die mit den in der Maschinenlaufrichtung getesteten Proben erhalten wurden, die getrennt angegeben sind.
Becherzerknüllungstest
Die Weichheit eines Materials als Anzeichen für das ”stoffartige” ästhetische Aussehen kann unter Anwendung des ”Becherzerknüllungstests” bestimmt werden. Mit dem Becherzerknüllungstest wurde die Gewebe-Steifheit bewertet durch Bestimmung der Spitzenbelastung (auch als ”Becherzerknüllungs-Belastung” oder als ”Becherzerknüllung” bezeichnet), die erforderlich war, um ein 23 cm × 23 cm großes Materialstück, das zu einem umgekehrten Becher mit einem Durchmesser von etwa 6,5 cm und einer Höhe von 6,5 cm geformt worden war, mit einem halbkugelförmigen Fuß mit einem Durchmesser von 4,5 cm zu zerknüllen, während das becherförmige Gewebe von einem Zylinder mit einem Durchmesser von etwa 6,5 cm umgeben war, um eine einheitliche Verformung des becherförmigen Gewebes zu erzielen. Es wurde ein Durchschnittswert von 10 Ablesungen verwendet. Der Fuß und der Becher waren so aufeinander ausgerichtet, dass ein Kontakt zwischen den Becherwänden und dem Fuß vermieden wurde, der die Ablesungen beeinflussen könnte. Die Spitzenbelastung wurde bestimmt, während der Fuß mit einer Geschwindigkeit von etwa 38 cm/min (0,25 inches/s) abgesenkt wurde, und sie wurde in Gramm gemessen. Der Becherzerknüllungstest ergab auch einen Wert für die Gesamtenergie, die erforderlich war, um eine Probe zu zerknüllen (die ”Becherzerknüllungsenergie”), bei der es sich um die Energie ab Beginn des Beginns des Tests bis zu dem Spitzenbelastungspunkt, d. h. um die Fläche unter der Kurve handelte, die gebildet wurde von der Belastung in Gramm auf einer Achse und der Strecke in mm, über die der Fuß wanderte, auf der anderen Achse. Die Becherzerknüllungsenergie wurde daher in g × mm angegeben.
Niedrigere Becherzerknüllungswerte zeigen ein weicheres Material an. Die Becherzerknüllung wurde bestimmt unter Verwendung einer Belastungszelle, Modell FTD-G-500 (500 g-Bereich), erhältlich von der Firma Chaevitz Company, Pennsauken, NJ.
Spannungsdehnung
Die Spannungsdehnung der Vergleichsproben und der erfindungsgemäßen Proben wurde bestimmt auf einem Materials Testing System (MTS) Sintech 1/S-Zugtestrahmen, erhältlich von der Firma Sintech Corp., Cary, North Carolina. Die Standard-Labor-Bedingungen wurden bei einer Temperatur von 23 ± 2°C (73,4 ± 3,6°F) und 50 ± 5% relativer Feuchtigkeit gehalten. Die Probengröße betrug etwa 7,62 cm (3 inches) in der Breite und 17,78 cm (7 inches) in der Länge. Jede Probe wurde zwischen den Einspannklemmen in einem Abstand von Klemme zu Klemme von 7,62 cm (3 inch) eingespannt. Jede Probe wurde dann mit einer Kreuzkopf-Verschiebungsgeschwindigkeit von 50 cm/min (20 inches/min) verstreckt, bis die Probe brach bzw. zerriss. Die Belastung wurde dann in g Kraft bestimmt und ist als ”Höchstbelastung/Elastikmaterial in g/m²” in den nachstehenden Tabellen angegeben, welche die Belastung in g Kraft, dividiert durch das Basisgewicht des elastischen Verbundmaterials in g/m² repräsentiert. Außerdem wurde die ”äußerste Dehnung” bestimmt als Zunahme der Länge, ausgedrückt durch den Prozentsatz der ursprünglichen Messlänge. Außerdem wurde die ”Intercept-Belastung” bestimmt, bei der es sich um die Belastung in Gramm handelte, bei der die Elastizität des Materials endete und die Zugfestigkeit der Probe überwog.
Die Daten des Sintech 1/S-Systems wurden ermittelt durch Berechnung der mechanischen Beanspruchung (in kg/cm² (psi) oder auch in SI-Äquivalenten in Klammern) aufgrund der Kenntnis der anfänglichen Querschnittsfläche jeder Probe. Die Dehnung oder Verlängerung wurde errechnet aus dem anfänglichen Klemmen-Klemmen-Abstand und der konstanten Dehnung. Das Verhältnis zwischen der Spannung und der Dehnung gibt den Elastizitätsmodul (psi) an.
Spannungsrelaxation
Der vorstehend beschriebene Test für die Spannungsdehnung wurde modifiziert wie nachstehend beschrieben, um die Spannungsrelaxation zu bestimmen. Dieser Test war so konzipiert, dass er die Anwendungsbedingungen, beispielsweise beim Tragen einer Windel, simulierte. Diesmal wurde jedoch jede Probe bis zu einer konstanten Schlussdehnung von 11,43 cm (4,5 inches) (50%-Dehnung) bei einer Körpertemperatur von etwa 37,8°C (100°F) für eine Zeitdauer von 6 h gedehnt. Die Daten des Sintech 1/S-Systems wurden ermittelt durch Berechnen der mechanischen Beanspruchung (in kg/cm² (psi) oder auch in SI-Äquivalenten in Klammern) aus der Kenntnis der anfänglichen Querschnittsfläche jeder Probe. Die Dehnung oder Verlängerung wurde errechnet aus dem anfänglichen Klemmen-Klemmen-Abstand und der konstanten Dehnung. Das Verhältnis zwischen der Spannung und der Dehnung gibt den Elastizitätsmodul (psi) wieder.
Die resultierenden Daten können auf das folgende Energiegesetz-Modell angewendet werden, wobei man den Exponenten m erhält: σ = (σ_{t=0,1 min})(t^–m) worin σ die Spannung, t die Zeit und m die elastischen Eigenschaften, d. h. wie schnell das Material seine Belastung verliert, bedeuten. In der Tabelle 2 ist die Geschwindigkeit des tatsächlichen Belastungs-Verlustes oder das Gefälle, errechnet unter Verwendung der vorstehend angegebenen Formel, angegeben.
Bleibende Verformung
Jede Probe wurde anfänglich um 25% in der Maschinenlaufrichtung mit einer Kreuzkopf-Geschwindigkeit von 50,8 cm/min (20 inches/min) gedehnt. Die Proben wurden dann für insgesamt 5 Cyclen stufenförmig gedehnt (verstreckt) um 50%, 100%, 200% und 300%. Unmittelbar nach Beendigung des Tests wurde der Prozentsatz der bleibenden Verformung errechnet aus der Kenntnis der End- und Anfangsverschiebungen für jeden Cyclus in ”% bleibende Verformung”, die ein Maß für die Irreversibilität der Verformung ist:
Dehnungs-Stop-Test
Der hier angewendete Ausdruck ”Dehnungs-Stop-Test” oder ”STS-Test” bezieht sich auf das Verhältnis, das bestimmt wurde aus der Differenz zwischen der nicht-gedehnten Dimension eines elastischen Verbundmaterials und der maximal gedehnten Dimension eines elastischen Verbundmaterials nach dem Anlegen einer spezifischen Dehnungskraft und durch Dividieren dieser Differenz durch die nicht-gedehnte Dimension des elastischen Verbundmaterials. Wenn das Dehnungs-Stop-Verhältnis in% ausgedrückt ist, wird dieses Verhältnis mit 100 multipliziert. So weist beispielsweise ein elastisches Verbundmaterial mit einer nicht-gedehnten Länge von 12,7 cm (5 inches) und einer maximal gedehnten Länge von 25,4 cm (10 inches) beim Anlegen einer Kraft von 2000 g ein Dehnungs-Stop-Verhältnis (bei 2000 g) von 100% auf.
Das Dehnungs-Stop-Verhältnis kann auch als ”maximale nicht-zerstörende Dehnung” bezeichnet werden. Wenn nichts anderes angegeben ist, sind hier die Dehnungs-Stop-Werte bei einer Belastung von 2000 g angegeben. In dem Dehnungs- oder Verstreckungs-Stop-Test wurde eine Probe mit der größeren Dimension in der Maschinenlaufrichtung in die Sintech-Vorrichtung eingespannt unter Verwendung eines Abstandes von 5 cm zwischen den Klemmen. Die Probe wurde dann bis zu einer Stop-Belastung von 2000 g mit einer Kreuzkopf-Geschwindigkeit von etwa 50,8 cm/min (20 inches/min) gedehnt (verstreckt).
Cyclischer Test
Es wurde ein cyclischer Test durchgeführt unter Verwendung des Computer-g estützten Sintech 1/S-Materialtest-Systems, wie es vorstehend beschrieben wurde. Bei dem Testcyclus wurde ein Material bis zu einer festgelegten Dehnung entsprechend 100% der Dehnung, wie vorstehend beschrieben, 10 mal (10 Cyclen) gedehnt und auf seine ursprüngliche Dimension wieder zurückkehren gelassen, falls dies der Fall war. Die Hysterese in % war der Energieverlust zwischen den Dehnungs- und Kontraktionsphasen in jedem Cyclus. Das heißt mit anderen Worten, die Hysterese in % war wie folgt:
Abtastelektronenmikroskopie (SEM)
Zur Herstellung eines 300 Å dicken Überzugs wurden die Proben in einer Balzer-Minibeschichtungs-Einrichtung in Gegenwart von Argon bei 0,1 mbar und 35 mA 3 min lang bei 135 Volt mit Gold bespritzt. Dann wurden Bilder aufgenommen unter Verwendung eines Hitachi S-4500-Feldemissions-Abtastelektronenmikroskops bei einer Beschleunigungsspannung von 3 kV, einem Werkstück-Abstand von 22 mm und einer Vergrößerung von 40-fach.
Optische Mikroskopie (OM)
Die Proben wurden mit Rutheniumtetroxid(RuO₄)-Dämpfen angefärbt, um die elastomeren kontinuierlichen Filamente selektiv anzufärben. Die digital transmittierten Lichtbilder wurden direkt erhalten in dem PGT-Bilderzeugungs-System des M420-instruments. Die Anzahl der zerbrochenen (zerrissenen) Filamente pro Einheitsfläche wurde bestimmt unter Ausnutzung des Merkmal-Auszählungsvermögens und durch Dividieren durch die gemessene Fläche. Dieses Verfahren verhinderte jede Notwendigkeit zur Herstellung einer Probe, die anderweitig den Filamentbruch verursachen könnte.
Beispiele 1 bis 2 und Vergleichsbeispiele A bis C
Alle Proben dieses Tests wurden durchgeführt unter Verwendung einer elastischen kontinuierlichen Filamentschicht aus dem elastomeren (Polystyrol/-Poly(ethylenpropylen)/Polystyrol/Poly(ethylen-propylen))-Block-Copolymer Kraton^® G-2760 mit einem Durchmesser in dem Bereich von 0,0508 bis 0,0762 cm (0,020–0,030 inches). Die elastomere Meltblown-Faser wurde auf die kontinuierlichen Filamente durch Meltblowing aufgebracht zur Herstellung einer elastischen Faserbahn mit einem Basisgewicht, wie in der Tabelle 1 angegeben, wobei die elastomere Meltblown-Faser ebenfalls hergestellt wurde aus dem elastomeren Block-Copolymer Kraton^® G-2760. Außerdem wurde eine kräuselbare Schicht mit einem Basisgewicht von 13,6 g/m² (0,4 osy) aus einer weißen Spunbond-Nonwoven-Bahn, hergestellt aus Polypropylen, erhältlich von der Firma Kimberly-Clark, mit jeder Seite der elastischen Faserbahn verbunden. Die Schichten wurden aufeinanderlaminiert unter Erzielung eines Gesamt-Basisgewichtes und Bindungsmusters, wie sie in der Tabelle 1 angegeben sind. Für die elastischen Verbundmaterialien, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen gemusterten Nichtbindungs(PUB)-Kalanderwalzen hergestellt wurden, die Proben 1 und 2, betrug der Prozentsatz der gebundenen Fläche 30% des Materials und die vertieften Flächen der Walzen hatten einen Durchmesser von 0,33 cm (0,130 inches) bei einer Tiefe (D) von 0,15 cm (0,060 inches). Das Verstreckungsverhältnis jeder Probe betrug 5-fach. Das heißt mit anderen Worten unter Bezugnahme auf die 1, dass die Oberflächen-Geschwindigkeit der elastischen Faserbahn 130, wenn sie zwischen dem Walzenspalt der Klemmwalzen 132 und 134 hindurchgeführt wird, geringer ist als die Oberflächen-Geschwindigkeit der Bahn, die den Walzenspalt der PUB-Walzen 36 und 38 passiert. Wenn beispielsweise die Oberflächen-Geschwindigkeit des Walzenspalts zwischen den Klemmwalzen 132 und 134 3,05 m/min (10 fpm) beträgt, und die Oberflächen-Geschwindigkeit des Walzenspalts zwischen den PUB-Walzen 36 und 38 15,24 m/min (50 fpm) beträgt, dann beträgt das Verstreckungs-Verhältnis 5 (50 fpm dividiert durch 10 fpm), was bedeutet, dass die elastische Faserbahn um 400% verstreckt wurde.
Die nachstehenden Proben 1 und 2 wurden erfindungsgemäß hergestellt. Die Probe 2 unterschied sich von der Probe 1 insofern, als sie unter Anwendung eines höheren Bindungsdruckes hergestellt wurde als die Probe 1 – der ausreichend hoch war, so dass er begann, die Material-Eigenschaften zu beeinflussen. Die Vergleichsprobe C war ein Material, das bei den angegebenen Bedingungen gemäß dem Stand der Technik mit glatten Walzen kalandriert worden war. Die Vergleichsproben A und B waren Materialien, die unter den angegebenen Bedingungen gemäß dem Stand der Technik mit gemusterten Walzen kalandriert worden waren. In der Tabelle 1 wurde das Dehnungs-Stop-Verhältnis für die verschiedenen Proben bestimmt. In dem Dehnungs-Stop-Test ist ein Wert von ~400% etwa der maximal erzielbare Wert, weil dieser Wert den Grad angibt, in dem die elastische Faserbahn während des Laminierungsverfahrens gedehnt wird. In den gemusterten Walzen-Proben, den Vergleichsproben A und B, wurden STS-Werte von 219% bzw. 200% gefunden. Wenn der gleiche Proben-Typ mit glatten Walzen kalandriert wurde, nahm der STS-Wert auf 170% ab. Wenn die erfindungsgemäßen Proben getestet wurden, wurden STS-Werte von 210% und 198% gefunden, so dass die vorher erzielbaren Werte (beim Kalandrieren mit gemusterten Walzen) wieder erreicht wurden.

Außerdem wurde die Höchstbelastung pro Gewicht des elastischen Materials in den erfindungsgemäßen Materialien tatsächlich verbessert. Wiederum wurden für die Vergleichsproben A und B Festigkeitswerte von 29,80 und 24,00 g/(g/m²) gemessen. Wenn die Proben mit glatten Walzen kalandriert wurden, wie in der Vergleichsprobe C, wurde eine deutliche Verbesserung der Festigkeit gefunden von 36,90 g/(g/m²), größtenteils zurückzuführen auf die Tatsache, dass die kontinuierliche Filamentschicht nicht zerrissen oder beschädigt war, wie dies der Fall ist beim Kalandrieren mit gemusterten Walzen. Für die erfindungsgemäßen Proben wurde eine überraschende Verbesserung gegenüber den mit gemusterten und glatten Walzen kalandrierten Proben gefunden mit 38,70 g/(g/m²) (was zu vergleichen ist mit den bei 0,17 MPa (25 psi) kalandrierten Proben) bzw. 35,70 g/(g/m²). Tabelle 1 – physikalische Eigenschaften

gebundene Fläche	Laminat-Basisgewicht	Basisgewicht des elastischen Materials	STS	LAI¹/elastisches Material	höchste Dehnung	Höchstbelastung/elastisches Material	Elastizitätsmodul
%	g/m²	g/m²	%	g/m² – g_f/(g/m²)	%	g/m² – gf/(g/m²)	MPa (psi)
12	279	56,4	219	8,24	375	29,80	0,23 (33)
12	289	62	200	6,77	322	24,00	0,22 (32)
100	220	51,5	170	6,87	324	36,90	0,26 (37)
30	254	51	210	7,79	381	38,70	0,21 (30)
30	251	53,4	198	8,08	324	35,70	0,23 (33)

In der nachstehenden Tabelle 2 wurde die Dimensionsbeständigkeit in Farm der Spannungsrelaxation bei den vorstehend beschriebenen Proben unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Testverfahrens getestet. Der Test wurde durchgeführt für eine Dauer von 6 h bei einer Temperatur in der Nähe von Körpertemperatur (37,8°C = 100°F). Geringe Änderungen des Gefälles sind signifikant, weil das Gefälle für diese elastischen Materialien nicht linear ist. In der Probe 2, dem Material, das einem höheren Bindungsdruck ausgesetzt worden war, war die Spannungsrelaxation nicht gut. Aus diesem Grund wird angenommen, dass übermäßig hohe Bindungsdrucke die erfindungsgemäßen elastischen Verbundmaterial in nachteiliger Weise beeinflussen können. Im Vergleich zu der Vergleichsprobe B ergibt sich, dass der höhere Bindungsdruck beim Verbinden mit einer gemusterten Walze das elastische Verbundmaterial nicht in entsprechender Weise nachteilig beeinflusste.
Aus den unter Anwendung eines Verbindungsdruckes von 0,17 Mpa (25 psi) hergestellten Proben ist zu ersehen, dass für Materialien, die unter Anwendung der gemusterten Walzen-Kalandrierung hergestellt wurden (Vergleichsprobe A) der Belastungsverlust mit 58% hoch ist. Bei dem unter Anwendung des Glattwalzen-Kalandrierens hergestellten Material (Vergleichsprobe C) war der Belastungs-Verlust eindeutig verbessert gegenüber der Vergleichsprobe A mit 49%. Bei der erfindungsgemäß hergestellten Probe, der Probe 1, ist der Belastungs-Verlust vergleichbar mit demjenigen bei der Vergleichsprobe C mit 51% und deutlich verbessert gegenüber der Vergleichsprobe A. Bei den erfindungsgemäß hergestellten Proben war deshalb die Dimensionsbeständigkeit nicht verschlechtert gegenüber den mit einer glatten Walze kalandrierten Materialien und sie war eindeutig verbessert gegenüber den mit einer gemusterten Walze kalandrierten Materialien. Tabelle 2 – Spannungsrelaxation

Probe Gefälle (m) % Belastungsverlust

A –0,109 58

B –0,103 59

C –0,086 49

1 –0,093 51

2 –0,142 69
In der nachstehenden Tabelle 3 sind die Daten angegeben, die resultieren aus dem Test des ”stoffartigen” Aussehens des erfindungsgemäßen Materials, verglichen mit den Vergleichsbeispielen. Die Probe 2 und die Vergleichsprobe B, die Materialien, die unter Anwendung eines höheren Bindungsdruckes gebunden wurden, wurden in bezug auf diese Eigenschaften nicht getestet (N/T), weil die Spannungsrelaxations-Eigenschaften aus der obigen Tabelle 2 anzeigen, dass für die Vergleichsprobe B das Becherzerknüllungs- und Drapierungs-Steifheitsverhalten ähnlich sein würden wie in der Vergleichsprobe A. Außerdem zeigten die Spannungsrelaxations-Eigenschaften für die Probe 2 nicht an, dass attraktive Becherzerknüllungs- und Drapierungs-Steifheitswerte erzielt werden würden. Für die Becherzerknüllung und die Steifheit gilt, dass die Probe um so weicher und um so mehr ”stoffähnlich” ist je niedriger der Wert ist.
Für das erfindungsgemäße Beispiel, die Probe 1, wurden Verbesserungen sowohl in bezug auf die Becherzerknüllungsenerige als auch in bezug auf die Drapierungssteifheit gefunden, verglichen mit den Vergleichsproben A und C, was bedeutet, dass das Material verbesserte Qualitäten in bezug auf das stoffartige Aussehen hatte. Tabelle 3 – Becherzerknüllung- und Drapierungssteifheit

Probe Becherzerknüllungsbelastung (g_t) Becherzerknüllungsenerige (g_t/mm) Drapierungssteifheit MD (cm)

A 225 2270 2,59

B N/T N/T N/T

C 239 2803 2,60

1 225 2242 2,44

2 N/T N/T N/T

In den nachstehenden Tabellen 4 und 5 wurden die Proben Tests zur Bestimmung der bleibenden Verformung und der Hysterese unterworfen. Diese Daten zeigen, dass bei diesen Materialien weder die bleibende Verformung noch die Hysterese durch das erfindungsgemäße Verfahren negativ beeinflusst wurden. Tabelle 4 – % bleibende Verformung bei der angegebenen Dehnung in % bei Körpertemperatur

Probe	25%	50%	100%	150%	200%
A	1	2	6	9	14
B	1	2	5	10	14
C	1	3	7	13	21
1	1	2	5	10	15
2	1	3	5	10	17

Tabelle 5 – % Hysterese pro Cyclus bei Körpertemperatur und 100% Dehnung

Probe	Cyclus 1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
A	29	16	15	14	14	14	13	13	13	13
B	30	16	15	14	14	14	14	14	14	14
C	29	17	16	15	15	15	15	14	14	14
1	28	16	15	14	14	14	14	13	13	13
2	29	17	16	15	15	14	14	14	14	14

In der nachstehenden Tabelle 6 wurde die inhärente Latenz (Eigenlatenz) in der Maschinenlaufrichtung (MD) als Funktion des Prozentsatzes der Schrumpfung bestimmt. Jede der Proben wurde auf ähnliche Weise in einer Richtung quer zur Maschinenlaufrichtung (CD) getestet, da jedoch keine signifikante Schrumpfung gefunden wurde, sind die Daten nachstehend nicht wiedergegeben. Zur Bestimmung des Prozentsatzes der Schrumpfung wurden die Materialien für eine Zeitspanne von etwa 2 bis 3 Tage liegen gelassen, bis die Proben im wesentlichen flach waren. Das relaxierte Material wurde dann zu 7,62 cm × 17,78 cm (3 inch × 7 inch) großen Proben zugeschnitten. Die Proben wurden danach flach in einen Vakuumofen mit einer Temperatur von etwa 71°C (159,8°F) gelegt für eine Zeitspanne von 30 s. Die Endlänge wurde gemessen und der Prozentsatz der Schrumpfung wurde errechnet wie in der nachstehenden Tabelle angegeben. Jeder der nachstehenden Werte stellt den Durchschnittswert aus 5 Teststücken pro Probe dar.

Wie aus den Daten ersichtlich, ist die Eigenlatenz der erfindungsgemäßen Probe, der Probe 1, im wesentlichen zurückgekehrt zu derjenigen der mit einer gemusterten Walze kalandrierten Probe, der Vergleichsprobe A. Die Eigenlatenz ist somit zu einem besser steuerbaren Wert zurückgekehrt. Außerdem ist es zur Einstellung der Eigenlatenz, falls dies erwünscht ist, durch einfache Erhöhung der gebundenen Fläche möglich, den gwünschten Wert zu erreichen. Tabelle 6 – Eigenlatenz

Probe	anfängliche Länge	Endlänge	Schrumpfung	Schrumpfung (MD)
Probe	cm (inch)	cm (inch)	cm (inch)	%
A	17,78 (7)	17,42 (6,86)	0,36 (0,14)	2,01
C	17,78 (7)	16,84 (6,63)	0,97 (0,38)	5,67
1	17,78 (7)	17,42 (6,86)	0,36 (0,14)	2,01

Die vorliegende Erfindung wurde zwar vorstehend in Verbindung mit bestimmten bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, es ist jedoch klar, dass der Gegenstand der Erfindung nicht auf diese spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist. Der Gegenstand der Erfindung umfasst vielmehr alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente, die innerhalb des Bereiches der nachstehenden Patentansprüche liegen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines gegen Kriechverformung beständigen elastischen Verbundmaterials, das umfasst: a) die Bereitstellung einer elastischen Faserbahn; b) die Bereitstellung mindestens einer kräuselbaren Schicht; und c) das Binden der genannten elastischen Faserbahn an die genannte mindestens eine kräuselbare Schicht unter Bildung eines elastischen Verbundmaterials, wobei die genannte Bindung erfolgt durch Hindurchführen des elastischen Verbundmaterials durch einen Walzenspalt, der zwischen einer Amboss-Kalanderwalze und einer Punkt-Nichtbindungs-Kalanderwalze gebildet wird, wobei die Amboss-Kalanderwalze eine Glattwalze oder eine Punkt- Nichtbindungs-Kalanderwalze ist, und eine Punkt-Nichtbindungs-Kalanderwalze definiert ist als eine Glattwalze mit einem kontinuierlichen glatten Oberflächenbereich, welcher mehrere diskrete vertiefte Bereiche in der Oberfläche der Walze begrenzt.
Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem umfasst: a) die Bereitstellung einer Schicht aus einem elastomeren kontinuierlichen Filament; b) die Bereitstellung einer Schicht aus einer elastomeren Meltblown-Faser; und c) das Verbinden der genannten elastomeren kontinuierlichen Filament-Schicht mit der genannten elastomeren Meltblown-Faser-Schicht unter Bildung der genannten elastischen Faserbahn.
Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem umfasst: a) das Verstrecken (Dehnen) der genannten elastischen Faserbahn, während die genannte elastische Faserbahn mit der mindestens einen kräuselbaren Schicht verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die genannten vertieften Bereiche der genannten Punkt-Nichtbindungs-Kalanderwalze sich über mindestens etwa 20 bis etwa 85% der Oberfläche der genannten Walze erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 4, worin die genannten vertieften Bereiche eine Konfiguration aufweisen, die mindestens eine Konfiguration aus der Gruppe kreisförmig, oval, rechteckig und quadratisch umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, worin mindestens 50% der genannten vertieften Bereiche eine kreisförmige Gestalt haben.
Verfahren nach Anspruch 2, worin das genannte Verbinden in der Stufe (c) durchgeführt wird durch direkte Bildung der genannten elastomeren Meltblown-Faser auf dem genannten elastomeren kontinuierlichen Filament.
Verfahren nach Anspruch 7, worin das genannte Verbinden in der Stufe (c) durch autogenes Binden erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Amboss-Kalanderwalze glatt und mit einem elastomeren Material überzogen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Bindungs-Manometerdruck 0,28 MPa (40 psi) nicht übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 10, worin der Bindungs-Manometerdruck einer Metall-Metall-Belastung in dem Bereich von etwa 245 bis etwa 350 MPa (35 000–50 000 psi) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 11, worin die Metall-Metall-Belastung 367,2 MPa (52 457 psi) nicht übersteigt.
Elastisches Verbundmaterial mit einem verbesserten Aussehen, einer verbesserten Dimensionsbeständigkeit und Eigenlatenz, wobei das genannte Material eine Eigenlatenz aufweist, die weniger als etwa 5,5% beträgt und wobei das genannte Material außerdem hergestellt wurde durch: a) Bereitstellung einer elastischen Faserbahn; b) Bereitstellung mindestens einer kräuselbaren Schicht; und c) Verbinden der genannten elastischen Faserbahn mit der genannten mindestens einen kräuselbaren Schicht unter Bildung eines elastischen Verbundmaterials, wobei das genannte Verbinden erfolgt durch Hindurchführen des elastischen Verbundmaterials durch einen Walzenspalt, der zwischen einer Amboss-Kalanderwalze und einer Punkt-Nichtbindungs-Kalanderwalze entsteht, wobei die Amboss-Kalanderwalze eine Glattwalze oder eine Punkt-Nichtbindungs-Kalanderwalze ist, und eine Punkt-Nichtbindungs-Kalanderwalze definiert ist als eine Glattwalze mit einem kontinuierlichen glatten Oberflächenbereich, welcher mehrere diskrete vertiefte Bereiche in der Oberfläche der Walze begrenzt.
Material nach Anspruch 13, worin die genannten Filamente und Fasern der genannten elastomeren Faserbahn aus mindestens einem elastomeren Polymerharz hergestellt sind.
Material nach Anspruch 14, worin das genannte elastomere Polymerharz ausgewählt wird aus elastomeren Polymerharzen, die umfassen Metallocen-Polymere und elastomere Block-Copolymere, die mindestens ein elastisches Segment aufweisen.
Material nach Anspruch 15, worin die genannten elastomeren Block-Copolymeren ausgewählt werden aus elastomeren Block-Copolymeren, die umfassen Polyurethane, Copolyetherester, Polyamid-Polyether-Block-Copolymere, Ethylen-Vinylacetate (EVA) und Block-Copolymere der allgemeinen Formel A-B-A'; A-B oder A-B-A-B.
Gegen Kriechverformung beständiges elastisches musterungebundenes Verbundmaterial mit einem verbesserten Aussehen und einer verbesserten Weichheit, das umfasst: a) ein elastomeres kontinuierliches Filament; b) eine elastomere Meltblown-Faser, die an der genannten elastomeren kontinuierlichen Filament-Schicht haftet unter Bildung einer elastischen Faserbahn; und c) mindestens eine kräuselbare Schicht, die an der genannten elastischen Faserbahn befestigt ist unter Bildung eines elastischen Verbundmaterials; wobei das genannte elastische Verbundmaterial auf seiner Oberfläche ein Muster aus einer kontinuierlich gebundenen Fläche aufweist, die eine Vielzahl von diskreten nicht-gebundenen Flächen begrenzt, die durch Anwendung eines solches Druckes gebildet werden, dass die genannte gebundene Fläche mindestens etwa 15 bis etwa 80% der Oberfläche des genannten elastischen Verbundmaterials bedeckt, und wobei das elastische Verbundmaterial erhältlich ist durch: a) die Bereitstellung einer Schicht aus einem elastomeren kontinuierlichen Filament; b) die Bereitstellung einer Schicht aus einer elastomeren Meltblown-Faser; und c) das Verbinden der elastomeren kontinuierlichen Filament-Schicht mit der elastomeren Meltblown-Faser-Schicht unter Bildung der elastischen Faserbahn; d) die Bereitstellung mindestens einer kräuselbaren Schicht; und e) das Binden der genannten elastischen Faserbahn an die genannte mindestens eine kräuselbare Schicht unter Bildung des elastischen Verbundmaterials, wobei die genannte Bindung erfolgt durch Hindurchführen des elastischen Verbundmaterials durch einen Walzenspalt, der zwischen einer Amboss-Kalanderwalze und einer Punkt-Nichtbindungs-Kalanderwalze gebildet wird, wobei die Amboss-Kalanderwalze eine Glattwalze oder eine Punkt-Nichtbindungs-Kalanderwalze ist, und eine Punkt-Nichtbindungs-Kalanderwalze definiert ist als eine Glattwalze mit einem kontinuierlichen glatten Oberflächenbereich, welcher mehrere diskrete vertiefte Bereiche in der Oberfläche der Walze begrenzt.
Elastisches Verbundmaterial nach Anspruch 17, worin die genannte gebundene Fläche mindestens etwa 20 bis etwa 60% der Oberfläche des genannten elastischen Verbundmaterials bedeckt.
Elastisches Verbundmaterial nach Anspruch 18, worin die genannten Filamente und Fasern der genannten elastomeren Faserbahn aus mindestens einem elastomeren Polymerharz hergestellt sind.
Elastisches Verbundmaterial nach Anspruch 19, worin das genannte elastomere Polymerharz ausgewählt wird aus elastomeren Polymerharzen, die umfassen Metallocen-Polymere und elastomere Block-Copolymere, die mindestens ein elastisches Segment aufweisen.
Elastisches Verbundmaterial nach Anspruch 20, worin die genannten elastomeren Block-Copolymeren ausgewählt werden aus elastomeren Block-Copolymeren, die umfassen Polyurethane, Copolyetherester, Polyamid-Polyether-Block-Copolymere, Ethylen-Vinylacetate (EVA), Block-Copolymere der allgemeinen Formel A-B-A', A-B oder A-B-A-B.
Elastisches Verbundmaterial nach Anspruch 21, worin die genannten elastomeren Block-Copolymeren Block-Copolymere der allgemeinen Formel A-B-A-B umfassen.
Elastisches Verbundmaterial nach Anspruch 22, worin das genannte Material eine Eigenlatenz von weniger als etwa 5,5% aufweist.