DE68917289T2

DE68917289T2 - Verfahren zum herstellen von einem reversibel reduzierten material, ein solches material sowie ein mehrlagiges material mit wenigstens einem reversibel reduzierten material.

Info

Publication number: DE68917289T2
Application number: DE68917289T
Authority: DE
Inventors: Michael Morman
Original assignee: Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc
Priority date: 1988-09-23
Filing date: 1989-09-20
Publication date: 1994-11-17
Anticipated expiration: 2009-09-21
Also published as: EP0388465B1; KR900701510A; EP0388465A1; US4965122A; ATE109394T1; JPH03501507A; MX167638B; WO1990003258A1; DE68917289D1; ES2029147A6; KR0153506B1; CA1311113C; AU628871B2; AU4343889A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elastisch gemachte, nicht gewebte Bahnen und ein Verfahren für ihre Herstellung.
Aus Kunststoff bestehende, nicht gewebte Bahnen, die durch nicht gewebte Extrusionsverfahren, wie beispielsweise Schmelzblasverfahren und Spinnbindungsverfahren, können in Produkte oder Teilprodukte so kostengünstig verarbeitet werden, daß die Produkte als wegwerfbar nach nur einer oder wenigen Benutzungshandlungen angesehen werden können. Repräsentative Beispiele dieser Produkte sind beispielsweise Bekleidungsmaterialien, Windein, Tücher Wischtücher, Bekleidungsstücke, Matratzenauflagen und Artikel für die weibliche Hygiene.
Aus nicht elastischen Polymeren, wie beispielsweise Polypropylen, gebildete nicht gewebte Bahnen werden im allgemeinen als nicht elastisch angesehen. Das Fehlen von Elastizität beschränkt normalerweise die Verwendung dieser nicht gewebten Bahnmaterialien bei Anwendungsbereichen, wo Elastizität notwendig oder wünschenswert ist, beispielsweise für Windein, Matratzenauflagen, Produkte für die weibliche Hygiene und einige der oben erwähnten Bekleidungsmaterialien.
Bei bestimmten Stoffbehandlungsprozessen, wie beispielsweise Färben, das bei hoher Färbebadtemperatur unter Verwendung von Rollenanordnungen durchgeführt wird, die das zu färbende Material spannen, wurde beobachtet, daß Bahnen nicht gewebter Fasern zu einem weichen, drapierfähigen, elastischen Stoff schrumpfen, der gedehnt und zu etwa den Abmessungen vor dem Dehnen zurückkehren kann. Darüber hinaus offenbart das US-Patent 3 949 128, Ostermeier, ein wärmebehandeltes Material mit lösbaren Bindungen, das auf etwa 65% gedehnt und auf etwa die Abmessungen vor dem Dehnen zurückkehren kann.
Obwohl die bekannten, vorgesehenen elastischen Stoffe für einige Anwendungsfälle zweckmäßig sein können, sind Stoffe mit größeren Dehnungs- und Rückkehreigenschaften immer wünschenswert.
Wie nachfolgend verwendet, bezieht sich der Begriff "Rückkehr" auf eine Kontraktion eines gedehnten Materials nach der Beendigung einer belastenden Kraft im Anschluß an ein Ausdehnen des Materials durch Aufbringen der belastenden Kraft. Wenn ein Material, das beispielsweise eine entspannte, uhbelastete Länge von einem (1) cm (Inch) aufweist um 50% verlängert wird durch Dehnung auf eine Länge von anderthalb (1,5) cm (Inch) würde das Material um 50% (0,5 cm oder 0,5 Inch) verlängert und würde eine Dehnungslänge aufweisen, die 150% der entspannten Länge beträgt. Wenn dieses beispielhaft gedehnte Material sich zusammenzieht, d.h. auf eine Länge von einem und einem Zehntel (1,1) cm (Inch) nach dem Lösen der Belastungs- und Dehnkraft zurückkehrt, dann würde das Material um 80% (0,4 cm oder 0,4 Inch) seiner halben (0,5) cm (Inch)-Verlängerung zurückkehren. Die Rückkehr kann wie folgt ausgedrückt werden: [(maximal gedehnte Länge - endgültige Probenlänge) / (maximal gedehnte Länge - ursprüngliche Probenlänge)] x 100.
Der Begriff "nicht gewebte Bahnen", wie nachfolgend verwendet, bedeutet eine Bahn, die eine Struktur aus individuellen Fasern oder Fäden hat, die ineinander gelegt sind, jedoch nicht in einer identifizierbaren, wiederholbaren Form. Nicht gewebte Bahnen wurden bisher durch eine Vielzahl von Verfahren, wie beispielsweise Schmelzblasverfahren, Spinnbindungsverfahren und Verfahren zum Herstellen gebundener, kardierter Bahnen hergestellt.
Der Begriff "Mikrofaser", wie nachstehend verwendet, bezeichnet Fasern mit geringem Durchmesser mit einem mittleren Durchmesser nicht größer als etwa 100um, beispielsweise mit einem Durchmesser von etwa 0,5um bis etwa 50um, insbesondere können Mikrofasern auch einen mittleren Durchmesser von etwa 4um bis etwa 40um aufweisen.
Der Begriff "Faserverbindung", wie er nachfolgend verwendet wird, beschreibt Verbindungen, wie sie durch Verschlingungen zwischen individuellen schmelzgeblasenen Fasern hergestellt werden, um eine zusammenhängende Bahnstruktur ohne die Verwendung von Wärmebindungsprozessen zu bilden. Diese Faserverschlingung ist dem Schmelzblasverfahren inhärent, kann jedoch verursacht oder erhöht werden durch Vefahren, wie beispielsweise hydraulische Verschlingung oder Vernadelung. Alternativ und/oder zusätzlich kann ein Bindemittel verwendet werden, um die gewünschte Verbindung zu verbessern und um den strukturellen Zusammenhalt der Bahn aufrechtzuerhalten. Es können beispielweise pulverförmige Bindemittel und chemisches Lösungsbinden verwendet werden.
Der Begriff "schmelzgeblasene Fasern", wie er nachfolgend verwendet wirdr beschreibt Fasern, die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials durch eine Mehrzahl von feinen, gewöhnlich kreisförmigen Formkapillaren als geschmolzene Fäden oder Filamente in einen Hochgeschwindigkeits-Gasstrom (z.B. Luft) gebildet werden, der die Filamente aus geschmolzenem thermoplastischen Material auszieht, um ihre Durchmesser zu reduzieren, gegebenenfalls bis auf Mikrofaserdurchmesser. Danach werden die schmelzgeblasenen Fasern durch den Hochgeschwindigkeits-Gasstrom getragen und auf einer Sammeloberfläche abgelagert, um eine Bahn aus willkürlich ausgestoßenen, schmelzgeblasenen Fasern zu bilden. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der US-A-3 849 241 offenbart, deren offenbarungsgehalt durch Bezugnahme hiermit eingeschlossen wird.
Der Begriff "spinngebundene Fasern", wie er nachfolgend verwendet wird, bezieht sich auf Fasern mit geringem Durchmesser, die durch Extrusion eines geschmolzenen, thermoplastischen Materials als Filamente aus einer Mehrzahl von feinen, gewöhnlich kreisförmigen Kapillaren einer Spinndüse gebildet werden, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann schnell reduziert wird, z.B. durch Saugziehen oder anderen bekannten Spinn-Mechanismen. Die Herstellung von spinngebundenen, nicht gewebten Bahnen ist in Patenten, wie beispielsweise der US-A-4 340 563 und der US-A-3 692 618 beschrieben. Der Offenbarungsgehalt dieser beiden Patente wird hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen.
Der Begriff "eingeschnürtes Material", wie nachfolgend verwendet, bezieht sich auf jedes Material, das in mindestens einer Dimension durch ein Verfahren, wie beispielsweise Ziehen oder Fälteln eingeengt wurde.
Der Begriff "einschnürbares Material", wie nachfolgend verwendet, bezeichnet jedes Material das eingeschnürt werden kann.
Der Begriff "reversibel eingeschnürtes Material" bezieht sich auf ein eingeschnürtes Material, das beim Einschnüren behandelt wurde, um dem Material ein Gedächtnis aufzuprägen, so daß, wenn eine Kraft aufgebracht wird, um das Material zu seiner Abmessung vor dem Einschnüren auszudehnen, die eingeschnürten und behandelten Bereiche nach Beendigung der Kraft im wesentlichen auf ihre eingeschnürten Abmessungen zurückkehren. Eine Form der Behandlung ist die Anwendung von Wärme. Allgemein gesagt, ist die Ausdehnung des reversibel eingestellten Materials im wesentlichen auf die Ausdehnung auf seine Abmessung vor dem Einschnüren begrenzt. Obwohl das Material elastisch ist, führt eine Ausdehnung zu weit über seine Abmessung vor dem Einschnüren zum Versagen des Materials. Ein reversibel eingeschnürtes Material kann mehr als eine Schicht umfassen. Es können z.B. mehrere Schichten spinngebundener Bahnen, mehrere Schichten von gebundenen, kardierten Bahnen oder andere geeignete Kombinationen oder Mischungen verwendet werden.
Der Begriff "prozentuale Einschnürung", wie er nachfolgend verwendet wird, bezieht sich auf das Verhältnis, das durch Messen der Differenz zwischen der Abmessung vor dem Einschnüren und der eingeschnüften Abmessung eines einschnürbaren Materials bestimmt wird, und wobei dann diese Differenz durch die Abmessung des einschnürbaren Materials vor dem Einschnüren geteilt wird.
Der Begriff "prozentuale Dehnung" wie er nachfolgend verwendet wird, bezieht sich auf das Verhältnis, das bestimmt wird, durch Messen der Vergrößerung in der gedehnten Abmessung und durch Dividieren dieses Werts durch die originale Abmessung, d.h. (Vergrößerung der gedehnten Dimension / ursprüngliche Dimension) x 100.
Die vorliegende Erfindung überwindet die Begrenzung auf die 65% Dehnungs/Rückkehr-Verhältnisse, die bisher existiefte, indem ein reversibel eingestelltes Material vorgesehen wird, das fähig ist, um mindestens 75% gedehnt zu werden und nach dem Dehnen um 75% um mindestens 50% zurückkehrt.
Das reversible eingeschnürte Material kann aus jedem einschnürbaren Material hergestellt werden, das behandelt werden kann, um derartige Merkmale des Gedächtnisses zu erreichen. Diese einschnürbaren Materialien umfassen beispielsweise gebundene, kardierte Bahnen, spinngebundene Bahnen oder schmelzgeblasene Bahnen. Die schmelzgeblasenen Bahnen können schmelzgeblasene Mikrofasern enthalten. Das reversibel eingeschnürte Material kann weiterhin eine Mehrzahl von Schichten, wie beispielsweise mehrere spinngebundene Schichten und/oder mehrere schmelzgeblasene Schichten umfassen. Das einschnürbare Material kann aus Polymeren, wie beispielsweise Polyolefinen hergestellt werden. Beispielhafte Polyolef ine beinhalten Polypropylen, Polyäthylen, Äthylen-Copolymere und Propylen-Copolymere.
Das einschnürbare Material kann weiterhin ein Verbundmaterial sein, das aus einer Mischung von zwei oder mehreren unterschiedlichen Fasern oder einer Mischung aus Fasern und anderen Materialien hergestellt wird. Die anderen Materialien können beispielsweise umfassen Textilfasern, Holzpulpe und Teilchen, wie beispielsweise Hydrokoloide(Hydrogel)-Partikel, die gewöhnlich als superabsorbierende Materialien bezeichnet werden.
Wenn das einschnürbare Material dehnbar ist, kann es durch Dehnung in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur gewünschten Einschnürrichtung eingeschnürt werden. Alternativ dazu, kann das Material kompaktiert werden, um eine Einschnürung zu erreichen. Ein Gedächtnis des eingeschnürten Zustandes des Materials kann bestimmten eingeschnürten Materialien aufgeprägt werden durch:
Erwärmen des eingeschnürten Materials; und Abkühlen des Materials während es sich noch im eingschnürten Zustand befindet.
Noch andere ein Gedächtnis aufprägende Verfahren können verwendet werden, wie sie für das Material geeignet sind.
Die Wärmebehandlung des eingeschnürten Materials führt zu einem reversibel eingeschnürten Material, das eine höhere Schmelzwärme und/oder einen niedrigen Schmelzbeginn als das Material vor dem Erwärmen unter Einschürung aufweist.
Die Behandlung einer nicht gewebten Bahn durch Erwärmen und Dehnen ist beispielsweise aus der EP-A-0 184 932 und der EP-A-236 091 bekannt. Nach dem bekannten Verfahren wird die Bahn zunächst erwärmt und danach in erwärmtem Zustand gedehnt. Zusätzlich werden Kräfte rechtwinklig zur Bahnoberfläche aufgebracht, um sie am Schrumpfen oder übermäßigem Einschnüren in Querrichtung zu hindern. Eine reversibel eingeschnürte, nicht gewebte Bahn und ein Verfahren zu ihrer Herstellung sind nicht beschrieben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Hinweis auf die Fig. beschrieben, wobei:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrens zum Herstellen eines reversibel eingeschnürten Materials unter Verwendung einer Reihe von Dampfzylindern zeigt;
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Beispiel eines einschnürbaren Materials vor dem Spannen und Einschnüren zeigt;
Fig. 2A eine Draufsicht auf ein beispielhaft reversibel eingeschnürtes Material ist;
Fig. 2B eine Draufsicht auf ein beispielhaft reversibel eingeschnürtes Material unter partieller Dehnung ist;
Fig. 3 eine grafische Darstellung der Dehnung über die Rückkehr ist, die beispielhafte Dehnungs-/Rückkehr-Profile zeigt;
Fig. 4A eine beispielhafte Abtastung einer Differential-Abtast-Kalorimetrie eines einschnürbaren Materials vor der Wärmbehandlung ist;
Fig. 4B eine beispielhafte Abtastung einer Differential-Abtast-Kalorimetrie eines reversibel eingeschnürten Materials, d.h. nach Behandlung während der Einschnürung ist;
Fig. 5 eine vergrößerte mikroskopische Aufnahme eines beispielhaften einschnürbaren Materials nach der Behandlung während der Einschnürung ist;
Fig. 6 eine vergrößerte mikroskopische Aufnahme eines beispielhaften reversibel eingeschnürten Materials ist;
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrens zum Einengen eines einschnürbaren Materials unter Verwendung einer S-Rollen-Anordnung ist.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale oder Verfahrensschritte bezeichnen, und, teilweise, auf Fig. 1, ist bei 10 ein beispielhaftes Verfahren zum Ausbilden eines reversibel eingeschnürten Materials unter Verwendung einer Reihe von Dampfzylindern schematisch dargestellt. Ein einschnürbares Material 12 wird von einer Zufuhrrolle 14 abgewickelt. Das einschnürbare Material 12 tritt durch einen Klemmspalt 16 einer angetriebenen Rollenanordnung 18 hindurch, die durch die angetriebenen Rollen 20 und 22 gebildet sind, und läuft dann durch zwei Mitlaufrollen 24 und 26.
Das einschnürbare Material 12 kann durch bekannte Nichtweb-Verfahren, wie beispielsweise Schmelzblasverfahren, Spinnbindungsverfahren oder Verfahren zum Herstellen gebundener kardierter Bahnen hergestellt werden und direkt durch den Klemmspalt 16 hindurchtreten, ohne zuvor auf einer Zufuhrrolle aufbewahrt zu werden.
Das einschnürbare Material 12 kann ein nicht gewebtes Material, wie beispielsweise eine spinngebundene Bahn, eine schmelzgeblasene Bahn oder eine gebundene, kardierte Bahn sein. Wenn das einschnürbare Material 12 eine Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern ist, kann sie schmelzgeblasene Mikrofasern enthalten. Das einschnürbare Material 12 wird aus irgendeinem Material hergestellt, das während der Einschnürung behandelt werden kann, so daß beim Aufbringen einer Kraft nach der Behandlung, um das eingeschnürte Material auf seine Abmessungen vor der Behandlung auszudehnen, das Material im wesentlichen auf seine eingeschnürten Abmessungen zurückkehrt, nachdem die Kraft beendet ist. Ein Verfahren zur Behandlung ist das Aufbringen von Wärme. Bestimmte Polymere, wie beispielsweise Polyolefine, Polyester und Polyamide können unter geeigneten Bedingungen wärmebehandelt werden, um dieses Gedächtnis auf zuprägen. Beispielhafte Polyolef ine umfassen eines oder mehrere aus der Gruppe von Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten, Äthylen-Copolymere, Propylen-Copolymere und Buten-Copolymere. Polypropylene, die als zweckmäßig ermittelt wurden, umfassen beispielsweise ein Polypropylen, vertrieben von der Himont Corporation unter der Warenbezeichnung PC-973, ein Polypropylen, vertrieben von von Exxon Chemical Company unter der Warenbezeichnung Exxon 3445, und ein Polypropylen, vertrieben von der Shell Chemical Company unter der Warenbezeichnung DX 5A09. Die chemischen Eigenschaften dieser Materialien sind bei den entsprechenden Herstellern erhältlich.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht das einschnürbare Material aus einem mehrlagigen Material, das beispielsweise mindestens eine Lage aus einer spinngebundenen Bahn enthält, die mit mindestens einer Läge einer schnelzgeblasenen Bahn, einer gebundenen, kardierten Bahn oder einem anderen geeigneten Material verbunden ist. Das einschnürbare Material kann beispielsweise ein mehrlagiges Material sein, das eine erste Lage aus einem spinngebundenen Polypropylen mit einem Basisgewicht von etwa 6,78 bis etwa 271,2 g/m² (0,2 bis etwa 8 Unzen pro Quadratyard-osy), eine Lage aus schmelzgeblasenen Polypropylen mit einem Basisgewicht von etwa 6,78 bis etwa 135,6 g/m² (0,2 bis etwa 4 osy), und eine zweiten Lage aus spinngebundenen Polypropylen mit einem Basisgewicht von etwa 6,78 bis etwa 271,2 g/m² (0,2 bis etwa 8 osy) enthält. Alternativ dazu, kann das einschnürbare Material eine einzelne Materiallage sein, wie beispielsweise eine spinngebundene Bahn mit einem Basisgewicht von etwa 6,78 bis etwa 339 g/m² (0,2 bis etwa 10 osy) oder eine schmelzgeblasene Bahn mit einem Basisgewicht von etwa 6,78 bis 271,2 g/m² (0,2 bis etwa 8 osy).
Das einschnürbare Material kann weiterhin ein Verbundmaterial aus einer Mischung von zwei oder mehreren unterschiedlichen Fasern oder einer Mischung aus Fasern und teilchenförmigem Material sein. Diese Mischungen können durch Zufügung von Fasern und/oder Teilchen zu einem Gasstrom gebildet werden, in dem schmelzgeblasene Fsern getragen werden, so daß eine innig verschlungene Vermischung von schmelzgeblasenen Fasern und anderen Materialien, d.h. Holzpulpe, Stapelfasern oder Teilchen wie beispielsweise superabsorbierende Materialien, vor der Ansammlung der Fasern auf einer Sammeleinrichtung stattfindet, um eine zusammenhängende Bahn von zufällig vefteilten schmelzgeblasenen Fasern und anderen Materialien zu bilden, wie dies in der US-A-4 100 324 beschrieben ist, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Verweis einbezogen wird.
Wenn das einschnürbare Material 12 eine nichtgewebte Faserbahn ist, sollten die Fasern durch Faserbindungen untereinander verbunden werden, um eine zusammenhängende Bahnstruktur zu bilden, die der Einschnürung widerstehen kann. Die Faserbindungen können durch Verschlingungen zwischen individuellen schmelzgeblasenen Fasern hergestellt werden. Die Faserverschlingung ist dem Schmelzblasverfahren eigen, kann jedoch erzeugt oder erhöht werden durch Verfahren wie beispielsweise hydraulisches Verschlingen oder Vernadeln. Alternativ und/oder zusätzlich kann ein Bindemittel verwendet werden, um die gewünschte Verbindung zu verbessern.
Nach dem Durchtritt durch den Klemmspalt 16 der Antriebsrolleneinrichtung l8 und den Leerlaufrollen 24 und 26 gelangt das einschnürbare Material 12 über eine Reihe von Dampfzylindern 28 bis 38 in einer Reihe von Umkehr-S- Schlaufen. Die Dampfzylinder 28 bis 38 haben normalerweise einen äußeren Durchmesser von etwa 63,5 cm (24 Inch), obwohl Zylinder anderer Abmessungen verwendet werden können. Die Kontaktzeit oder Verweilzeit des einschnürbaren Materials auf den Dampfzylindern, um eine Wärmebehandlung zu erreichen, hängt von Faktoren, wie beispielsweise die Dampfzylindertemperatur und die Art und/oder das Basisgewicht des Materials ab. So kann beispielsweise eine eingeschnürte Bahn aus Polypropylen für eine Kontaktzeit von etwa 1 bis 300 Sekunden über eine Reihe von Dampfzylindern geführt werden, die auf eine gemessene Temperatur von etwa 90 bis etwa 150ºC (194-302ºF) aufgeheizt wurde, um die Wärmebehandlung durchzuführen. Insbesondere kann die Temperatur von etwa 125 bis etwa 143ºC und die Verweilzeit von etwa 2 bis 50 Sekunden reichen.
Da die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Antriebsrollen 20 und 22 derart gesteuert ist, daß sie geringer ist als die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Dampfzylinder 28 bis 38, wird das einschnürbare Material zwischen den Dampfzylindern 28 bis 38 und den Antriebsrollen 20 und 22 gestreckt. Durch Einstellen des Unterschieds in den Geschwindigkeiten der Rollen wird das einschnürbare Material 12 gestreckt, so daß es sich um einen gewünschten Betrag einschnürt, und es wird in diesem eingschnürten Zustand gehalten, während es über die erhitzten Dampf zylinder 28 und 38 geleitet wird. Dieses Vorgehen verleiht dem einschnürbaren Material 12 ein Gedächtnis des eingeschnürten Zustandes. Das einschnürbare Material 12 wird dann im eingeschnürten Zustand nach dem Verlassen des letzten Dampfzylinders 38 gekühlt. Die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Rollen der Leerlaufrollenanordnung 42 wird auf der gleichen Geschwindigkeit gehalten wie die Dampfzylinder 28 bis 38, so daß das eingeschnürte Material 12 im eingeschnürten Zustand auf seinem Weg zur Aufwickelrolle 46 abgekühlt wird. Dies vervollständigt die Ausbildung des reversibel eingeschnürten Materials 44. Das reversibel eingeschnürte Material 44 kann mindestens bis zu seinen originalen Abmessungen vor dem Einschnüren durch Aufbringung einer Dehnkraft in einer Richtung im wesentlichen parallel zu der Einschnürung ausgedehnt werden und kann dann zurückkehren zu mindestens etwa 50 % seiner reversibel eingeschnürten Abmessungen, nachdem die Dehnkraft entfernt wurde. Nach der vorliegenden Erfindung wurde eine Verlängerung oder prozentuale Dehnungswerte von größer als 170 % erreicht.
Herkömmliche Antriebseinrichtungen und andere herkömmliche Einrichtungen, die in Verbindung mit der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendet werden können, sind bekannt und wurden zum Zwecke der Übersichtlichkeit in der schematischen Darstellung der Fig. 1 nicht dargestellt.
Die Relation zwischen der originalen Breite des einschnürbaren Materials 12 zu seiner Breite nach dem Ziehen bestimmt die Dehnungsgrenzen des reversibel eingeschnürten Materials 44. So wird beispielsweise, wie in den Fig. 2, 2A und 2B gezeigt, wenn es gewünscht ist, ein reversibel eingeschnürtes Material herzustellen, das auf 150 % Verlängerung gedehnt werden kann (d.h. 250 % seiner eingeschnürten Breite), und auf etwa 25 % seiner eingeschnürten Breite zurückkehren kann, ein einschnürbares Material, das schematisch und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu in Fig. 2 gezeigt ist, mit einer Breite "A" wie beispielsweise 250 cm, so gezogen, daß es sich bis auf eine Breite "B" von etwa 100 cm für ein prozentuale Einschnürung von etwa 60 % einschnürt, und beim Ziehen wärmebehandelt, um seinen reversibel eingeschnürten Zustand, wie er in Fig. 2A gezeigt ist, aufrechtzuerhalten. Das sich ergebende reversibel eingeschnürte Material, das schematisch und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu in Fig. 2B gezeigt ist, hat eine Breite "B" von etwa 100 cm und ist auf mindestens der originalen Abmessung "A" von 250 cm des einschnürbaren Materials dehnbar für eine Verlängerung oder eine prozentuale Dehnung von etwa 150 %. Das reversibel eingeschnürte Material kehrt zu etwa 25 % seiner eingeschnürten Breite von etwa 100 cm zurück (d.h. zu einer Breite von etwa 125 cm), nachdem die Dehnkraft für eine Rückkehr von etwa 83 % entfernt wurde.
Die Ansprüche der vorliegenden Erfindung sollen Materialien einschließen, die geeignet sind, sich mindestens 75 % zu dehnen und um mindestens 50 % mindestens an einem Punkt während ihres Dehnungs/Rückkehr-Profil zurückzukehren. So können beispielsweise die Materialien der vorliegenden Erfindung sich um mindestens 75 % dehnen und nach dem Dehnen um 75 % um mindestens 50 % zurückkehren. In Fig. 3 ist die Dehnung über die Rückkehr aufgetragen, wobei beispielhafte Dehnungs/Rückkehr-Profile gezeigt sind. Die Kurve "A" ist ein beispielhaftes Dehnungs/Rückkehr-Profil für ein Material das nicht in die vorliegende Erfindung eingeschlossen ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezielle Theorie der Wirkung festgelegt werden soll, sollte die Wärmebehandlung das einschnürbare Material auf einen Temperaturbereich für eine spezifische Zeitdauer anheben, wo das Auftreten einer zusätzlichen Polymerkristallisation erwartet wird, während sich das Material in seinem eingeschnürten Zustand befindet. Da bestimmte Arten von Fasern durch Verfahren, wie beispielsweise Schmelzblasen oder Spinnbinden gebildet werden, die die Fasern sehr schnell abkühlen, sind vermutlich die Polymere, die die Fasern bilden, nicht vollständig kristallisiert. Das heißt, die Polymere härten aus, bevor die Kristallisation beendet ist. Es ist damit zu rechnen, daß eine zusätzliche Kristallisation durch das Ansteigen der Temperatur des Materials auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Materials erreicht werden kann. Wenn diese zusätzliche Kristallisation auftritt, während sich das Material im eingeschnürten Zustand befindet, dürfte dem Material das Gedächtnis des eingeschnürten Zustandes aufgeprägt werden.
Fig. 4A ist eine beispielhafte Differential-Abtast-Kalorimetrie-Abtastung eines spinngebundenen Polypropylenmaterials. Die Fig. 4B zeigt eine beispielhafte Differential-Abtast-Kalorimetrie-Abtastung des gleichen Typs des spinngebundenen Polypropylenmaterials, das eingeschnürt und wärmebehandelt wurde. Die Differential-Abtast-Kalorimetrie kann verwendet werden, um zu zeigen, daß einschnürbare Materialien, wie beispielsweise spinngebundene Bahnen, die eingeschnürt und wärmebehandelt wurden, eine größere Schmelzwärme als die gleichen Materialien aufweisen, die nicht wärmebehandelt wurden. Das bedeutet, daß die Schmelzwärme eines reversibel eingeschnürten Materials normalerweise um mindestens 5 % größer ist, als die des Materials bevor es reversibel eingeschnürt wurde, beispielsweise von etwa 5 bis 15 % größer. Zusätzlich tritt der Schmelzbeginn bei eingeschnürten und wärmebehandelten Materialien bei niedrigeren Temperaturen auf als bei ihren nicht wärmebehandelten Gegenstücken. Das heißt, der Schmelzbeginn eines reversibel eingeschnürten Materials tritt normalerweise bei einer Temperatur auf, die mindestens um 5ºC niedriger liegt als beim Material bevor es reversibel eingeschnürt wurde, beispielsweise von etwa 5ºC bis etwa 15ºC niedriger. Eine größere Schmelzwärme dürfte aus der zusätzlichen Kristallisation resultieren, die während der Wärmebehandlung auftritt. Eine niedrigere Temperatur für den Schmelzbeginn dürfte auf unvollständige oder verzerrte Kristalle zurückzuführen sein, die während der Wärmebehandlung des Materials im eingeschnürten Zustand gebildet werden.
Das Ziehen und die Wärmebehandlung eines nicht elastischen Materials 12 bewirkt Fältelungen und Kräuselungen des Materials, wie in Fig. 5 gezeigt, insbesondere im Vergleich zum in Fig. 6 gezeigten, unbehandelten Material. Diese Fältelungen und Kräuselungen dürften zu den Rückkehreigenschaften des Materials beitragen.
In Fig. 7 der Zeichnungen ist bei 50 ein beispielhaftes Verfahren zum Einschnüren eines einschnürbaren Materials gezeigt, das ein S-Rollen-Anordnung verwendet. Ein einschnürbares Material 52 wird von einer Zufuhrrolle 54 abgewickelt. Das einschnürbare Material 52 bewegt sich dann in einer durch den zugeordneten Pfeil angedeuteten Richtung, wenn sich die Zufuhrrolle 54 in Richtung des zugeordneten Pfeils dreht. Das einschnürbare Material 52 tritt dann durch einen Klemmspalt 56 einer S-Rollen-Anordnung 58 hindurch, die durch die übereinanderliegenden Rollen 60 und 62 gebildet ist. Alternativ dazu, kann das einschnürbare Material 52 durch bekannte Extrusionsverfahren, wie beispielsweise bekannte Spinnbindungs- und bekannte Schmelzblasverfahren hergestellt werden, und direkt durch den Klemmspalt 56 hindurchtreten, ohne erst auf einer Zufuhrrolle gelagert zu werden.
Das einschnürbare Material 52 tritt durch den Klemmspalt 56 der S-Rollen-Anordnung 58 in einem Umkehr-S-Umwickelweg hindurch, wie dies durch die Drehrichtungspfeile angedeutet ist, die den übereinanderliegenden Rollen 60 und 62 zugeordnet sind. Von der S-Rollen-Anordnung 58 gelangt das einschnürbare Material 52 durch den Klemmspalt 64 einer angetriebenen Rollenanordnung 66, die durch die Antriebsrollen 68 und 70 gebildet ist.
Da die lineare Umfangsgeschwindigkeit der übereinanderliegenden Rollen 60 und 62 der S-Rollen-Anordnung 58 derart gesteuert wird, daß sie geringer ist, als die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Antriebsrollen 68 und 70 der Antriebsrollenanordnung 66, wird das einschnürbare Material 52 zwischen der S-Rollen-Anordnung 58 und dem Klemmspalt 64 der Antriebsrollenanordnung 66 ausgezogen. Durch das Einstellen des Geschwindigkeitsunterschiedes der Rollen wird das einschnürbare Material so gezogen, daß es sich in gewünschtem Umfange einschnürt, und es wird in diesem eingeschnürten Zustand gehalten, wenn es auf einer Aufwickelrolle 72 aufgewickelt wird.
Alternativ dazu, kann eine angetriebene Aufwickelrolle (nicht gezeigt) verwendet werden, so daß das einschnürbare Material 52 zwischen der S-Rollen-Anordnung 58 und der angetriebenen Aufwickelrolle gedehnt oder ausgezogen wird, indem die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Rollen 60 und 62 der S-Rollen-Anordnung 58 niedriger eingesteuert wird, als die lineare Umfangsgeschwindigkeit der angetriebenen Aufwickelrolle. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann anstelle der S-Rollen-Anordnung eine mit einer Bremse versehene Aufwicklung verwendet werden, die zum Aufbringen eines Widerstands betätigt werden kann.
Andere Verfahren zum Ausziehen des einschnürbaren Materials 52 können verwendet werden, wie beispielsweise Spannrahmen oder verschiedene, quer zur Maschinenrichtung arbeitende Dehneinrichtungen, die das einschnürbare Material verlängern oder dehnen in Richtungen, wie beispielsweise quer zur Maschinenrichtung, so daß das dadurch erhaltene reversibel eingeschnürte Material (nicht gezeigt) nach der Wärmebehandlung in einer Richtung elastisch ist, die im wesentlichen quer zur Richtung der Einschnürung verläuft, d.h. in Maschinenrichtung.
Die Aufwickelrolle 72 des eingeschnürten Materials 52 wird dann in einem Ofen (nicht gezeigt) erhitzt, um eine zusätzliche Kristallisation mindestens eines der das eingeschnürte Material bildenden Polymere zu begünstigen. Die Rolle 72 mit dem eingeschnürten Material 52 wird dann abgekühlt, um das in der vergrößerten mikroskopischen Darstellung der Fig. 5 gezeigte reversibel eingeschnürte Material zu bilden. Alternativ dazu, kann das einschnürbare Material 52 eingeschnürt werden, indem es durch eine Wärmekammer (nicht gezeigt) hindurchtritt und dann abgekühlt wird, während es sich im eingeschnürten Zustand befindet, um ein reversibel eingeschnürtes Material (nicht gezeigt) zu bilden.

Beispiele 1 bis 6

Die reversibel eingeschnürten Materialien der Beispiele 1 bis 6 wurden gemäß der vorliegenden Erfindung durch Ausziehen eines einschnürbaren Materials bis zum Einengen hergestellt. Das ausgezogene, eingeschnürte Material wurde auf eine Temperatur erwärmt, die die Kristallinität des das einschnürbare Material bildenden Polymers erhöht, und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Ein auf diese Weise hergestelltes reversibel eingeschnürtes Material wurde auf etwa seine originalen Abmessungen vor dem Einschnüren gedehnt, und es konnte festgestellt werden, daß es im allgemeinen zu seinen reversibel eingeschnürten Abmessungen zurückkehrte, nachdem die Dehnkraft entfernt wurde. Die Tabellen 1 bis 9 zeigen Daten aus dem Grab-Zugversuch für Kontrollproben und reversibel eingeschnürte Proben, um den Einfluß des Einschnürens und der Wärmebehandlung auf das Material zu zeigen. Die Versuche wurden durchgeführt an einem kontinuierlichen Dehnungstester Instron Model 1122 Universal Testing Instrument, der 10,2 x 15,2 cm(4 Inch x 6 Inch)-Proben verwendet. Die Probe wurde durch zwei Klammern gehalten, von denen jede eine rückwärtige Klaue hatte, die 2,5 x 3,8 cm (1 Inch x 1,5 Inch) betrug. Die 2,5 cm(1Inch)-Abmessung lag in einer Richtung parallel zur Belastungsaufbringung und die 3,8 cm(1,5 Inch)-Abmessung lag in der Richtung quer zur Belastungsaufbringung. Die vordere Klaue jeder Klammer war 2,5 x 2,5 cm(1 Inch x 1 Inch). Jede Klauenfläche hatte eine glatte, mit Gummi versehene Greiffläche. Die folgenden mechanischen Eigenschaften wurden für jede Probe bestimmt: Höchstbelastung, Höchstwert der gesamten absorbierenden Energie und prozentuale Verlängerung.
Die Kontrollproben und die reversibel eingeschnürten Proben wurden weiterhin im Instron Model 1122 mit einer 50 kg-Belastungszelle Microcon II zyklisch belastet. Die Klauenflächen des Testers waren 2,5 x 76, cm (1 Inch x 3 Inch), so daß die Proben auf 7,6 x 17,8 cm (3 Inch x 7 Inch) zugeschnitten wurden, wobei die 17,8 cm (7 Inch) in der zu untersuchenden Richtung lagen, und wurden einzeln in Gramm gewogen. Eine Meßlänge von 11,2 cm (4 Inch) wurde verwendet. Die Kurvenblatt- und die Kreuzkopfgeschwindigkeit wurden auf 50,8 cm (20 Inch) pro Minute eingestellt und die Einheit wurde gemäß der allgemeinen Verfahrensweise auf Null gesetzt, ausgeglichen und kalibriert. Die maximale Verlängerungsgrenze für die Zykluslänge wurde auf einen Abstand festgesetzt, der bestimmt wurde durch Berechnung von 56 % der "Reißdehnung" aus dem Grab-Zugversuch. Die Probe wurde viermal auf die spezielle Zykluslänge bewegt und dann im fünften Zyklus zum Reißen gebracht. Die Versuchsanordnung wurde eingestellt, um die Höchstbelastung in x4,4 N(Pfund)-Kraft, die Höchstverlängerung in x2,5 cm(Inch) und der Höchstwert der absorbierten Energie in x1,7cmN cm&supmin;² (Inch x Pfundkraft pro Quadratinch) aufzuzeigen. Die bei der Energiemessung verwendete Oberfläche (d.h. der Oberflächenbereich der getesteten Probe) ist die Meßlänge (10,2 cm oder 4 Inch) mal die Probenbreite (7,6 cm oder 3 Inch) was gleich ist 77,4 cm² (12 Quadratinch). Die Ergebnisse der Grab-Zugversuche und der Zyklusversuche wurden auf das gemessene Basisgewicht der Proben hochgerechnet.
Der verwendete Höchstwert der absorbierten Gesamtenergie (TEA) wird als die Gesamtenergie unter der Spannung über der Verf ormung (Belastung über der Dehnung)-Kurve bis zum Spitzenwert oder der Maximalbelastung definiert. TEA wird in Einheiten der Arbeit/(Länge)² oder x 1,7 cmNcm&supmin;² (Pfundkraft x Inch/Inch²) ausgedrückt. Diese Werte wurden normalisiert durch Dividierung durch das Basisgewicht der Probe in x33,9 g/m² (Unzen pro Quadratyard-osy) was Einheiten x1,7 cmNcm&supmin;²/x 33,9 g/m² (Pfund x Inch)/inch²/osy ergab.
Wie hier verwendet, wird die Höchstbelastung definiert als der Maximalwert der Belastung oder der zum Verlängern der Probe bis zum Reißen aufgebrachten Kraft. Die Höchstbelastung wird Einheiten der Kraft x4,4N(Pfund) ausgedrückt, die auf das Basisgewicht des Materials hochgerechnet wurden, was in einer Zahl resultiert, die in Einheiten von x4,4N/x33,9 g/m²(Pfund/osy) ausgedrückt wird.
Wie hier verwendet, wird die Verlängerung definiert als die relative Längezunahme einer Probe während des Zugversuchs. Die Verlängerung wird ausgedrückt als Prozentzahl, d.h. [(Längenvergrößerung)/(Originallänge)] x 100.
Wie hier verwendet, wird die bleibende Verformung nach einem Dehnungszyklus als Verhältnis der Längenvergrößerung der Probe nach einem Zyklus dividiert durch die maximale Dehnung während der zyklischen Belastung definiert. Die bleibende Verformung wird prozentual ausgedrückt, d.h. [(abschließende Probenlänge - anfängliche Probenlänge)/(maximale Dehnung während der zyklischen Belastung - anfängliche Probenlänge)] x 100. Die bleibende Verformung hängt mit der Rückkehr über die Formel [bleibende Verformung = 100 - Rückkehr] zusammen, wenn die Rückkehr als Prozentzahl ausgedrückt wird.

Beispiel 1

Ein einschnürbares, mehrlagiges Material aus 20,3 g/m²(0,6 osy) spinngebundenem Polypropylen, 20,3 g/m²(0,6 osy) schmelzgeblasenem Polypropylen und 20,3 g/m²(0,6 osy) spinngebundenem Polypropylen mit einem Gesamtbasisgewicht von 61 g/m (1,8 osy) wurde in einem Instron Model 1122 Universal Testing Instrument getestet. Die Ergebnisse wurden in den Tabellen 1 und 2 unter der Überschrift "Kontrolle 1" dargestellt. Der Höchstwert der gesamten absorbierten Energie in Maschinenrichtung ist in der Spalte der Tabelle 1 dargestellt, die mit "MD TEA" betitelt ist. Die Höchstbelastung in Maschinenrichtung ist in der Spalte mit dem Titel "MD Höchstbelastung" angegeben. Die Verlängerung in Maschinenrichtung bis zum Reißen ist in der Spalte mit dem Titel "MD Dehnung" angegeben. Der Höchstwert der gesamten absorbierten Energie quer zur Maschinenrichtung ist in der Spalte mit dem Titel "CD TEA" angegeben. Die Höchstbelastung quer zur Maschinenrichtung ist in der Spalte mit dem Titel "CD Höchstbelastung" angegeben. Die Verlängerung bis zum Reißen quer zur Maschinenrichtung ist in der Spalte mit dem Titel "CD Verlängerung" angegeben.
Die Höchst-TEA, die Höchstbelastung und die bleibende Verformung sind in Tabelle 2 für jeden Dehnungszyklus angegeben. Am Ende der Reihe von Zyklen wurde die Probe bis zum Reißen verlängert und die Ergebnisse unter der Überschrift "zum Reißen" dargestellt. Der Verlängerungswert in der Spalte "zum Reißen" und die Reihe "bleibende Verformung" ist die Verlängerung bei der Höchstbelastung während des letzten Zyklus.
Das einschnürbare, mehrlagige, spinngebundene/schmelzgeblasene/spinngebundene Polypropylenmaterial mit einer Breite von etwa 39,4cm (15,75 Inch) wurde von einem "Besenstock" Wickel abgezogen und trat durch den Klemmspalt von Antriebsrollen hindurch, die eine Umfangsgeschwindigkeit von etwa 91 bis etwa 122cm (3 bis etwa 4 Fuß) pro Minute aufwiesen. Das Material wurde dann über eine Reihe von vier Dampfzylindern in einer "Butterworth-Behandler"-Anordnung geleitet, die auf etwa 143ºC (289ºF) aufgeheizt wurden. Die Dampfzylinder hatten eine Umfangsgeschwindigkeit von etwa 5 bis etwa 6 Fuß pro Minute, was zu einer Verweilzeit auf dem Zylinder von etwa 180 Sek. führte. Das einschnürbare Material wurde eingeengt oder eingschnürt auf eine Breite von etwa 15,2 bis 16,25cm (6 bis etwa 6,5 Inch). Etwa die Hälfte der Einschnürung fand vor dem Kontakt mit den Dampfzylindern statt, und die restliche Einschnürung fand während des Kontakts mit den Dampfzylindern statt. Das eingschnürte Material kühlte ab, als es über mehrere Leerlaufrollen geführt wurde und wurde auf einer angetriebenen Winde mit einer Geschwindigkeit aufgewickelt, die etwa 152 bis 183cm (5 bis etwa 6 Fuß) pro Minute betrug. Das auf diese Weise hergestellte, reversibel eingeschnürte Material wurde auf dem Instron Model 1122 Universal Testing Instrument wie oben getestet und die Ergebnisse wurden in den Tabellen 1 und 2 unter der Überschrift "Beispiel 1" dargestellt. Die meisten der in den Tabellen 1 und 2 dargestellten Zugeigenschaften wurden durch das Verfahren reduziert, während die Dehnbarkeit quer zur Maschinenrichtung vergrößert ist. Etwas von der Verringerung der Zugeigenschaften ist auf die Erhöhung des Basisgewichts durch das Einschnüren des Materials zurückzuführen.

Beispiel 2

Eine Rolle einschnürbares spinngebundenes/schmelgeblasenes/spinngebundenes (SMS)-Polypropylenmaterial des Beispiels 1 mit einer anfänglichen Breite von etwa 43,2cm (17 Inch) wurde von einem "55,9cm (22 Inch)- Flächenüberzugsbeschichtungs"-Wickel, hergestellt durch die BlackClawson Company abgewickelt. Die Abwicklungsgeschwindigkeit wurde bei etwa 12,2m (40 Fuß) pro Minute festgesetzt und die Widerstandskraft gegen das Abwickeln wurde auf 0,28 N/mm² (40 Pfund pro Quadratinch) festgesetzt, was bewirkte, daß das einschnürbare Material sich einschnürte oder eingeengt wurde auf eine Breite von etwa 25cm (10 Inch) als es auf eine Rolle aufgewickelt wurde. Die Rolle aus eingeschnürtem Material wurde in einem AMSCO Eagle Series 2021-Schwerkraftautoklaven bei 121ºC für 99 Minuten aufgeheizt, was als mehr als die Zeitspanne erachtet wurde, die erforderlich ist, um die gesamte Rolle auf die Temperatur des Autoklaven für mehr als 300 Sek. aufzuheizen. Der Aufheizzyklus wurde gefolgt von einem 60-minütigen Vakuumtrocknungszyklus.
Das auf diese Weise hergestellte reversibel eingeschnürte Material wurde auf dem Universaltestgerät Instron Model 1122 getestet und die Resultate in den Tabellen 3 und 4 unter der Überschrift "Beispiel 2" dargestellt. Wenn das reversibel eingeschnürte Material mit dem einschnürbaren Material verglichen wird, zeigen die Tabellen 3 und 4, daß die meisten Zugeigenschaften sich verringern, die Bruchverlängerung ansteigt in einer Richtung quer zur Maschinenrichtung und abfällt in der Maschinenrichtung.

Beispiel 3

Eine einschnürbare Bahn aus einem spinngebundenen Polypropylen mit einem Basisgewicht von etwa 27,1 g/m² (0,8 osy) wurde auf einem Universaltestgerät Instron Model 1122 untersucht. Die Resultate wurden in den Tabellen 5 und 7 unter der Überschrift "Kontrolle 3" dargestellt.
Ein einschnürbare Bahn aus dem gleichen Material mit einer Breite von etwa 54,4cm (17,75 Inch) wurde auf eine Breite von etwa 16,3cm (6,5 Inch) eingeschnürt und auf einer Reihe von Dampfzylindern gemäß dem Verfahren nach Beispiel 1 wärmebehandelt. Die Dampfzylinder-Temperaturen wurden von etwa 129 bis etwa 132ºC (265 bis etwa 270ºF) eingestellt, die gemessenen Temperaturen der Dampfzylinder betrugen jedoch von etwa 125 bis etwa 128ºC (258 bis etwa 263ºF). Die Verweildauer des eingeschnürten Materials auf den Dampfzylinder betrug etwa 270 Sek. Die Testergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 unter der Überschrift "Beispiel 3" dargestellt. Wie aus den Tabellen 5 und 6 ersichtlich, wurden die meisten Zugwerte durch dieses Verfahren erniedrigt, während die Dehnbarkeit in einer Richtung quer zur Maschine erhöht wurde. Etwas vom Abfall der Zugfestigkeit ist durch den Anstieg des scheinbaren Basisgewichts des Materials beim Einschnüren verursacht worden.

Beispiel 4

Eine Rolle aus einschnürbarem, spinngebundenem Polypropylenmaterial des Beispiels 3 mit einer Breite von 44,4cm (17,75 Inch) und einem Basisgewicht von 27,1 g/m (0,8 osy) wurde zu einer Breite von etwa 22,9cm (9 Inch) eingeschnürt, gemäß dem Verfahren nach Beispiel 2 auf einem "55,9cm (22 Inch) Flächenüberzugsbeschichtungs"-Wickel, hergestellt durch die Black- Clawson Company. Die Abwickelgeschwindigkeit wurde von etwa 122cm bis etwa 152cm (4 bis etwa 5 Fuß) pro Minute eingestellt und die Abwickelbremskraft wurde auf etwa 0,28 N/mm² (40 Pfund pro Quadratinch) eingestellt.
Die Rolle aus eingeschnürtem Material wurde für sechs Stunden bei 120ºC wärmebehandelt in einem Laborof en Modell 30 von Fisher Econotemp und abgekühlt. Das auf diese Weise hergestellte reversibel eingeschnürte Material wurde im Universaltestgerät Instron Model 1122 getestet und die Ergebnisse in den Tabellen 7 und 8 unter der Überschrift "Beispiel 4" angegeben. Den Tabellen kann entnommen werden, daß die meisten Zugwerte durch das Verfahren erniedrigt wurden, während die Dehnbarkeit in einer Richtung quer zur Maschinenrichtung erhöht ist. Etwas vom Abfall der Zugfestigkeit ist durch den Anstieg des scheinbaren Basisgewichtes des Materials beim Einschnüren verursacht. Das Verfahren ergibt konsistente Ergebnisse.

Beispiel 5

Das einschnürbare, spinngebundene Polypropylen-Material des Beispiels 3 wurde auf einem 22 Inch Black-Clawson- Wickel unter der Verwendung des Verfahrens nach Beispiel 4 behandelt. Die Aufwickelgeschwindigkeit wurde auf etwa 122 bis etwa 152cm (4 bis etwa 5 Fuß) pro Minute festgesetzt und die Abwickelwiderstandskraft wurde auf 0,33 N/mm² (48 Pfund pro Quadratinch) festgesetzt, wobei das 44,4cm (17,75 Inch) breite einschnürbare Material eingeschnürt oder verengt wurde auf eine Breite von etwa 21,3cm (8,5 Inch), als es auf einer Rolle aufgewickelt wurde. Die Rolle aus eingeschnürtem Material wurde für sechs Stunden auf 120ºC in einem Laborofen Modell 30 Fisher Econotemp aufgeheizt und abgekühlt. Das reversibel eingeschnürte Material wurde in einem Universaltestgerät Instron Model 1122 getestet und die Ergebnisse in den Tabellen 7 und 8 unter der Überschrift "Beispiel 5" angegeben.

Beispiel 6

Eine einschnürbare, spinngebundene Polypropylenbahn mit einem Basisgewicht von etwa 27,1g/m² (0,8 osy), einer Breite von etwa 20,3cm (8 Inch) und einer Länge von etwa 304,8cm (10 Fuß) wurde mit einer 2,5cm (1 Inch)-Einteilung entlang sowohl seiner Breite als auch seiner Länge markiert. Dieses Material wurde ohne Zugspannung auf einer 5,2cm (2 Inch) Förderrolle eines handbetätigten, mit einer Skala versehenen Tischaufwickelgeräts aufgewickelt. Das einschnürbare Material wurde auf der Aufnahmerolle der Aufwickeleinheit befestigt und mit einer Zugkraft gewickelt, die ausreicht, um das Material auf eine Breite von 12,7cm (5 Inch) einzuschnüren.
Nach etwa einer halben Stunde war etwa 61cm (2 Fuß) des eingeschnürten Materials von der Aufnahmerolle abgewikkelt und die Abstände zwischen den Markierungen wurden gemessen. Die Probe wurde fünfmal auf etwa ihre originale Breite gedehnt und dann nochmals vermessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 in der Reihe gezeigt, die mit "nicht wärmeverfestigt" bezeichnet ist.
Das auf der Rolle verbleibende eingeschnürte Material wurde in einem Ofen bei 160ºC (242ºF) eine Stunde wärmebehandelt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt, um ein reversibel eingeschnürtes Material zu bilden. Zwei Längen des reversibel eingeschnürten Materials wurden behandelt und gemessen entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren. Die Resultate wurden in Tabellen 9 unter den Überschriften "wärmeverfestigt 1" und "wärmeverfestigt 2" dargestellt.
Aus Tabelle 9 ist ersichtlich, daß nach fünf Dehnungsvorgängen die Abstände der "nicht wärmeverfestigten"- Materialprobe sehr eng auf die originale 2,5cm (1 Inch)Teilung zurückkehrten, während die reversibel eingeschnürten "wärmeverfestigten"-Proben den überwiegenden Teil ihrer reversibel eingeschnürten Abmessungen und ihre Dehnung quer zur Maschinenrichtung zurückbehielten.

Beispiel 7

Eine Differential-Abtast-Kalorimetrie-Analyse eines einschnürbaren, spinngebundenen Polypropylen wurde unter Verwendung eines Wärmeanalysengerätes Model 1090 von DuPont Instruments durchgeführt. Die Probengröße betrug etwa 0,3 mg und die Temperaturänderungsrate lag etwa bei 10ºC pro Minute. Die Werte für die Schmelzwärme wurden durch eine numerische Intergration, durchgeführt durch das thermische Analysengerät Model 1090 bestimmt. Die Werte für den Schmelzbeginn wurden aus den Abweichungen von der Linearität in einem Diagramm des Hitzeflusses über der Temperatur bestimmt. Die Ergebnisse für das einschnürbare, spinngebundene Polypropylenmaterial sind in Tabelle 10 unter der Überschrift "nicht wärmeverfestigt" dargestellt.
Das spinngebundene Polypropylen wurde in eingeschnürtem Zustand bei 130ºC für zwei Stunden erhitzt. Das eingeschnürte Material wurde abgekühlt und anschließend wurden die behandelten Proben einer Differential-Abtast- Kalorimetrie-Analyse, wie oben beschrieben, unterworfen. Die Resultate für das reversibel eingeschnürte, spinngebundene Polypropylenmaterial sind in Tabelle 10 unter der Überschrift "wärmeverfestigt" aufgetragen.
Wie in Tabelle 10 gezeigt, ist die Schmelzwärme für die "wärmeverfestigten" Proben größer als die Werte für die "nicht wärmeverfestigten" Proben. Zusätzlich tritt für die "wärmverfestigten" Proben der Schmelzbeginn bei einer niedrigeren Temperatur als für die "nicht wärmeverfestigten" Proben auf.

Zugehörige Anmeldung

Diese Anmeldung ist eine aus einer Gruppe von Patentanmeldungen des gleichen Anmelders, die am gleichen Tag eingereicht wurden. Die Gruppe enthält die EP-A-400 111. Der Gegenstand der Anmeldung wird hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen.
Die Beschreibung des gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung soll die Erfindung darstellen und sie nicht beschränken. Es soll darauf hingewiesen werden, daß Fachleute fähig sein sollten, eine Vielzahl von Modifikationen vorzunehmen, ohne vom Schutzbereich der Ansprüche abzuweichen. Tabelle 1 GRAB-Zugfestigkeit: korrigiert Kontrolle Beispiel Höchstbelastung Verlängerung Tabelle 2 Zyklus Reißen Kontrolle zyklisch behandelt quer zur Maschinenrichtung bei 25% CD Verlängerung Höchst-TEA Höchstbel. bleib.Verf. Beispiel zyklisch behandelt quer zur Maschinenrichtung bei 85% CD Verlängerung Tabelle 3 GRAB-Zugfestigkeiten Kontrolle Beispiel Höchstbelastung Verlängerung Tabelle 4 Zyklus Reißen Kontrolle zyklisch behandelt quer zur Maschinenrichtung bei 25% CD Verlängerung Höchst-TEA Höchstbel. bleib.Verf. Beispiel zyklisch behandelt quer zur Maschinenrichtung bei 52% CD Verlängerung Tabelle 5 GRAB-Zugfestigkeiten Kontrolle Beispiel Höchstbelastung Verlängerung Tabelle 6 Zyklus Reißen Beispiel zyklisch behandelt in Maschinenrichtung bei 6,5% MD Verlängerung Höchst-TEA Höchstbel. bleib.Verf. zyklisch behandelt quer zur Maschinenrichtung bei 85% CD Verlängerung Tabelle 7 GRAB-Zugfestigkeiten Kontrolle Beispiel Höchstbelastung Verlängerung Tabelle 8 Zyklus Reißen Beispiel zyklisch behandelt quer zur Maschinenrichtung bei 80% CD Verlängerung Höchst-TEA Höchstbel. bleib.Verf. Tabelle 9 Probe Abstand vor dem Dehnen +2,5cm (Inch) Abstand nach 5maligem Dehnen +2,5cm (Inch) nicht Wärmeverfestigt wärmeverfest. Nr. Tabelle 10 nicht wärmeverfestigt wärmeverfestigt Schmelzwärme (J/g) Mittelwert Schmelzbeginn (ºC) Zyklus Reißen Beispiel zyklisch behandelt in Maschinenrichtung bei 8,3% MD Verlängerung Höchst-TEA Höchstbel. bleib.Verf. zyklisch behandelt quer zur Maschinenrichtung bei 88% CD Verlängerung

Claims

1. Reversibel halsartig einschnürbare, nicht-gewebte Bahn (44, 52) aus einem im wesentlichen nicht-elastischen, thermoplastischen Polymer, wobei die reversibel einschnürbare Bahn (44, 52) streckbar unter Anwendung einer Streckkraft in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Richtung (CD) der Einschnürung auf mindestens etwa 75% ist und um mindestens etwa 50% nach dem Strecken um etwa 75% zurückkehrt, wobei die reversibel eingeschnürte Bahn (44, 52) eine größere Schmelzwärme als vor dein reversiblen Einschnüren besitzt.

2. Reversibel halsartig eingeschnürte, nicht-gewebte Bahn (44, 52) aus einem im wesentlichen nicht-elastischen, thermoplatischen Polymer, wobei die reversibel eingeschnürte Bahn (44, 52) streckbar unter Anwendung einer Streckkraft in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Richtung (CD) der Einschnürung auf mindestens etwa 75% ist und um mindestens 50% nach dem Strecken um etwa 75% zurückkehft, wobei die reversibel eingeschnürte Bahn (44, 52) einen niedrigeren Schmelzbeginn als vor dem reversiblen Einschnüren besitzt.

3. Bahn nach Anspruch 1 oder 2 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer gebundenen, kardierten Bahn, einer Bahn aus spinngebundenen Fasern, einer Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern und einem Laminat aus mindestens einer Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern und mindestens einer Bahn aus spinngebundenen Fasern.

4. Bahn nach Anspruch 3, wobei die schmelzgeblasenen Fasern schmelzgeblasene Mikrofasern enthalten.

5. Bahn nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Fasern ein Polymer umfassen, das aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyester und Polyamiden ausgewählt ist.

6. Bahn nach Anspruch 5, wobei das Polyolefin ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem oder mehreren der Materialien Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten, Äthylen-Copolymere, Propylen-Copolymere und Buten-Copolymere.

7. Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ausgebildet als Verbundmaterial aus einer Mischung aus schmelzgeblasenen Fasern und einem oder mehreren Sekundärmaterialien, die aus der Gruppe bestehend aus Textilfasern, Holzpulpefasern, teilchenförmige Materialien und superabsorbierenden Materialien ausgewählt wurde.

8. Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die streckbar um mindestens 125% ist und um mindestens 50% nach dem Strecken um 125% zurückkehrt.

9. Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einem Grundgewicht von etwa 6 bis etwa 200g/m².

10. Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die eine kohärente Bahn ist, die aus Fasern gebildet ist, die nur durch Zwischenfaserbindung miteinander verbunden sind.

11. Mehrlagiges Material mit mindestens einer reversibel halsartig eingeschnürten Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 10.

12. Mehrlagiges Material mit mindestens zwei reversibel halsartig eingeschnürten Bahnen nach einem der Ansprüche 1 bis 10.

13. Verfahren zum Herstellen einer reversibel haslartig eingeschnürten Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Verfahren umfaßt:

das Aufbringen einer Zugkraft um eine nicht-gewebte, aus einem im wesentlichen nicht-elastischen, thermoplastischen Polymer gebildete Bahn halsartig einzuschnüren, das Erwärmen des eingeschnürten Bahnmaterials und das Abkühlen des eingeschnürten Bahnmaterials.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die nicht-gewebte Bahn durch Zug bei Umgebungstemperatur eingeschnürt und dann im eingeschnürten Zustand erhitzt und abgekühlt wird.