DE69506266T2

DE69506266T2 - Verfahren zur Herstellung eines Materials mit faserartiger Oberfläche

Info

Publication number: DE69506266T2
Application number: DE69506266T
Authority: DE
Inventors: George Christopher Cincinnati Oh 45211 Dobrin; Dennis Albert Cincinnati Oh 45240 Thomas; Terrill Alan Cincinnati Oh 45239 Young
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1994-08-29
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 1999-04-22
Anticipated expiration: 2015-08-02
Also published as: EP0778905B1; MX9701501A; JPH10505135A; US5565255A; ES2126337T3; AU3206295A; JP3961017B2; EP0778905A1; WO1996006967A1; DE69506266D1; US6136405A; US5618583A; CA2197652A1; ATE173774T1; CA2197652C; KR100252434B1; KR970705665A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Blattmaterial mit einer faserigen Oberfläche und ein Verfahren zur Herstellung desselben.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Wegwerfbare, absorbierende Kleidungsstücke, wie etwa Windeln und Inkontinenzprodukte für Erwachsene, weisen in der Regel einen dreischichtigen Aufbau auf. Die erste Schichte, die dem Körper des Trägers am nächsten liegt, ist eine flüssigkeitsdurchlässige Schichte. Die zweite Schichte, die zwischen der ersten und der dritten Schichte angeordnet ist, wirkt absorbierend für die Flüssigkeiten, die durch die erste Schichte hindurchfließen. Schließlich ist die dritte oder äußere Schichte flüssigkeitsundurchlässig, um zu verhindern, daß die Flüssigkeiten aus dem Kleidungsstück austreten.
In der Regel besteht die äußere Schichte oder das Rückenblatt aus einer dünnen, thermoplastischen Folie, wie etwa aus Polyethylen. Das Rückenblatt erfüllt zwar die Funktion, den Flüssigkeiten das Austreten aus einer Windel nicht zu gestatten, doch fehlt ihm das ästhetische Aussehen eines Testilmaterials. Dieses textilartige Aussehen spricht speziell ältere Kinder und Träger von Erwachseneninkontinenzprodukten an. Erwachsene, die diese Produkte tragen, möchten nicht als Personen angesehen werden, die eine nach Kunststoff aussehende "Windel" tragen. Dieses Grundprinzip gilt auch für Kinder, wenn sie älter werden. Diese Kinder wollen nicht als ein "Baby" angesehen werden, welches eine "Windel" trägt. Außerdem verlangen Eltern windeltragender Kinder übereinstimmend Produkte, die vom ästhetischen Standpunkt her hübsch und attraktiv sind.
Früher war es, wenn ein stoffartiges Aussehen erwünscht war, in der Fachwelt bekannt, ein Blattmaterial in einem Laminierprozeß herzustellen. Das US-Patent 4,828.556 von Braun et al. offenbart eine atmungsaktive, mehrschichtige stoffartige Barriere, die als eine äußere Abdeckung für ein wegwerfbares absorbierendes Kleidungsstück zu verwenden ist. Braun lehrt eine atmungsaktive äußere Abdeckung, d. h. eine solche, die für Wasserdampf durchlässig ist und eine poröse, schmelzgeblasene Faservliesbahn umfaßt; eine zweite Schichte, welche eine kontinuierliche Folie aus Polyvinylalkohol ist; und eine dritte Schichte, welche eine poröse Faservliesbahn umfaßt. Die dritte Schichte ist durch Spinnbindung, Schmelzbindung oder Laminierung einer Spinnbindung an eine Schmelzbindung oder umgekehrt gebildet. Diese dritte Schichte ist ein thermoplastisches Po lymer und vorzugsweise ein Polyolefin, wobei Polypropylen und Polyethylen am meisten bevorzugt sind.
Die FR-A-2 146 314 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Blattmaterials, bei welchem ein polymeres Material auf mindestens seinen Schmelzpunkt erhitzt wird, sodaß es fließfähig wird. Das fließfähige polymere Material wird dann auf die Oberfläche eines Substrats abgelegt, wo es anschließend zur Bildung von Fasern, die schließlich abgelängt werden, gezogen wird.
Diese vorliegende Erfindung ist auf ein Blattmaterial mit einer faserigen Oberfläche und auf ein Verfahren zur Herstellung dieses Blattmaterials gerichtet. Das Blattmaterial wird durch Ablegen eines thermisch empfindlichen Materials auf ein Substrat hergestellt und kann in Situationen verwendet werden, in welchen ein stoffartiges Aussehen und ein stoffartiger Griff für ein spezielles Kleidungsstück erforderlich oder erwünscht sind. Diese Erfindung stellt auch Mittel zur Herstellung eines Blattmaterials mit einer faserigen Oberfläche zur Verfügung, welches zur Herstellung wegwerfbarer absorbierender Kleidungsstücke verwendet werden kann. Somit wird ein Blatt für Wegwerfwindeln und Erwachseneninkontinenzprodukte zur Verfügung gestellt, welches dem Träger das Aussehen und das Gefühl einer Stoffwindel oder eines aus Stoff bestehenden Inkontinenzproduktes bietet.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Das erfindungsgemäße Blattmaterial hat eine faserige Oberfläche und inkludiert ein Substrat mit einer Vielzahl von im wesentlichen geraden Fasern, die daran gebunden sind und sich von dem Substrat nach außen erstrecken. Als Faser, wie sie durchwegs in der Beschreibung der Erfindung und in den Ansprüchen bezeichnet wird, ist jener Teil der Struktur definiert, welcher an dem Punkt beginnt, wo die Veränderung in Durchmesser/Veränderung in Länge weniger als 0,3 beträgt, und der sich bis zum Ende der Struktur fortsetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt ein Siebwalzenverfahren, welches eine Anordnung oder Gruppierung flexibler Fasern erzeugt, die ein deutlich stoffartiges Gefühl aufweisen. Das erfindungsgemäße Blattmaterial kann nach einem Verfahren hergestellt werden, welches folgende Schritte umfaßt: Erhitzen eines thermisch empfindlichen Materials in ausreichender Weise, um dessen Viskosität für die Bearbeitung herabzusetzen, und vorzugsweise bis auf mindestens seinen Schmelzpunkt, Ablegen des thermisch empfindlichen Materials in diskreten Mengen auf das Substrat, Ziehen des abgelegten Materials von dem Substrat nach außen zur Bildung einer Faser und Ablängen der Faser.
Ein ähnliches Verfahren wurde zur Herstellung eines mechanischen Befestigungshakens verwendet, wie es in dem allgemein übertragenen US- Patent 4,058.274 von Thomas et al. geoffenbart ist. Das Patent offenbart ein modifiziertes Tiefdruckverfahren, welches zum Ablegen diskreter Mengen eines thermisch empfindlichen Materials auf ein Substrat zur Schaffung der Haken verwendet wird. Die Haken werden auf das Substrat mit einer Dichte von etwa 81 Haken pro Quadratzentimeter aufgedruckt. Die in dem '274 Patent verwendeten thermisch empfindlichen Materialien, Hotmelt-Klebstoffe auf Basis Polyamid- und Polyester, ergeben eine steife Anordnung von Haken mit einem deutlich nicht-stoffartigen Griffgefühl.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Während die Beschreibung mit Ansprüchen abschließt, welche die vorliegende Erfindung speziell herausarbeiten und unterscheidend beanspruchen, wird angenommen, daß die Erfindung aus der folgenden Beschreibung besser verstanden werden wird, welche gemeinsam mit den angeschlossenen Zeichnungen zu nehmen ist, in welchen gleiche Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, und worin:
Fig. 1 ein Abtastelektronenmikrogramm ist, das eine Matte aus langen, ungebundenen Fasern gemäß dieser Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Abtastelektronenmikrogramm, das eine Matte aus langen, thermisch gebundenen Fasern gemäß dieser Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist ein Abtastelektronenmikrogramm, das eine Matte aus kurzen, ungebundenen Fasern gemäß dieser Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist eine schematische Profilansicht einer gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Faser; und
Fig. 5 ist ein Seitenaufriß einer Vorrichtung, die zur Herstellung eines textilartigen Blattes gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Das Materialblatt gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Substrat 18 mit einer Vielzahl flexibler Fasern 10, die an mindestens eine Oberfläche des Substrats 18 gebunden sind. Jede Faser 10 des Blattes kann an ein Substrat 18 in einem vorherbestimmten Muster gebunden sein. Jede der Fasern hat eine Basis 12 und einen Schaft 14, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Basen 12 der Fasern 10 berühren das Substrat 18 und sind mit ihm verbunden und tragen die Faserschäfte 14, die sich von dem Substrat 18 und den Basen 12 nach außen erstrecken. Die Schäfte 14 enden an dem distalen Ende 16 der Faser 10.
Eine Anordnung oder Gruppierung von Fasern 10 kann an der Oberfläche eines Papiers oder einer Folie mit Hilfe jeder geeigneten Vorrichtung und jedes geeigneten Verfahrens vorgesehen werden, inklusive Verfahren, die eine freigeformte Faser 10 ergeben, wie nachstehend beschrieben und beansprucht werden wird. Wie der Ausdruck "freigeformt" hierin verwendet wird, bedeutet er eine Struktur, welche nicht aus einem Formenhohlraum oder einer Extrusionsdüse in fester Form oder mit einer definierten Gestalt entnommen wird. Die Fasern 10 werden auf ein Substrat in einem geschmolzenen, vorzugsweise flüssigen Zustand abgelegt und verfestigen sich durch Abkühlen, vorzugsweise durch Befrosten, bis sie steif sind, zu der gewünschten Struktur und Gestalt, wie sie nachstehend beschrieben werden. Die freigeformte Faser 10 oder Anordnung von Fasern 10 kann durch Herstellungsverfahren gewonnen werden, welche ähnlich jenen Verfahren sind, die allgemein als Tiefdruck und Siebdruck bekannt sind. Bei Verwendung des Siebdruckverfahrens wird ein im allgemeinen planes Substrat 18 mit einander gegenüberliegenden Flächen durch den Walzenspalt 50 zweier im wesentlichen zylindrischer Walzen, einer Siebwalze 52 und einer Stützwalze 54, hindurchgeführt, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Die Walzen 52 und 54 haben im allgemeinen parallele Mittellinien und werden mit dem Substrat 18 in berührender Beziehung gehalten, wenn dieses durch den Walzenspalt 50 hindurchgeht. Die erste Walze 52, die als die Siebwalze bezeichnet ist, weist ein Sieb 56 auf, welches das gewünschte Muster für die auf das Substrat abzulegenden Fasern hat. Die zweite Walze 54, die als die Stützwalze bezeichnet ist, liefert Auflage und Gegendruck gegen die Siebwalze 52, um das Substrat 18 gegen die Siebwalze 52 zu positionieren, wenn das Substrat 18 durch den Walzenspalt 50 hindurchgelangt.
Thermisch empfindliche Materialien, vorzugsweise thermoplastisches Material, aus welchen die Fasern 10 hergestellt werden sollen, wird aus einem erhitzten Quelle, wie etwa aus einer (nicht gezeigten) Wanne, herangebracht. Das thermisch empfindliche Material wird vorzugsweise auf mindestens seinen Schmelzpunkt erhitzt und wird auf das Sieb 56 aufgebracht, während die Siebwalze 52 um ihre Mittellinie rotiert. Eine Abstreifklinge 62 zwingt das thermisch empfindliche Material durch das Sieb 56 in dem gewünschten Muster auf das Substrat 18.
Mit Fortschreiten der Relativbewegung zwischen dem Substrat 18 und den Walzen 52 und 54 werden die Fasern 10 in einer Richtung, welche eine vertikale Komponente aufweist, gestreckt oder gezogen, wodurch der Faser 10 eine Länge verliehen wird. Wenn die Faser 10 eine gewünschte Länge erreicht hat, kann die Faser 10 durch Abtrennmittel 58 abgetrennt werden, oder die Faser IO kann bis zum Reißen gestreckt werden, ohne ein speziell bestimmtes Abtrennmittel zu verwenden. Die Faser 10 kühlt dann ab und wird vorzugsweise zu einer festen Struktur befrostet.
Beim Festwerden des Fasermaterials können die Fasern 10 dann gewünschtenfalls zu einer Faservliesmatrix geformt werden. Zum Beispiel können die Fasern gemeinsam an das Substrat gebunden werden, indem Druckwalzen oder andere allgemein in der Industrie zur Bildung von Faservliesmatrices verwendete Methoden eingesetzt werden. Wie der Ausdruck "Faservlies" hierin verwendet wird, bedeutet er, daß die Fasern 10 nicht systematisch verwebt sind. Anstelle dessen werden die Fasern 10 zu einem ungeordneten Netzwerk geformt.
Das Substrat 18 des Blattmaterials sollte stark genug sein, um ein Zerreißen oder Auftrennen zwischen den einzelnen Fasern 10 auszuschließen, damit eine Oberfläche geschaffen wird, an welcher die Fasern 10 leicht haften und vorzugsweise geeignet sind, um mit einem Bekleidungsgegenstand verbunden oder zu einem solchen geformt zu werden. Das Substrat 18 sollte auch geeignet sein, gewalzt zu werden, übliche Herstellungsverfahren auszuhalten, es sollte flexibel sein, damit es in einer gewünschten Konfiguration gebogen und geformt werden kann, und es sollte geeignet sein, der Hitze des thermoplastischen Materials, welches darauf abgelegt wird, ohne Schmelzen oder Auftreten schädlicher Wirkungen zu widerstehen, bis sich die Fasern verfestigt haben. Das Substrat 18 sollte auch in einer Vielzahl von Breiten erhältlich sein.
Geeignete Substrate 18 umfassen gewirkte Textilmaterialien, gewebte Materialien, Faservliesmaterialien, Gummi-, Vinyl-, insbesondere polyolefinische Folien und Papier. Vorzugsweise ist die polyolefinische Folie eine Polyethylenfolie mit einer Dicke von 0,5 bis 1,5 mil. Eine geeignete Polyethylenfolie wird von Tredegar Film Products hergestellt und im Handel als P8570 auf den Markt gebracht. Weiters sind alle Unterlagsfolien, die früher zur Herstellung von wegwerfbaren absorbierenden Kleidungsstücken verwendet wurden, inklusive poröser Folienblätter, zur Verwendung als Substrat geeignet. Eine geeignete poröse Polyethylenfolie wird von Tredegar Film Products hergestellt und wird im Handel als P5652 verkauft.
Die Basis 12 der Faser 10 ist der im allgemeinen ebene Abschnitt der Faser 10, welcher an dem Substrat 18 befestigt ist, und ist mit dem proximalen Ende des Schafts 14 der Faser 10 einstückig. Wie der Ausdruck "Basis" hierin verwendet wird, bezieht er sich auf jenen Abschnitt der Faser 10, welcher in direktem Kontakt mit dem Substrat 18 ist und den Schaft 14 der Faser 10 trägt. Es ist nicht notwendig, daß eine Abgrenzung zwischen der Basis 12 und dem Schaft 14 der Faser 10 zu erkennen ist. Es ist nur wichtig, daß sich der Schaft 14 nicht von der Basis 12 abtrennt und daß sich die Basis 12 während der Verwendung nicht von dem Substrat 18 löst.
Die Form der Aufstandsfläche der Basis 12 auf dem Substrat 18 ist nicht kritisch und kann in jeder Richtung vergrößert werden, um einen größeren strukturellen Zusammenhalt zu liefern. Wie der Ausdruck "Aufstandsfläche" hierin verwendet wird, bezieht er sich auf die ebene Kontaktfläche der Basis am Substrat 18. Das Seitenverhältnis [Verhältnis von Länge zu Breite] der Seiten der Aufstandsfläche sollte nicht zu groß sein, sonst könnte die Faser 10 instabil sein, wenn sie Kräften ausgesetzt ist, die parallel zu der kürzeren Seite der Aufstandsfläche sind. Ein Seitenverhältnis von weniger als etwa 1,5 : 1 ist bevorzugt und im allgemeinen ist eine kreisförmige Aufstandsfläche noch bevorzugter. Für das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel ist eine Basis 12 mit einer Aufstandsfläche von im allgemeinen kreisförmiger Gestalt und einem Durchmesser von etwa 0,02 mm bis etwa 0,32 mm [0,002 bis 0,0125 Inch] geeignet.
Die erfindungsgemäßen Fasern 10 liegen mit ihrer Länge im Bereich von etwa 0,15 bis etwa 65 mm. Vorzugsweise werden ihre Längen bei etwa 0,15 bis etwa 0,5 mm liegen.
Die regelmäßige Anordnung oder Gruppierung der Fasern 10 kann je nach Wunsch in beliebigem Muster, mit beliebigem Abstand und beliebiger Dichte vorgesehen sein. Das Muster, der Abstand und die Dichte der Fasern 10 werden in erster Linie durch die Maschenzahl des Siebs 56 der Siebwalze 52 bestimmt. Das Sieb 56 der Siebwalze hat eine Maschenzahl, die im Bereich von etwa 50 bis 200 und bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel im Bereich von etwa 100 bis 200 liegt. Wenn die Durchmesser der Basis 12 und der Faser 10 abnehmen oder die Länge der Faser 10 zunimmt, wird auch das stoffartige Blatt einen weicheren Griff bekommen.
Es ist vorteilhaft, die Gruppierung der Fasern 10 in Reihen anzuordnen, sodaß jede Faser 10 von den benachbarten Fasern im allgemeinen gleich beabstandet ist. Die Reihen sind im allgemeinen entsprechend dem hierin beschriebenen und beanspruchten Verfahren in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung ausgerichtet. Im allgemeinen wird jede Reihe von Fasern 10 in der Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung in gleichem Abstand von den benachbarten Reihen von Fasern 10 in der Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung liegen, um für den Griff ein im allgemeinen gleichmäßiges Gefühl zu ergeben. Selbstverständlich werden Fachleute auf diesem Gebiet erkennen, daß eine Vielzahl von Ablegemustern verwendet werden kann. Der Faserabstand kann im Bereich von etwa 2,0 Fasern pro Millimeter bis etwa 8,0 Fasern pro Millimeter liegen und bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt er etwa 6,1 Fasern pro Millimeter.
Die Dichte der Fasern, nämlich die Anzahl der Fasern pro Flächeneinheit, auf dem Blattmaterial wird in erster Linie durch die Maschengröße bzw. die Maschenzahl des Siebs 56 der Siebwalze 52 bestimmt. Bei Zunahme der Maschenzahl des Siebs 56 nimmt in entsprechender Weise auch die Dichte der Fasern auf dem Blattmaterial zu. Im allgemeinen wird, wenn die Maschenzahl zunimmt, das stoffartige Blatt durch die entsprechende Zunahme der Faserdichte beim Angreifen weicher. Der Fachmann auf diesem Gebiet wird jedoch erkennen, daß, wenn die Fasern 10 zu nahe beisammen angeordnet sind, eine Kompaktierung und Verdichtung der Fasern 10 auftreten werden. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Fasern 10 zu weit voneinander entfernt sind, das Blatt einen deutlich nicht-stoffartigen Griff erhalten. Die erfindungsgemäßen Fasern werden eine Dichte von etwa 4 bis etwa 62 Fasern/mm² und vorzugsweise etwa 16 bis etwa 49 Fasern/mm² aufweisen. Am bevorzugtesten werden etwa 37 Fasern/mm² vorliegen.
Wegen der stoffartigen Natur dieses Blattes können die Fasern 10 mit Denier gemessen werden. Denier ist für die Zwecke dieser Erfindung definiert als das Gewicht der Faser in Gramm pro 9.000 Meter. Die erfindungsgemäßen Fasern haben einen Denier im Bereich von 0,20 bis 6,0 und bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel von 0,5 bis 1,5. Der Denier einer Faser, die sich aus dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt, wird dadurch berechnet, daß der Durchmesser der einzelnen Faser gemessen, das Volumen eines Zylinders (V = Πr²h) berechnet und das Volumen mit der Dichte des zur Herstellung der Fasern verwendeten Materials in Gramm/cm³ multipliziert wird.
Die Fasern 10 gemäß dieser Erfindung können unter Bezugnahme auf die Scherfestigkeit definiert werden. Sie werden eine Scherfestigkeit von weniger als 50 Gramm/Quadratmeter und vorzugsweise eine Scherfestigkeit von Null aufweisen. Eine niedrige Scherfestigkeit ist wünschenswert, weil der Träger das Tragen eines Artikels, welcher sich mit der Kleidung des Trägers oder dem Körperhaar verbindet, nicht als angenehm empfinden würde. Wenn der Artikel eine hohe Scherfestigkeit aufweist, würden die Fasern steifer werden und kein stoffartiges Gefühl bewirken.
Wie der Ausdruck "Scherfestigkeit" hierin verwendet wird, bezieht er sich auf jene Kraft, die erforderlich ist, um ein Gleiten der Fasern im Verhältnis zu dem Schlingenteil eines Klettverschlusses aus Haken und Schlin gen einzuleiten. Um die Scherfestigkeit dieser Fasern zu testen, wurde ein Blatt, welches die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fasern aufwies, auf ein Blatt aufgebracht, welches den Schlingenteil eines Klettverschlusses enthielt. Die beiden Blätter wurden dann in parallelen entgegengesetzten Richtungen gezogen und jene Kraft, die zum Einleiten einer Bewegung zwischen den beiden Blättern erforderlich war, wurde dann als Scherfestigkeit gemessen.
Die Scherfestigkeit kann nach der Offenbarung des allgemein übertragenen US-Patents 4,699.622, welches am 13. Oktober 1987 an Toussant et al. erteilt wurde, gemessen werden. Die Offenbarung dieses Patentes ist hierin als Literaturstelle zu dem Zweck aufgenommen, damit gezeigt wird, wie die Scherfestigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung gemessen wird.
Die Fasern 10 gemäß dieser Erfindung können unter Bezugnahme auf die Abziehfestigkeit gekennzeichnet werden. Die erfindungsgemäßen Fasern 10 haben eine vernachlässigbare Abziehfestigkeit und haben vorzugsweise eine Abziehfestigkeit von etwa null Gramm pro Quadratinch. Wie der Ausdruck "Abziehfestigkeit" hierin verwendet wird, bezieht er sich auf jene Kraft, die erforderlich ist, um ein Faserblatt von einem Blatt, welches den Schlingenteil eines Klettverschlusses enthält, in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche des die Schlingen enthaltenden Blattes wegzuziehen. Somit deutet die äußerst niedrige, fast nicht bestehende Abziehfestigkeit der Fasern 10 auf jenes Ausmaß hin, bis zu welchem die Fasern 10 in die Kleidung oder das Körperhaar des Trägers nicht eingreifen.
Die Abziehfestigkeit kann nach dem ASTM-Testverfahren D903-49 mit dem Titel "Peel or Stripping Strength of Adhesive Bonds" gemessen werden. Dieses Testverfahren ist hierin als Literaturstelle für ein Verfahren zur Bestimmung der Abziehfestigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung aufgenommen.
Im Gegensatz zu den erfindungsgemäßen Fasern offenbart das US-Patent 5,180.534 von Thomas et al. ein Befestigungssystem, welches einen hakenartigen Bauteil aus einem thermoplastischen Material verwendet. Das '534 Patent offenbart ein Ausführungsbeispiel, in welchem das Befestigungssystem einer Abziehkraft von mindestens 200 Gramm und einer Scherkraft von mindestens 500 Gramm widerstehen sollte. Die in dem '534 Patent beschriebenen Haken würden ein Kleidungsstück bilden, welches an den Kleidern und dem Körperhaar des Trägers haften würde, wodurch ein wirklich unbequemes Kleidungsstück geschaffen würde.
Das thermisch empfindliche Material sollte einen Schmelzpunkt haben, der niedrig genug ist, um eine leichte Bearbeitung und eine relativ hohe Vis kosität zu schaffen, um eine klebrige und zähe Konsistenz bei Temperaturen nahe dem Schmelzpunkt des Materials zu ergeben, sodaß die Fasern 10 gestreckt und gemäß dem hierin angeführten Herstellungsverfahren gebildet werden können. Wie der Ausdruck "thermisch empfindlich" hierin verwendet wird, bezieht er sich auf die Eigenschaft eines Materials, welches sich bei Einwirkung von Hitze zunehmend vom festen Zustand zum flüssigen Zustand verändert. In der Regel liegt der Schmelzpunkt im Bereich von 85ºC bis 150ºC. Es ist auch wichtig, daß die Fasern 10 viskoelastisch sind, um mehr Variation in den Parametern zu ermöglichen, welche die Faserstruktur beeinflussen. Wie der Ausdruck "viskoelastisch" hierin verwendet wird, beschreibt er das mechanische Verhalten eines Materials, welches viskose und verzögerte elastische Reaktion auf Stressbelastung zusätzlich zu augenblicklicher Elastizität aufweist. Ein Material mit einer komplexen Viskosität im Bereich von etwa 50 bis etwa 130 Pascal-Sekunden bei der Temperatur der Aufbringung auf das Substrat ist geeignet.
Die Fasern 10 bestehen vorzugsweise aus einem thermoplastischen Material. Der Ausdruck "thermoplastisch" bezieht sich auf unvernetzte Polymere eines thermisch empfindlichen Materials, welches unter Anwendung von Hitze oder Druck fließt. Thermoplastische Hotmelt-Klebstoffe sind zur Herstellung der stoffartigen Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung sehr gut geeignet, insbesondere in Übereinstimmung mit dem im folgenden beschriebenen und beanspruchten Verfahren. Wie der Ausdruck "Hotmelt- Klebstoff" hierin verwendet wird, bezieht er sich auf ein viskoelastisches thermoplastisches Material, welches bei der Verfestigung aus dem flüssigen Zustand Restspannungen beibehält. Hotmelt-Klebstoffe sind besonders günstig und bevorzugt, inklusive Klebstoffe auf der Basis von Ethylen- Vinylacetat und Polyethylen. Ein Klebstoff mit einer komplexen Viskosität von etwa 90 ± 40 Pascal-Sekunden bei etwa 100ºC erwies sich als sehr gut. Einige im Handel erhältliche Beispiele von verwendbaren Hotmelt-Klebstoffen inkludieren PRIMACORR und EASTOBONDR A3, die von Dow Chemical bzw. Eastman Chemical erhältlich sind.

HERSTELLUNGSVERFAHREN

Das zuvor beschriebene textilartige Blatt kann nach dem Verfahren hergestellt werden, welches folgende Schritte umfaßt: Ablegen diskreter Mengen von erhitztem, thermisch empfindlichem Material auf ein Substrat, welches in Bezug auf die ausgewählten Mittel zum Ablegen des erhitzten thermisch empfindlichen Materials transportiert wird. Insbesondere umfaßt das Verfahren die Schritte des Bereitstellens eines thermisch empfindlichen Materials gemäß der vorangehenden Offenbarung und des Erhitzens desselben auf mindestens den Schmelzpunkt, sodaß das erhitzte, thermisch empfindliche Material in einem fluiden, fließfähigen Zustand vorliegt.
Ein Substrat 18 wird zur Verfügung gestellt und relativ zu den Ablegemitteln 52 dieses erhitzten Materials transportiert. Es wird auch ein Ablegemittel 52 zum Ablegen diskreter Mengen des erhitzten thermisch empfindlichen Materials bereitgestellt. Diskrete Mengen des erhitzten thermisch empfindlichen Materials werden durch das Ablegemittel 52 auf das Substrat 18 abgelegt. Es wird für den Fachmann auf diesem Gebiet eindeutig sein, daß das Ablegemittel 52 zum Ablegen diskreter Mengen von thermisch empfindlichem Material transportiert und das Substrat 18 stationär gehalten werden kann, oder, vorzugsweise, das Substrat 18 transportiert und, das Ablegemittel stationär gehalten werden kann, um die Relativbewegung zwischen dem Substrat 18 und dem Ablegemittel 52 herzustellen.
Der Ausdruck "Ablegemittel" bezieht sich auf eine beliebige. Vorrichtung, welche flüssiges thermisch empfindliches Material aus einer Vorratsmenge in diskreten Mengen, die den einzelnen Fasern entsprechen, zu dem Substrat heranbringt. Der Ausdruck "ablegen" bedeutet, das thermisch empfindliche Material aus dem Vorrat aufzuschmelzen und dieses Material in Einheiten, die einzelnen Fasern entsprechen, auf das Substrat aufzudosieren.
Während des Transports des Substrats 18 und während des Ablegens der diskreten Mengen des thermisch empfindlichen Materials, welche die Fasern 10 bilden, werden zwei Richtungen definiert. Die erste Richtung ist die Transportrichtung des Substrats 18 relativ zu dem Ablegemittel 52 für das thermisch empfindliche Material. Die zweite Richtung ist die Richtung des Ablegens eines solchen Materials auf das transportierte Substrat 18 zum Zeitpunkt der Ablegung. Während des Verfahrens der Ablegung des erhitzten thermisch empfindlichen Materials auf das Substrat 18 kann ein Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem transportierten Substrat 18 und dem abzulegenden thermisch empfindlichen Material auftreten. Eine solche Geschwindigkeitsdifferenz wird als "positiv" angesehen, wenn die Geschwindigkeit des Substrats 18 in der ersten Richtung an dem Punkt der Ablegung eines solchen Materials auf das Substrat größer ist als die Geschwindigkeit des Ablegemittels. Umgekehrt wird eine Geschwindigkeitsdifferenz als "negativ" bezeichnet, wenn die Geschwindigkeit des transportierten Substrats geringer ist als die Geschwindigkeit des Ablegemittels. Es wird für den Fachmann auf diesem Gebiet eindeutig sein, daß, wenn das Mittel zum Ablegen des erhitzten thermisch empfindlichen Materials stationär gehalten und das Substrat transportiert wird, eine positive Geschwindigkeitsdifferenz resultiert. Die viskoelastischen rheologischen Ei genschaften des thermisch empfindlichen Materials können eine seitliche Streckung des Materials ergeben, wenn eine Geschwindigkeitsdifferenz vorliegt. Diese seitliche Streckung wird zu einer Faser 10 führen, welche ein gewisses Ausmaß an Kräuselung aufweist, das von der Geschwindigkeitsdifferenz abhängig ist. Wenn keine Geschwindigkeitsdifferenz vorliegt, wird das thermisch empfindliche Material nur eine horizontale Streckung und keine seitliche Streckung erfahren. Somit würde sich eine gerade Faser 10 ergeben. Die vorliegende Erfindung verwendet vorzugsweise keine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem transportierten Substrat 18 und dem abzulegenden thermisch empfindlichen Material, sodaß eine im wesentlichen gerade Faser 10 daraus resultiert. Wie der Ausdruck "im wesentlichen gerade" hierin verwendet wird, bedeutet er, daß die Faser nicht den Hakenteil des wiederbefestigbaren mechanischen Befestigungssystems inkludiert, wie es in dem allgemein übertragenen US-Patent 5,180.534 von Thomas et al. gelehrt wird. Diese Definition schließt jedoch nicht aus, daß die Faser ein gewisses Ausmaß an Krümmung aufweist, wie es in anderen synthetischen Fasern vorgefunden wird. Die Faser kann, beispielsweise und keineswegs einschränkend, in einem solchen Ausmaß gekrümmt sein, daß die inneren Winkel zwischen beliebigen zwei Punkten an der Faser und einer geraden Linie, welche die Faser an zwei Punkten schneidet, kleiner als 70º und vorzugsweise kleiner als 50º sind.
Während des Arbeitsvorganges wird das Substrat 18 in einer ersten Richtung relativ zu dem Ablegemittel 52 transportiert. Insbesondere wird das Substrat 18 durch den Walzenspalt 50 transportiert und wird vorzugsweise von einer (nicht gezeigten) Aufnahmewalze gezogen. Dadurch bildet sich ein sauberer Bereich von Substrat 18 für die kontinuierliche Ablegung der Fasern 10 und die Abschnitte des Substrats 18, die darauf abgelegte Fasern 10 aufweisen, werden entfernt. Jene Richtung, die im allgemeinen zu der Hauptrichtung des Transports des Substrats 18 parallel ist, wenn das Substrat durch den Walzenspalt 50 durchgeht, wird als die "Maschinenrichtung" bezeichnet. Die Maschinenrichtung ist im allgemeinen senkrecht auf die Mittellinien der Siebwalze 52 und der Stützwalze 54. Die im allgemeinen zur Maschinenrichtung senkrechte und zur Ebene des Substrats parallele Richtung wird als "quer zur Maschinenrichtung" bezeichnet. Die "Walzenspaltebene" ist jene Ebene, welche eine mit dem Walzenspalt 50 zusammenfallende Linie aufweist und sowohl die Siebwalze 52 als auch die Stützwalze 54 berührt.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 5 kann das erfindungsgemäße stoffartige Blatt hergestellt werden, indem ein Siebwalzen-Druckverfahren verwendet wird. Das Substrat 18 kann durch den Walzenspalt 50, der zwischen zwei in Juxtaposition angeordneten Walzen, einer Siebwalze 52 und einer Stützwalze 54, gebildet ist, durchgeführt werden. Die Walzen weisen im wesentlichen zueinander parallele Mittellinien auf, die im allgemeinen parallel zu der Ebene des Substrats 18 angeordnet sind. Jede der Walzen 52 und 54 wird um ihre jeweilige Mittellinie rotiert, sodaß die Walzen im wesentlichen die gleiche Oberflächenrichtung am Walzenspalt 50 haben. In der Regel wird in der Laboratoriumspraxis die Siebwalze 52 einen Durchmesser von etwa 195 bis 220 mm aufweisen, kann jedoch in einer industriellen Anlage einen Durchmesser im Bereich von bis zu 350 mm haben. Im allgemeinen wird die Siebwalze 52 mit etwa 6 bis 100 UpM rotiert, um eine tangentielle Oberflächengeschwindigkeit von etwa 1798 bis 30.175 mm/sec zu ergeben.
Wenn es erwünscht ist, können sowohl die Siebwalze 52 als auch die Stützwalze 54 durch eine externe (nicht gezeigte) Antriebskraft angetrieben werden, oder eine Walze kann durch externe Antriebskraft angetrieben und die zweite Walze durch Reibungseingriff mit der ersten Walze angetrieben werden. Ein elektrischer Wechselstrommotor mit einer Leistung von etwa 1.500 Watt erwies sich als eine entsprechende Antriebskraft. Durch die Rotation betätigen die Walzen 52 und 54 ein Ablegemittel zum Ablegen von erhitztem, thermisch empfindlichem Material auf das Substrat 18 zur Bildung der Fasern.
Das Ablegemittel sollte imstande sein, die Temperatur des thermisch empfindlichen Materials im flüssigen Zustand einzustellen, im wesentlichen gleichmäßige Abstände sowohl in Maschinenrichtung als auch quer zur Maschinenrichtung zu schaffen und die gewünschte Dichte der Fasern 10 innerhalb der Anordnung zu erzielen. Auch ist das Ablegemittel vorzugsweise einstellbar, um Fasern mit unterschiedlichen Durchmessern der Basis und unterschiedlichen Schafthöhen herzustellen. Die Siebwalze 52 stellt insbesondere das Ablegemittel zum Ablegen der Fasern auf das Substrat 18 in der gewünschten zuvor besprochenen Anordnung (oder in einem anderen Muster) gemäß dem vorliegenden Herstellungsverfahren dar.
Ein geeignetes Ablegemittel zum Ablegen von Fasermaterial auf das Substrat 18 ist das Drucksieb 56 einer Siebwalze 52. Für das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel ist eine Siebwalze 52 mit einer Maschenzahl, welche etwa 2,0 bis etwa 8,0 Fasern pro linearem Millimeter produziert, verwendbar. Eine Siebwalze 52 mit einer Maschenzahl, die etwa 4 Fasern bis etwa 7 Fasern pro Millimeter produziert, ist bevorzugt und eine Siebwalze mit einer Maschenzahl, die etwa 6 Fasern pro Millimeter hervorruft, ist besonders bevorzugt.
Die Siebwalze 52 und die Stützwalze 54 sollten in der die Mittellinien der Walzen 52 und 54 verbindenden Ebene komprimiert werden, um den Klebstoff aus den Zellen 56 in der Druckwalze auf das Substrat 18 zu drücken und einen ausreichenden Reibungseingriff zu schaffen, um die gegenüberliegende Walze anzutreiben, wenn diese nicht von außen angetrieben wird. Im allgemeinen ist ein Druck von etwa 5,0 bis 60,0 psi verwendbar. Die Stützwalze 54 sollte etwas weicher und nachgiebiger sein als die Siebwalze 52, um eine Kissenbildung des Fasermaterials zu schaffen, wenn dieses aus der Siebwalze 52 auf das Substrat 18 abgelegt wird. Eine Stützwalze 54 mit einem Gummiüberzug mit einer Härte im Shore A Durometer von etwa 40 bis 60 ist geeignet.
Die Temperatur der Siebwalze 52 ist nicht kritisch, jedoch sollte die Siebwalze 52 beheizt werden, um eine Verfestigung der Fasern 10 während der Übertragung und der Ablegung auf das Substrat 18 zu verhindern. Im allgemeinen ist eine Oberflächentemperatur der Siebwalze 52 nahe der Temperatur des Ausgangsmaterials erwünscht. Eine Temperatur der Siebwalze 52 von etwa 100ºC erwies sich als gut funktionierend.
Man wird erkennen, daß eine Kühlwalze notwendig sein kann, wenn das Substrat 18 durch die von dem Fasermaterial übertragene Hitze nachteilig beeinflußt wird. Wenn eine Kühlwalze erwünscht ist, kann sie in die die Stützwalze 54 verwendenden Mittel eingebaut werden, wie dies für den Fachmann auf diesem Gebiet allgemein bekannt ist. Dieser Aufbau ist oft notwendig, wenn ein Substrat aus Polypropylen, Polyethylen oder einem anderen Polyolefin verwendet wird.
Das zur Bildung der einzelnen Fasern 10 verwendete thermisch empfindliche Material muß in einem Vorratstank gehalten werden, welcher die richtige Temperatur hat, um die Fasern auf das Substrat aufzubringen. In der Regel ist eine Temperatur knapp oberhalb des Schmelzpunkts des Materials erwünscht. Das Material wird als bei dem "Schmelzpunkt" oder oberhalb desselben angesehen, wenn das Material teilweise oder vollständig im flüssigen Zustand vorliegt.
Wenn die Temperatur des thermisch empfindlichen Materials zu hoch ist, wird das thermisch empfindliche Material zu einer kleinen, einigermaßen halbkugelig geformten Pfütze zusammenrinnen und es wird keine Faser gezogen werden. Wenn andererseits die Temperatur des Ausgangsmaterials zu niedrig ist, ist es möglich, daß das thermisch empfindliche Material von dem Vorrat nicht zu dem Ablegemittel 52 des Materials geliefert werden kann oder in der Folge nicht ordentlich aus dem Ablegemittel 52 in der gewünschten Anordnung oder im gewünschten Muster auf das Substrat aufgebracht wer den kann. Weiters kann es Klumpenbildung und eine Verstopfung des Ablegemittels bedingen. Die Quelle des Materials sollte dem Material auch ein im allgemeinen gleichmäßiges Temperaturprofil quer zur Maschinenrichtung verleihen, sollte mit dem Mittel zur Ablegung des Klebstoff-Materials auf das Substrat 18 in Verbindung sein und sollte leicht wieder gefüllt oder ergänzt werden können, wenn das Fasermaterial ausgeht.
Die Zufuhr wird durch bekannte (nicht gezeigte) äußere Mittel erhitzt, um das Fasermaterial in einem flüssigen Zustand und bei der richtigen Temperatur zu halten. Die bevorzugte Temperatur ist oberhalb des Schmelzpunkts, jedoch unterhalb der Temperatur, bei welcher ein signifikanter Verlust an Viskoelastizität auftritt.
Wie in Fig. 5 gezeigt, umfaßt die Siebwalze 52 gemäß dieser Erfindung eine geheizte Preßstange 60 und ein Drucksieb 56. Das thermisch empfindliche Material wird von einer (nicht gezeigten) Vorratswanne in die Einlaßöffnung 65 der erhitzten Preßstange 60 eingeführt. Die Preßstange 60 wird erhitzt, um das thermisch empfindliche Material auf seinem Schmelzpunkt zu halten.
Das erhitzte thermisch empfindliche Material wird von der Preßstange 60 auf die innere Oberfläche der Siebwalze 52 zugeführt. Das thermisch empfindliche Material wird durch einen (nicht gezeigten) Schlitz im Boden der Preßstange 60 zugeführt, um eine einheitliche Verteilung des Materials über die Siebwalze 52 zu ergeben.
In Juxtaposition mit der inneren Oberfläche der Siebwalze 52 ist eine Abstreifklinge 62, welche die Menge des auf die Druckwalze 54 aufgebrachten thermisch empfindlichen Materials steuert. Die Abstreifklinge 62 und die erhitzte Preßstange 60 werden stationär gehalten, wenn die Siebwalze 52 rotiert wird, wodurch es ermöglicht wird, daß die Abstreifklinge 62 den inneren Umfang der Walze 52 überstreicht, um das Fasermaterial durch die Siebwalze 52 auf das Substrat 18 zu pressen. Diese Anordnung erlaubt es dem Fasermaterial, von der Siebwalze 52 in der gewünschten Anordnung gemäß der Geometrie des Siebs 56 am Umfang der Siebwalze 52 auf das Substrat 18 abgelegt zu werden. Wie in Fig. 5 ersichtlich, ist die Abstreifklinge 62 vorzugsweise senkrecht zur inneren Oberfläche der Siebwalze 52 angeordnet.
Nach dem Aufbringen von Fasermaterial aus dem Sieb 56 auf das Substrat 18 rotieren die Walzen 52 und 54 weiter in den durch die Pfeile von Fig. 5 angegebenen Richtungen. Das führt zu einer Periode relativer Verschiebung zwischen dem transportierten Substrat 18 und dem Sieb 56, während welchen Zeitraums (vor dem Abtrennen) das Fasermaterial Brücken zwischen dem Substrat 18 und der Siebwalze 52 bildet. Wenn die relative Verschiebung fortschreitet, wird das Fasermaterial solange gezogen, bis eine Abtrennung erfolgt, und die Faser 10 wird von dem Sieb 56 der Siebwalze 52 abgetrennt. Wie der Ausdruck "ziehen" hierin verwendet wird, bedeutet er eine Steigerung der linearen Dimensionen, wobei mindestens ein Teil dieser Steigerung im wesentlichen permanent für die Lebensdauer des Blattmaterials erhalten bleibt. Die Länge der entstehenden Fasern 10 wird mit dem Anwendungszweck des Blattmaterials und der Natur des thermisch empfindlichen Materials variieren.
Nachdem die Fasern 10 auf das Substrat 18 abgelegt worden sind, können sie von der Siebwalze 52 abgetrennt werden. Wenn es gewünscht wird, kann die Abtrennung als ein eigener spezieller Schritt in dem Verfahren erfolgen, indem ein Abtrennmittel zum Abtrennen der Häkchen zum einhakenden Mittel des stoffartigen Blattes verwendet wird. In Abhängigkeit von der Einstellung der verschiedenen Parameter, wie etwa des Winkels zwischen dem Substrat und dem Ablegemittel, der Geschwindigkeitsdifferenz, der Viskosität des erhitzten, thermisch empfindlichen Materials, der Zelle etc., muß jedoch ein eigener und unabhängiger Abtrennschritt auch nicht notwendig sein. Die Abtrennung kann in natürlicher Weise als eine Funktion der Tatsache erfolgen, daß das Substrat vom Ablegepunkt weg transportiert wird.
Wenn ein Abtrennmittel 58 verwendet wird, sollte dieses einstellbar sein, um sich an verschiedene Größen der Fasern 10 anzupassen und eine Gleichmäßigkeit über die gesamte Anordnung hinweg quer zur Maschinenrichtung zu ergeben. Der Ausdruck "Abtrennmittel" bezieht sich auf eine beliebige Vorrichtung oder einen beliebigen Bestandteil, welcher die Faser 10 in Längsrichtung abtrennt. Das Abtrennmittel 58 sollte auch sauber sein und sollte nicht rosten, oxidieren oder korrodierende Stoffe und Verunreinigungen an die Faser abgeben. Ein geeignetes Abtrennmittel 58 ist ein Draht, der im allgemeinen parallel zur Mittellinie der Walzen 52 und 54 und im Abstand von dem Substrat 18 in einer Distanz angeordnet ist, die etwas größer ist als die senkrechte Distanz von der höchsten Erhebung der verfestigten Faser bis zu dem Substrat 18.
Vorzugsweise wird der Draht 58 elektrisch erhitzt, um einen Aufbau von geschmolzenem Fasermaterial am Abtrennmittel 58 zu verhindern und sich an jede Abkühlung der Fasern 10 anzupassen, die während der Zeit, wo das Fasermaterial die erhitzte Quelle verläßt, stattfindet. Das Erhitzen des Abtrennmittels 58 sollte auch eine gleichmäßige Temperaturverteilung quer zur Maschinenrichtung ergeben, sodaß eine Anordnung von Fasern 10 mit im wesentlichen gleichmäßiger Geometrie hergestellt wird.
Im allgemeinen kann, wenn die Temperatur des Fasermaterials ansteigt, ein Abtrennmittel 58 mit relativ kühlerem heißen Draht verwendet werden. Auch wird, wenn die Geschwindigkeit des Substrats 18 vermindert wird, eine weniger häufige Kühlung des heißen Drahts 58 beim Abtrennen jeder Faser stattfinden, wodurch bei den gleichen Temperaturen eher ein heißer Draht mit relativ geringerer Leistung verwendbar wird. Es soll ersichtlich sein, daß, wenn die Temperatur des heißen Drahtes angehoben wird, eine Faser 10 mit im allgemeinen kürzerer Schaftlänge entstehen wird. Umgekehrt wird die Schaftlänge in entgegengesetztem Verhältnis gesteigert, wenn die Temperatur des heißen Drahtes 58 abgesenkt wird. Es ist nicht notwendig, daß das Abtrennmittel 58 die Faser 10 tatsächlich berührt, damit eine Abtrennung erfolgt. Die Faser 10 kann durch die Strahlungshitze abgetrennt werden, die von dem Abtrennmittel 58 abgegeben wird.
Für das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel erwies sich ein Nickel- Chrom-Draht mit rundem Querschnitt und einem Durchmesser von etwa 0,51 mm [0,02 Inch], der auf eine Temperatur von etwa 343ºC bis etwa 416ºC erhitzt war, als geeignet. Es ist erkennbar, daß ein Messer, eine Laser- Schneidvorrichtung oder ein anderes Abtrennmittel 58 anstelle des zuvor beschriebenen heißen Drahtes 58 verwendet werden kann.
Wichtig ist, daß das Abtrennmittel 58 an einer Stelle angeordnet ist, welche eine Streckung des Fasermaterials erlaubt, bevor die Faser 10 abgetrennt wird. Wenn das Abtrennmittel 58 zu weit von der Ebene des Substrats 18 entfernt angeordnet ist, wird das Fasermaterial unterhalb des Abtrennmittels durchgehen und von ihm nicht unterbrochen werden, wodurch eine sehr lange Faser 10 gebildet wird, die nicht im geeigneten Abstand von dem Substrat oder von benachbarten Fasern vorliegen wird. Umgekehrt wird, wenn das Abtrennmittel 58 zu nahe an der Ebene des Substrats 18 angeordnet ist, das Abtrennmittel 58 den Schaft 14 verkürzen, wodurch ein abgeriebener Stumpen entsteht.
Ein Heißdraht-Abtrennmittel 58, das etwa 12,6 mm bis 38,0 mm [1/2 bis 1 1/2 Inch], vorzugsweise etwa 9,5 mm [3/8 Inch] in der Maschinenrichtung vom Punkt des Walzenspalts, etwa 5,0 mm bis 9,5 mm [0,197 bis 0,374 Inch] radial nach außen von der Stützwalze 54 und etwa 2,0 mm bis etwa 7,0 mm [0,079 bis 0,275 Inch] radial nach außen von der Siebwalze 52 angeordnet ist, ist für das hierin geoffenbarte Herstellungsverfahren entsprechend positioniert.
Es kann auch notwendig sein, die einzelnen Fasern von der Siebwalze 52 als Teil des Verfahrens, welches das stoffartige Blatt bildet, abzutrennen. Nach Abtrennung ist eine Faser 10 in Längsrichtung in zwei Teile unterteilt, eine Basis 12 und ein distales Ende 16, welche bei dem stoffartigen Blatt verbleiben, sowie eine (nicht gezeigte) Absprengkuppe, welche bei der Siebwalze 52 verbleibt und gewünschtenfalls rezykliert werden kann. Nachdem die Fasern 10 von der Absprengkuppe abgetrennt sind, wird es den Fasern 10 ermöglicht, sich vor dem Kontakt der Fasern mit anderen Objekten zu verfestigen. Nach der Verfestigung der Fasern 10 kann das Substrat 18 gewünschtenfalls zur Aufbewahrung auf eine Rolle gewickelt werden.
Das Substrat 18 kann durch den Walzenspalt 50 in der Maschinenrichtung mit etwa 3 bis etwa 31 Meter pro Minute [10 bis 100 Fuß pro Minute] transportiert werden. Das Substrat 18 wird vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit durch den Spalt gezogen, die gleich der tangentialen Geschwindigkeit der Siebwalze 52 ist, wodurch eine geringe oder keine Geschwindigkeitsdifferenz gebildet wird. Bei dieser Erfindung wird jedoch eine Geschwindigkeitsdifferenz von ±2% annehmbar sein, um die erfindungsgemäßen Fasern zu produzieren. Bei Abnahme der Geschwindigkeitsdifferenz erhalten die Fasern 10 eine senkrechte Position im Verhältnis zu dem Substrat 18. Aus diesem Grund weisen das Substrat 18 und die Siebwalze 52 vorzugsweise keine Geschwindigkeitsdifferenz auf und bewegen sich in einem Verhältnis von 1 : 1.
Ein Fachmann auf diesem Gebiet sollte den Radius der Krümmung der Siebwalze 52 und dessen Verhältnis zu der Geschwindigkeitsdifferenz und dem Winkel zwischen dem Substrat 18 und der Ebene des Walzenspalts 50 beachten. Wenn der Krümmungsradius der Siebwalze 52 abnimmt, werden die Absprengkuppe und der Schaft 14 der gebildeten Faser 10 von dem Substrat 18 in einem Winkel weggezogen, welcher in der Nachbarschaft des Walzenspalts 50 mehr senkrecht zu der Ebene des Walzenspalts liegt. Bei der Verfestigung wird eine solche Faser 10 in der Regel relativ gerader sein als eine Faser 10, die unter Bedingungen hergestellt wurde, die sonst ähnlich sind, mit Ausnahme der Verwendung eines größeren Krümmungsradius der Siebwalze 52. Somit ist es zur Schaffung eines verbesserten erfindungsgemäßen Blattes wichtig, der für die Herstellung des Blattes verwendeten Vorrichtung ein Mittel zur Verfügung zu stellen, um eine Vektor-Ausrichtung vorzusehen, die nahezu senkrecht [nicht mehr als 10º Abweichung von jeder Richtung] von der Ebene des Substrats 18 an der Basis 12 der Faser 10 zu den diskreten Mengen von abgelegtem thermisch empfindlichen Material ist.
Sobald das thermisch empfindliche Material auf das Substrat 18 abgelegt und abgetrennt wurde, kann das Blatt dann einem Bindeverfahren ausgesetzt werden, um, wie zuvor beschrieben, eine Faservliesmatrix zu bilden. Dieses Verfahren inkludiert eine thermische Bindung an diskreten Punkten, Druck-, Ultraschall- oder andere allgemein bekannte Faserbindungsverfahren. Das Blattmaterial, ob es gebunden oder ungebunden ist, kann dann zur Bildung eines Deckblatts, einer Kernumhüllung, eines Rückenblatts oder eines Bündchens für einen wegwerfbaren absorbierenden Artikel verwendet werden.
Obwohl es bevorzugt ist, wenn die Fasern 10 nicht in irgendeiner Richtung verbunden sind, können die Fasern 10 seitlich in der Maschinenrichtung miteinander verbunden sein. Um diese Verbindung zu erreichen, wird das thermisch empfindliche Ausgangsmaterial auf eine Temperatur erhitzt, welche oberhalb des Schmelzpunkts des Materials liegt, und es wird eine Herabsetzung der Viskosität des Materials verursacht. Das Material wird "rinnend" und, wenn es aufgebracht wird, wird das distale Ende 16 der einen Faser seitlich in der Maschinenrichtung mit der Faser 10 in der nächsten Reihe verbunden.
Obwohl diese Offenbarung ein Substrat 18 beschreibt, welches an einer Seite ein thermisch empfindliches Material als Beschichtung aufweist, wird der Fachmann auf diesem Gebiet erkennen, daß das gleiche Verfahren dazu verwendet werden kann, ein Substrat 18 zu bilden, welches an beiden Seiten mit einem thermisch empfindlichen Material überzogen ist.
Es sind mehrere Variationen der geoffenbarten Vorrichtung und des geoffenbarten Verfahrens vorstellbar und liegen innerhalb des Rahmens der beanspruchten Erfindung. Gewünschtenfalls kann durch Bereitstellen eines relativ kräftigen Substrats und einer ausreichenden Spannung die Stützwalze 54 der Vorrichtung von Fig. 5 weggelassen werden. Stattdessen ist es für den Fachmann allgemein bekannt, daß das Substrat 18 die Druckwalze durch die Verwendung von Spurwalzen umschlingen kann, welche einen S-förmigen Bogen um die Druckwalze bilden. In dieser Konfiguration besteht kein Walzenspalt 50 gemäß der Offenbarung in Fig. 5, sondern es sorgt eher die Zugspannung des Substrats für die Ablegung des erhitzten thermisch empfindlichen Materials aus den Zellen der Siebwalze 52. Es ist jedoch einzusehen, daß, wenn diese unterschiedliche Konfiguration für die Vorrichtung und das Mittel zum Ablegen des erhitzten thermisch empfindlichen Materials auf das Substrat 18 gewählt wird, das Substrat 18 eine ausreichende Zugfestigkeit haben muß, um ein Zerreißen zu vermeiden und die notwendige Zugspannung für ein richtiges Ablegen des erhitzten thermisch empfindlichen Materials aufrechtzuerhalten.

BEISPIELE

Es werden im folgenden erläuternde nicht-einschränkende Beispiele für die verschiedenen Fasern, die nach dem Verfahren dieser Erfindung hergestellt sind, angegeben.

BEISPIEL 1

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 zeigt das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte faserige Blatt einen Faserabstand entsprechend 6,1 Fasern pro Millimeter, was zu einer Faserdichte von 37,2 Fasern pro Quadratmillimeter führt. Jede Faser hat eine Basis von etwa 0,04 mm und einen Faser-Denier im Bereich von 0,2 bis 0,3. Die hergestellten Fasern liegen mit ihrer Länge im Bereich von etwa 0,15 bis 0,40 mm. Die verwendeten Materialien waren eine Gußfolie als Substrat und für die Fasern ein Harz vom Typ Polyethylen mit niedriger Dichte. Ein solches Material wäre zum Einsatz in solchen absorbierenden Artikeln verwendbar, wo eine Fluid-Barriere wünschenswert ist, wie etwa als Rückenblatt oder als Bündchen eines wegwerfbaren absorbierenden Kleidungsstücks.

BEISPIEL 2

Ein faseriges Blatt wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt und weist einen Faserabstand entsprechend 6,1 Fasern pro Millimeter auf, was ebenfalls zu einer Faserdichte von 37,2 Fasern pro mm² führt. Jede Faser hat eine Basis von etwa 0,04 mm und einen Faser-Denier im Bereich von 0,2 bis 0,3. Die hergestellten Fasern haben eine Länge im Bereich von etwa 0,15 bis 0,40 mm. Das Substrat ist ein perforiertes Folienblatt und die Fasern sind unter Verwendung irgendeines geeigneten thermoplastischen olefinischen Harzes hergestellt, wie etwa aus Polyethylen mit niedriger Dichte. Ein solches Material kann in absorbierenden Artikeln verwendet werden, wo Fluidpermeabilität wünschenswert ist, wie etwa als ein Deckblatt oder ein Tissue.
Für den Fachmann auf diesem Gebiet ist es ersichtlich, daß verschiedene andere Modifikationen und Kombinationen der zuvor beschriebenen Parameter verwendet werden können. Zum Beispiel können mehrere Parameter eingestellt werden, inklusive unterschiedlicher Temperaturen des Heißdrahtes, unterschiedlicher Positionen des Heißdrahtes, anderer Geschwindigkeitsdifferenzen, und es sind unterschiedliche Mittel zum Ablegen des erhitzten thermisch empfindlichen Materials auf das transportierte Substrat denkbar. Alle solche Kombinationen und Änderungen liegen innerhalb des Rahmens der folgenden Ansprüche.

Claims

1. Ein Verfahren zur Herstellung eines Blattmaterials mit mindestens einer Oberfläche, die ein Erscheinungsbild in der Textur ähnlich einem faserigen Tuch aufweist, welches Verfahren folgende Schritte umfaßt:

Erhitzen eines thermisch empfindlichen polymeren Materials auf mindestens den Schmelzpunkt des genannten thermisch empfindlichen polymeren Materials, sodaß das genannte thermisch empfindliche polymere Material fließfähig ist und an einem Substrat abgelegt werden kann;

Ablegen diskreter Mengen des genannten fließfähigen thermisch empfindlichen polymeren Materials auf eine Oberfläche des genannten Substrats in einer Gruppierung;

Ziehen der genannten diskreten Ablegungen des genannten thermisch empfindlichen polymeren Materials von der genannten Oberfläche des genannten Substrats zur Bildung einer Gruppierung von im wesentlichen geraden Fasern, wobei diese Gruppierung vorzugsweise eine Dichte von 4 bis 62 Fasern pro Quadratmillimeter aufweist; und

Ablängen der genannten Fasern,

gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Schritte:

Bereitstellen einer Siebwalze, wobei die genannte Siebwalze zu einer Oberfläche des genannten Substrats in Juxtaposition angeordnet und so eingestellt ist, daß sie um ihre Mittellinie rotiert, wobei die genannte Mittellinie im allgemeinen parallel zu der Ebene des genannten Substrats und im allgemeinen senkrecht zu einer Substrat-Transportrichtung ist;

Bereitstellen einer Stützwalze, die zu der anderen Oberfläche des genannten Substrats in Juxtaposition angeordnet ist und eine Mittellinie aufweist, die im allgemeinen parallel zu der genannten Mittellinie der genannten Siebwalze ist;

Aufbringen des genannten thermisch empfindlichen polymeren Materials auf das Sieb der genannten Siebwalze;

Rotieren der genannten Siebwalze und der genannten Stützwalze mit einem Unterschied der Umfangsgeschwindigkeiten von ±2%, wobei das genannte Substrat durch den genannten Walzenspalt transportiert wird; und

Ablegen der genannten diskreten Mengen des genannten erhitzten, thermisch empfindlichen, polymeren Materials durch das genannte Sieb auf das genannte Substrat.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Substrat einen höheren Schmelzpunkt aufweist als das genannte thermisch empfindliche polymere Material.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Gruppierung von im wesentlichen geraden Fasern eine Dichte von 16 Fasern pro Quadratmillimeter bis 49 Fasern pro Quadratmillimeter hat.

4. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte thermisch empfindliche Material Ethylenvinylacetat-Hot-Melt-Kleber oder ein Polyethylen-Hot-Melt- Kleber mit einem Schmelzpunkt von 85ºC bis 150ºC ist.

5. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Fasern bis zu einer Länge von 0,15 bis 65 mm gezogen werden.

6. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Fasern einen Denier von 0,20 bis 6,0 haben.

7. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Blattmaterial eine vernachlässigbare Abziehfestigkeit und eine Scherfestigkeit von weniger als 50 g/m² aufweist.

8. Das Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Blattmaterial eine Abziehfestigkeit von 0 g/6,5 mm² aufweist.