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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft flächigen Stretch-Vliesstoff,
der zur Verwendung in der Herstellung von Artikeln für die Körperpflege
geeignet ist. Spezieller werden die flächigen Stretch-Vliesstoffe erzeugt,
indem ein eingeschnürtes
Vliesstoffsubstrat mit einem elastomeren Polymer weitgehend gleichförmig imprägniert wird.
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2. BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN
GEBIETES
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Die
Stretch-Vliesstoffmaterialien sind auf dem Fachgebiet gut bekannt.
Beispiele für
Stretch-Vliesstoffmaterialien
schließen "stretchgebondete" und "eingeschnürt gebondete" Schichtstoffe ein.
Stretchgebondete Schichtstoffe werden durch Zusammenlegen einer
zusammenziehbaren Lage mit einer elastischen Lage hergestellt, wobei
sich die elastische Lage in einem gestreckten Zustand befindet,
so dass beim Entspannen der Lagen die zusammenziehbare Lage gekräuselt wird.
Eingeschnürt
gebondete Schichtstoffe werden erzeugt, indem eine eingeschnürte, nicht
elastische Lage mit einer Lage eines elastischen Films oder Faser
zusammengelegt werden. Da die elastische Lage weist in der Regel
einen elastischen Film oder eine elastische Vliesstoffbahn auf.
Diese elastische Vliesstoff-Laminate erfordern die Herstellung mindestens
zweier separater Vliesstoff- oder Folienlagen.
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Die
US-A-4366814 von Riedel beschreibt ein atmungsfähiges elastisches Bandagenmaterial,
das mindestens 50 Gew.-% eines streckbaren textilen Flächengebildes
aufweist, das zu einer Dehnung von mindestens 30% in der Lage ist,
ohne zu Reißen,
und das mindestens 15 Gew.-% eines in dem textilen Flächengebilde
imprägnierten
Elastomers aufweist, ohne die Löcher
in dem textilen Flächengebilde
auszufüllen.
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Die
US-P-5910224 von Morman beschreibt ein Verfahren zum Herstellen
eines streckbaren Verbundstoffes, in dem ein elastomerer Präkursor auf
ein einschnürbares
Material aufgebracht wird, wie beispielsweise eine Vliesstoffbahn,
das einschnürbare
Material eingeschnürt
wird und der elastomere Präkursor
beispielsweise durch Erhitzen behandelt wird, während das einschnürbare Material
sich in einem eingeschnürten
Zustand unter Erzeugung einer mit dem eingeschnürtem Material gebondeten Elastomerlage
befindet. Vorzugsweise weisen elastomere Präkursoren ein Latex- oder warmhärtbares
Elastomer auf. Der elastomere Präkursor
wird auf das einschnürbare
Material in einer Menge zwischen 5 g/m2 bis
etwa 50 g/m2 aufgetragen. Die elastomere Lage
imprägniert
die Bahn vorzugsweise mit etwa 2 bis etwa 10 Faserdicken, wobei
der Grad der Imprägnierung
des elastomeren Präkursors
so gesteuert wird, dass es keinen Durchschlag bis zu der Seite der
Bahn gibt, die der Seite gegenüberliegt,
auf der die elastomere Lage aufgetragen worden ist. Der resultierende streckbare
Verbundstoff hat daher einen folienähnlichen Griff auf der die
elastomere Lage aufweisenden Seite und bewahrt den ursprünglichen
weichen Griff des einschnürbaren
Materials auf der gegenüberliegenden
Seite zu der elastomeren Lage.
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Die
Europäische
Patentanmeldung 0472942 beschreibt ein elastomeres, gesättigtes
Vliesstoffmaterial mit einer Zusammendrückbarkeit und einem Wiederherstellungsvermögen in der
Z-Richtung, worin
eine Faserstoffbahn einbezogen ist, wie beispielsweise eine Vliesstoffbahn
aus schmelzgeblasenen Fasern, die mit einem polymeren Material gesättigt ist,
wie beispielsweise einem elastomeren Acrylharz-Latex, Polyurethan-Latex
oder Nitrilkautschuk-Latex.
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Die
veröffentlichte
Japanische Patentanmeldung 47-24479 richtet sich auf Bänder zur
Verwendung in Förderanlagen
und Kraftübertragungen,
die hergestellt werden, in dem Nadelvliesware mit Kautschuk oder synthetischen
Harzen imprägniert
wird.
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Es
gibt einen weiterbestehenden Bedarf für elastische flächige Materialien,
die sich wirtschaftlich herstellen lassen, einen weichen Stretch
haben und ein gutes Haltevermögen
und die auf beiden Seiten über
einen textilähnlichen
Griff verfügen.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Erzeugung
eines flächigen
Stretch-Vliesstoffes,
umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines eingeschnürten Vliesstoffsubstrats,
das eine Dicke aufweist, erste und zweite äußere Oberflächen, eine Verarbeitungsrichtung
und eine Querrichtung, wobei das eingeschnürte Vliesstoffsubstrat eine relative
Dehnung von mindestens 30% in Querrichtung hat;
das eingeschnürte Vliesstoffsubstrat
mit einer Lösung
weitgehend gleichförmig
imprägnieren,
wobei die Lösung
ein in einem Lösemittel
aufgelöstes
elastomeres Polymer aufweist; und
Entfernen des Lösemittels
aus dem imprägnierten
Vliesstoffsubstrat durch Nasskoagulation, um das elastomere Polymer
weitgehend gleichförmig
in der gesamten Dicke des Vliesstoffsubstrats ohne Erzeugung einer
im Wesentlichen zusammenhängenden
Schicht von elastomerem Polymer auf entweder der ersten oder zweiten äußeren Oberfläche des
Vliesstoffsubstrats auszufällen.
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich ebenfalls auf einen flächigen Stretch-Vliesstoff,
der ein Vliesstoffsubstrat aufweist, das in einer eingeschnürten Richtung
eingeschnürt
ist und weitgehend gleichförmig
mit einem elastomeren Polymer imprägniert ist, wobei der flächige Stretch-Vliesstoff
ein Verhältnis
der Kraft nach dem dritten Entlastungszyklus bei 100% Dehnung zu
der Kraft nach dem Belastungszyklus bei 100% Dehnung, nachdem der
flächige
Stretch-Vliesstoff auf 140% in der Einschnürrichtung dreimal verstreckt
worden ist, von mindestens 0,3:1 hat.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In
der vorliegenden Erfindung wird ein flächiger Stretch-Verbundvliesstoff
geschaffen, in dem ein eingeschnürtes
Vliesstoffsubstrat imprägniert
wird mit einer Lösung,
die ein Lösemittel
und ein elastomeres Polymer aufweist. Das eingeschnürte Vliesstoffsubstrat
wird unter Bedingungen imprägniert,
die eine weitgehend gleichförmige
Imprägnierung
des Vliesstoffsubstrats erreichen, ohne auf irgend einer der beiden
Seiten davon eine Polymerschicht zu erzeugen. Nach Entfernung des
Lösemittels
wird ein atmungsfähiger
imprägnierter
flächiger
Vliesstoff erhalten, der über
eine unerwartete Kombination von hoher Entlastungswechselkraft im
Vergleich zur Lastwechselkraft (für eine gutes Haltevermögen und
weichen Stretch) in Querrichtung hat und einen textilähnlichen
Griff. Darüber
hinaus lässt
sich das erfindungsgemäße Flächengebilde
typischer Weise einfacher herstellen und ist Dünner, als konventionelle mehrlagige
Stretch-Laminate. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Flächengebilde
eine typische Dicke von etwa 0,25 mm bis 0,75 mm aufweisen, während Stretch-Laminate
in der Regel dicker sind als 1,3 mm.
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In
den hierin verwendeten Begriff "Polymer" sind allgemein die
folgenden einbezogen, ohne auf diese beschränkt zu sein: Homopolymere,
Copolymere (wie beispielsweise Block-, Pfropf-, statistische und
alternierende Copolymere), Terpolymere, und so weiter sowie Blends
und Modifikationen davon. Sofern nicht ausdrücklich anders eingeschränkt, sind
darüber
hinaus in dem Begriff "Polymer" alle möglichen
geometrischen Konfigurationen des Materials einzubeziehen. Diese
Konfigurationen schließen
isotaktische, syndiotaktische und Random-Symmetrien ein, ohne auf
diese beschränkt
zu sein.
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Der
hierin verwendete Begriff "Polyester" soll Polymere umfassen,
in denen mindestens 85% der repetierenden Einheiten Kondensationsprodukte
von Dicarbonsäuren
und Dihydroxyalkoholen mit Verbindungen sind, die durch Erzeugung
von Ester-Einheiten erzeugt werden. Dieses schließt aromatische,
aliphatische, gesättigte
und ungesättigte
Di-Säwen
und Di-Alkohole ein. Der hierin verwendete Begriff "Polyester" schließt ebenfalls
Copolymere (wie beispielsweise Block-, Pfropf-, Random- und alternierende
Copolymere ein), Blends und Modifikationen davon. Ein allgemeines
Beispiel für
einen Polyester ist Poly(ethylenterephthalat) (PET), bei dem es
sich um ein Kondensationsprodukt von Ethylenglykol und Terephthalsäure handelt.
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Der
hierin verwendete Begriff "Polyurethan" soll Blockcopolymere
einschließen,
die durch Kondensieren eines difunktionellen Polyols mit einem Diisocyanat
und einem difunktionellen Kettenverlängerer hergestellt werden,
wie nachfolgend detailliert beschrieben wird.
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Der
hierin verwendete Begriff "Polyolefin" bezeichnet eine
beliebige Reihe von in Großen
und Ganzen gesättigten,
offenkettigen polymeren Kohlenwasserstoffen, die lediglich aus Kohlenstoff
und Wasserstoff zusammengesetzt sind. Typische Polyolefine schließen ein:
Polyethylen, Polypropylen, Polymethylpenten und verschiedene Kombinationen
der Ethylen-, Propylen- und Methylpenten-Monomere, ohne auf diese
beschränkt
zu sein.
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Der
hierin verwendete Begriff "Polyethylen" soll nicht nur Homopolymere
von Ethylen umfassen sondern auch Copolymere, worin mindestens 85%
der repetierenden Einheiten Ethylen-Einheiten sind.
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Der
hierin verwendete Begriff "Polypropylen" soll nicht nur Homopolymere
von Propylen umfassen sondern auch Copolymere, worin mindestens
85% der repetierenden Einheiten Propylen-Einheiten sind.
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Der
hierin verwendete Begriff "elastomeres
Polymer" bezeichnet
ein beliebiges Polymer, das, wenn es zu einem Flächengebilde, einer Faser oder
einer Folie ausgeformt ist, bei Aufbringung einer Querkraft zu einer gestreckten
Länge dehnungsfähig ist,
die mindestens etwa 160% ihrer entspannten unverstreckten Länge entspricht
und die sich zu mindestens 55% ihrer Dehnung bei Freigabe der dehnenden
Querkraft wieder herstellt. Beispielsweise wird sich eine 1 cm-Probe
eines Material, das um mindestens 1,6 Zentimeter dehnbar ist und bei
Dehnung um 1,6 Zentimeter unter Aufbringung einer Kraft und Freigabe
dieser Kraft, bis auf eine Länge von
nicht mehr als 1,27 Zentimeter wieder herstellen. Es gibt zahlreiche
elastomere Materialien die um mehr als 60% ihrer relaxierten Länge streckbar
sind, beispielsweise um 100% oder Mehr, wobei viele von ihnen sich auf
im Wesentlichen ihrer ursprünglichen
relaxierten Länge
wieder herstellen, beispielsweise innerhalb von 105% ihrer ursprünglichen
relaxierten Länge
bei Freigabe der Streckkraft.
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Die
hierin verwendeten Begriffe "Vliesstoffware" oder "Vliesstoffbahn" bedeuten eine Struktur
von einzelnen Fasern, Filamenten oder Fäden, die unter Erzeugung eines
flächigen
Materials ohne ein identifizierbares Muster im Gegensatz zu einer
Wirkware oder Webware regellos angeordnet sind.
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Der
hierin verwendete Begriff "Spinnvlies"-Filamente bedeutet
Filamente, die durch extrudieren von schmelzflüssigen thermoplastischen Polymermaterial
in Form von Filamenten aus einer Vielzahl von feinen und in der
Regel kreisrunden Kapillaren einer Spinnbrause mit einem Durchmesser
der extrudierten Filamente hergestellt werden, in der sich durch
Verstrecken rasch verringert. Andere Querschnittformen des Filaments, wie
beispielsweise oval, mehrlappig, und so weiter, können ebenfalls
verwendet werden. Spinnvliesfilamente sind in der Regel endlos und
haben einen mittleren Durchmesser von mehr als 5 Mikrometern. Spinnvliesware oder
-bahnen werden erzeugt, indem Spinnvliesfilamente regellos auf einer
aufnehmenden Oberfläche
abgelegt werden, wie beispielsweise einem mit Löchern versehenem Sieb oder
Band. Spinnvliesbahnen werden in der Regel mit Hilfe von Methoden
gebondet, die in dem Fachgebiet bekannt sind, wie beispielsweise
mit Warmwalzenkalandrieren oder Durchführen der Bahn durch eine Sattdampfkammer
bei einem erhöhten
Druck. Darüber
hinaus kann die Bahn auch an einer Vielzahl thermischen Bondierungsstellen,
die sich quer über
den Spinnvlies erstrecken, punktgebondet sein.
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Der
hierin verwendete Begriff "Verarbeitungsrichtung" (MD) bezeichnet
die Richtung in der die Vliesstoffbahn erzeugt ist. Der Begriff "Querrichtung" (XD) bezeichnet
die in der Regel senkrecht zur Verarbeitungsrichtung verlaufende
Richtung.
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Der
hierin verwendete Begriff "Einschnüren" bezieht sich auf
ein Verfahren, welches das Aufbringen einer Kraft auf eine Vliesstoffware
umfasst, beispielsweise parallel zur Verarbeitungsrichtung des Vliesstoffes, um
zu Bewirken, dass sich die Vliesstoffware in Richtung der aufgebrachten
Kraft dehnt und sich ihre Breite in senkrechter Richtung zu der
Dehnung beispielsweise in Querrichtung in kontrollierter Weise bis
zu einem gewünschten
Betrag verringert. Die senkrechte Richtung zu der dehnenden Kraft
wird hierin bezeichnet als die "Einschnürrichtung". Das kontrollierte
Strecken und Einschnüren
kann bei Raumtemperatur oder bei Temperaturen erfolgen, die höher oder
niedriger als Raumtemperatur sind und beschränkt sich bis zu einer Erhöhung einer
Gesamtabmessung der zu verstreckenden Richtung bis zu der Dehnung,
die zum Reißen
oder zum Bruch des textilen Flächengebildes
erforderlich ist.
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Die
hierin verwendeten Begriffe "eingeschnürter Vliesstoff" und "eingeschnürtes Vliesstoffsubstrat" bezeichnen eine
beliebige Vliesstoffware, die in mindestens einer Richtung durch
Prozesse zusammengezogen ist, wie beispielsweise ein Verstrecken.
Eine "einschnürbare Vliesstoffware" ist eine Vliesstoffware,
die sich mindestens in einer Dimension in einem Prozess des Einschnürens zusammenziehen
lässt.
Der Begriff "prozentuales
Verstrecken" bezeichnet
das Verhältnis
das ermittelt wird, in dem die Differenz zwischen der nicht verstreckten
Abmessung und der eingeschnürten
Abmessung (gemessen in der eingeschnürten Richtung) gemessen wird
und die Differenz anschließend
durch die nicht verstreckte Abmessung dividiert und das resultierende
Verhältnis
mit 100 multipliziert wird. Eingeschnürte Vliesstoffe sind in der
Regel in der eingeschnürten Richtung
um einen Betrag dehnbar, der dem prozentualen Verstrecken während des
Einschnürens
entspricht (jedoch keine lineare Beziehung ist). Die Dehnbarkeit
eines eingeschnürten
Vliesstoffes wird hierin als die Dehnung bei Höchstkraft durch Dehnen eines
eingeschnürten
Vliesstoffes in der verstreckten Richtung bis zu einem maximalen
Betrag gemessen, der möglich
ist, ohne dass einzelne Fasern innerhalb des Vliesstoffes gedehnt
werden, irgendwelche Faser/Faser-Bindungen im Inneren des Vliesstoffes
reißen
oder der Vliesstoff selbst reißt.
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Der
hierin verwendete Begriff "Nasskoagulation" beschreibt einen
Prozess, worin ein Vliesstoffsubstrat mit darin imprägnierter
Lösung,
die ein in einem Lösemittel
aufgelöstes
elastomeres Polymer aufweist, in Kontakt mit einer Flüssigkeit
zum Ausfällen
gebracht wird, bei der es sich nicht um ein Lösemittel für das elastomere Polymer handelt,
die jedoch mit dem zur Erzeugung der Lösung des elastomeren Polymers
verwendeten Lösemittel
mischbar ist. Die Flüssigkeit
zum Ausfällen
wird außerdem
so gewählt,
dass sie das Vliesstoffsubstrat nicht auflöst. Die Flüssigkeit zum Ausfällen bewirkt,
dass das polymere Material ausfällt
und das Lösemittel
in die Flüssigkeit
zum Ausfällen
hinein abgeführt
wird. Die Flüssigkeit
zum Ausfällen
wird anschließend
aus dem mit polymer imprägniertem
Vliesstoff entfernt, wie beispielsweise durch Lufttrocknung oder
durch Erhitzen.
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Einschnürbare Vliesstoffware,
die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist, schließt Spinnvliesware
ein, gebondete, kardierte Bahnen und hydroverschlungenes Bahnmaterial.
Die einschnürbare Vliesstoffware
ist vorzugsweise in Querrichtung verstreckt unter Anwendung von
Methoden, die auf dem Fachgebiet bekannt sind und ein prozentuales
Verstrecken zwischen etwa 25% und etwa 75% erreichen, um ein eingeschnürtes Vliesstoffsubstrat
mit einer relativen Dehnung in Querrichtung zwischen etwa 30% und
etwa 300% zu erhalten. Einschnürbare
Vliesstoffwaren, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind,
lassen sich aus einer Reihe von thermoplastischen Polymeren erzeugen,
einschließlich:
nicht elastomere Polyolefine, wie beispielsweise Polyethylen-, Polypropylen-,
Ethylen-Copolymere; Polyamide, Polyester, Polystyrol und Poly-4-methylpenten-1.
Bevorzugt weist die einschnürbare
Vliesstoffware Polypropylen-, Polyester- oder ein Polypropylen/Polyethylen-Copolymer
auf. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die einschnürbare
Vliesstoffware ein Polypropylen-Spinnvlies oder ein kardiertes,
thermisch gebondetes Polypropylen- oder Polyester-Flächengebilde.
Das einschnürbare
Vliesstoff-Ausgangssubstrat verfügt
vorzugsweise über
ein Flächengewicht
zwischen etwa 10 g/m2 und etwa 50 g/m2. Besonders bevorzugt sind einschnürbare Vliesstoffe
mit relativ geringem Flächengewicht
wie beispielsweise solche mit einem Flächengewicht zwischen etwa 10
g/m2 und etwa 20 g/m2.
Vorzugsweise ist das Vliesstoffsubstrat für Nassdampf durchlässig. Die
einschnürbaren
Vliesstoffsubstrate werden verstreckt, um eingeschnürte Vliesstoffsubstrate
zu schaffen, die in der Regel ein Flächengewicht größer als
etwa 15 g/m2 haben.
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Eingeschnürte Vliesstoffwaren
auf dem Fachgebiet sind bekannt und werden im Allgemeinen durch Dehnen
einer einschnürbaren
Vliesstoffware in Verarbeitungsrichtung hergestellt, um eine eingeschnürte Vliesstoffware
zu schaffen, die in Querrichtung eingeschnürt ist. Beispiele für Prozesse
des Einschnürens
wurden beispielsweise in der US-P-4443513 von Meitner et al., 4965122,
4981747 und 5114781 (alle von Morman) offenbart. Ein bevorzugter
Prozess zum Einschnüren
wurde in der US Re 35206 von Hassenboehler Jr. et al. offenbart.
Bei der US Re 35206 handelt es sich um ein Abänderungspatent der US-P-5244482.
Eine Vliesstoffbahn, die nach dem Verfahren von Hassenboehler eingeschnürt worden
ist, wird hierin ebenfalls als eine "verfestigte Bahn" bezeichnet.
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Eingeschnürte Vliesstoffe
lassen sich unter Anwendung verhältnismäßig günstiger
Prozesse herstellen und werden gegenüber anderen aufwendigen Vliesstoffwaren
bevorzugt, da sie einen höheren
Grad an Dehnbarkeit in Querrichtung haben und relativ geringe Dehnungskräfte (Belastungskräfte) benötigen, um
dem Vliesstoff in Querrichtung zu dehnen. Darüber hinaus sind die eingeschnürten Vliesstoffwaren
in der Regel weitgehend unausdehnbar in Verarbeitungsrichtung, das
heißt
sind haben eine Dehnung bei Höchstkraft
von weniger als etwa 5%, wenn sie einer Querkraft in Verarbeitungsrichtung
unterworfen werden. Ein Stretch in nur im Wesentlichen einer Richtung
ist im hohen Maße
wünschenswert
bei einigen Endanwendungen, wie nachfolgend diskutiert wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das eingeschnürte
Vliesstoffsubstrat eine verfestigte Bahn, die unter Anwendung des
von Hassenboehler beschriebenen Verfahrens hergestellt wird. Dieses
Verfahren umfasst das Durchführen
einer gebondeten mit thermoplastischen Vliesstoffbahn mit relativ
geringer Verarbeitungsdehnbarkeit durch eine erhitzte Zone, wie
beispielsweise einen Ofen, um die Temperatur der Bahn bis zu einer
Temperatur zwischen der Erweichungstemperatur der polymeren Bahn
und der Schmelztemperatur zu erhöhen,
während
die Bahn in Verarbeitungsrichtung verstreckt wird, wodurch sich
die in Querrichtung orientierten Fasern plastisch verformen und
die Bahn in Querrichtung verfestigen (einschnüren). Das Verstrecken wird
ausgeführt,
indem die Bahn in die Zone mit einer ersten linearen Geschwindigkeit
geschickt wird und mit einer zweiten linearen Geschwindigkeit abgezogen
wird, die größer ist
als die erste Geschwindigkeit. Das Verhältnis der zweiten Geschwindigkeit
zu der ersten Geschwindigkeit liegt vorzugsweise im Bereich von
etwa 1,1:1 bis etwa 2:1. Die Ausgangsbahn des gebondeten Vliesstoffes
ist eine nicht elastomere einschnürbare Vliesstoffware und so
ausgewählt,
dass sie über
eine Heiß-Streckverhältnis während der
Warmverarbeitung von weniger als etwa 4,0:1 und mehr als etwa 1,4:1
verfügt,
ermittelt während
des Heißverstreckens
bei einer Streckgeschwindigkeit größer als 2500%/Min und einer
Temperatur, die größer ist
als der Erweichungspunkt, jedoch mindestens 10°F niedriger ist als die Schmelztemperatur
der polymeren Bahn. Die Reißdehnung
(Last) bei Raumtemperatur liegt vorzugsweise zwischen 2% und 40%
und mehr bevorzugt zwischen 5% und 20% bezogen auf das Prüfverfahren
nach Standard ASTM D 1117-77 unter Anwendung einer Instron-Zugprüfmaschine.
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Die
Fasern der Ausgangsbahn lassen sich durch Faser/Faser-Schmelzen,
Faserverschlingung oder durch thermisches Bonden verfestigen, wie
beispielsweise durch Punktbonden. Vorzugsweise haben die Fasern
in der einschnürbaren
Vliesstoffware geringe mittlere Faserdurchmesser von beispielsweise
weniger als etwa 50 Mikrometer. Das Bonden in dem Spinnvlies-Präkursor ist
vorzugsweise stark (zum Beispiel Hochtemperatur-Punktbonden), um
die Filamentsegmente lokal zu dehnen, zu wölben und zu biegen, ohne den
Zusammenhalt der Bahn zu beeinträchtigen.
Beim Punktbonden werden die Bondstellen und das Bondmuster in der Regel
so gewählt,
dass die Fläche
der Bondstellen zwischen etwa 5% und etwa 25% der Bahnfläche beträgt. Die
Form der Bondstellen können
rautenförmig
sein oder eine Reihe anderer, auf dem Fachgebiet wohl bekannte Formen
haben.
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Der
Schritt des Heißverstreckens
bewirkt eine plastische Verformung in der Querrichtung der Fasern und
eine Verfestigung der Bahn, so dass ein überwiegender Teil der Fasern
im Allgemeinen in Streckrichtung (Verarbeitungsrichtung) ausgerichtet
ist. In Bezug auf den Ausgangsvliesstoff wird die Bahn in Querrichtung verfestigt,
wenn sie in Längsrichtung
gedehnt und heißverstreckt
wird.
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Eingeschnürte Vliesstoffsubstrate
mit einer Dehnung in Querrichtung von mindestens 30% und bevorzugt
mindestens 50% können
verwendet werden, um den elastischen flächigen Vliesstoff der vorliegenden
Erfindung herzustellen. Die prozentuale Verstreckung der Vliesstoffbahn
während
des Verfestigungsprozesses beträgt
bevorzugt zwischen etwa 50% und etwa 75% und mehr bevorzugt zwischen etwa
60% und 70% entsprechend einer Dehnbarkeit zwischen etwa 100% und
300% beziehungsweise 150% und 250%.
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Das
Flächengewicht
der eingeschnürten
Vliesstoffbahn kann um das 3fache größer sein als das Flächengewicht
der einschnürbaren
Ausgangsvliesstoffbahn oder noch größer. Bevorzugt liegt das Flächengewicht
der eingeschnürten
Bahn zwischen etwa 15 g/m2 und etwa 70 g/m2 und mehr bevorzugt zwischen etwa 20 g/m2 und etwa 70 g/m2 und
am meisten bevorzugt zwischen etwa 25 g/m2 und
etwa 70 g/m2. Das Flächengewicht des eingeschnürten Vliesstoffsubstrat
wird entsprechend der gewünschten
Endanwendung gewählt. Beispielsweise
beträgt
das Flächengewicht
der eingeschnürten
Vliesstoffbahn bei Verwendung als elastische Zwischenlagen vorzugsweise
zwischen etwa 30 g/m2 und 70 g/m2 und für
Hygienezwecke, wie beispielsweise eine Windel, Gürtel usw. das Flächengewicht
vorzugsweise zwischen etwa 15 g/m2 und 40
g/m2 beträgt. Das Flächengewicht des eingeschnürten Vliesstoffsubstrats
sollte auch so gewählt
werden, dass die gewünschte Elastizität in der
fertigen imprägnierten
Vliesstoffware erreicht wird. Vliesstoffsubstrate mit höheren Flächengewichten
machen es möglich,
dass mehr elastomeres Polymer in den Vliesstoff imprägnierend
eingebracht werden kann, was die Entlastungskraft des imprägnierten
Flächenvliesstoffes
erhöht.
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Die
Verwendung von Vliesstoffen mit relativ geringen Flächengewicht
in dem von Hassenboehler beschriebenen Prozess zum Einschnüren ist
für die
Herstellung von Materialien bevorzugt, die gemäß der vorliegenden Erfindung
erzeugt werden. Gemeinsam angewendet und nach Imprägnierung
mit einem elastischen Polymer verbinden sich diese Faktoren zur
Schaffung von stretchfähigen
Vliesstoffen mit relativ geringer Kraft, die zum Dehnen des Material
(Belastungskraft) erforderlich ist und einer relativ hohen Rückstellkraft,
die von dem Material ausgeübt
wird, wenn man es relaxieren läßt (Entlastungskraft).
Dieses Merkmal wird für
Endanwendungen bevorzugt, wie sie bei diesem Material vorgesehen
sind. Die Beziehung von Entlastungskraft zur Belastungskraft steht
mit der Hysterese des elastischen Vliesstoffes in Verbindung. Für die bevorzugten
Produkte der vorliegenden Erfindung die über eine Dehnung bei Höchstkraft
in Querrichtung von mindestens 150% verfügen, bei denen das Verhältnis der
Entlastungskraft bei 100% Dehnung, nachdem der imprägnierte Vliesstoff
dreimal um 140% gedehnt worden ist und zwischen den Dehnungen entspannen
konnte, beträgt mindestens
0,3:1 und ist bevorzugt größer als
0,45:1.
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In
der vorliegenden Erfindung verwendbare elastomere Polymere schließen Polyurethane
ein, Styrol/Butadien-Blockcopolymere und Polyether-Ester-Blockcopolymere.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist
das elastomere Polymer ein Polyurethan.
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In
der vorliegenden Erfindung verwendbare elastomere Polyurethane lassen
sich herstellen durch Umsetzen eines polymeren Glykols mit einem
Diisocyanat unter Bildung eines endverschlossenen Glykols, durch Auflösen des
endverschlossenen Glykols (in einem geeigneten Lösemittel) und anschließendem Umsetzen des
endverschlossenen Glykols mit einem difunktionellen Kettenverlängerer,
der über
zwei aktive Wasserstoffatome verfügt. Derartige Polyurethane
werden als "segmentiert" bezeichnet, da sie "harte" Urethan- und Harnstoff-Segmente
aufweisen die von dem Diisocyanat und Kettenverlängerer dirigiert sind, "weiche" Segmente aufweisen,
die hauptsächlich
von dem polymeren Glykol dirgiert sind. Geeignete Lösemittel
zum Herstellen von Lösungen
derartiger Polymere sind Amid-Lösemittel,
wie beispielsweise Dimethylacetamid ("DMAc"),
Dimethylformamid ("DMF") und N-Methylpyrrolidon,
wobei jedoch andere Lösemittel,
wie beispielsweise Dimethylsulfoxid und Tetramethylharnstoff, ebenfalls
zur Anwendung gelangen können.
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In
der Herstellung der elastomeren Polyurethane verwendete polymere
Glykole schließen
Polyetherglykole ein, Polyesterglykole, Polycarbonatglykole und
Copolymere davon. Beispiele für
derartige Glykole schließen
ein: Poly(ethylenether)glykol, Poly(tetramethylenether)glykol, Poly(tetramethylen-co-2-methyltetramethylenether)glykol,
Poly(ethylen-co-butylenadipat)glykol, Poly(2,2-dimethyl-1,3-propylendodecanoat)glykol,
Poly(pentan-1,5-carbonat)glykol und Poly(hexan-1,6-carbonat)glykol.
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Verwendbare
Diisocyanate schließen
ein: 1-Isocyanat-4-[(4-isocyanatphenyl)methyl]benzol, 1-Isocyanat-2-[(4-isocyanatphenyl)methyl]benzol,
Isophorondiisocyanat, 1,6-Hexandiisocyanat und 2,4-Toluoldiisocyanat.
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Der
Kettenverlängerer
kann ein Diol oder Diamin sein. Verwendbare Diole schließen Ethylenglykol
ein, 1,3-Trimethylenglykol, 1,4-Butandiol und Mischungen davon.
Die Verwendung von Diol-Kettenverlängerern führt zu Polyurethanen. Verwendbare
Diamine schließen
ein: Ethylendiamin, 1,2-Propandiamin,
2-Methyl-1,5-pentandiamin, 1,3-Diaminopentan, 1,4-Cyclohexandiamin,
1,3-Cyclohexandiamin
und Mischungen davon. In diesem Fall ist das erzeugte Polymer ein
Polyurethanharnstoff (eine Unterklasse von Polyurethanen). Sofern
ein Polyetherglykol und ein Diamin als Kettenverlängerer zum
Einsatz gelangen, ist das erzeugte Polymer ein Polyetherurethanharnstoff;
wenn ein Polyesterglykol in Kombination mit einem Diamin-Kettenverlängerer zur
Anwendung gelangt, wird ein Polyesterurethanharnstoff erzeugt. Monofunktionelle
Amin-Kettenabbrecher wie beispielsweise Diethylamin, Butylamin,
Cyclohexylamin und dergleichen, können zur Kontrolle des Molekulargewichts
des Polymers zugegeben werden. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist das elastomere Polymer ein mit Diamin verlängertes Polyurethan-Elastomer.
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Zur
Herstellung der elastomeren Polymerlösungen geeignete Lösemittel
schließen
Dimethylacetamid, Dimethylformamid und N-Methylpyrrolidon ein. Die
Viskosität
der elastomeren Polymerlösung
steht im direkten Zusammenhang mit der Konzentration des polymeren
Materials in Lösung,
weshalb die Viskosität
der Lösung sowohl
den Eindringungsgrad des Polymers in das eingeschnürte Vliesstoffmaterial
als auch die darin abgeschiedene Polymermenge beeinflussen kann.
Wenn die Viskosität
der Lösung
zu gering ist, können
unzureichende Mengen an Elastomer in dem eingeschnürten Vliesstoffsubstrat
abgeschieden werden, was zu einer geringen Entlastungskraft führt. Wenn
die Viskosität
der Lösung
zu hoch ist, kann die Eindringung der Lösung in das Vliesstoffsubstrat
verringert sein, wodurch eine unvollständige oder ungleichförmige Imprägnierung
des Polymers in dem Vliesstoff oder die Erzeugung einer Schicht
des Polymers auf der Oberfläche
des eingeschnürten
Vliesstoffes resultiert. Die Lösung
des elastomeren Polymers mit der das eingeschnürte Vliesstoffsubstrat imprägniert werden
soll, hat vorzugsweise eine Viskosität von näherungsweise 1.000 bis 300.000 Centipoise
("cP"), mehr bevorzugt
10.000 bis 40.000 cP. Die Lösung
kann etwa 5% bis 20 Gew.-% Polymer aufweisen.
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Es
ist erforderlich, dass das eingeschnürte Vliesstoffsubstrat in der
Lage ist, die Polymerlösung
zu absorbieren, und dass die Polymerlösung weitgehend vollständig und
gleichförmig
das Vliesstoffsubstrat imprägniert.
Das eingeschnürte
Vliesstoffsubstrat sollte daher nicht aufgetragen werden oder auf
andere Weise so behandelt werden, dass die Absorption der Polymerlösung in
das eingeschnürte
Vliesstoffmaterial verhindert wird. Die Lösung des elastomeren Polymers
und/oder des Vliesstoffes kann ein oberflächenaktives Mittel enthalten,
um die Imprägnierung
der Bahn durch die Polymerlösung
zu erleichtern. Geeignete oberflächenaktive Mittel
schließen
nichtionische Benetzungsmittel ein, wie beispielsweise polymere
Tenside.
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In
kleinen Mengen können
der Lösung
des elastomeren Polymers Additive zugesetzt werden, wie beispielsweise
Pigmente, Antioxidantien, UV-Stabilisatoren und Gleitmittel, unter
der Voraussetzung, dass diese Additive dem Nutzen der Erfindung
nicht schaden.
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Die
Lösung
des elastomeren Polymers kann darin dispergiert sehr kurze feine
Fasern enthalten, wie beispielsweise Cellulosefasern aus Holzzellstoff,
Baumwoll-Staub oder andere Synthesefasern oder Naturfasern, die
eine Länge
kleiner als etwa 2,5 Millimeter (0,10 inch) und bevorzugt kleiner
als 0,5 Millimeter haben. Die Fasern sind vorzugsweise klein genug,
um dem Vliesstoff während
des Schrittes der Imprägnierung
vollständig
zu durchdringen. Die Kurzfasern lassen sich der Polymerlösung in
ausreichenden Mengen zugeben, um zwischen etwa 3% und etwa 12 Gew.-%
Kurzfasern in dem imprägnierten
Flächenvliesstoff
abzuscheiden, berechnet auf der Grundlage des Gesamtgewichtes des
Verbundstoffes von Vliesstoff/elastomeren Polymer. Die Kurzfasern
werden bevorzugt der Lösung
des elastomeren Polymers mit zwischen etwa 10% und etwa 30 Gew.-%
und mehr bevorzugt zwischen etwa 10% und etwa 20 Gew.-% bezogen
auf das Gesamtgewicht der Kurzfasern, des elastomeren Polymers und
des Lösemittels
zugesetzt. Flächige
Vliesstoffe der Erfindung, die durch Imprägnieren eines eingeschnürten Vliesstoffen
mit einer Lösung
eines elastomeren Polymers hergestellt worden sind, die pulverförmige Cellulose
enthält,
können über einer
weicheren Griff als Solche verfügen, die
unter Verwendung von Lösungen
zum Imprägnieren
hergestellt wurden, welche keine Kurzfasern enthalten. Ein Beispiel
für ein
sehr feines fasriges partikuläres
Material, das zur Verwendung in den Polymerlösungen geeignet ist, ist pulverförmige Cellulose,
die unter dem Warenzeichen "Arbocel
30" bei J. Rettenmaier,
USA (Schoolcraft, Michigan) verfügbar
ist.
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Solange
das textile Flächengebilde
nicht ungleichförmig
imprägniert
wird und die Beschichtung nicht auf nur der einen oder der anderen
Oberfläche
des eingeschnürten
Vliesstoffsubstrats konzentriert ist, kann jede beliebige geeignete
Methode zum Auftragen der Lösung
des elastomeren Polymers auf das eingeschnürte Vliesstoffsubstrat oder
zum Imprägnieren
des eingeschnürten
Vliesstoffsubstrats auf andere Weise angewendet werden. Es sollte
beachtet werden, dass Auftragsmethoden die zur Behandlung des eingeschnürten Vliesstoffsubstrates
mit der Lösung
des elastomeren Polymers eingesetzt werden, die Eigenschaften der
Lösung
und des Vliesstoffes sowie die Arbeitsbedingungen des Beschichtens
derart ausgewählt
sind, dass die Polymerlösung
das eingeschnürte
Vliesstoffsubstrat vollständig
benetzt oder ansonsten vollständig
in das Vliesstoffsubstrat eingesaugt oder in dieses zum Eindringen
gebracht wird, so dass keine Polymerschicht auf einer der beiden
Oberflächen
des Vliesstoffsubstrates gebildet wird. Im Allgemeinen lässt sich
die Menge der polymeren Lösung,
die beim Beschichten aufgebracht wird, unter Nutzung eines Auftragsinstrumentes
kontrollieren, dass in einer vorbestimmten Entfernung oberhalb des
eingeschnürten
Vliesstoffes gehalten wird. Die Lösung lässt sich auch mechanisch in
das eingeschnürte
Vliesstoffsubstrat eindrücken.
Als Auftragsinstrumente lassen sich in dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung Rollen, Platten, Schaber, Rakel und dergleichen verwenden.
Das Aufsprühen
der Lösung
auf das eingeschnürte
Vliesstoffsubstrat lässt
sich ebenfalls wirksam anwenden unter der Voraussetzung, dass die
elastomere Lösung
das Vliesstoffsubstrat weitgehend vollständig und gleichförmig durchdringt.
Um eine gute Durchdringung zu erlangen, kann der Druck des Sprühnebels reguliert
werden. Das eingeschnürte
Vliesstoffsubstrat kann mit der Lösung des elastomeren Polymers
unter Anwendung eines auf dem Fachgebiet als "Tauch- und Abstreif-Auftragsmethode" imprägniert werden,
worin die Faserstoffbahn in einen Behälter eingetaucht oder auf andere
Weise darin getränkt
wird, der die elastomere Polymerlösung enthält, wonach ein Abstreifen folgt,
wie beispielsweise zwischen Quetschwalzen, um die überschüssige Polymerlösung zu
entfernen. Diese Methode ist bevorzugt, um die Unterschiede zwischen
den zwei Oberflächen
des flächigen
Stretch-Vliesstoffes zu verringern.
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Das
eingeschnürte
Vliesstoffsubstrat wird mit ausreichend Polymerlösung imprägniert, um das angestrebte
Verhältnis
von Entlastungskraft und Belastungskraft in dem fertigen imprägnierten
flächigen
Vliesstoff zu erzielen. Das eingeschnürte Vliesstoffsubstrat wird
vorzugsweise mit ausreichend Polymerlösung imprägniert, um darin zwischen etwa
15% und etwa 55 Gew.-% elastomeres Polymer und mehr bevorzugt zwischen etwa
30% und etwa 50 Gew.-% elastomeres Polymer bezogen auf das Gesamtgewicht
des elastomeren Polymers und des Vliesstoffsubstrats abzuscheiden.
Wenn die Elastomermenge zu gering ist, kann das Verhältnis von
Entlastungskraft zu Belastungskraft unerwünscht gering werden, während, wenn
die Elastomermenge zu groß ist,
der Griff der Oberflächen
des flächigen
Materials unangenehm klebrig werden kann. Die Konzentration der
Lösung
und/oder die Menge der in das eingeschnürte Vliesstoffsubstrat imprägnierten
Lösung
lassen sich so einstellen, dass der gewünschte Polymergehalt in dem
imprägnierten
Flächengebilde
erreicht wird. Beispielsweise wurde festgestellt, dass unter Verwendung
einer geringeren Polymerkonzentration in der Lösung bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung
eines ähnlichen
Elastomergehaltes auf dem imprägnieren
Flächengebilde
unter Verwendung eines breiteren Spaltes zwischen den Quetschrollen
während
des Auftrags der Lösung
ein Produkt erhalten wurde, das über
eine verbesserte Ausgewogenheit von Griff und Verhältnis von
Entlastungskraft/Belastungskraft hatte.
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Wobei
das Vliesstoffsubstrat mit einer Lösung imprägniert worden war, die ein
Lösemittel
und ein elastomeres Polymer aufwies, wurde das Lösemittel entfernt. Das Lösemittel
wird durch Nasskoagulation gefolgt von einer Entfernung der koagulierten
Flüssigkeit
entfernt. Die Nasskoagulation liefert ein Produkt mit einem überraschend
weicheren und mehr tuchartigem Griff als das thermische Trocknen.
Prozesse der Nasskoagulation sind auf dem Gebiet gut bekannt und
werden üblicher
Weise bei der Herstellung von Kunstleder angewendet. Die bevorzugte
Flüssigkeit
zum Ausfällen
ist auf Grund der leichten Handhabung und der geringen Kosten Wasser.
Andere geeignete Flüssigkeiten
zum Ausfällen
schließen
Methanol ein, Ethanol, Isopropanol, Aceton oder Methylethylketon.
Ein Lösemittel
für das
elastomere Polymer, wie beispielsweise Dimethylformamid, Dimethylacetamid
oder N-Methylpyrrolidon oder andere Additive, wie beispielsweise
Tenside, können
der Flüssigkeit
zum Ausfällen
zugegeben werden, um die Geschwindigkeit der Koagulation zu modifizieren.
Darüber
hinaus lassen sich die Temperatur des Fällbades zur Veränderung
der Koagulationsgeschwindigkeit regeln. Geringere Koagulationsgeschwindigkeiten
vermitteln dem imprägnierten
Vliesstoff einen attraktiveren Griff, nachdem das Lösemittel
entfernt worden ist.
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In
dem imprägnierten
flächigen
Vliesstoff der vorliegenden Erfindung ist die elastomere Polymerphase,
die im dem gesamten eingeschnürten
Vliesstoffsubstrat gleichförmig
verteilt ist, atmungsfähig.
Darüber
hinaus ist der imprägnierte
flächige
Vliesstoff vorzugsweise für
Wasserdampf durchlässig.
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Der
Griff des imprägnierten
flächigen
Vliesstoffes lässt
sich durch Aufrauhen und Velourieren der aufstehenden Fasern auf
der Oberfläche
des imprägnierten
Flächengebildes
verbessern, was zu einem weicheren Griff führt. Beim Velourieren wird
das textile Flächengebilde über eine
rotierende Walze geführt,
die kleine Metallpunkte enthält,
mit denen das textile Flächengebilde
effektiv gebürstet
wird, um Fasern zur Oberfläche aufzurichten.
Beim Aufrauhen wird die Metallbürste
durch eine mit Sandpapier überzogene
rotierende Walze ersetzt. Das imprägnierte textile Flächengebilde
wird bevorzugt auf beiden Seiten aufgerauht und velouriert. Beispielsweise
laßt sich
das textile Flächengebilde
mit einem Sandpapier einer Körnung
von 80 bis 200 aufrauhen.
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Der
flächige
Stretch-Vliesstoff der vorliegenden Erfindung hatte vorzugsweise
ein Flächengewicht
zwischen etwa 40 g/m2 und etwa 100 g/m2. Besonders verwendbar ist er in Nierenwärmern oder
bei Seitenteilen von Windeln oder anderen Wegwerfartikeln der Hygienebekleidung.
Windeln werden, kommerziell auf langen Hochgeschwindigkeitsreihen
zusammengestellt, worin die verschiedenen Windelkomponenten vorzugsweise in
der Verarbeitungsrichtung hinzugefügt werden, um eine Verlangsamung
des Prozesses zu vermeiden. Dieses gilt insbesondere für elastomere
Materialien, die normaler Weise vor dem Einsatz gestreckt werden.
Eine Windel enthält
in der Regel etwa 20 oder mehr einzelne Komponenten, die alle präzise in
der richtigen Lage auf der Windel während des Hochleistungs-Fertigungsprozesses
aufgelegt werden müssen.
Dieses erreicht man sehr viel leichter, wenn die Komponente (Band,
flächiges
Stück,
Faser, usw.) in der gleichen Richtung aufgegeben wird, in der sich
die Windel bewegt. Um Komponenten in der Querrichtung hinzuzufügen (zum
Beispiel ein Nierenwärmer)
streckt sich das Material vorzugsweise selbst in der Querrichtung,
so dass es in den Windel-Fertigungsprozess
als ein Band in Verarbeitungsrichtung zugeführt werden kann. Beispielsweise
kann dieses Band ein Stück
mit einer Breite von 7 inch und einer Länge von lediglich 1 inch sein,
das zu einem flächigen
Stück zugeschnitten
wird und auf eine Windel oder einen anderen Wegwerfartikel für Unterbekleidung geleimt
wird. In derartigen Prozessen wird die Windelkomponente vorzugsweise
in den Prozess auch so zugeführt,
dass sie im Wesentlichen nicht mehr in Verarbeitungsrichtung dehnbar
ist, um die Zufürhrung
in den Prozess zu erleichtern. Der flächige Stretch-Vliesstoff der
vorliegenden Erfindung ist in der Verarbeitungsrichtung weitgehend
dehnungsunfähig
und verfügt über einen
hohen Grad eines wiederherstellbaren Stretch in Querrichtung, was
ihn für
die Verwendung in einem solchen Prozess besonders geeignet macht.
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PRÜFMETHODEN
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FLÄCHENGEWICHT
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Es
wurde eine rechteckige Probe eines flächigen Vliesstoffes mit näherungsweise
2,54 Zentimeter × 20,32
Zentimeter (1,0 inch × 8,0
inch) sorgfältig
relaxiert, so dass die Probe keine Knitterfalten oder Kräuselfalten
enthielt. Die Länge
und Breite der Probe wurde auf Millimeter genau gemessen und die
Probe auf Zehntel Milligramm gewogen. Das Gewicht wurde durch die
berechnete Fläche
dividiert und das Ergebnis in "Gramm
Pro Quadratzentimeter" auf
0,1 Gramm genau angegeben.
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BESTIMMUNG
DER BELASTUNGS- UND ENTLASTUNGSKRAFT
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Diese
Bestimmung wurde auf einer Instron Modell 5565 ausgeführt, die
mit einem Softwaresystem zur Datenerfassung "Merlin" ausgestattet war. Sowohl das Merlin-System
als auch die Hardware des Instrumentes sind bei der Instron Corporation
(Braintree, Massachusetts) verfügbar.
In die Spannbacken der Instron Maschine wurde eine Vliesstoffprobe
einer Breite von 2,54 cm +/–0,13
cm (1 inch +/–0,05
inch) und einer Länge
von näherungsweise
20,32 cm (8 inch) eingespannt und die Länge auf 7,62 cm (3,00 inch)
eingestellt. Die Probe wurde so präpariert, dass die Probenlänge in Querrichtung
zum Vliesstoff ausgerichtet war. Die Probe wurde mit einer Geschwindigkeit
von 15,24 cm/Min (6 inch/min) bis zu einer Dehnung von 140% gedehnt
und auf ihre ursprüngliche
Länge relaxiert.
Dieses wurde zwei weitere Male wiederholt und die auf dem dritten
Zyklus vom Material auf den Dehnungszyklus ausgeübte Kraft (Belastungskraft)
bei einer Dehnung von 50%, 100% und 135% bezogen auf die ursprüngliche
Probenlänge
aufgezeichnet und in ähnlicher
Weise die durch das Material auf den dritten Relaxationszyklus ausgeübte Kraft
(Entlastungskraft) an den gleichen Dehnungsstellen ebenfalls aufgezeichnet.
Die Ergebnisse sind als die Belastungs- und Entlastungskräfte des
dritten Zyklus in Gramm bei der entsprechenden Dehnung bei Höchstkraft
angeben.
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BESTIMMUNG
DER DEHNUNG BEI HÖCHSTKRAFT
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Es
wurde ein relaxierter Streifen aus Vliesstoff einer Breite von 2,54
cm (1,0 inch und einer Länge
von näherungsweise
20,32 cm (8 inch) frei von Knitter- oder Kräuselfalten mit einem Stift
an zwei 10,2 cm (4,0 inch) auseinander liegenden Stellen so gekennzeichnet,
dass die Markierungen näherungsweise
den gleichen Abstand von den Enden des textilen Flächengebildes
hatten. Die Enden des textilen Flächengebildes wurden sodann
zwischen Daumen und Zeigefinger jeder Hand festgehalten und die
Probe vollständig
gedehnt, jedoch nicht so weit gedehnt, dass die Probe riss oder
irgend eine ähnliche
mechanische Beschädigung
erlitt. Der Punkt der maximalen Dehnung ist für die den Versuch ausführende Person
als eine tägliche
Zunahme des Dehnungswiderstandes durch das textile Flächengebilde
wahrnehmbar. Die Länge
zwischen den zwei markierten Stellen des Vliesstoffes wird sodann
gemessen und die Dehnung bei Höchstkraft
an Hand der folgenden Formel berechnet, worin die Anfangslänge 10,2
cm betrug: Dehnung bei Höchstkraft = {(Dehnungslänge – Anfangslänge)/Anfangslänge} × 100%
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Wenn
die Dehnung bei Höchstkraft
in der eingeschnürten
Richtung gemessen wird, wird die Gewebeprobe mit der in Querrichtung
(eingeschnürte
Richtung) ausgerichteten Länge
zugeschnitten.
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BEISPIEL
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Es
wurde ein 15 g/m2 benetzbarer Polypropylen-Spinnvlies
einer Breite von 76,2 cm (30 inch), hergestellt von Avgol Nonwovens,
Israel, durch eine Quetschwalze mit 27 m/Min (89 ft./Min) geführt und
anschließend
durch einen Umluftofen einer Länge
von 1,83 m (72 inch) bei 143°C
(290°F)
zu einer zweiten Quetschwalze die mit 35 m/Min (115 ft./Min) betrieben
wurde, und sodann zu einer Aufnahmewalze. In diesem Prozess war
der 76,2 cm (30 inch) breite Vliesstoff gleichförmig und glatt verfestigt ("eingeschnürt") in Querrichtung
zu einer Breite von 25,4 cm (10 inch). Dieser wurde sodann auf seine
ursprüngliche
Breite in Querrichtung von 76,2 cm (30 inch) durch Aufbringung einer
Mindestkraft zurück ausgedehnt.
Der eingeschnürte Vliesstoff
hatte eine Dehnung in Verarbeitungsrichtung von im Wesentlichen
in Null und eine Flächengewicht von
32,0 g/m2.
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Der
eingeschnürte
Vliesstoff wurde auf der einen Seite mit einem 0,38 mm (15 mil)
Brakel und einer Dimethylacetamid(DMAC)-Lösung von 20 Gew.-% eines Polyurethanharnstoffes,
deriviert von Poly(tetramethylenether)glykol mit einer Molmasse
von 1.800 deriviert, 1-Isocyanat-4-[(4-isocyanatphenyl)methyl]benzol (Molverhältnis von
Diisocyanat zu Glykol 1,69), Kettenverlängerern (Ethylendiamin und
2-Methyl-1,5-pentandiamin in einem Molverhältnis von 9:1) und Diethylamin
beschichtet. Ebenfalls wurden die folgenden Additive verwendet:
0,5 Gew.-% eines Polymers von Bis(4-isocyanatcyclohexyl)methan und 3-t-Butyl(3-aza-1,5-pentandiol)
(Methacrol®2462B,
ein eingetragenes Warenzeichen der E. I. du Pont de Nemours and
Company), 0,3 Gew.-% Titandioxid, 0,6 Gew.-% Silikonöl, 1,4 Gew.-%
2,4,6-Tris(2,6-dimethyl-4-t-butyl-3-hydroxybenzyl)isocyanurat (Cyanox®1790,
ein eingetragenes Warenzeichen von Cytec Industries) und 4 Gew.-%
einer Mischung aus Hundit und Hydromagnesit). (Alle Prozentangaben
beziehen sich auf das Gewicht von Polyurethanharnstoff). Die Lösung von
Polyurethanharnstoff in DMAC benetzte den Vliesstoff vollständig.
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Der
beschichtete Vliesstoff wurde im Wesentlichen vertikal in Luft für näherungsweise
1 Minute aufgehängt,
um eine vollständige
Eindringung der Polymerlösung
in den Vliesstoff zu ermöglichen,
und wurde anschließend
in ein Bad bei 21°C
(70°F) von
40 Vol.% DMAC in Wasser eingetaucht. Nach einer Minute wurde das
imprägnierte
textile Flächengebilde
nacheinander in DMAC/Wasser-Lösungen
von 30 Vol.%, 20 Vol.% und 10 Vol.% für jeweils eine Minute und zum
Schluss in ein Bad aus 100% Wasser für 2 Minuten eingetaucht. Das imprägnierte
textile Flächengebilde
wurde bei Raumtemperatur in Luft getrocknet.
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Der
resultierende flächige
imprägnierte
Vliesstoff hatte einen gleichwertigen (trocken, textilähnlich) Griff
und Textur auf beiden Seiten. Mikrofotografien des Querschnittes
des imprägnierten
flächigen
Vliesstoffes zeigten eine gleichförmige Verbundstruktur in der
gesamten Dicke des Materials und im Wesentlichen keine Bereiche
von zusammenhängendem
Polyurethan auf beiden Seiten.
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Der
flächige
Vliesstoff wurde sodann leicht mit Schleifpapier einer Körnung von
220 angerauht. Das resultierende Material hatte einen merklich weicheren
Griff und die visuelle Untersuchung zeigte zahlreiche einzelne Kurzfasern,
die aus der Oberfläche
herausstanden im Vergleich zu einer völlig glatten Oberfläche ohne
herausragende Fasern vor dem Aufrauhen. Es war unerwartet, dass
diese Behandlung einen weicheren Griff ohne wesentliche Beeinträchtigung
der visuellen Ästhetik
oder der elastischen Merkmale des Flächengebildes liefert.
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Der
resultierende flächige,
imprägnierte
Vliesstoff hatte ein Flächengewicht
von 71,4 g/m2, was ein Gehalt an Polyurethanharnstoff
von 39,4 Gramm pro Quadratzentimeter oder näherungsweise 55 Gew.-% elastomeres
Polymer zeigt.
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Eine
Dehnung des resultierenden Materials von Hand in Querrichtung zeigte
eine Dehnung zwischen etwa 160% und etwa 180%. Die Bestimmung der
Belastungs- und Entlastungskraft ergab die folgenden Ergebnisse:
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BELASTUNGSKRAFT
IM DRITTEN ZYKLUS
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ENTLASTUNGSKRAFT
IM DRITTEN ZYKLUS
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Ein
Vergleich der Daten in den Tabellen zeigt, dass das Verhältnis von
Entlastungskraft zu Belastungskraft bei 100% Dehnung 0,54 betrug.
