DE69722377T2

DE69722377T2 - Äussere schicht in einem absorbierenden artikel

Info

Publication number: DE69722377T2
Application number: DE1997622377
Authority: DE
Inventors: Morris Ching-Yun YANG; Mordechai Turi; Chien-Chung William HSU
Original assignee: McNeil PPC Inc
Current assignee: Johnson and Johnson Consumer Inc
Priority date: 1996-01-24
Filing date: 1997-01-08
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2017-01-09
Also published as: US5681301A; RU2175538C2; AR005534A1; UY24447A1; CO4850615A1; EP0879041B1; JP2000504245A; CA2242858A1; EP0879041A1; ZA97575B; AU1745797A; CA2242858C; CN1172642C; BR9707183A; DE69722377D1; WO1997026850A1; CN1213959A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stützschicht oder einen Film für den Einsatz in einem absorbierenden Artikel. Die Erfindung ist insbesondere geeignet, um in Haftbinden eingeführt zu werden.
Hintergrund der Erfindung und durch den Stand der Technik gestellte technische Probleme
Absorbierende Platten oder Glieder werden typischerweise durch eine Stützschicht, ein Gewebe, eine Folie oder dergleichen gestützt oder getragen, und die Konstruktion wird typischerweise angepasst, um gegen die Haut einer Person gehalten oder an dieser befestigt zu werden. Gut bekannte absorbierende Vorrichtungen umfassen wegwerfbare Windeln, Damenpflegeschutzartikel, Inkontinenzartikel, Binden und dergleichen.
Typischerweise können solche Absorptionsartikel in Kontakt mit dem Körper gehalten werden durch eine Vielfalt an Mitteln, umfassend Riemen, Verschlüsse, die einen Teil des Artikels eng um den Träger herum an einem weiteren Teil des Artikels befestigen (z. B. wie bei Windelklebeverschlüssen oder Sicherheitsnadeln) und Klebeabschnitte des Artikels, die direkt auf der Haut des Trägers haften.
Die US-A-3,881,489 beschreibt eine atmungsaktive, flüssigkeitsundurchlässige Hinterschicht für absorbierende Vorrichtungen. Die WO-A-93/01786 offenbart absorbierende Artikel mit ausdehnbaren Hinterschichten und die WO-A-91/00720 stellt ein Verfahren zur Verfügung, um dünne federelastische Materialien für absorbierende Artikel mit variierenden Graden an Elastizität auszustatten durch Entfernen von Material aus Bereichen, wo ein geringerer Grad an Elastizität erforderlich ist.
Obwohl eine Vielfalt an Designs für absorbierende Artikel vorgeschlagen worden und/oder im Einsatz ist, gibt es ein Bedürfnis, verbesserte absorbierende Artikel mit gesteigerten Eigenschaften oder Charakteristika verfügbar zu machen, die die Nutzer für wünschenswert erachten. Für viele Anwendungen wäre es insbesondere wünschenswert, eine verbesserte Stützschicht verfügbar zu machen, die eine gesteigerte Elastizität aufweist. Beispielsweise dehnt sich die Haut an vielen Abschnitten des menschlichen Körpers um bis zu 30%. In Bereichen, wie den Fingergelenken, Knien und Elfbögen kann sich die Haut um bis zu 50% dehnen. Es wäre daher wünschenswert, einen absorbierenden Artikel verfügbar zu machen, der sich einer solchen Dehnung anpassen kann.
Es wäre besonders wünschenswert, eine verbesserte Stützschicht für eine Binde verfügbar zu machen, die sich an die relativ große Dehnung der Haut anpassen könnte, welche an den Fingergelenken, Knien und Elfbögen auftritt. Solch eine verbesserte Stützschicht könnte den Umfang an Belastung in dem Kleber reduzieren und würde dadurch die Bewegung zwischen dem absorbierenden Artikel und der Haut minimieren. Es wäre bedingt durch eine wesentliche Reduzierung der mechanischen Reizung und des Haftklebers auf die Haut ebenfalls angenehmer zu tragen.
Weiterhin wäre es wünschenswert, einen verbesserten absorbierenden Artikel verfügbar zu machen, in dem die Stützschicht sehr flexibel ist und mit einer relativ geringen Kraft gedehnt werden kann. Die Stützschicht sollte vorzugsweise einen geringen Energieverlust und eine hohe sofortige Wiederherstellung aufweisen. Die Stützschicht sollte ebenfalls vorzugsweise über eine gute Festigkeit, insbesondere vergleichbar mit oder besser als herkömmliche Polyethylenfolien verfügen.
Ferner sollte solch ein verbesserter absorbierender Artikel vorzugsweise eine gute Atmungsaktivität aufweisen (d. h. eine Permeabilität gegenüber Luft und Wasserdampf). Eine Stützschicht, die nicht oder nicht hinreichend atmet, kann insbesondere in überlappenden Abschnitten, wo die Haut sich aufweicht und sich abträgt, Aufquellung verursachen.
Eine gesteigerte Atmungsaktivität würde ebenso einen größeren Hitzetransfer zwischen der Haut und der Umgebungsluft bewerkstelligen. Die verbesserte Stützschicht des absorbierenden Artikels sollte zusätzlich vorzugsweise über eine hohe Feuchtigkeits- oder Wasserdampftransfergeschwindigkeit, auch noch nachdem eine Klebebeschichtung aufgetragen worden ist, verfügen. Dieses kann Wärme- oder Schweißempfindungen in Bezug auf die Haut unter dem Artikel verringern.
Wenngleich eine gesteigerte Atmungsaktivität eines absorbierendes Artikels wünschenswert ist, wäre es ebenfalls vorteilhaft, eine verbesserte Stützschicht verfügbar zu machen, die wasserresistent und nichtabsorbierend ist und das im Wesentlichen undurchlässig für Flüssigkeiten wie Wasser ist. Eine im Wesentlichen flüssigkeitsundurchlässige Schicht ist insbesondere wünschenswert für den Einsatz als Stützschicht in absorbierenden Einwegstrukturen wie Windeln oder dergleichen.
Es wäre ebenfalls vorteilhaft, einen verbesserten absorbierenden Artikel verfügbar zu machen, in dem die Stützschicht über eine hinreichende Stärke verfügt, um normaler Abnutzung zu widerstehen. Insbesondere wenn in eine exponierte Binde integriert, sollte die Stützschicht eine hinreichende Stärke haben, um einen hinreichenden Widerstand gegen Reißen oder Abtragung zur Verfügung zu stellen. Ferner sollte der absorbierende Artikel hinreichend stark sein, um seine Integrität über einen ausreichend langen Zeitraum zu erhalten, während er getragen sowie komprimierenden Kräften, externen Stoßkräften, Dehnungskräften, Fluiden aus dem Körper des Trägers oder externen Flüssigkeiten ausgesetzt wird.
Vorzugsweise sollte ein solcher verbesserter absorbierender Artikel angenehm zu tragen sein. Der Artikel sollte sich wünschenswerter Weise gut auf dem Träger anfühlen und sollte vorzugsweise weiche kleidungsähnliche Drapier- und Griffigkeitscharakteristika haben.
Ferner wäre es vorteilhaft, einen solchen verbesserten absorbierenden Artikel mit einer Stützschicht verfügbar zu machen, die die Fähigkeit besitzt, eine Klebebeschichtung aufzunehmen, ohne dass die anderen wünschenswerten Charakteristika des Gewebes in einem signifikanten Umfang abträglich beeinflusst werden.
Es wäre zusätzlich wünschenswert, wenn sich die Stützschicht für solch einen verbesserten absorbierenden Artikel ebenfalls an eine Vielfalt an Oberflächenmustern anpassen und mit einer Viefalt an Farben zur Verfügung gestellt werden könnte. Ferner wäre es vorteilhaft, wenn die Stützschicht des absorbierenden Artikels ein dekoratives Bedrucken tolerieren würde.
Die Stützschicht sollte zusätzlich vorzugsweise mittels Strahlung sterilisierbar sein.
Schließlich wäre es wünschenswert, einen absorbierenden Artikel mit verbesserter Stützschicht, Design und Materialzusammensetzung verfügbar zu machen, die der Herstellungsverarbeitbarkeit Rechnung trägt und die Herstellungskosten minimiert.
Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Stützschicht in einem absorbierenden Artikel zur Verfügung, die den Designs mit den vorangehend erörterten Vorteilen und Merkmalen Rechnung trägt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfinder haben erkannt, dass herkömmliche Designs absorbierende Artikeln nicht mit den oben erörterten vorteilhaften Merkmalen und Charakteristika in einem Umfang verfügbar machen, der von den Trägern dieser Artikel gewünscht wird. Die vorliegende Erfindung macht bis dato nicht gekannte Kombinationen aller oder vieler der oben erörterten Merkmale in einem einzigen Design eines absorbierenden Artikels zugänglich. Ferner stellt die Erfindung ein solches Design eines absorbierenden Artikels mit verbesserten Charakteristika in einem Umfang zur Verfügung, der bis vor kurzem nicht für möglich gehalten wurde.
Insbesondere wird gemäß einem Aspekt der Erfindung eine Schicht zur Verfügung gestellt, die geeignet für den Kontakt mit der Haut ist. Die Schicht umfasst einen Polymerfilm mit Löchern, die Atmungsaktivität mit Resistenz gegenüber Wasserpermeation und Wasserabsorption zur Verfügung stellt. Der Film verfügt über Stabilität und Flexibilität und hat eine Elastizität, die eine Dehnungsverlängerung von mindestens 50% zulässt, wenn einer Zugkraft von mindestens 8,93 kg/m (0,5 Pfund/Inch) an Film ausgesetzt, und eine Wiederherstellung von wenigstens 65% bei einer Dehnungsverlängerung von 50%.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst der wegwerfbare, absorbierende Artikel einen absorbierenden Streifen und eine Stützschicht gemäß der Erfindung, befestigt an dem absorbierenden Streifen. Die Schicht umfasst eine Polymerfolie mit Löchern. Die Folie weist eine Elastizität auf, die wenigstens eine 50%ige Dehnungsverlängerung zulässt, wenn einer Zugkraft von wenigstens 8,93 kg/m (0,5 Pfund/Inch) an Folienbreite (d. h. der Breitendimension einer Probe der Folie, die quer zu der Richtung der Zugkraft ist) ausgesetzt, und eine Wiederherstellung von mindestens 65% bei einer Dehnungsverlängerung von 50%.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Stützschicht, die an einem absorbierenden Streifen befestigt ist, einen gelöcherten Film, hergestellt aus einer festen Vorgängerfilm. Der Vorgängerfilm umfasst ein Copolymer aus Ethylen und einem Comonomer; dass unter Verwendung eines Single-site Metallocen-Polymerisationskatalysators oder eines Polymerisationskatalysators vom Metallocen-Typ zu einer Polymerstruktur polymerisiert worden ist. Vorzugsweise verfügt das Metallocen-polymerisierte Copolymer über eine Dichte im Bereich von 0,86 bis 0,93 g/cm³, einer Molekulargewichtsverteilung im Bereich von 1,0 bis 3,5 und einem Schmelzindex im Bereich von 0,5 bis 10,0 g/10 min. Der gelöcherte Film wird aus dem Vorgängerfilm gefertigt, indem der Vorgängerfilm Formungskräften ausgesetzt wird, die ausreichen, um permanente lokalisierte Deformationen in dem Film zu bilden und Löcher darin zu erzeugen.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung wird ein wegwerfbarer Artikel mit einer an einem absorbierenden Streifen befestigten Stützschicht zur Verfügung gestellt, wobei die Stützschicht eine gelöcherte Polymerfolie umfasst. Die Polymerfolie verfügt ebenfalls über eine derartige Elastizität, das die Zugkraft in dem Bereich von etwa 8,93 bis 44,65 kg/m (etwa 0,5 bis etwa 2,5 Pfund/Inch) an Folienbreite (d. h. die Breitendimension einer Probe der Folie, die quer zu der Richtung der Zugkraft ist) eine 50%ige Dehnungsverlängerung mit einer Wiederherstellung von wenigstens 65% erzeugen wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der absorbierende Streifen an der Stützschicht befestigt. Die Stützschicht umfasst zumindest eine gelöcherte Folie, hergestellt aus einer festen Vorgängerfolie, umfassend ein Copolymer aus Ethylen und ein Conomomer, polymerisiert (vorzugsweise mit einer Block- oder verzweigten Polymerstruktur) unter Verwendung eines Polymerisationskatalysators vom Single-site Metallocen-Typ. Die gelöcherte Folie weist darin lokalisierte Deformationen und Löcher auf. Die Folie verfügt über Atmungsaktivität, Stärke und Flexibilität mit einer Elastizität, bei der sich eine Dehnungsverlängerung und eine zumindest partielle Wiederherstellung einstellt.
Die Erfindung ermöglicht demgemäß die Herstellung eines verbesserten absorbierenden Artikels mit einer stoffähnlichen Griffigkeit, der unter anderem über eine gesteigerte Stärke, Elastizität, Wasserdampfpermeabilität und Wasserresistenz verfügt.
Zahlreiche andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung, die Ansprüche und die begleitenden Zeichnungen leicht verständlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den begleitenden Zeichnungen, die Bestandteil der Beschreibung sind, und in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Teile in denselben zu bezeichnen, stellt
1 eine vereinfachte perspektivische Wiedergabe eines absorbierenden Artikels in Form einer Binde dar, wobei die Dicke der Komponente zur leichteren Veranschaulichung stark übertrieben worden ist;
2 einen vergrößerten fragmentarischen Querschnitt, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Ebene 2-2 gemäß 1;
3 eine Draufsicht auf den absorbierenden Artikel gemäß 1;
4 eine vereinfachte perspektivische Wiedergabe einer Pflegeeinlage, das Gewebe der vorliegenden Erfindung enthaltend;
5 eine vergrößerte fragmentarische Querschnittsansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Ebene 5-5 gemäß 4, wobei die Dicke der Komponenten zur leichteren Veranschaulichung stark übertrieben worden ist;
6 eine vereinfachte perspektivische Wiedergabe einer entfalteten wegwerfbaren Windel, enthaltend das Gewebe der vorliegenden Erfindung, wobei die Dicke der Komponenten zur leichteren Veranschaulichung stark übertrieben worden ist;
7 eine vergrößerte fragmentarische Querschnittsansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Ebene 7-7 gemäß 6;
8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b, 11a, 11b, 12a und 12b Fotografien in 15-facher Vergrößerung von Draufsichten auf Proben des gelöcherten Gewebes und
13 eine 100-fach vergrößerte Fotografie einer Gewebeprobe;
14 eine perspektivische Explosionsansicht eines Vorgängerfilms und eine photographische Stützfläche einer Formgebungshülse, gegen die der Vorgängerfilm während der Verarbeitung gepresst wird;
14a eine stark vergrößerte fragmentarische Querschnittsansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Ebene 14A gemäß 14;
15 eine vereinfachte schematische Ansicht einer bevorzugten Apparatur zur Herstellung eines gelöcherten Films oder eines Gewebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
16 eine vereinfachte schematische Veranschaulichung einer Apparatur zur Herstellung einer topografischen Stützflächenunterlage, die in einer in der 15 veranschaulichten Apparatur eingesetzt werden kann;
17 eine Bitmap an Instruktionen für eine computergesteuerte Laserapparatur des in 16 wiedergegebenen Typs, wobei die Bitmap ein Muster an Löchern wiedergibt, das in ein Werkstück einzugravieren oder zu bohren ist, um die in 14 wiedergegebene topografische Trägerfläche zu bilden;
18 eine vereinfachte schematische Wiedergabe des kleinsten rechteckigen Wiederholungselements, 25 Pixel lang und 15 Pixel breit, des in 17 gezeigten Musters,
19 eine Bitmap, ähnlich der in 17 wiedergegebenen, für einen unterschiedlichen Satz an Laserbedienanweisungen;
19a eine vereinfachte schematische Wiedergabe des kleinsten rechteckigen Wiederholungselements des in 19 gezeigten Musters;
20 ein digitalisiertes Elektronenmikroskopabtastbild eines Abschnitts der Formgebungsoberfläche, hergestellt gemäß der in 19 wiedergegebenen Bitmap;
21 dasselbe in 20 gezeigte digitalisierte Bild, jedoch zusätzlich enthaltend Bezugszeichen;
22 eine fragmentarische vergrößerte Draufsicht auf eine Formgebungsoberfläche, die pyramidenförmige Vorsprünge enthält; und
23 eine fragmentarische Querschnittsansicht, aufgenommen im Wesentlichen entlang der Ebene 23-23 gemäß 22, dar.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Während diese Erfindung für Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen zugänglich ist, offenbaren diese Beschreibung sowie die begleitenden Zeichnungen nur einige spezifische Formen als erfindungsgemäße Beispiele. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die so beschriebenen Ausführungsformen zu beschränken.
Der Umfang der Erfindung wird in den angehängten Ansprüchen herausgestellt.
Zur Vereinfachung der Beschreibung werden die absorbierenden Artikel, die diese Erfindung verkörpern, in einer Position beschrieben, in der der absorbierende Streifen sich auf der Stützschicht befindet und nach oben weist. Begriffe wie obere, untere, horizontal etc. werden unter Bezugnahme auf diese Position verwendet. Es versteht sich jedoch, dass die diese Erfindung verkörpernden Artikel in einer von der beschriebenen Position abweichenden Position hergestellt, gelagert, transportiert, verwendet und verkauft werden können.
Die absorbierenden Artikel können in denselben herkömmliche Komponenten oder Strukturen, deren Details, wenngleich nicht vollständig veranschaulicht oder beschrieben, für die Fachleute, die ein Verständnis für die notwendigen Funktionen dieser Komponenten haben, offensichtlich sind, enthalten.
Wie hierin verwendet, steht die Abkürzung "MVTR" für "Feuchtigkeitsdampf-Transmissionsgeschwindigkeit" ["Moisture Vapor Transmission Rate"], was alternativ auch mit "Wasserdampf-Transmissionsgeschwindigkeit" ("WVTR") ["Water Vapor Transmission Rate"] bezeichnet werden kann, die gemäß dem Standard ASTM F 1249-90 der American Society Of Testing And Materials definiert wird und für die Werte bestimmt werden können.
Wie hierin verwendet, steht die Abkürzung "ECD" weiter für " äquivalenter Kreisdurchmessser" (d. h. Durchmesser eines Kreises) ["Equivalent Circular Diameter], wobei dieser dieselbe Fläche aufweist wie ein unregelmäßig geformtes Loch und wobei dieser berechnet wird gemäß der folgenden Gleichung: ECD = (4A/λ)^1/2, worin A der Fläche des unregelmäßig geformten Loches entspricht.
Wie hierin verwendet, steht der Begriff "ECD COV (%)" für den Variationskoeffizienten, bestimmt durch die Gleichung: ECD COV = 100 (SD/Mittelwert der ECD-Werte), worin SD die Standardabweichung der ECD-Werte darstellt.
Wie hierin verwendet, hat der Begriff "Molekulargewichtsverteilung" (MWD) eine Definition, wie in der US 5,322,728 (WO/9412699), Spalte 4, Zeilen 50–75, ausgeführt.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "Polymer" oder "Polymer-" auf Makromoleküle, die durch chemische Vereinigung einer Vielzahl identischer oder unterschiedlicher Verbindungseinheiten, Monomere genannt, gebildet werden.
Wie hierin verwendet, steht die Abkürzung "MD" für "Maschinenrichtung" ["Machine Direction"] und bezieht sich auf die Bewegungsrichtung eines Gewebe- oder Folienmaterials durch eine Maschine, die das Gewebe herstellt oder weiterverarbeitet.
Wie hierin verwendet, steht die Abkürzung "CD" für "Querrichtung" ["Cross Direction"] und bezieht sich auf die Ausrichtung über die Breite eines Gewebes senkrecht zu der Maschinenrichtung (MD).
Der Begriff "Frazier Luftpermeabilität" ["Frazier Air Permeability"], wie hierin verwendet, bezieht sich auf die Fließgeschwindigkeit von Luft in Kubikfuß pro Minute pro Quadratfuß durch eine Gewebe- oder Folienprobe, bestimmt gemäß dem Standard ASTM D 737-75 (erneut bestätigt 1980) der American Society Of Testing And Materials.
Wie hierin verwendet, stellt "Schmelzeindex" ["Melt Index"] die Messung (in g/10 min Einheiten) der Menge an durch einen Gießer oder Extruder unter spezifizierten Bedingungen verbrachtem Polymer dar, wie in dem Standard ASTM D 1238 der American Society Of Testing And Materials definiert.
Wie hierin verwendet in Verbindung mit der auf einen Film (oder ein Gewebe) von vorgegebener Dicke aufgewendeten Kraft, bezieht sich der Begriff "Pfund pro Inch an Film (oder Gewebe)" auf die Anwendung einer Zugkraft entlang einer 2,54 cm-Ausdehnung (ein-Inch-Ausdehnung) eines Films (eines Gewebes), wenn in einer Richtung senkrecht zu der Richtung gemessen, in der die Zugkraft angewendet wird (d.h. senkrecht zu der Aktionslinie der Zugkraft).
Wie hierin verwendet, gibt der Begriff "Wiederherstellung" ["Recovery"] die unmittelbare Wiederherstellung oder prozentuale Rückstellung einer Gewebe- oder Folienprobe aus einem gestreckten Zustand oder einer Verlängerung wieder. Diese wird gemäß einem Testverfahren gemessen, das nachfolgend im Detail beschrieben wird, und sie kann gemäß der nachfolgenden Gleichung berechnet werden:
worin
Lo die Messlänge einer Originalprobe darstellt (in dem nachfolgenden Verfahren mit 10,16 cm (4,0 Inches) ausgewählt);
Le die ausgedehnte oder gestreckte Länge der Probe (in dem unten beschriebenen Verfahren mit 15,24 cm (6,0 Inches) ausgewählt); und
Lt die Postspannunglänge der Probe unmittelbar nach Freigabe der Streckkraft darstellt.
In der oben aufgeführten Gleichung kann der Term (Le–Lt) als "Wiederherstellungsdistanz" ["Recovery distance"] der zuvor gestreckten Probe definiert werden.
Die Probe wird gemäß dem nachfolgend beschriebenen Verfahren getestet, wobei einem Bereich, der mit einer kontrollierten Geschwindigkeit mit einer Standardmesslänge von 10,16 cm (4,0 Inch) zunächst auf eine spezifizierte Standardverlängerung von fünfzig Prozent gestreckt wird (d.h. auf 15,42 cm (6,0 Inches)), anschließend sofort gestattet wird, sich mit derselben kontrollierten Geschwindigkeitsrate zu entspannen (sich zusammenzuziehen), bis die Zugkraft Null wird.
Insbesondere wird die Zugkraft auf die Probe über eine Maschine (z. B. eine Testmaschine der Marke INSTRON) angewendet, wobei die Probe zwischen zwei Klammern gehalten und durch eine gleichförmige Bewegung der Zugklammer gestreckt wird. Jede Klammer verfügt über eine Klemmbackengrifffläche, die einen integralen Bestandteil des starren Rahmens der Klammer darstellt, während die andere Grifffläche sich auf einem Teil befindet, der mit einem Scharnier oder einem Drehgelenk an dem bewegbaren Glied der Klammer befestigt ist. Die Grifffläche einer jeden Klemmbacke misst 2,54 cm (1 Inch) mal wenigsten 3,8 cm (1,5 Inches), wobei die längere Ausdehnung senkrecht zu der Richtung der Anbringung der Last ist. Die Klemmbacken haben flache Griffflächen, die hinreichend flach und parallel sind, um ein Abrutschen der Probe während des Tests zu verhindern. Alle Ränder, die eine Schneidwirkung verursachen könnten, werden abgerundet mit einem Radius von nicht mehr als 0,397 mm (1/64 Inch). Die Griffflächen können gummibeschichtet sein, um ein Abrutschen verhindern zu helfen.
Das Muster oder die Probe wird mit parallelen Seiten zugeschnitten. Die Länge der Probe ist nicht geringer als 15,24 cm (6 Inches) und die Breite beträgt 2,54 cm (1,0 Inch). Die Probe wird für mindestens vier Stunden einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50% ± 2% bei 22,8°C ± 1,1 °C (73°F. ± 2°F. 0) behandelt.
Die Probe wird fest und quadratisch in den Klemmbacken der Klammer geklammert, so dass der Abstand zwischen den Klammern zu Beginn des Tests 10,16 cm (4,0 Inches) beträgt, um eine Standardprobenmesslänge von 10,16 cm (4,0 Inches) (Lo) zwischen den Klammern herzustellen. Die Maschinenzyklusausdehnungsgrenzen sind vorgegeben und spiegeln das Ausmaß an Ausdehnung oder Streckung wider, welcher die Probe ausgesetzt werden wird (d. h. eine Standardmesslänge von 5,08 cm (2,0 Inches) jenseits der Standardmesslänge von 10,16 cm (4,0 Inches) gemäß diesem Testverfahren).
Eine Kraft wird auf die Probe angewendet, wobei die Zugklammer programmiert ist, um sich mit einer Geschwindigkeit von 12,7 cm/min ± 0,254 cm/min (5 Inches/min ± 0,1 Inch pro min) zu bewegen, bis der Abschnitt der Probe zwischen den Klammern bis zu der spezifizierten ausgedehnten Standardlänge Le von 15,24 cm (6,0 Inches) gestreckt ist. Der gestreckten Probe wird dann unmittelbar erlaubt, sich mit einer einheitlichen Geschwindigkeit von 12,7 cm/min ± 0,254 cm/min (5 Inches pro min ± 0,1 Inch pro min) zusammenzuziehen (zu entspannen). Die auf die Probe angewendete Zugkraft wird ständig gemessen, und die definierte Postspannungslänge (Lt) der vollständig entspannten (zusammengezogenen) Probe wird unmittelbar erricht, wenn die Zugkraft auf Null fällt. Der Wiederherstellungsabstand (Le–Lt) wird dann für den Einsatz in der Bestimmung der sofortigen Wiederherstellung der Probe gemäß der oben beschriebenen Gleichung berechnet.
Wie hierin verwendet, stellt der Begriff "Streckungsenergie"["Stretch energy"] die Energie dar, die benötigt wird, um die Probe von einer Originallänge Lo auf eine gedehnte Länge Le zu strecken (wobei Lo und Le wie in der vorangehenden Diskussion des Begriffs "Wiederherstellung" definiert werden). Die Streckungsenergie entspricht der Fläche unter der Belastungs/Streckungskurve von der Originallänge Lo bis zu der gedehnten Läge Le. Wie hierin verwendet, gibt der Begriff "Wiederherstellungsenergie" die durch eine Probe bei der Rückkehr von der gedehnten Länge Le zu der entspannten Postspannungslänge Lt freigesetzte Energie wieder (wobei Le und Lt definiert sind wie in der obigen Diskussion des Begriffs "Wiederherstellung"). Die Wiederherstellungsenergie entspricht der Fläche unter der Belastungs/Dehnungskurve von der gedehnten Länge Le zu der entspannten Länge Lt.
Wie hierin verwendet, stellt der Begriff "Zugspannung" ["Tensile strength"] die Kraft dar, die erforderlich ist, um eine Probe eines Gewebes pro geradlinigem Inch an Gewebe quer zu der Zugkraft zu brechen oder zu reißen. Der entsprechende Wert wird bestimmt für eine 2,54 cm (1 Inch) breite Probe, wie anbei gemäß des folgenden Testverfahrens ausgeführt, wobei eine kontinuierlich steigende Last longitudinal auf die Probe bis zum Reißen angewendet wird. Die Werte für die Durchbrechungslast werden aufgenommen.
In spezieller Weise stellt die Testprobe einen rechteckigen Streifen mit parallelen Seiten dar. Die Länge beträgt nicht weniger als 13,97 cm (5,5 Inches) und die Breite beträgt 2,54 cm (1,0 Inch). Die Musterprobe wird für wenigsten vier Stunden bei einer relativen Feuchtigkeit von 50% ± 2% bei 22,8 °C ± 1,1 °C (73 °F ± 2 °F.) konditioniert. Eine Zugkraft wird durch eine Testmaschine angewendet, wobei die Probe zwischen zwei Klammern gehalten und durch eine gleichförmige Bewegung der Zugklammer gedehnt wird. Die Klammern haben das gleiche Design, wie vorangehend für die Maschine beschrieben, die für die Bestimmung der "unmittelbaren Wiederherstellung" verwendet wird.
Die Testprobe wird fest und quadratisch in den Klemmbacken der Klammern geklammert mit einem Abstand zwischen den Klammern bei Beginn des Tests von 7,62 cm (3 Inches). Eine Kraft wird auf die Probe mit solch einer Geschwindigkeit angewendet, dass die Zugklammer sich mit einer einheitlichen Geschwindigkeit von 30,48 ± 1,27 cm/min (12,0 ± 0,5 Inches pro min) fortbewegt, vorausgesetzt, dass die Zeit bis zum Durchbrechen 10 sec ± 5 sec betragen wird. Falls die Zeit bis zum Durchbrechen größer oder kleiner ist, wird die Zuggeschwindigkeit auf eine geringere Geschwindigkeit eingestellt, um eine Zeit bis zum Durchbrechen von 10 sec ± 5 sec sicherzustellen. Die durchschnittliche Durchbrechkraft von mindestens 5 Proben für jede getestete Richtung (MD oder CD) wird als "Zugspannung" wiedergegeben.
Die 1, 2 und 3 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, wie in einen wegwerfbaren absorbierenden Artikel in Form einer Binde 10 integriert, mit einem absorbierenden Streifen oder einer Lage 16, befestigt an einer Stützschicht oder einer Folie 20. Die nach oben weisende Oberfläche der Stützschicht 20 ist mit einem Kleber 24 beschichtet, um die Binde an der Haut zu befestigen. Der Streifen 16 kann an der Schicht 20 mit demselben oder einem anderen Kleber befestigt werden.
Obwohl nicht abgebildet, kann die Binde 10 mit herkömmlichen Haftklebebändern oder -streifen ausgestattet sein, die den entblößten Kleber 24 abdecken und lose auf dem absorbierenden Streifen 16 aufliegen. Zusätzlich kann, obwohl nicht abgebildet, eine herkömmliche Wundfreigabeabdeckung auf der Oberseite des absorbierenden Streifens 16 befestigt sein.
Die Binde 10 kann, wenngleich nicht abgebildet, einen "Insel"- ähnlichen Verband (d. h. ei- nen absorbierenden Streifen oder eine absorbierende Lage) aufweisen, wobei die Breite des Verbandes sowie die Länge des Verbandes geringer ist als die Breite und die Länge der Folie. Die Folie würde eine sich über die gesamte Oberfläche der Folie erstreckende Haftschicht, die dem Verband zugewandt ist, aufweisen. Die Folie könnte demgemäß um die Peripherie des Verbandes herum mit der Haut befestigt werden.
Die 1, 2 und 3 geben eine Binde 10 in einer vereinfachten Weise wieder und zeigen nicht die detaillierte Struktur der absorbierenden Lage und der Stützschicht. Der absorbierende Streifen 16 kann jede geeignete herkömmliche oder spezielle, den Fachleuten bekannte Struktur aufweisen. Die detaillierte Struktur der Stützschicht 20 wird nachfolgend im Detail beschrieben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung beinhaltet die Stützschicht oder die Folie 20 in einer bevorzugten Ausführungsform entleerte ballonähnliche Blasen und Schläuche. Die Schläuche haben ovale oder unregelmäßige Formen und verfügen über offene Enden. Diese Strukturen beginnen und enden nicht alle auf derselben Höhe in der Folie. Diese Blasen und Schlauchstrukturen sind grundsätzlich unregelmäßig und haben keinen einheitlichen Ausgangsund/oder Endabschnitt. Die Strukturen werden als lokale Deformationen ausgebildet durch Zwängen oder Strecken einer festen Vorgängerschicht oder einer Folie in nicht unterstützte Bereiche eines dreidimensionalen Formungsgliedes, wie nachfolgend im Detail beschrieben: Die entleerten Blasen und die Schläuche mit Löchern bilden sich als Ergebnis einer Deformation des Gewebes oder der Folie in nicht aufgeplatzte und aufgeplatzte lokale Deformationen. Diese Strukturen verleihen dem Gewebe 20 eine weiche Stoffgriffigkeit.
Verschiedene Deformationsniveaus können in dem Gewebe oder der Folie ausgebildet werden, umfassend wellenförmige Rippen, Kanten oder Striemen. Dieses kann die kreuzweisen, wellenförmigen Rippen eines trikotähnlichen Stoffes nachahmen. In einer bevorzugten Ausführungsform des Gewebes erstreckt sich das Verhältnis von aufgeplatzten Bereichen (z. B. Schläuchen) zu nicht aufgeplatzten Bereichen (z. B. Blasen) von 90/10 bis 20/80, wobei das bevorzugte Verhältnis im Bereich von 70/30 bis 30/70 liegt. Die deformierten dünnen membranähnlichen Bereiche der Folie mit einer minimalen Kontaktoberfläche stellen eine sehr weiche Griffigkeit zur Verfügung.
Der gelöcherte Film kann hergestellt werden durch ein bevorzugtes, nachfolgend im Detail beschriebenes Verfahren, wobei die Deformationen und Löcher in dem Film durch säulenartige Wasserstrahlen gebildet werden, während die Filme von einer dreidimensionalen Formgebungsoberfläche gestützt wird. Die bevorzugte Form eines gelöcherten Gewebes oder eines Films kann dadurch gekennzeichnet werden, dass sie (1) eine erste Seite, die mit Wasserstrahlen beaufschlagt worden ist und die eine dreidimensionale Oberflächenstruktur definiert, und (2) eine in die andere Richtung weisende zweite Seite umfasst, welche gegen die formge bende Oberfläche gepresst wurde und die ebenfalls eine dreidimensionale Oberflächenstruktur aufweist. Vorzugsweise verfügt die erste Seite über erste, zweite, dritte und vierte Oberflächen. Die erste Oberfläche definiert eine Vielzahl an wellenförmigen Kanten oder Striemen, die im Allgemeinen in Reihen angeordnet sind. Die zweite Fläche neigt sich, um die erste Fläche mit der dritten Fläche zu verbinden. Die dritte Fläche hat geneigte Eingangshohlräume oder makroskopische Öffnungen, die mit einer vierten Fläche verbunden sind, die ein Loch und/oder eine Blase oder eine Anhäufung an Löchern und oder Blasen enthält. Die makroskopischen Löcher oder Hohlräume werden im Allgemeinen in den gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen in Reihen auf der dritten Fläche angeordnet.
Die Begriffe "Hohlräume" und "Löcher" werden austauschbar genutzt und beschreiben leere Regionen, die in der dritten Oberfläche vorliegen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind nicht alle Hohlräume oder Löcher in der dritten Oberfläche durch die vierte Oberfläche vollständig geschlossen, die Durchgangslöcher vorgibt, welche eine Kommunikation zwischen einigen der Hohlräume oder Löcher der dritten Oberfläche und der anderen Seite (d. h. der zweiten Seite) der Folie herstellen.
In anderen Ausführungsformen können die meisten oder sämtliche der Hohlräume oder Löcher in der dritten Oberfläche in einer festen Oberfläche enden oder durch diese verschlossen werden, wobei diese vierte Oberfläche keine (oder nur einige) Durchgangslöcher zu der anderen Seite der Folie (d. h. der zweiten Seite der Folie) aufweist. Derartige Gewebeausführungsformen mit einigen oder keinen Durchgangslöchern können für den Einsatz als Stützschicht in sanitären Schutzartikeln oder wegwerfbaren Windeln besser geeignet sein (nachfolgend noch detaillierter beschrieben).
Die zweite Seite der Folie stellt im Allgemeinen ein Negativbild der ersten Seite dar und enthält Schläuche mit geschlossenen distalen Enden und/oder entleerte ballonähnliche Blasen. Derartige Schläuche und Blasen können im Allgemeinen ebenfalls in Anhäufungen gruppiert sein. In einer bevorzugten Ausführungsform verfügen die Schläuche über ovale oder unregelmässige Formen. In der bevorzugten Ausführungsform enden eine beträchtliche Zahl an Schläuchen in Löchern. Die Schlauch und Blasenstrukturen verleihen dieser Seite der gelöcherten Schicht oder der gelöcherten Folie eine weiche stoffähnliche Griffigkeit.
Die gelöcherte Schicht oder die Folie können aus einer Ausgangsfolie oder einer Vorgängerfolie hergestellt werden, die nicht gelöchert ist und die eine signifikante elastische Streckung aufnehmen kann. Bevorzugte Zusammensetzungen einer derartigen Vorgängerfolie werden nachfolgend im Detail beschrieben.
In einer vorliegend bevorzugten Form eines Verfahrens zu Herstellung des gelöcherten Films werden Abschnitte eines Ausgangsfilms oder eines Vorgängerfilms im Allgemeinen gegen eine zylindrische Formgebungsoberfläche oder -hülse deformiert, ein Abschnitt dieser Formgebungsoberfläche ist in 14 abgebildet. Eine im Wesentlichen flache, plattenähnliche Formgebungsoberfläche könnte in einer Abwandlung des Verfahrens alternativ eingesetzt werden.
14 veranschaulicht einen Abschnitt der hohlen zylindrischen Wand einer topographischen Formgebungsoberflächenhülse 64, die in einer Apparatur 100 zur Herstellung eines gelöcherten Films, wie in 15 gezeigt, eingesetzt werden kann. 14 zeigt einen Vorgängerfilm 107 in einer perspektivischen Explosionsansicht benachbart zu der Hülse 64. Der Vorgängerfilm 107 kann geprägt oder glatt sein. Die Formgebungsoberflächenhülse 64 kann im Allgemeinen beschrieben werden, als einen Körper oder eine Wand 65 aufweisend, die eine obere Oberfläche 66 und eine untere Oberfläche 67 definiert. In einem vorher bestimmten Muster wird eine Anordnung von wellenförmigen Kanten definierenden Spitzen 68, getrennt durch Täler 69, über die obere Oberfläche 66 aufgelegt. Eine Vielzahl an Drainageöffnungen 70 werden in einem Muster über der Hülse 64 angeordnet. Die Drainageöffnungen 70 sind spitz zulaufend oder "glockenmundförmig". Die Öffnungen 70 verfügen über einen größeren Durchmesser an der oberen Oberfläche 66 der Hülse als an der unteren Oberfläche 67 der Hülse.
Jede Öffnung 70 wird von sechs benachbarten Öffnungen 70 umgeben. Falls alle diese Öffnungen 70 eine hinreichende Verjüngung aufweisen, um Durchmesser zu erzeugen, die größer sind als ihre jeweiligen Mittelpunkt-zu-Mittelpunkt-Abstände, wird jede Öffnung 70 sechs Überschneidungen mit ihren Nachbaröffnungen aufweisen, und diese Überschneidungen werden sechs Täler 69 erzeugen. In Abhängigkeit von ihrer Tiefe können diese Täler 69 entweder die obere Oberfläche 66 unterbrechen, wodurch durch kleine Plateaus getrennte Täler 69 resultieren, oder die Täler können sich gegenseitig überschneiden, so dass sie eine Spitze 68 an der Überschneidung definieren. In dieser Ausführungsform wird jede Drainageöffnung 70 von einer Anhäufung von sechs Spitzen 68 und Tälern 69 umgeben.
Die Linien 71 können als Tangenten an gegenüberliegenden Punkten der Wände 72 in einem Abstand unterhalb der oberen Oberfläche 66 eingezeichnet werden, der dem Radius eines Loches entspricht, um einen Winkel 73 zu definieren (14 und 14A). Der Winkel 73 kann relativ zu der Dicke 74 des Stützgliedes 64 definiert werden. Ein geeigneter Winkel 73 kann ohne übermäßiges Experimentieren ermittelt werden. Falls der Winkel 73 zu groß ist, werden die Öffnungen 70 zu klein sein, und eine unzureichende Drainage wird sich einstellen. Falls der Winkel 73 zu klein ist, wird es sehr wenige oder keine Spitzen und Täler geben.
Ein angemessener Mittelpunkt-zu-Mittelpunkt-Abstand benachbarter Öffnungen 70 in dem sich wiederholenden Muster wird dadurch zur Verfügung gestellt, dass die Spitzen 68 und Täler 69 durch die Überschneidung der sich verjüngenden, einigermaßen konischen Öffnungen 70 erzeugt werden. Falls der Mittelpunkt-zu-Mittelpunkt-Abstand der Öffnungen 70 größer wäre als der größte Durchmesser der Öffnung 70 an der oberen Oberfläche 66, dann würde keine Überschneidung resultieren und die Hülse 64 würde eine glatte, flache obere Oberfläche 66 mit darin verteilten konischen Öffnungen 70 aufweisen. Ist der Mittelpunkt-zu-Mittelpunkt-Abstand benachbarter Öffnungen 70 kleiner als der entlang der Mittelpunkt-zu-Mittelpunkt-Linie gemessene Öffnungsdurchmesser, werden die konischen Oberflächen sich überschneiden und Täler 69 bilden.
Die Formgebungshülse 64 hat üblicherweise einen äußeren Durchmesser im Bereich von etwa 0,6096 m (2 Fuß) bis etwa 1,829 m (6 Fuß), eine Länge typischerweise im Bereich von etwa 0,6096 m (2 Fuß) bis etwa 4,8768 m (16 Fuß) und eine nominelle Wanddicke von etwa 0,635 cm (0,25 Inch). Die Hülse 64 wird üblicherweise aus einem Polymer gebildet. Acryl kann ebenso verwendet werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform, um eine gelöcherte Folie gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen, ist mit dem Bezugszeichen 100 in der 15 gekennzeichnet. Die Vorrichtung 100 enthält eine rotierbare Trommel 101. Die Trommel 101 kann eine Bienenwabenstruktur haben, um den Durchgang von Fluiden hierdurch zu ermöglichen. Die Trommel 101 rotiert in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn (wie in 15 veranschaulicht).
Die Formgebungshülse 64 wird auf die Trommel 101 montiert. Verteilt über einen Abschnitt der Peripherie der Trommel 101 (und der darauf montierten Hülse 64) befindet sich ein Verteiler 105, der eine Vielzahl an Öffnungsstreifen 106 verbindet, um Wasserstrahlen gegen die Folie 107 zu richten, die auf der äußeren Oberfläche der Hülse 64 gehalten wird. Jeder Öffnungsstreifen 106 umfasst eine Reihe sehr kleiner, einheitlicher, kreisförmiger Löcher oder Öffnungen. Der Durchmesser dieser Löcher liegt üblicherweise im Bereich von etwa 0,0127 cm (0,005 Inch) bis etwa 0,0254 cm (0,010 Inch). Es können so viele wie 50 oder 60 Löcher pro gerader Linie oder mehr sein, wenn gewünscht.
Wasser wird unter Druck durch die Öffnungen gerichtet, um säulenartige Strahlen zu bilden, die auf die obere Oberfläche der Ausgangsfolie 107 in einer Kontaktzone oder Öffnungen bildenden Zone unter den Öffnungsstreifen auftreffen. Der Abstand von dem Öffnungsstreifen 106 zu der zu verarbeitenden oberen Oberfläche der Folie 107 beträgt etwa 1,90 cm (0,75 Inch). Der Druck des auf die Öffnungsstreifen 106 aufgebrachten Wassers wird durch Kontroldruckventile 109 kontrolliert, wobei der Druck durch Druckanzeiger 110 angezeigt wird.
Die Trommel 101 wird mit einer Pumpe 112 verbunden, an die ein Vakuum angelegt werden kann, um das Entfernen des Wassers in der Weise zu unterstützen, dass die die Öffnungen bildende Zone vor einem Fluten bewahrt wird. Im Betrieb wird die Ausgangsfolie 107 um die Hülse 64 in einer Richtung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn unterhalb der Wasser ausstoßenden Öffnungsstreifen 106 geführt (wie in 15 gezeigt). Wenn die Folie 107 unterhalb der Öffnungsstreifen 106 geführt wird, wird die Folie 107 in die gelöcherte Folie 108 gemäß der Erfindung geformt. Restliches Wasser wird durch einen gerichteten Luftstrom gegen die Folie von dieser entfernt, bevor die Folie als fertige, gelöcherte Folie 108 gemäß der Erfindung auf eine Spule gewickelt wird.
Das Ergebnis dieses Verfahren ist, dass die Folie sich gegen die Formgebungsoberfläche der Hülse 64 deformiert und eine dreidimensionale Konfiguration annimmt, die im Allgemeinen in Übereinstimmung mit einigen oder allen strukturellen Elementen der Hülse steht. Die resultierende gelöcherte Folie 108 hat Drapier- und Griffigkeitscharakteristiken, die im Allgemeinen ähnlich sind zu denen herkömmlicher gewebter trikotähnlicher Stoffe.
Die spezifische Formgebungsoberflächenkonfiguration der Hülse 64 kann mittels eines Laserbohr- oder Lasergravierverfahrens hergestellt werden. Das Lasergravierverfahren kann kontrolliert werden, um die gewünschten Konturen, Lochgrößen, Abstände, etc. zu erzeugen. Wie nachfolgend im Detail beschrieben, sind eine Anzahl an Ausführungsformen des gelöcherten Gewebes oder der gelöcherten Folie gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Anzahl an unterschiedlichen Formgebungsoberflächen hergestellt worden, die mit dem Lasergravierverfahren durch Variation der geeigneten Gravierverfahrensparameter, wie nachfolgend im Detail beschrieben, hergestellt werden.
16 veranschaulicht eine Lasergraviervorrichtung zur Herstellung einer Formgebungshülse, wie z. B. die oben beschriebene Hülse 64. Ein glatter annularer, aus Acetal gefertigter Zylinder wird vorzugsweise als zu gravierendes Ausgangsstück oder -unterlage verwendet. Die Ausgangsunterlage ist vorzugsweise eine dünnwandige (z. B. 0,635 cm (0,25 Inch)), nahtlose Röhre 120, die von internen Restspannungen befreit worden ist.
Heutzutage hergestellte Röhren für den Einsatz als formgebende Oberflächenhülsen haben äußere Durchmesser im Bereich zwischen 0,6096 m (2 Fuß) bis 1,829 m (6 Fuß) und Längen im Bereich zwischen 0,6096 m (2 Fuß) und 4,8768 m (16 Fuß).
Die Ausgangslage, das röhrenförmige Werkstück oder das Rohr 120 werden auf einen geeignete Dorn oder einen geeigneten Drehstift 121 montiert, welche das Rohr 120 in einer zylindrischen Form fixieren und eine Rotation um dessen longitudinale Achse in den Lagern 122 ermöglichen. Ein Rotationsantrieb 123 ist vorgesehen, um den Drehstift 121 mit einer kontrollierten Geschwindigkeit zu rotieren: Ein Rotationspulsgenerator 124 ist verbunden mit dem und überwacht die Rotation des Drehstiftes 121, so dass seine präzise radiale Position zu jeder Zeit bekannt ist.
Parallel und benachbart zu dem Drehstift 121 sind ein oder mehrere Führungswege 125 montiert, die einen Träger 126 zwecks Bewegung entlang der gesamten Länge eines Drehstiftes 121 tragen, während sie einen konstanten Spalt in Bezug auf die obere Oberfläche 119 der Röhre 120 aufrechterhalten. Ein Trägerantrieb 133 bewegt den Träger 126 entlang der Führungswege 125, während ein Trägerpulsgenerator 134 die laterale Position des Trägers 126 in Bezug auf das Werkstück oder das Rohr 120 registriert.
Ein Fokussiergerüst 127 ist in Fokussierführungsbahnen 128 auf dem Träger 126 montiert. Das Fokussiergerüst 127 ermöglicht eine orthogonale Bewegung gegenüber der des Trägers 126 und enthält ein Fokussiermittel oder eine Linse 129 zur Fokussierung von Laserenergie auf die obere Oberfläche 119 der Röhre 120. Ein Fokussierantrieb 132 ist vorgesehen, um das Fokussiergerüst 127 zu positionieren, um den Laserstrahl durch die Linse 129 zu fokussieren.
Die Linse 129 wird in eine Düse 130 auf dem Fokussiergerüst 127 montiert. Die Düse 130 verfügt über Mittel 131 zur Einführung eines unter Druck befindlichen Gases in die Düse 130, um die Linse 129 zu kühlen und sauber zu halten.
Ebenfalls auf den Träger 126 montiert ist ein abschließender Beugungsspiegel 135, der den Strahl 136 von einem Laser 137 auf die Fokussierlinse 129 richtet.
Der Laser 137 wird entfernt von dem Spiegel 125 positioniert mit einem optionalen Strahlungsumlenkungsspiegel 138, der eingesetzt wird, um den Strahl 136 auf einen letzten Strahlumlenkungsspiegel 135 zu richten. Während es möglich wäre, den Laser 137 direkt auf dem Träger 126 zu montieren und den Strahlumlenkungsspiegel 138 zu eliminieren, ist bedingt durch räumliche Beschränkungen sowie die Versorgungsleitungen zu dem Laser 137 eine entfernte Montage üblicherweise bevorzugt.
Während eine Vielzahl an Lasern verwendet werden könnte, stellt der bevorzugte Laser 137 einen Schnellfluss-CO₂-Laser dar, der in der Lage ist, einen Stahl ausgestattet mit bis zu 2.500 Watt zu produzieren. Allerdings sind die die Hülse formenden Oberflächen bereits erfolgreich mit einem Schnellfluss-CO₂-Laser mit bis zu 50 Watt gebohrt worden.
Wenn die Laserenergie angeschaltet wird, wird der emittierte Strahl 136 zunächst weg von dem Strahlumlenkungsspiegel 138 und dann weg von dem abschließenden Strahlablenkungsspiegel 135, der den Strahl auf die Linse 129 richtet. Der Weg des Laserstrahls 136 wird derart justiert, dass er auf eine Überlappung mit der longitudinalen Mittellinie des Drehstiftes 121 und in einem rechten Winkel zur Mittellinie ausgerichtet ist.
Mit der in Position befindlichen Linse 129 wird der Strahl 136 unterhalb, jedoch nahe der oberen Oberfläche 119 auf das Rohr 120 fokussiert. Die Fokussierung des Strahls 136 unterhalb des oberen Endes der oberen Oberfläche 129 kann als "Defokussierung" des Laserstrahls relativ zu der Oberfläche des Rohres beschrieben werden.
Die Fokussierlinse 129 beugt den Strahl 136 und konzentriert die Energie nahe dem Zentrum des Strahls. Die Energieverteilung der resultierenden Fokussierung ist am höchsten an dem Zentrum der Strahlung und verjüngt sich an den Rändern gemäß der Gauss'schen Verteilung. Die Strahlen werden nicht an einem oder durch einen einzelnen Punkt gebeugt, sondern werden vielmehr an einem Punkt mit einem geringem Durchmesser gebeugt. Der Punkt mit dem geringsten Durchmesser an der Rohroberfläche wird erzeugt, wenn der Strahl auf die Röhrenoberfläche fokussiert ist, d. h. bei dem Brennpunkt der Linse mit einem Abstand von der Linse, der als Brennweite gekennzeichnet wird. Bei Abständen, die entweder kürzer oder größer sind als die Brennweite, werden die gemessenen Punktgrößen größer als das Minimum sein.
Die Empfindlichkeit der Strahlungsfokussierung auf die Position der Linse relativ zu der Rohroberfläche ist invers proportional zu der Brennweite der Linse. Die minimale Punktgröße ist direkt proportional zu der Brennweite. Demgemäß kann eine Linse mit kurzer Brennweite eine kleine Punktgröße erzeugen, muss jedoch genauer positioniert werden und wird dramatisch durch eine Oberflächenunrundheit beeinflusst. Linsen mit längerer Brennweite sind versöhnlicher bei der Zielpositionierung, können jedoch nur ein wenig größere Punktgrößen erzeugen. Demgemäß trägt zusätzlich zu der Kraftverteilung, die zu dem sich verjüngenden oberen Abschnitt der gebohrten Öffnung in der Röhre oder der Hülse beiträgt, die Defokussierung des Strahls unterhalb der Oberfläche ebenfalls zu dem Winkel und der Länge der Abschrägung bei und demgemäß zu der Form und Größe der Spitzen und Täler.
Um eine Trägerhülse (z. B. wie die oben offenbarte Hülse 64) aus einem Formlingsrohr 126 herzustellen, muss ein anfänglicher Fokussierschritt durchgeführt werden, um eine Referenzoberflächenposition zu bestimmen. Mit dem Formlingsrohr 120 auf dem Drehstift 121 wird der Laser 137 kurz gepulst. Der Drehstift 121 wird zwischen den Pulsen geringfügig in der Weise rotiert, dass eine Folge an kleinen Mulden in dem Rohr 120 produziert wird. Das Fokussiergerüst 127 wird dann in Bezug auf die Mittellinie des Drehstiftes bewegt, um die Fokussierposition zu verändern und eine weitere Folge an Mulden zu erzeugen. Typischerweise wird eine Matrix von 20 Reihen, jede enthaltend 20 Mulden gebohrt, und die Position des Fokussiergerüsts wird für jede Reihe registriert. Die Mulden werden mikroskopisch untersucht, und die Reihe der Mulden mit den kleinsten Durchmessern wird identifiziert. Die Mulden mit dem kleinsten Durchmesser werden erzeugt, wenn der Strahl auf die obere Oberfläche 119 des röhrenförmigen Formlingwerkstücks 120 fokussiert wird. Demgemäß wird die regisrierte Position des Fokussiergerüstes 127, bei der die Mulden mit dem kleinsten Durchmesser erzeugt werden, als "Referenzposition" genommen, korrespondierend zu der Fokussierung des Strahls auf die obere Oberfläche des Werkstücks 120. Während der nachfolgenden Bedienung des Systems, um ein Werkstück 120 zu gravieren, wird das Fokussiergerüst 127 in der Weise gegen die Werkstückoberfläche 119 bewegt, um den Brennpunkt des Laserstrahls zu einer vorab bestimmten Position unterhalb der Werkstückoberfläche zu bewegen (dieses hat die Wirkung, den Strahl an der Werkstückoberfläche zu defokussieren).
Eine gewünschte Oberflächenkonfiguration kann mit dem Laser in der oben beschriebenen Vorrichtung gebohrt oder graviert werden, indem das Verfahren, um einem Muster zu folgen, mit einem Computer kontrolliert wird. 17 veranschaulicht ein derartiges Muster oder eine derartige Bitmap, die eingesetzt werden kann, um den Typ an in 14 wiedergegebener Formgebungsoberfläche, wie oben beschrieben, zu gravieren.
Bezug nehmend nun auf die Bitmap, wie in 17 veranschaulicht, stellen die formgebenden Hülsenöffnungen 70 Sechsecke 150 in einer geschachtelten Anordnung dar. Abhängig von der gewünschten topographischen Konfiguration können andere Formen, wir z. B. Kreise, Quadrate, Achtecke oder unregelmäßige Formen oder Kombinationen derselben verwendet werden.
Ein derartiges Wiederholungsmuster wird mit einer Anzahl an Wiederholungen zur Verfügung gestellt, die erforderlich sein werden, um den Umfang der Röhre 120 zu bedecken und die Oberfläche ohne eine offensichtliche Naht zu vervollständigen. In ähnlicher Weise wird das Vorankommen entlang der Longitudinalachse des Rohres 120 pro Wiederholung und bezogen auf die Gesamtzahl an Wiederholungen ermittelt. Diese Daten werden für die Bedienung der Laserbohrmaschine in eine Computerkontrolleinheit eingegeben.
Gemäß 17 definieren die Sechsecke 150 zwei obere Reihen 213 und 214. Die Reihen 213 und 214 laufen parallel zu einem Richtungspfeil A in 17. Die Sechsecke 150 sind 7 Pixel breit und 11 Pixel lang und sind innerhalb jeder Reihe 8 Pixel voneinander beabstandet. Die Reihe 213 der Sechsecke ist nahe zu der Reihe 214 der Sechsecke beabstandet. In spezieller Weise, wie 17 entnommen werden kann, liegt die untere Spitze eines jeden Sechsecks einer Reihe 213 auf einer Linie 217, wobei ebenfalls die oberen Spitzen eines jeden Sechsecks der Reihe 214 auf dieser Linie 217 liegen. Die Reihen 215 und 216 stellen eine Duplikat des Musters und der Abstände der Reihen 213 und 214 dar. Die Abstände zwischen den Reihen 215 und 216 korrespondieren im wesentlichen zu den oben genannten Abständen zwischen den Reihen 213 und 214. Die Reihe 215 ist jedoch beabstandet von der Reihe 214. Wie in 17 zu sehen ist, liegen die untersten Spitzen der Sechsecke der Reihe 214 auf einer Linie 218, während die obersten Spitzen der Sechsecke 215 auf einer Linie 219 liegen. Die Linien 218 und 219 sind voneinander über einen Abstand d beabstandet, der in dem in 17 veranschaulichten Muster 3 Pixel beträgt. Das oben beschriebene Muster an Reihen 213, 214, 215 und 216 wiederholt sich über die Bitmap der 17. Es versteht sich, dass in anderen Designvariationen die Abstände der Sechsecke innerhalb einer gegebenen Reihe oder zwischen benachbarten Reihen uneinheitlich sein können.
Der Abstand zwischen zwei benachbarten Wänden 220 in der Bitmap der 17 gezeigten Sechsecke wird derart ausgewählt, dass der Hülsenkörper 65 u. a. eine ausreichende Stärke hat, um eine normale Handhabung zu ermöglichen.
Um das Muster zu gravieren, wird der Drehstift 121 mit dem darauf montierten röhrenförmigen Werkstück 120 vor der Linse 129 rotiert. Der Träger 126 wird durch den Motorantrieb 123 derart positioniert, dass die erste Öffnungsposition mit dem Brennpunkt der Linse 129 korrespondiert. Dann wird das Fokussiergerüst 127 durch den Antrieb 132 nach innen bewegt, um den Brennpunkt innerhalb des Inneren der gebohrt werdenden oberen Oberfläche 119 zu lokalisieren. Der Laser 137 wird dann mit einer gewissen Kombination an Energiepulsniveau und -dauer gepulst.
Wie in 14A gezeigt, ist der Durchmesser der Öffnung 70 an der oberen Oberfläche erheblich größer als der Durchmesser der Öffnung an der unteren Oberfläche 67. Um die gewünschte topographische Konfiguration zu erhalten, werden zwei Faktoren gemessen und kontrolliert: (1) die Tiefe, auf die die Linse 129 in dem Inneren des röhrenförmigen Werkstücks fokussiert wird (beispielsweise die Tiefe des Konuswinkels 73 vergrößernd), und (2) das Pulsniveau oder die Pulsdauer (beispielsweise entweder die Tiefe oder den Durchmesser der Öffnung 70 vergrößernd). Sobald die Öffnung 70 mit einem geeigneten Durchmesser und einer geeigneten Abschrägung erhalten wird, werden der Drehstiftrotationsantrieb 123 und der Trägerantrieb 133 indexiert, um das Werkstück 120 in der Weise neu zu positionieren, dass die nächste beabsichtigte Lochposition mit dem Brennpunkt korrespondiert. Das Verfahren wird dann wiederholt, bis das vollständige Muster gebohrt worden ist. Diese Technik ist als "Perkussions"-Bohren bekannt. Falls der ausgewählte Laser über eine hinreichende Energie verfügt, brauchen der Drehstift 121 und der Träger 126 während der Laserpulse nicht ge stoppt werden. Der Puls kann von derart kurzer Dauer sein, dass jegliche Bewegung des Werkstückes während des Bohrprozesses keine Konsequenzen hat. Dieses ist im Handel als "fire-on-the-fly"-Bohren bekannt.
Falls der Laser sich schnell genug erholen kann, kann das Werkstück 120 mit einer festen Geschwindigkeit gedreht werden, und der Laser kann einmal gepulst werden, um jedes Loch zu erzeugen. Für ein wie in 14 gezeigtes Formgebungsoberflächenmuster würde der Laser 137 normalerweise gepulst werden, um eine vollständige Reihe an Öffnungen zu erzeugen, der Träger 126 würde zu der nächsten Reihenposition indexiert werden, und der Laser 137 würde für die nächste Reihe an Öffnungen gepulst werden.
Ein Problem, das in Abhängigkeit von der Materialart und der Dichte des Musters an Öffnungen auftreten kann, stellt die Einbringung einer großen Menge an Hitze in eine kleine Fläche der formgebenden Oberfläche dar. Eine grobe Verzerrung und ein Verlust an Musterregistrierung können resultieren. Unter bestimmten Bedingungen könnten größere Dimensionsveränderungen des Stückes auftreten, und die resultierende Formgebungsoberfläche würde nicht korrekt sein. In extremen Fällen kann das Rohr brechen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Gravierprozesses wird dieses Problem eliminiert, indem eine defokussierte Rasterabtastbohrtechnik eingesetzt wird. Mit dieser Technik wird das Muster auf das kleinste rechteckige Wiederholungselement 241, wie in 18 wiedergegeben, reduziert. Dieses Wiederholungselement enthält alle diejenigen Informationen, die erforderlich sind, um das Muster gemäß 17 zu erzeugen. Wenn diese Elemente wie Kacheln verwendet und sowohl Kopf-an-Kopf und Seite-an-Seite plaziert werden, resultiert ein geeignetes Gesamtmuster.
Dieses Wiederholungselement wird weiter unterteilt in ein Gitter an kleinen rechteckigen Einheiten oder "Pixeln" 242. Wenngleich jedes Pixel 242 typischerweise quadratisch ist, kann es für einige Zwecke bequemer sein, Pixel mit nicht identischen Proportionen zu verwenden. Eine typische Größe eines quadratischen Pixels beträgt 0,05 mm × 0,05 mm.
Jede Spalte an Pixeln 242 stellt eine Bewegung des Werkstückes entlang der Fokussierposition des Lasers dar. Diese Spalte wird so viele Male wiederholt, wie es erforderlich ist, um sich vollständig um das röhrenförmige Werkstück 120 zu erstrecken, während das Werkstück 120 um eine Umdrehung rotiert wird (typischerweise mit einer Geschwindigkeit, bei der die Geschwindigkeit der Oberfläche 119 unabhängig von dem Durchmesser des Werkstückes 20,3 m/min beträgt). Jedes Pixel 242 in 18, bei dem vorgesehen ist, den Laser einzuschalten, um ein Loch zu erzeugen, ist schwarz. Diejenigen Pixel, bei denen der Laser ausgeschaltet ist, sind weiß. Um das Bohren an der Spitze der ersten Spalte an Pixeln 242 in 18 zu beginnen, wird der Laser 137 während der Drehstift 121 mit einer konstanten Geschwindigkeit gedreht wird, eingeschaltet, bei einem konstanten Energieniveau für die 11 Pixel 242 gehalten und anschließend abgeschaltet. Die Pixel werden durch den Rotationspulsgenerator 124 gezählt (16). Der Laser 137 bleibt für die nächsten 14 Einheiten oder Pixel 342 aus. Diese Laser-aus/an-Sequenz wird über die erste Umdrehung wiederholt, wonach der Drehstift 121 wieder bei seiner ursprünglichen Rotationsposition angelangt ist, und der Trägerantrieb 133 hat den Träger 126 um eine Einheit oder einen Pixel zu der benachbarten nächsten Spalte 243a an Pixel 242 neu positioniert. Der Apparat ist dann fertig, um das Gravieren der Spalte 243a zu beginnen.
Während des Gravierens der Spalte 243a hat der Laser 137 eine kürzere "an-Zeit" (nun 9 Einheiten) und eine längere "aus-Zeit" (nun 16 Einheiten). Die Gesamtzahl an an und aus in einer Wiederholungseinheit stellt, basierend auf der Höhe des Musters, eine Konstante dar.
Dieses Verfahren wird wiederholt, bis alle Spalten jeweils über eine vollständige Umdrehung bearbeitet worden sind. Im Fall des Elements 241, Figur 18, mit 15 Spalten an Pixeln 244 werden 15 Umdrehungen des Drehstiftes 121 benötigt. An dem Ende der 15. Spalte kehrt das Verfahren zu der Instruktionsanweisung in Spalte 243 zurück.
Bei diesem Ansatz erzeugt jede Bewegung eher eine Anzahl an engen Schnitten, als ein großes Loch in dem Material. Da diese Schnitte exakt registriert werden, um Seite-an-Seite aufgereiht zu werden, und etwas zu überlappen, ist der kumulative Effekt eine Folge an Löchern. In dem Muster gemäß 14 benötigt jede Spalte an hexagonalen Elementen 244 tatsächlich 7 Bewegungen, getrennt durch eine vollständige, nicht gravierende Umdrehung. Dieses verteilt die Energie um das Rohr 120, um die lokale Erwärmung zu minimieren.
Falls während des Bohrvorgangs die Linse 129 genau auf die obere Oberfläche 119 des Hülsenmaterials fokussiert war, wären das Ergebnis hexagonale Löcher mit einigermaßen parallelen Wänden. Die Kombination des Rasterabtastbohrens mit einer "defokussierten" Linsen technik erzeugt jedoch die formgebende Oberfläche des in 14 veranschaulichten Typs. Typischerweise sind die Löcher oder Öffnungen 70 ziemlich klein und zahlreich. Typische Muster haben von 800 bis 140 Öffnungen pro 6,452 cm² (pro Quadratinch).
19 stellt eine weitere in eine Computerkontrolleinheit einprogrammierte Pixel-neben-Pixel Wiedergabe eines An/Aus-Laserenergiemusters dar. Das Muster besteht aus sich wiederholenden Paaren an Reihen von Elementen gekennzeichnet mit A₁, B₁, A₂, B₂, etc., die die Löcher oder Öffnungen in der Formgebungsoberflächenhülse darstellen. Die Elemente A₁ haben eine erste unregelmässige Form und die Elemente B₁ haben eine zweite unregelmässige Form. Ein röhrenförmiges Werkstück wurde gemäß diesem Muster unter Verwendung der in 16 gezeigten Laserbohrapparatur graviert, um die in den 20 und 21 gezeigte Formgebungshülsenoberflächenkonfiguration zur Verfügung zu stellen. Das röhrenförmige Werkstück hatte einen Durchmesser von ungefähr 0,9144 m (3 Fuß), eine Länge von 3,6576 m (12 Fuß) und eine Dicke von 6 mm. Das Laserbohrverfahren benötigte etwa 7 Tage bis zur Vervollständigung.
Gemäß 20 enthält die wiedergegebene Formgebungsoberfläche eine erste Reihe A an Öffnungen (gezeigt in dem oberen Bereich von Figur 20), eine benachbarte nächste Reihe B an Öffnungen, und eine zweite Reihe A an Öffnungen unterhalb der Reihe B an Öffnungen. Die erste Reihe A an Öffnungen umfasst eine Öffnung A'. Die benachbarte große Reihe B an Öffnungen umfasst eine Öffnung B', die benachbart ist zu der Öffnung A'.
Der obere Abschnitt der Öffnung A' wird umgeben und ist definiert durch die Spitzen 501, 502, 503, 504, 505 und 506. Der obere Abschnitt der Öffnung B' wird umgeben und ist definiert durch die Spitzen 510, 511, 512, 513, 504 und 503. Man erkennt, dass die Spitze 504 und die Spitze 503 beiden Öffnungen A' und B' gemein sind. Die beidseitig mit Pfeilspitzen versehene Linie 521 erstreckt sich zwischen den Spitzen 502 und 504 und gibt den Hauptdurchmesser des oberen Abschnitts der Öffnung A' wieder. Der Hauptdurchmesser 521 betrug 0,2159 cm (0,085 Inch) in der tatsächlich produzierten Formgebungshülse. In ähnlicher Weise gibt die sich zwischen den Spitzen 503 und 512 erstreckende Linie den Hauptdurchmesser des oberen Abschnitts der Öffnung B' wieder. Der Hauptdurchmesser 522 betrug 0,1905 cm (0,75 Inch) in der tatsächlich hergestellten Formgebungshülse.
Die verschiedenen anderen mit der Öffnung A' in der Stützgliedformgebungsoberfläche assoziierten Spitze-zu-Spitze-Abstände werden nachfolgend in Tabelle A aufgeführt. Die verschiedenen mit der Öffnung B' assoziierten Spitze-zu-Spitze-Abstände werden nachfolgend in Tabelle B aufgeführt.
TABELLE A Dimensionen in cm (Dimensionen in Inches)
TABELLE B Dimensionen in cm (Dimensionen in Inches)
21 stellt das gleiche digitalisierte Bild, wie das in 20 gezeigte dar, allerdings ist es markiert und numeriert worden, um den Abstand zwischen der Sohle eines Tales zwischen zwei benachbarten Spitzen und eine diese zwei Spitzen verbindende Linie zu zeigen. Beispielsweise verbindet die Linie 35 in 21 die mit der Öffnung A' assoziierten Spitzen 503 und 504. Die Tiefe der Täler zwischen den mit der Öffnung A' assoziierten Spitzen 501 bis 506 werden in dem oberen Abschnitt der Tabelle C gezeigt. Die Tiefen der zwei mit der Öffnung B' assoziierten Täler (d. h. dem Tal zwischen den Spitzen 510 und 511 und dem Tal zwischen den Spitzen 504 und 513) werden in dem unteren Abschnitt der Tabelle C gezeigt. Die Täler zwischen den verbleibenden, mit der Öffnung B' assoziierten Spitzen, jene zwischen den Spitzen 511 und 512 und zwischen 512 und 513, sind strukturell analog zu denjenigen Tälern zwischen den Spitzen 501 und 506 bzw. 501 und 502.
TABELLE C
Eine weitere formgebende Oberfläche, die verwendet werden kann, um eine Schicht der vorliegenden Erfindung herzustellen, ist in den 22 und 23 wiedergegeben. Diese formgebende Oberfläche kann über eine Anzahl an Verfahren hergestellt werden, einschließlich herkömmlicher maschnineller Techniken. Die formgebende Oberfläche verfügt über gleichmäßig beabstandete Reihen und Spalten von Pyramiden 602, die aus einer flachen Oberfläche herausragen, welche zylindrische Ablauflöcher 604 bereitstellt. Der Abstand zwischen den Pyramiden 602 in jeder Reihe und jeder Spalte ist gleichförmig. Der Abstand zwischen den Löchern 604 in jeder Reihe und in jeder Spalte ist gleichförmig. Die alternierenden Reihen und Spalten der Löcher 604 sind symmetrisch gestuft oder versetzt relativ zu den benachbarten Reihen bzw. Spalten. Ein Abschnitt jeder Seite einer jeden Pyramide 602 wird gekreuzt und ausgeschnitten von einem benachbarten Loch 604.
Formgebende Oberflächen der oben beschriebenen unterschiedlichen Typen können verwendet werden, um den gelöcherten Film oder die Schicht der vorliegenden Erfindung aus einem geeigneten Vorgängerfilm herzustellen. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung verfügt der Vorgängerfilm, in der die Öffnungen gebildet werden, über besondere Charakteristika, welche u. a. signifikante Elastizität mit relativ hoher Festigkeit und Stabilität einschliessen. Nach der Bildung der gelöcherten Schicht oder des Films aus dem Vorgängerfilm verfügt die bevorzugte Form der gelöcherten Schicht oder der Film über Atmungsaktivität und Flexibilität mit einer Elastizität, mit der sich eine Streckverlängerung von mindestens 50% und eine Wiederherstellung von größer als 65% bei einer Streckverlängerung von 50% einstellen. Vorzugsweise verfügt die gelöcherte Schicht oder der Film über eine derartige Elastizität, dass eine Zugkraft innerhalb des Bereichs von 8,93 kg/m (0,5 Pfund pro Inch) bis 44,65 kg/m (2,5 Pfund pro Inch) an Schicht quer zu der Zugspannung eine Streckverlängerung von 50% bei einer Wiederherstellung von mindestens 65% erzeugen wird.
Eine bevorzugte Form einer Vorgängerfolie bildet eine feste Folie, die ein Copolymer aus Ethylen und einem Comonomer, polymerisiert zu einer Polymerstruktur unter Verwendung eines single-site Polymerisationskatalysators vom Metallocen-Typ, umfasst. Die Polymerstruktur kann eine Block- und eine verzweigte Struktur sein. Das Comonomer umfasst vorzugsweise Styrol, ethylenisch ungesättigtes) Olefin(e) mit 3 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen oder Kombinationen derselben. Ein geeigneter Copolymertyp stellt das lineare Ethylen/Buten-Copolymer dar, das unter der Marke EXACT 3026 durch die Exxon Chemical Company verkauft wird, die ein Büro in der 3351 North Oakwood Road, Lake Zurich, Illinois 60047-1562, U.S.A., haben. Derartige Copolymere werden in dem U.S.-Patent mit der Nr. 5,322,728 beschrieben, und die Offenbarung dieses Patents wird hierin unter Bezugnahme aufgenommen in dem Umfang, wie sie sachdienlich ist, und in dem Umfang, wie sie hiermit nicht inkonsistent ist.
Ein geeigneter Typ einer Vorgängerfolie, in die ein derartiges Copolymer eingefügt ist, ist diejenige durch Exxon unter der Folienbezeichnung XLP-919 verkaufte. Die XLP-919-Folie enthält Polyethylen niedriger Dichte mit Metallocen-katalysiertem linearen Ethylen/Buten-Copolymer, das durch Exxon unter der Marke EXACT 3026 verkauft wird.
Es gibt andere geeignete [mit Katalysatoren vom] Metallocen Typ katalysierte Copolymerfolien auf Ethylenbasis, die durch Exxon Chemical Company verkauft werden. Diese umfassen die folgenden Folien: die Folie gekennzeichnet mit XLP-940, welche als Komponenten Polyethylen mit geringer Dichte und das von der Exxon Chemical Company unter der Marke EXACT 3030 verkaufte lineare Ethylen/Hexen-Copolymer umfasst; die mit XPC-052 gekennzeichnete Folie stellt eine coextrudierte Folie dar, die als Komponenten Ethylen/Vinyl-Acetatpolymer und das unter der Marke EXACT 3026 verkaufte lineare Ethylen/Buten-Copolymer der Exxon Chemical Company umfasst; die mit XLP-980 bezeichnete Folie, die als Komponenten Polyethylen mit geringer Dichte und das unter der Marke EXACT 3028 verkaufte lineare Ethylen/Buten-Copolymer der Exxon Chemical Company umfasst; die mit XLP-981 bezeichnete Folie, die als Komponenten Polyethylen geringer Dichte und das unter der Marke EXACT 3025 verkaufte lineare Ethylen/Buten-Copolymer der Exxon Chemical Company umfasst; und die mit XLP-988 gekennzeichnete Folie, die als Komponenten Polyethylen geringer Dichte und das unter der Marke EXACT 3028 in einer 1 : 1 Kombination mit dem unter der Marke EXACT 3035 der Exxon Chemical Company verkauften Copolymer umfasst. Diese Folien enthalten ebenfalls Additive, um Farben und andere Charakteristika verfügbar zu machen, wobei die Konzentration eines jeden solchen weiteren Additivs in der Folie etwa 5% oder weniger beträgt.
Es ist ebenfalls vorstellbar, dass andere geeignete Folien solche umfassen können, die Blends aus einem Metallocen-polymerisierten Plastomer auf Polyethylenbasis mit herkömmlichen Polyethylenharz, Blends aus Metallocen-polymerisiertem Plastomer auf Polyethylenbasis oder Coextrudate mit Ethylen-Vinylacetat oder Ethylen mit Acrylat umfassen.
Die Vorgängerfolie kann entweder gegossen oder geblasen werden. Vorzugsweise verfügt das in der Vorgängerfolie enthaltene Metallocen-katalysierte Copolymer auf Ethylenbasis über eine Dichte in dem Bereich von 0,86 bis 0,93 g/cm³, eine Molekulargewichtsverteilung in dem Bereich von 1,0 bis 3,50 und einen Schmelzeindex in dem Bereich von etwa 1,0 bis etwa 3,0 g/10 min.
Die Vorgängerfolie wird vorzugsweise wie oben beschrieben verarbeitet, um Öffnungen und andere Deformationen zu bilden, so dass das resultierende Gewebe oder die Folie die gewünschten Charakteristika aufweist. Die bevorzugte Vorgängerfolie verfügt über eine Dicke im Bereich von etwa 0,0254 bis etwa 0,1143 mm (1 bis etwa 4,5 mils) vorzugsweise von etwa 0,058 bis etwa 0,0762 mm (2 bis etwa 3 mils).
Ein bevorzugtes gelöchertes Gewebe oder ein Film verfügen über eine Dicke in dem Bereich von 0,0572 bis 0,762 mm (2,5 bis 30 mils) und über ein Basisgewicht in dem Bereich von 23,73 bis 152,6 g/m² (0,7 bis 4,5 oz/yd²).
Das bevorzugte gelöcherte Gewebe oder der Film verfügen über eine Elastizität, die einer mindestens 50% igen Streckverlängerung Rechnung trägt, wenn einer Zugkraft in dem Bereich von 8,93 bis 44,65 kg/m (0,5 bis 2,25 Pfund pro Inch) an Film, vorzugsweise 8,93 bis 35,72 kg/m (0,5 bis 2 Pfund pro Inch) an Film ausgesetzt, eine Wiederherstellung von mindestens 70% bei einer 50% igen Streckung, und ein Verhältnis von Wiederherstellungsenergie zu Streckungsenergie multipliziert mit 100, das größer als 25 (vorzugsweise größer als 40) ist für eine 50% ige Streckverlängerung.
Vorzugsweise verfügt der gelöcherte Film über eine Bruchdehnung im Bereich von etwa 200 bis etwa 500%, wenn die Film entweder in der Maschinenrichtung oder in der Querrichtung gedehnt wird. Vorzugsweise ist die Zerreißfestigkeit größer als 35,72 kg/m (2 Pfund pro Inch) an Film. Der bevorzugte Bereich ist von etwa 35,72 bis 125,0 kg/m (2 bis 7 Pfund [pro Inch]).
Der gelöcherte Film weist eine Frazier-Luftpermeabilität von 101,5 bis 1523,1 Us/m² (20 bis 300 Kubikfuss pro Minute pro Quadratfuss) auf und in einigen Anwendungen liegt der bevorzugte Bereich von 253,85 bis 380,78 l/s/m² (50 bis 75 Kubikfuss pro Minute pro Quadratfuss).
Der gelöcherte Film hat vorzugsweise unregelmäßig geformte Öffnungen oder Löcher. Die durchschnittliche Lochgröße, ausgedrückt als äquivalenter Kreisdurchmesser ("ECD"), liegt im Bereich von etwa 0,00254 bis etwa 2,540 mm (0,1 bis etwa 100 mils). In einigen Anwendungen ist der bevorzugte Bereich von 0,0254 bis 0,2540 mm (1,0 bis 10 mils), wobei etwa 80% der Löcher einen äquivalenten Kreisdurchmesser von weniger als 0,381 mm (15 mils) haben.
Die offene Fläche des gelöcherten Films liegt in dem Bereich von etwa 0,5 bis etwa 20%, und in einigen Anwendungen liegt ein bevorzugter Bereich von etwa 1 bis etwa 3%.
Ferner verfügt der Film in einigen Anwendungen über einen äquivalenten Kreisdurchmesser (ECD) COV im Bereich von etwa 18 bis etwa 79%.
Der gelöcherte Film weist eine Dampffeuchtigkeitstransferrate größer als etwa 300 g/m²/24 h und vorzugsweise größer als etwa 2000 g/m²/24 h auf.
Mehrere Stützschichtproben wurden hergestellt. Die folgenden Tabellen 1, 2 und 3 legen Informationen hinsichtlich der Materialien, der Verfahrensbedingungen und der chemischen und physikalischen Eigenschaften dar. Die Beispiele werden zum Zweck der Veranschaulichung dargelegt.
In diesen Beispielen wurde die Vorgängerfolie in eine gelöcherte Folie unter Verwendung des Verfahrens und der Art an Apparaturen, wie oben unter Bezugnahme auf 15 beschrieben, geformt (worin die Vorgängerfolie unter Verwendung säulenartiger Wasserstrahlen deformiert wird, um Kraft auf die Folie anzuwenden, während sie von einer dreidimensionalen Formgebungsoberfläche gestützt wird).
Eine Vielfalt an Formgebungsoberflächen ist in den Beispielen verwendet worden und diese werden durch willkürliche Buchstabenkennzeichnungen A, B, C, D, E, F und G in den Tabellen 1, 2 und 3 identifiziert. Die Kennzeichnungen A bis F korrespondieren zu Formgebungsoberflächen, hergestellt durch das oben unter Bezugnahme auf Figur 16 beschriebene Verfahren. Die Formgebungsoberfläche G wird in den 22 und 23 abgebildet und wird ferner nachfolgend beschrieben.
Die Formgebungsoberflächen A bis F wurden durch einen 1300 Watt-Laser mit einer positiven Meniskuslinse mit einer Brennweite von 12,70 cm (5 Inch), wobei eine 0,05 mm × 0,05 mm Quadratpixelgröße verwendet wurde, graviert. Die Oberflächen A bis F wurden gemäß der oben beschriebenen bevorzugten defokussiert Rasterabtastbohrtechnik graviert. Die formgebenden Oberflächen A bis F stellen in jedem Fall Acetal dar und wurden auf einem Drehstift bei einer Oberflächengeschwindigkeit von 20,3 m/min (unabhängig vom Formgebungsoberflächendwchmesser) mit 0,05 mm longitudinalem Trägervorankommen pro jeweiliger Umdrehung des Drehstiftes rotiert. Der Laser wurde bei einer Spitzenenergie von 1300 Watt, wenn eingeschaltet, gemäß einer vorab bestimmten Bitmaps und einem Pixelmuster, wie in der folgenden Tabelle D identifiziert, betrieben. Der in die Linse eintretende Laserstrahldurchmesser betrug 30 mm, und der Strahl wurde mit einem Durchmesser von 200 μm auf einen Brennpunkt unterhalb des Werkstücks auf eine in der folgenden Tabelle D identifizierte Tiefe fokussiert. Diese und andere relevanten Formgebungsoberflächenherstellungsparameter für die Oberflächen A bis F werden in der folgenden Tabelle D dargelegt.
TABELLE D
Die formgebende Oberfläche G hat die in den 22 und 23 veranschaulichte Konfiguration mit den folgenden Dimensionen:
a = 0,64 mm
b = 0,34 mm
c = 0,32 mm
d = 0,66 mm.
In den in den folgenden Tabellen 1, 2 und 3 aufgelisteten Beispielen wurde die Folie mit den spezifizierten formgebenden Oberflächen A bis G hergestellt, und die Tabellen 1, 2 und 3 führen die besonderen Folienherstellparameter, wie die Größe der Wasserstrahlöffnung, die Anordnung der Öffnungen, die Wassertemperatur und den -druck sowie die Bandgeschwindigkeit auf.
TABELLE I
TABELLE 2
TABELLE 3
Die 8A und 8B, 9A und 9B, 10A und 10B, 11A und 11B, und 12A und 12B sind gegenüber der tatsächlichen Größe vielfach vergrösserte Fotografien von Draufsichten der Folien- oder Gewebeproben. Insbesondere zeigen die Figuren mit dem Suffix "A" die Seite der Folie, die der formgebenden Oberfläche oder Hülse zugewandt ist, und die Figuren mit dem Suffix "B" zeigen die Folienoberflächen, die von der formgebenden Oberfläche abgewandt sind (d. h. den Wasserstrahlen zugewandt). Das Gewebe oder die Folie des Beispiels 8 wird in den 8A und 8B gezeigt, die Folie des Beispiels 9 wird in den 9A und 9B gezeigt, die Folie des Beispiels 10 wird in den 10A und 10B gezeigt, die Folie des Beispiels 11 wird in den 11A und 11B gezeigt und die Folie des Beispiels 12 wird in den 12A und 12B gezeigt.
13 stellt eine sogar noch stärker vergrößerter Fotografie einer Folienprobe dar, aufgenommen von der Folienseite, die der formgebenden Oberfläche oder -hülse zugewandt ist, und die gelöcherte Folie wurde aus einer Vorgängerfolie XLP-980 gebildet (die Eigenschaften dieser Folie XLP-980 werden in Beispiel 4 der Tabelle 1 aufgeführt).
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in einer in den 4 und 5 veranschaulichten Damenbinde 30 integriert. Die Binde 30 enthält einen mit einer Haftlage oder Haftlinien 36 an der Stützschicht 38 befestigten absorbierenden Streifen 34. Der absor- bierende Streifen 34 kann jedes geeignete spezielle Design oder herkömmliche, den Fachleuten hinlänglich bekannte Designs aufweisen.
Die Stützschicht 38 stellt ein gelöchertes Gewebe in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung dar und umfasst eine geeignet geformte, gelöcherte Folie mit der Struktur und Zusammensetzung, die mit der Struktur und der Zusammensetzung der in der Stützschicht 20 eingesetzten Folie übereinstimmt, die vorangehend in Bezug auf die in den 1, 2 und 3 veranschaulichte Binde 10 im Detail beschrieben worden ist. Die Damenbinde 30 kann andere herkömmliche Merkmale (nicht dargestellt) aufweisen, die den Fach-leuten gut bekannt sind.
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in eine in den 6 und 7 veranschaulichte wegwerfbare Windel 40 integriert. Die Windel 40 enthält einen mit einer Klebeschicht oder einem Klebestreifen 46 an einer Stützschicht 48 befestigten absorbierenden Streifen 44. Der absorbierende Streifen 44 kann jede geeignete spezielle Form oder jede herkömmliche Form, die den Fachleuten gut bekannt ist, aufweisen. Die Stützschicht 48 stellt eine gelöcherte Schicht in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung dar und umfasst eine geeignet geformte, gelöcherte Folie mit der Struktur der Zusammensetzung, die mit der in der Stützschicht 20 eingesetzten Folie übereinstimmt, die vorangehend in Bezug auf die in den 1, 2 und 3 veranschaulichte Binde 10 im Detail beschrieben worden ist. Die Windel 40 kann andere herkömmliche Merkmale (nicht veranschaulicht), die den Fachleuten gut bekannt sind, enthalten.
Wenn die Stützschicht oder das Gewebe in Übereinstimmung mit der vorangehend beschriebenen Erfindung hergestellt und in einen Artikel integriert werden, ist das Gewebeprodukt mit höchst wünschenswerten Eigenschaften ausgestattet. Bedingt durch die große Flexibilität und Elastizität des Gewebes kann sich der Artikel einfacher an den Teil des Körpers anpassen, mit dem er in Kontakt ist und kann einfacher einer signifikanten Streckung bei relativ geringen Kräften und mit hoher Wiederherstellung gerecht werden. Obgleich das Gewebe Wasser widersteht und gegenüber Flüssigkeiten relativ undurchlässig oder nicht absorbierend gemacht werden kann, ist es atmungsaktiv, um auf diese Weise den Transfer von Wasserdampf von der Haut zu der Umgebungsluft zuzulassen. Das Gewebe akzeptiert ohne weiteres eine Klebebeschichtung und ist strahlungssterilisierbar. Das Gewebe ist relativ fest und kann von außen angewendeten Kräften gut genug widerstehen, um eine Beschädigung durch Abschürfung oder das Ziehen von Fäden während des normalen Einsatzes des Artikels zu unterbinden. Das Gewebe akzeptiert Einfärben, Bedrucken und Oberflächenmuster. Wichtig ist, dass das Gewebe über die weiche Griffigkeit und Drapierbarkeit von Stoff verfügt. Ferner weist das Gewebe gute Verarbeitungseigenschaften auf und kann durch Methoden hergestellt werden, die die Herstellungskosten minimieren.
Es wird aus der vorangehenden detaillierten Beschreibung der Erfindung und aus den diesbezüglichen Abbildungen ohne weiteres offensichtlich werden, dass zahlreiche Variationen und Modifikationen ausgeführt werden können, ohne von dem wahren Umfang der neuen Konzepte oder Prinzipien dieser Erfindung abzuweichen.

Claims

Schicht (20), geeignet für den Kontakt mit Haut, umfassend einen Polymerfilm mit Löchern, dadurch gekennzeichnet, dass der Film Festigkeit, Flexibilität und Atmungsaktivität mit Widerstand gegen das Durchdringen und Absorption von Wasser aufweist, mit einer Elastizität, die eine mindestens 50% Dehnungsverlängerung zulässt, wenn einer Zugkraft von mindestens 0,5 Pfund pro Inch (3,93 kg/m) an Film ausgesetzt, und einer Rückstellung von mindestens 65% bei einer Dehnungsverlängerung von 50%.
Schicht nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Vielzahl von unregelmäßigen ballonähnlichen Blasen und Röhren, wobei das Verhältnis von Röhren zu Blasen in der Schicht von 90/10 bis 20/80 ist.
Schicht nach Anspruch 1, wobei die Zugkraft in dem Bereich von 0,5 zu 2,5 Pfund pro Inch (8,93 bis 44,65 kg/m) an Film ist.
Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Film aus einem festen polymeren Vorgängerfilm hergestellt ist.
Schicht nach Anspruch 4, wobei der polymere Vorgängerfilme ein Copolymer des Ethylens und ein Comonomer polymerisiert unter Einsatz eines „siegle-site" Polymerisationskatalysators des Metallocentyps umfasst.
Schicht von Anspruch 5, wobei das Comonomer Styrol oder ein oder mehrere ethylenisch ungesättigte Olefine mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen oder eine Kobination davon umfasst.
Schicht nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Vorgängerfilm zusätzliche Bestandteile enthält umfassend „low density" Polyethylen.
Schicht nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Copolymer hat: eine Dichte in dem Bereich von 0,86 bis 0,93 g/cm³; eine molekulare Gewichtsverteilung in dem Bereich von 1,0 bis 3,5; und ein Schmelzindex in dem Bereich von 0,5 bis 1,0 g/10 min.
Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei: der Film mit Löchern eine erste Seite (66), die eine dreidimensionale Oberflächenstruktur hat, enthält und eine gegenüberliegende zweite Seite (67), die eine dreidimensionale Oberflächenstruktur hat, enthält; die erste Seite (66) erste, zweite, dritte und vierte Oberflächen hat, wobei die erste Oberfläche eine Vielzahl von Rippen aufweist, wobei die zweite Oberfläche abfallend ist, um die erste Oberfläche und die dritte Oberfläche zu verbinden, wobei die dritte Oberfläche makroskopische Löcher (70) hat, im Allgemeinen in Reihen arrangiert; und wobei die vierte Oberfläche Löcher und Blasen hat; und die zweite Seite (67) im Allgemeinen ein Negativbild der ersten Seite (66) aufweist und Gruppen von Röhren enthält, die in Löchern und entleerten, ballonähnlichen Blasen enden und dem Film mit Löchern ein gewebeähnliches Gefühl verleihen.
Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 9, in der der Film mit Löchern: eine Dicke in dem Bereich von 2,25 bis 30 mils (0,0572 bis 0,7620 mm) hat; ein Basisgewicht im Bereich von 0,7 zu 4,5 oz/yd² (23,73 bis 152,6 g/m²) hat; eine Elastizität aufweist, die eine mindestens 50% Dehnungsverlängerung zulässt, wenn einer Zugkraft in einem Bereich von 0,5 bis 2 Pfund pro Inch (8,9 bis 35,72 kg/m) an Film ausgesetzt; mindestens 70% Rückstellung bei einer Dehnungsverlängerung von 50% aufweist; ein Verhältnis von Rückstellenergie zu Dehnungsenergie multipliziert mit 100 aufweist, das größer ist als 25, bevorzugt größer als 40, bei einer Dehnungsverlängerung von 50%; eine Bruchzugfestigkeit in einem Bereich von 2 bis 7 Pfund pro Inch (35,72 bis 125,0 kg/m) an Film hat; eine Bruchdehnung in einem Bereich von 200 bis 500% hat, wenn der Film in irgendeine Richtung verlängert wird; eine Frazier-Luftdurchlässigkeit in dem Bereich von 20 bis 300 Kubikfuß pro min. pro Quadratfuß (101,5 bis 1.523, 1 Liter/s/m²) hat; unregelmäßig geformte Löcher hat; Löcher mit einer mittleren Lochgröße, ausgedrückt als äquivalenter Kreisdurchmesser (ECD), in dem Bereich von 1,0 bis 10,0 mils (0,0254 bis 0,2540 mm) hat; eine offene Fläche in dem Bereich von 0,5 bis 20% hat; eine ECD COV in dem Bereich von 18 bis 79% hat; und eine Feuchtdampftransferrate hat, die größer als 300 g/m²/24 h ist.
Ein wegwerfbarer absorbierender Artikel (10) umfassend: einen absorbierenden Streifen (16); und eine Schicht (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die an dem absorbierenden Streifen befestigt ist.
Wegwerfbare absorbierende Artikel nach Anspruch 11, wobei: die Schicht eine Haftbeschichtung auf der dem absorbierenden Streifen zugewandten Seite enthält.
Wegwerfbare absorbierende Artikel nach Anspruch 11 oder 12, der: eine Bandage, einen Wundverband, eine Wegwerfbinde, einen Schutzartikel für weibliche Hygiene, oder eine Inkontinenzvorrichtung für Erwachsene, geeignet um Ausfluss von einer inkontinenten Person zu absorbieren, darstellt.