DE69418483T2

DE69418483T2 - Verfahren zum verbinden von elastischen material auf ein substrat und gegenstand hergestellt durch dieses verfahren

Info

Publication number: DE69418483T2
Application number: DE69418483T
Authority: DE
Inventors: Robert Kling; Urban Widlund
Original assignee: SCA Hygiene Products AB
Current assignee: Essity Hygiene and Health AB
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 1999-10-28
Anticipated expiration: 2014-12-22
Also published as: FI962409A; EP0735947A1; NZ277906A; GB2285409B; ATE179928T1; SE9304232L; TW457185B; GB9425209D0; PL177086B1; US5797895A; AU684588B2; CZ171996A3; EP0735947B1; PE46995A1; EP0735947B2; WO1995017296A1; JPH09506834A; TNSN94133A1; CN1138305A; DE69418483T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anbringen eines elastischen Materials gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Artikel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Es ist auf diesem Gebiet weithin bekannt, elastische Elemente an absorbierenden Wegwerfprodukten, wie beispielsweise Windeln, Inkontinenzschutze, Höschenwindeln und Damenbinden, anzubringen, um während des Gehens einen besser an die Anatomie der benutzenden Person angepaßten Sitz zu schaffen. Die elastischen Elemente werden normalerweise entlang der Ränder (Bein- und/oder Taillenränder) angebracht, um dort eine gute Abdichtung zu erzielen und damit ein Aussickern von Flüssigkeit und/oder Exkrementen aus dem Artikel zu verhindern. Ebenso ist ein elastisches Deckmaterial für absorbierende Wegwerfartikel bekannt, d. h. nicht nur separate elastische Elemente entlang der Ränder. Die Deckschichten (flüssigkeitsaufnehmende Deckschicht und/oder flüssigkeitsblockierende Außenschicht) können vollständig elastisch sein. Wenn separate elastische Elemente angebracht wurden, ist es normal, dass sie zwischen den Deckschichten des Artikels aufgebracht werden, d. h. zwischen der flüssigkeitsaufnehmenden Deckschicht und der flüssigkeitsblockierenden Außenschicht. Normalerweise bestehen die elastischen Elemente aus elastischen Gummifäden, die mittels Klebstoff verankert sind, zumindest an ihren Endabschnitten.
Im Gegensatz zu der herkömmlichen Schichtlamination des elastischen Elementes zwischen zwei Schichten, ist es in verschiedenen Anwendungen auch bekannt, ein elastisches Element oder alternativ hierzu eine elastische Materialschicht an eine Seite einer Einzelschicht oder eines Substrates durch beispielsweise Kleben anbringen. Beispielsweise beschreibt die SE 450 454, dass ein Netz, das aus unspezifizierten elastischen und unelastischen Fäden besteht, in einer unbestimmten Weise an eine zusätzliche Materialschicht des Artikels befestigt werden kann (siehe beispielsweise Seite 13, Zeilen 19-28).
Die EP-A 60 405 beschreibt ein Elastikband mit elastischen oder synthetischen Gummifäden, von denen einige zu relativ unelastischen Natur- oder künstlichen Textilfaserbändern gewunden sind. Das Befestigen der Elastikbänder an dem Substrat ist in der EP-A 60 405 überhaupt nicht erörtert.
Die DE-A 12 38 188 beschreibt einen gesponnenen Faden, der aus thermoplastischen Komponenten besteht. Der Faden ist zwischen zwei Schichten mit Wärme und Druck eingeschweißt. Dieser Druck wird den gedehnten Elastikfaden in Mitleidenschaft ziehen und er kann reißen. Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Ultraschallschweißen, bei dem die elastische Komponente außerhalb des Ultraschallhorns gehalten wird, so daß er nicht reißt.
Die FR-A 2 452 537 beschreibt ein elastisches Material, das einen relativ unelastischen Faden, beispielsweise aus Baumwolle, umfaßt, der von einem gestrickten elastischen Faden aus beispielsweise Gummi oder Lycra® umgeben ist. Wenn sich das elastische Material aus seinem gedehnten Zustand heraus zusammenzieht, bilden sich in dem relativ unelastischen Faden zwischen zwei aufeinanderfolgenden Knoten oder Stichen Schlaufen (siehe insbesondere Fig. 2 und 3). In dieser Beschreibung findet sich kein Hinweis, wie ein solches elastisches Material an einem Substrat verankert werden könnte.
Die FR-A 2 643 925 beschreibt ein elastisches Material, das durch Zusammenflechten elastischer Kettfäden, im allgemeinen aus synthetischem oder natürlichem Gummi, und relativ unelastischer Schußfäden geschaffen wird. Diese Beschreibung gibt keinerlei Hinweis darauf, wie ein elastisches Material an einem Substrat verankert werden könnte.
Eine grundlegende Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, zu ermöglichen, dass elastische Elemente ohne Verwendung von Klebstoff, d. h. Leim, verankert werden können.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verankern elastischer Elemente an einer Seite eines Substrates zuzulassen, d. h. ohne dass es notwendig ist, sie zwischen zwei Schichten anzubringen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, zu ermöglichen, elastische Elemente durch Schweißen anzubringen, die an sich nicht durch Wärme oder Schweißen an ein Substrat anbringbar sind.
Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Wegwerfartikel hervorzubringen, in dem die Materialien derart verbunden sind.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren der in der Einleitung beschriebenen Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verbinden durch Ultraschallschweißen bewirkt wird, und durch einen Artikel der eingangs beschriebenen Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die thermoplastische Komponente durch Ultraschallschweißen an das Substrat angebracht ist.
Die elastische Komponente haftet an der thermoplastischen Komponente und die thermische Komponente ist an das Substrat angebracht, vorzugsweise durch Ultraschallschweißen, wodurch die elastische Komponente indirekt mit dem Substrate verbunden ist. Die thermoplastische Komponente fungiert somit als eine Art Brücke zwischen dem Substrat und der elastischen Komponente.
Ein wichtiger Vorteil eines gemäß der Erfindung angebrachten elastischen Materials besteht darin, dass es möglich ist, ein elastisches Material, das nicht an ein Substrat anschweißbar oder thermisch anbringbar ist, durch Anschweißen oder unter Wärmeeinfluß anzubringen. Die Lösung besteht darin, die Verbindung indirekt durch Anhalten der elastischen Komponenten, d. h. mittels Reibung oder chemischer Adhäsion, an die thermoplastischen Komponenten, die wiederum mit dem Substrat verbunden ist, zu bewirken.
Ein solches Verfahren gemäß der Erfindung vermeidet vollständig teuere Bindemittel und die Nachteile, die diese beim Herstellungsprozeß mit sich bringen, wie beispielsweise unerwünschte Ablagerungen an Maschinenkomponenten und Materialien in dem Produkt, Verstopfung von Klebstoffeinheiten, etc.
Ebenso besteht ein großer Kostenvorteil durch die Ermöglichung, einfache Materialschichten elastisch auszubilden, ohne dass das elastische Material zwischen zwei Schichten einzubringen ist, wie es beim Anbringen mit Hilfe von Klebstoffen notwendig ist, da das mit Klebstoff beschichtete elastische Material so überdeckt werden muß, dass der Klebstoff nicht mit anderen Materialschichten etc. in dem Produkt in Berührung kommt.
Die Erfindung wird nun im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Figuren in den Zeichnungen näher beschrieben, wobei
Fig. 1 eine gemäß dem Verfahren hergestellte Wegwerfwindel zeigt,
Fig. 2 einen Schnitt des Schrittteils einer Windel gemäß der Erfindung zeigt,
Fig. 3 eine Draufsicht einer Damenbinde gemäß der Erfindung zeigt,
Fig. 4A bzw. 4B eine Draufsicht bzw. einen Querschnitt durch ein an sich bekanntes elastisches Material zeigt, das gemäß der Erfindung befestigt ist,
Fig. 5 eine vergrößerte Perspektivansicht eines an sich bekannten elastischen Materials zeigt, das bei dem Verfahren gemäß der Erfindung eingesetzt werden kann,
Fig. 6 einen Querschnitt des in Fig. 5 gezeigten Materials zeigt, das gemäß der Erfindung an einem Substrat durch Ultraschallschweißen angebracht ist,
Fig. 7 ein sog. hydroverfilztes elastisches Material perspektivisch zeigt, das in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann,
Fig. 8 einen Querschnitt des elastischen Materials gemäß Fig. 7 zeigt, das gemäß der Erfindung durch ein Anschweißen an ein Substrat angebracht ist,
Fig. 9 einen Querschnitt eines elastischen Materials zeigt, das aus einer elastischen Schicht und einer thermoplastischen Schicht besteht, wobei das Material mit einem Substrat verbunden ist,
Fig. 10 und 11 im Querschnitt und in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht eine Verbindung ähnlich zu der in Fig. 9 gezeigten zeigen, wobei aber der Schweißvorgang in der elastischen Schicht Löcher eingebrannt hat,
Fig. 12 eine weitere Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung zeigt.
Fig. 1 zeigt eine Wegwerfwindel 21 mit Streifen 22 aus elastischem Material, um die Windel enganliegend am Körper und den Beinen der benutzenden Person zu halten. Die Windel wird durch Bandteile 23 zusammengehalten. Zuvor wurden elastische Streifen zwischen den Deckschichten der Windel befestigt, d. h. zwischen der flüssigkeitsaufnehmenden Deckschicht und der flüssigkeitsblockierenden Außenschicht, oder sie wurden an einer der Schichten angeklebt. In diesem Artikel gemäß der vorliegenden Erfindung ist die thermoplastische Komponente des elastischen Materials nach dem erfindungsgemäßen Verfahren befestigt, in diesem Fall an der Außenschicht der Windel durch Ultraschallschweißen, einem sehr sauberen und einfachen Verfahren zur elastischen Ausbildung der Außenschicht.
Die Fig. 2 zeigt im Querschnitt den Schrittteil einer Windel mit einem absorbierenden Körper 1 mit einer flüssigkeitsundurchlässigen Deckschicht 2 und einer flüssigkeitsdurchlässigen Deckschicht 3 an der der benutzenden Person zugewandten Seite. An ihren Rändern sind zwei elastische Elemente 4 durch das herkömmliche "Sandwich-Verfahren" angebracht. Zwei aufrecht stehende Falten sind in Längsrichtung der Windel angeordnet, wobei die Falten durch die gemäß der Erfindung an der flüssigkeitsdurchlässigen Deckschicht 3 angebrachten elastischen Elemente erzeugt sind. Diese elastischen Elemente bestehen aus wenigstens einer elastischen Komponente 7 und zumindest einer thermoplastischen Komponente 6. Die flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht 3 ist nicht an dem darunterliegenden absorbierenden Körper innerhalb des jeweiligen Faltbereichs befestigt. Das elastische Material in den Falten weist dieselbe Form auf wie das in der FR 2 452 537 (siehe Fig. 1 in dieser französischen Patentschrift) beschriebene elastische Material und die in der vorliegenden Patentanmeldung in den Fig. 4A, 4B gezeigt ist, aber gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung an einem Substrat befestigt ist. Ein elastisches Material, das dem in der FR 2 643 915 gezeigten ähnelt, oder ein anderes elastisches Material könnte innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche 1 oder 8 verwendet werden, beispielsweise ein coextrudiertes oder copolymerisiertes Material. In der Ausführungsform gemäß der Fig. 2 ist nur die thermoplastische Komponente 6 des elastischen Materials an dem Substrat angebracht, das in diesem Fall die Innenseite der flüssigkeitsdurchlässigen Deckschicht 3 ist, um hierdurch in einer sehr einfachen Weise ein zwischen dem elastischen Material und der Deckschichtinnenseite einseitige Verbindung zu erzielen, ohne die elastische Komponente 7 zu beschädigen. Die flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht 3 ist an dem absorbierenden Körper 1 an der Stelle 16 angeklebt.
Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung an einer Damenbinde, wobei das Bezugszeichen 8 Streifen aus elastischem Material kennzeichnet, die von der Art sein können wie sie in der Fig. 5 gezeigt ist und an der flüssigkeitsdichten Deckschicht 9 befestigt sind, die vom Körper der benutzenden Person weggerichtet ist und eine Seite des absorbierenden Körpers 10 bedeckt. Das Bezugszeichen 11 kennzeichnet einen Klebebereich zum befestigen der Damenbinde an der Unterhose der benutzenden Person.
Die Fig. 4A bzw. 4B zeigen eine Draufsicht bzw. eine Querschnittansicht eines elastischen Materials, das dem in der FR-A 2 452 537 gezeigten ähnelt und gemäß dem Verfahren der Erfindung durch beispielsweise Verschweißungen an einem Substrat angebracht ist. Abschnitte, die denen entsprechen, die in Fig. 2 gezeigt sind, wurden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und das Bezugszeichen 7 kennzeichnet somit eine elastische Komponente, hier einen elastischen Faden, und das Bezugszeichen 6 kennzeichnet eine thermoplastische Komponente, die in diesem Fall durch Ultraschallschweißen mit dem Substrat verbunden ist.
Die Fig. 5 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines elastischen Materials, das dem in der FR-A 2 643 915 beschriebenen und gezeigten ähnelt, wobei nicht verschweißbare längsverlaufende elastische Kettfäden 7 zusammen mit verschweißbaren, querverlaufenden thermoplastischen Schußfäden 6 zur Bildung eines Elastikbandes verwoben sind, das durch Anschweißen der thermoplastischen Schußfäden an dem Substrat 3 befestigt werden kann, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Die Verschweißungen sind an Stellen 12 zwischen den elastischen Kettfäden ausgeführt, ohne die Kettfäden in Mitleidenschaft zu ziehen.
Ein weiteres Beispiel eines elastischen Materials, das in Artikeln eingesetzt werden kann, die durch ein Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt sind, ist in Fig. 7 gezeigt, ein sogenanntes hydroverfilztes (hydroentangling) elastisches Material, wobei 7' die elastischen Längsfäden kennzeichnet, die durch Hydroverfilzung reibschlüssig verbunden sind; ein Verfahren, bei dem lose Fasern in einem Gewebe Wasserstrahlen mit hohem Druck ausgesetzt werden und gegeneinander versetzt und verfilzt werden, wie auch um die elastischen Längsfäden (hier Gummifäden), so dass ein Reibschluß zwischen den elastischen Komponenten und den thermoplastischen Komponenten (die Fasern) auftreten wird. Das Verschweißen des hydroverfilzten thermoplastischen Fasergewebes 6' wird in den Bereichen zwischen den elastischen Fäden 7' und außerhalb der Fäden an den Rändern bewirkt. Das elastische Material kann selbstverständlich eine beliebige Länge, Breite oder Anzahl an Fäden pro Breiteneinheit haben.
Die Fig. 8 zeigt im Querschnitt ein solches hydroverfilztes elastisches Material, das an einem Substrat 3' an Schweißstellen 12' zwischen und außerhalb der elastischen Komponenten, hier Gummifäden 7', befestigt ist.
Bis heute wurden elastische Materialien beschrieben, die durch Reibung zwischen den elastischen und thermoplastischen Komponenten zusammengehalten werden. Hier werden nachfolgend Ausführungsformen beschrieben, bei denen ein elastisches Material eingesetzt ist, in dem elastische und thermoplastische Komponenten in dem elastischen Material durch chemische Adhäsion, Coextrusion oder Copolymerisation miteinander verbunden sind. Bei dem Beispiel der Fig. 9 wurde ein elastisches Material, das aus einer elastischen Schicht 7" und einer thermoplastischen Schicht 6" besteht, die chemisch aneinander haften, mit einem Substrat 3" verbunden. Während des Anbringvorgangs an dem Substrat werden erwärmte Stifte auf einer Walze durch beispielsweise die Löcher in Anlage an die thermoplastische Schicht bewegt. Die elastische Schicht kann auch eine Netz- oder Gittergestalt haben und die Schweißstifte werden in die Zwischenräume eingeführt bis sie die thermoplastische Schicht berühren.
Die Fig. 10 und 11 zeigen eine praktisches Beispiel, bei dem ein aus einer elastischen Schicht 7 und einer thermoplastischen Schicht 6" bestehendes elastisches Material an einem Substrat 3" befestigt wurde. Während des Punktschweißens wurden die Löcher 13 durch die elastische Komponente 7" hindurch gebrannt und Schweißpunkte erzeugt, die die thermoplastische Schicht 6" und das Substrat 3" miteinander verbinden.
Die Fig. 12 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die elastische Komponente, hier elastische Längsfäden 7, in Nuten 16 in eine Gegenwalze 15 zum Zeitpunkt des Schweißens verborgen werden, um sie vom Ultraschallhorn 14 zum Ultraschallschweißen fernzuhalten. Die thermoplastische Komponenten 6 berühren aber die Seitenfläche der Gegenwalze und werden während des Anschweißens am Substrat vom Horn, das in dieser Figur nicht gezeigt ist, in dem Spalt zwischen dem Horn und der Gegenwalze getroffen. Dieses Beispiel ist natürlich auch für ein rein thermisches Verbinden anwendbar, d. h. die elastischen Komponenten könne in den Nuten in einer Rotationswalze verborgen werden, während die thermoplastischen Komponenten außerhalb der Seitenfläche der Walze angeordnet sind, so dass die letzteren Komponenten mit einer zweiten erwärmten Walze in dem Spalt zwischen den zwei Walzen in Berührung kommt.

Claims

1. Verfahren zum Anbringen eines elastischen Materials, das wenigstens eine elastische Komponente (7) und wenigstens eine thermoplastische Komponente (6) umfasst, an ein Substrat (3), wobei nur die thermoplastische Komponente oder die thermoplastischen Komponenten (6) an dem Substrat (3) angebracht werden, die elastische Komponente beim Anbringen gedehnt gehalten wird, an dem Substrat (3) nur das elastische Material angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbringen durch Ultraschallschweißen bewirkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Material durch Reibung zwischen den elastischen Komponenten (5) und den thermoplastischen Komponenten (6) zusammengehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Material zusammengehalten wird, indem die elastischen Komponenten mit den thermoplastischen Komponenten durch chemische Adhäsion verbunden werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das die chemische Adhäsion mittels Coextrusion oder Copolymerisation bewirkt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass es der bzw. den thermoplastischen Komponente(n) beim oder vor dem Anbringen erlaubt ist, einen im wesentlichen unbelasteten Zustand einzunehmen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische(n) Komponente(n) relativ unelastisch ist bzw. sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Komponente (7) oder die elastischen Komponenten während des Anbringens der thermoplastischen Komponente(n) (6) des elastischen Materials an dem Substrat (3) vor einer Beschädigung geschützt werden, indem sie während des Anbringens in in Mitteln befindlichen Vertiefungen oder Räume bewegt werden, die durch Ultraschallschweißen die thermoplastische(n) Komponente(n) (6) des elastischen Materials an dem Substrat (3) anbringen.

8. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die elastischen und thermoplastischen Komponenten des elastischen Materials Schichten sind, die durch chemische Adhäsion, beispielsweise Coextrusion, zusammengehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Schicht in unmittelbarem Kontakt mit dem Substrat liegt und durch Ultraschallschweißen an dem Substrat angebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbringen an dem Substrat punktweise bewirkt wird.

10. Artikel, umfassend ein Substrat und ein vorgedehntes und hieran angebrachtes elastisches Material, bei dem das elastische Material wenigstens eine elastische Komponente (5) und wenigstens eine thermoplastische Komponente umfasst, wobei nur das elastische Material an dem Substrat angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Komponente mittels Ultraschallschweißen an dem Substrat angebracht ist.

11. Artikel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische(n) Komponente(n) des elastischen Materials durch Reibung an den elastischen Komponenten verhaftet ist bzw. sind.

12. Artikel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet dass die thermoplastische(n) Komponente(n) des elastischen Materials durch chemische Adhäsion an dessen elastische(n) Komponente(n), beispielsweise durch Coextrusion oder Copolymerisation, verbunden ist bzw. sind.

13. Artikel nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet dass der Artikel ein absorbierendes Wegwerfprodukt ist, wie beispielsweise eine Windel, ein Inkontinenzschutz, eine Höschenwindel oder eine Damenbinde.