DE69932239T2

DE69932239T2 - Diskontinuierlich expandierbare bahnmaterialien

Info

Publication number: DE69932239T2
Application number: DE69932239T
Authority: DE
Inventors: Christofer Fuchs; Michael Divo; Ludwig Busam
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1998-05-05
Filing date: 1999-05-05
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2019-05-06
Also published as: KR100369376B1; EP1075381A1; WO1999056941A1; ATE332227T1; JP2002513865A; EP1075381B1; KR20010043364A; EP0963835A1; CA2329794A1; AU3971199A; DE69932239D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Bahnmaterialien, die bei der Herstellung von großen Mengen von Artikeln verwendet werden können, die unter anderem aus kontinuierlich zugeführten Bahnmaterialien zusammengesetzt sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung diejenigen Bahnmaterialien, die durch eine vorbestimmte Verlängerung mit relativ geringem Widerstand ausdehnbar sind.
HINTERGRUND
Bahnmaterialien sind im Stand der Technik wohl bekannt, besonders zur Verwendung in der industriellen Fertigung von großen Mengen von diskreten Artikeln. Die Bahnmaterialien weisen typischerweise eine zweidimensionale Konfiguration auf, wobei die Längsabmessung im Wesentlichen größer ist als die Querabmessung. Üblicherweise ist die Längsabmessung eines Bahnmaterials außerdem im Wesentlichen größer als die Länge des Stücks Bahnmaterial, das tatsächlich bei der Herstellung eines einzelnen diskreten Artikels verwendet wird. Während des Herstellungsverfahrens wird das Bahnmaterial in kontinuierlicher Längsform zugeführt und anschließend während des Herstellungsverfahrens in diskrete Stücke geschnitten.
Für viele Anwendungen ist es bevorzugt, Bahnmaterialien zu verwenden, die in Längsrichtung ausdehnbar sind, ohne ihre Funktionalität zu verlieren. Diese Bahnmaterialien sind besonders nützlich, wenn sie an Elementen unterschiedlicher Größe oder Position befestigt sind. Die Ausdehnbarkeit des Bahnmaterials ermöglicht es ihm, sich an die neue Größe oder Position des Elements, an dem es befestigt ist, anzupassen.
In einigen Fällen ist es wünschenswert, dass das Bahnmaterial ein spezifisches Verlängerungsverhalten aufweist. Um die Zunahme oder die Bewegung des befestigten Elements auf ein bestimmtes Maß zu beschränken, sollte das Bahnmaterial nur um ein begrenztes Maß ausgedehnt werden und gleichzeitig nur einen geringen Widerstand während dieser Ausdehnung aufweisen. Nach der Ausdehnung sollte das Bahnmaterial Eigenschaften ähnlich einem herkömmlichen Bahnmaterial aufweisen.
In den US-Patentanmeldungen Nr. 5,518.801, erteilt an Chappell, Nr. 5650214, erteilt an Anderson, und Nr. 5,691,035, erteilt an Chappell, werden Bahnmaterialien, die ein Elastic-ähnliches Verhalten aufweisen, offenbart. Genauer werden diese Bahnmaterialien so beschrieben, dass sie eine Verlängerung und Rückformung mit einem bestimmten und plötzlichen Anstieg der der Verlängerung widerstehenden Kraft aufweisen, wobei dieser bestimmte und plötzliche Anstieg der Widerstandskraft eine weitere Verlängerung gegen relativ geringe Verlängerungskräfte beschränkt.
US-Patent Nr. 2,474,124 mit dem Titel „Parachute leader" offenbart eine Fallschirmführungsleine, umfassend eine stoßdämpfende Führungsleine und eine parallele Hilfsführungsleine, wobei die Hilfsführungsleine länger ist als die stoßdämpfende Führungsleine. Die gefaltete oder geraffte Hilfsführungsleine kann eine Leine sein, durch die das Ausmaß, bis zu dem die stoßdämpfende Führungsleine gezogen werden kann, beschränkt wird.
Obwohl Fortschritte in Richtung eines Bahnmaterials, das um ein vorbestimmtes Maß ausdehnbar ist, erzielt wurden, erfordert diese Ausdehnung eine im Wesentlichen konstante Dehnungsspannung.
Es bleibt jedoch das Problem bestehen, ein Bahnmaterial bereitzustellen, das mit relativ geringem Widerstand um ein vorbestimmtes Maß ausgedehnt werden kann.
Die vorliegende Erfindung sind diskontinuierliche ausdehnbare Bahnmaterialien mit einer Längsabmessung und einer Querabmessung, die im Wesentlichen kleiner ist als die Längsabmessung, und mit mindestens einem Mittel zur Längsdehnung, welche dadurch gekennzeichnet sind, dass die relative Reduzierung der Dehnungsspannung mindestens 50 %, vorzugsweise mindestens 75 %, noch mehr bevorzugt mindestens 90 % beträgt, wenn ein solches Bahnmaterial dem diskontinuierlichen Dehnungsversuch unterzogen wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein diskontinuierlich ausdehnbares Bahnmaterial bereitzustellen, das eine Dehnungsspannung am Grenzwert der diskontinuierlichen Dehnung von mehr als 1 Newton pro 0,0254 Meter aufweist und das eine Dehnungsspannung am Punkt der diskontinuierlichen Dehnung von weniger als 0,5 Newton pro 0,0254 Meter aufweist, vorzugsweise weniger als 0,25 Newton pro 0,0254 Meter, noch mehr bevorzugt weniger als 0,1 Newton pro 0,0254 Meter gemäß Messung beim diskontinuierlichen Dehnungsversuch.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein diskontinuierlich ausdehnbares Bahnmaterial bereitzustellen, das eine relative Verlängerung am Reißpunkt von mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 50 % gemäß Messung beim diskontinuierlichen Dehnungsversuch aufweist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein diskontinuierlich ausdehnbares Bahnmaterial bereitzustellen, das einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, wobei der erste Bereich ein anderes Basisgewicht aufweist als der zweite Bereich. Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches Bahnmaterial bereitzustellen, das eine relative Basisgewichtsabweichung von weniger als 10 %, vorzugsweise weniger als 5 % aufweist, wenn es dem Basisgewichtsabweichungsversuch unterzogen wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein diskontinuierlich ausdehnbares Bahnmaterial bereitzustellen, das eine Kontraktionsspannung von weniger als 0,5 Newton pro 0,0254 Meter aufweist, wenn das Bahnmaterial der Kontraktionskraft beim diskontinuierlichen Dehnungsversuch ausgesetzt wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein diskontinuierlich ausdehnbares Bahnmaterial bereitzustellen, das mindestens einen Bereich aufweist, der mit zunehmender Verlängerung eine monoton ansteigende Zugkraft aufweist, wenn der Bereich dem Dehnungsspannungsversuch unterzogen wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein diskontinuierlich ausdehnbares Bahnmaterial bereitzustellen, das zusätzlich mindestens ein Mittel zur Verhinderung einer zerreißenden Ausdehnung umfasst.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1: Kurve für Dehnungsspannung vs. relative Verlängerung eines erfindungsgemäßen Bahnmaterials.
2: Kurve für Dehnungsspannung vs. relative Verlängerung eines vergleichbaren Vliesbahnmaterials.
3: Kurve für Dehnungsspannung vs. relative Verlängerung eines vergleichbaren Folienbahnmaterials.
4: Kurve für Dehnungsspannung vs. relative Verlängerung eines vergleichbaren Bahnmaterials, das ein Elastic-ähnliches Verhalten aufweist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Bahnmaterialien, die bei der Herstellung großer Mengen von Artikeln verwendet werden, die unter anderem aus kontinuierlich zugeführten Bahnmaterialien zusammengesetzt sind. Diese Bahnmaterialien werden vorzugsweise als rollendes Material zugeführt und schließen Faserbahnen, nicht faserige Bahnen und Schaumstoffe ein.
Der Begriff „Bahnmaterial", wie hier verwendet, betrifft ein flächiges Material oder einen Verbundstoff oder ein Laminat, umfassend zwei oder mehr flächige Materialien. Beispielsweise kann ein Bahnmaterial eine Faserbahn, eine nicht faserige Bahn, ein Schaumstoff oder dergleichen sein.
Das Bahnmaterial der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen zweidimensional, d. h., die Dicke des Bahnmaterials ist viel kleiner als seine Längs- und seine Querabmessung. Außerdem ist die Querabmessung des Bahnmaterials im Wesentlichen kleiner als seine Längsabmessung. Die Längsabmessung überschreitet vorzugsweise die Querabmessung um den Faktor 100, am meisten bevorzugt ist die Längsabmessung des Bahnmaterials der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen unendlich.
Darüber hinaus weist das Bahnmaterial der vorliegenden Erfindung eine erste Außenoberfläche und eine zweite Außenoberfläche gegenüber der ersten Oberfläche auf. Das Bahnmaterial der vorliegenden Erfindung kann auch verborgene Oberflächen umfassen, einschließlich erster und zweiter verborgener Oberflächen, je nachdem, mit welcher Außenoberfläche sie verbunden sind. Mindestens ein Teil jeder verborgenen Oberfläche hat Kontakt zu mindestens einem Teil einer anderen verborgenen Oberfläche, wie nach dem Falten eines herkömmlichen Bahnmaterials. Diese verborgenen Oberflächen können während der Ausdehnung des Bahnmaterials der vorliegenden Erfindung Teil der jeweiligen Außenoberfläche werden.
Eine Ausführungsform des Bahnmaterials der vorliegenden Erfindung ist eine Faserbahn, wie eine Gewebebahn, eine Vliesbahn, eine Gewebebahn, eine Strickbahn oder dergleichen. Solche Faserbahnen können natürliche Fasern (z. B. Holz- oder Baumwollfasern), synthetische Fasern (z. B. Polyester- oder Polypropylenfasern) oder eine Kombination von natürlichen und synthetischen Fasern umfassen. Die Vliesbahnmaterialien können – ohne darauf beschränkt zu sein – durch Verfahren, die im Allgemeinen als Spunlacing, Spinnvlies, schmelzgeblasen, kardiert und/oder luftdurchleitungs- oder kalandriergebunden bezeichnet werden, hergestellt sein. Die Faserbahnen der vorliegenden Erfindung können absorbierend oder nicht absorbierend, flüssigkeitsdurchlässig oder flüssigkeitsundurchlässig sein.
Eine andere Ausführungsform des Bahnmaterials der vorliegenden Erfindung ist eine nicht faserige Bahn, wie eine Folie. Nicht faserige Bahnmaterialien der vorliegenden Erfindung können aus Polyolefinen wie Polyethylenen bestehen, einschließlich linearen Polyethylens niedriger Dichte (LLDPE), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), Polyethylen ultraniedriger Dichte (ULDPE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE) oder Polypropylen und Mischungen davon mit den vorstehenden und anderen Materialien. Beispiele für andere geeignete polymere Materialien, die ebenfalls verwendet werden können, schließen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Polyester, Polyurethane, kompostierbare oder biologisch abbaubare Polymere, Wärmekontraktionspolymere, thermoplastische Elastomere, Metallocen-Katalysator-basierte Polymere (z. B. INSITE^TM, erhältlich von Dow Chemical Company, und Exxact^TM, erhältlich von Exxon), und atmungsaktive Polymere ein.
Das nicht faserige Bahnmaterial kann auch aus einer durchlässigen Folie, einer makroskopisch ausgedehnten, dreidimensionalen geformten Folie, einem Absorptionsmittel oder Schaumstoff, einer gefüllten Zusammensetzung oder aus Laminaten und/oder Kombinationen davon bestehen.
Bahnmaterialien der vorliegenden Erfindung können Laminate der oben erwähnten Materialien einschließen. Laminate können durch eine beliebige Anzahl von Klebeverfahren, die dem Fachmann bekannt sind, verbunden werden. Solche Klebeverfahren umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, thermisches Kleben, Klebverbindung (unter Verwendung beliebiger der Reihe von Klebstoffen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Sprühklebstoffen, Heißschmelzklebern, latexbasierten Klebstoffen und dergleichen), Ultraschallkleben und Extrusionslaminierung, wobei eine polymere Folie direkt auf ein Substrat gegossen wird und, während sie sich noch in teilweise geschmolzenem Zustand befindet, mit einer Seite des Substrats verklebt, oder durch Anlagerung von schmelzgeblasenen Vliesfasern direkt auf einem Substrat.
Als Alternative kann das Bahnmaterial der vorliegenden Erfindung auch diskret verteilte Substanzen umfassen, die an das Bahnmaterial gebunden sind.
Ein wesentliches Element des Bahnmaterials der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass es mindestens ein Mittel zur Längsdehnung umfasst.
Der Begriff „Mittel zur Längsdehnung", wie hier verwendet, bezieht sich auf ein Mittel, das es dem Bahnmaterial ermöglicht, sich um ein vorbestimmtes Maß in Längsrichtung auszudehnen. Nach dieser Ausdehnung zeigt das Bahnmaterial vorzugsweise ein Verhalten unter Längsspannung ähnlich wie bei einem herkömmlichen Bahnmaterial.
Vorzugsweise ist die Längsdehnung eines Bahnmaterials der vorliegenden Erfindung unumkehrbar, nach der vorbestimmten Längsdehnung besteht keine Kontraktionsspannung, durch die das Bahnmaterial wieder in seine nicht ausgedehnte Konfiguration zurückgezogen wird.
Im Allgemeinen kann ein Bereich des Bahnmaterials, dessen Umfang mit dem Umfang eines Mittels zur Längsdehnung übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet werden, dass er einen mindestens teilweise gebogenen Längsoberflächenumriss aufweist. Infolgedessen ist die Länge des Längsoberflächenumrisses dieses Bahnmaterialbereichs im Wesentlichen länger als der Längsabstand der beiden Querränder, die den Bereich begrenzen. Genauer ist die Differenz zwischen der Länge des Oberflächenumrisses und dem Längsabstand zwischen den begrenzenden Querrändern die vorbestimmte Ausdehnungslänge, die für den Bereich des Bahnmaterials, der das Mittel zur Längsdehnung umfasst, erreichbar ist.
Der Begriff „Länge des Längsoberflächenumrisses", wie hier verwendet, bezieht sich auf die Länge eines Bereichs eines Bahnmaterials, wobei die Länge entlang einer möglicherweise gebogenen Bahn gemessen wird, die der Längsabmessung der Außenoberfläche und der verborgenen Oberfläche folgt, da diese miteinander verbunden sind.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Mittels zur Längsdehnung der vorliegenden Erfindung ist eine doppelte Querfaltung, die es ermöglicht, dass die Längsabmessung des Bahnmaterials beim Entfalten im Wesentlichen zunimmt.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Mittels zur Längsdehnung der vorliegenden Erfindung mit einem gebogenen Längsoberflächenumriss ist in einem erfindungsgemäßen Bahnmaterial enthalten, das durch Anordnen eines herkömmlichen Vorläufer-Bahnmaterials in einer Z-Querfaltung erreicht wird.
Der Begriff „Z-Querfaltung", wie hier verwendet, bezieht sich auf zwei Querfaltungen, die so angeordnet sind, dass der Längsquerschnitt des Bahnmaterials wie der Buchstabe „Z" aussieht, wenn er von der Seite aus betrachtet wird. Genauer liegt die erste Oberfläche des Vorläufer-Bahnmaterials zwischen der ersten Querfaltung und der zweiten Querfaltung in dichter Nähe zur ersten Oberfläche an der gegenüberliegenden Seite der ersten Querfaltung, und die zweite Oberfläche des Vorläufer-Bahnmaterials zwischen der ersten Querfaltung und der zweiten Querfaltung liegt in dichter Nähe zur zweiten Oberfläche an der gegenüberliegenden Seite der zweiten Querfaltung. Die Z-Faltung ermöglicht es, dass die Bahn ein Mittel zur Längsdehnung umfasst, ohne ihre hauptsächlich zweidimensionale Konfiguration zu verlieren.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform des Mittels zur Längsdehnung der vorliegenden Erfindung ist eine Vielzahl von Querfaltungen, die in dichter Nähe zueinander liegen, nachfolgend Zickzackfaltung genannt.
Bei dem Mittel zur Längsdehnung der vorliegenden Erfindung kann es sich auch, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, um Bereiche des Bahnmaterials handeln, die mechanisch gespannt, gekreppt, gewellt, „ringgewalzt" oder gefältelt sind.
Der Prozess des „Ringwalzens" eines Bahnmaterials ist in der US-Patentanmeldung Nr. 4,517,714, erteilt an Sneed, beschrieben. Alle diese Behandlungen müssen in der Querrichtung ausgeführt werden, um das Bahnmaterial in Längsrichtung ausdehnbar zu machen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Bahnmaterials der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vielzahl von Mitteln zur Längsdehnung, die in Längsrichtung beabstandet sind, wodurch es ermöglicht wird, dass sich das Bahnmaterial lokal an den Positionen des Mittels zur Längsdehnung ausdehnen kann. Bei einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform befindet sich das Mittel zur Längsdehnung in gleichen Längsabständen, um eine periodische lokale Ausdehnung der Bahn zu ermöglichen, wenn diese umgewandelt wird.
Vorzugsweise umfasst das Bahnmaterial der vorliegenden Erfindung zusätzlich mindestens ein Mittel zur Verhinderung einer zerreißenden Ausdehnung.
Der Begriff „Mittel zur Verhinderung einer zerreißenden Ausdehnung", wie hier verwendet, bezieht sich auf ein Mittel, das die Längsdehnung eines Bahnmaterials, das ein Mittel zur Längsdehnung umfasst, verhindert. Darüber hinaus ist das Mittel zur Verhinderung einer zerreißenden Ausdehnung durch auf die Bahn ausgeübte Längsspannung zerreißbar. Nach dem Zerreißen des Mittels zur Verhinderung einer zerreißenden Ausdehnung kann das Mittel zur Längsdehnung verwendet werden, um das Bahnmaterial an der Position des jeweiligen Mittels zur Längsdehnung in Längsrichtung auszudehnen.
Im Allgemeinen weist das Mittel zur Verhinderung einer zerreißenden Ausdehnung der vorliegenden Erfindung die begrenzenden Querränder eines Bahnmaterialbereichs auf, der ein Mittel zur Längsdehnung umfasst, in einem Abstand, der kleiner ist als die Länge des Längsoberflächenumrisses zwischen den beiden begrenzenden Querrändern.
Vorzugsweise verhindert das Mittel zur Verhinderung einer zerreißenden Ausdehnung die relative Bewegung von verborgenen Oberflächenbereichen des Bahnmaterials, die entlang des Längsoberflächenumrisses beabstandet sind. Dies kann durch mindestens teilweise direkte Verbindung oder mindestens teilweise indirekte Verbindung, wie Randverbindung, erreicht werden.
Das Mittel zur Verhinderung einer zerreißenden Ausdehnung der vorliegenden Erfindung umfasst, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Klebverbindung, Kohäsionsverbindung, Ultraschallverbindung, Heißkleben, Druckverbindung, Reibverbindung, autogene Verbindung oder Kombinationen von verschiedenen Verbindungsverfahren.
Das Mittel zur Verhinderung einer zerreißenden Ausdehnung kann auch eine mechanische Fixierung durch eine mechanische Fixiervorrichtung, wie eine Klammer oder einen Faden, oder durch Faserverflechtung sein.
Als Alternative kann das Mittel zur Verhinderung einer zerreißenden Ausdehnung ein Bereich des Bahnmaterials mit geringer oder keiner Ausdehnbarkeit in Längsrichtung sein, der in Längsrichtung parallel zu einem in Längsrichtung ausdehnbaren Bereich des Bahnmaterials angeordnet ist.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Bahnmaterials der vorliegenden Erfindung ist das Mittel zur Verhinderung einer zerreißenden Ausdehnung dicht an den Längsrändern des Bahnmaterials positioniert, um eine mögliche Beeinträchtigung der Bahnintegrität in der Mitte der Bahn durch Zerreißen des Mittels zur Verhinderung einer zerreißenden Ausdehnung zu vermeiden. Als Alternative kann das Mittel zur Verhinderung einer zerreißenden Ausdehnung in getrennten beabstandeten Positionen angeordnet sein, um die Beeinträchtigung zu minimieren.
Das Mittel zur Verhinderung einer zerreißenden Ausdehnung der vorliegenden Erfindung kann durch Anwenden einer Längsspannung auf das Bahnmaterial aus einandergerissen werden, ohne die gesamte Bahn zu zerreißen. Daher muss die Zerreißkraft des Mittel zur Verhinderung einer zerreißenden Ausdehnung im Wesentlichen geringer sein als die Zerreißkraft des Bahnmaterials.
Das Bahnmaterial der vorliegenden Erfindung zeigt ein diskontinuierliches Ausdehnungsverhalten. Es dehnt sich mit relativ geringem Widerstand bis zu einem bestimmten Grad aus und zeigt dann einen schnellen Anstieg der Dehnungsspannung, wodurch seine Ausdehnung im Wesentlichen auf diesen bestimmten Grad beschränkt wird. In seinem nicht ausgedehnten Zustand weist das Bahnmaterial der vorliegenden Erfindung eine Dehnungsspannung auf, die verhältnismäßig größer ist als die Dehnungsspannung während dieser begrenzten Ausdehnung mit geringem Widerstand. Dies ermöglicht die Umwandlung des Bahnmaterials in seinen nicht ausgedehnten Zustand, gefolgt von einer schnellen Ausdehnung der Bahn, hervorgerufen durch eine erhöhte Bahnspannung in Längsrichtung.
Eine typische Dehnungsspannung vs. relative Verlängerung des Bahnmaterials der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt. Die Kurve für Dehnungsspannung vs. relative Verlängerung des Bahnmaterials der vorliegenden Erfindung weist mindestens zwei lokale Maxima auf. Das Maximum mit der größten Verlängerung entspricht dem Reißpunkt der Bahn, während das Maximum mit der kleinsten Verlängerung den Grenzwert der diskontinuierlichen Dehnung widerspiegelt. Das absolute Minimum zwischen diesen beiden Maxima liegt innerhalb des Bereichs der diskontinuierlichen Dehnung und wird nachfolgend als Punkt der diskontinuierlichen Dehnung bezeichnet.
Vorzugsweise weist das Bahnmaterial der vorliegenden Erfindung eine relative Reduzierung der Dehnungsspannung von mindestens 50 %, mehr bevorzugt 75 %, noch mehr bevorzugt 90 % auf. Durch diesen Parameter, der durch den in der vorliegenden Anmeldung offenbarten diskontinuierlichen Dehnungsversuch erhalten wird, wird quantitativ bestimmt, um wie viel die Dehnungsspannung des Bahnmaterials verrin gert wird, wenn dieses bis zum Punkt der diskontinuierlichen Dehnung ausgedehnt wird.
2 zeigt die Kurve für Dehnungsspannung vs. relative Verlängerung für ein herkömmliches Bahnmaterial, beispielhaft dargestellt durch ein Vliesbahnmaterial, erhältlich von Fiberweb Sweden AB, Norrköping, Schweden, unter der Bezeichnung Holmestra D018B mit einem Basisgewicht von 18 Gramm pro Quadratmeter. Diese Kurve unterscheidet sich insofern deutlich von der Kurve eines Bahnmaterials der vorliegenden Erfindung, als diese Kurve nur ein Dehnungsspannungsmaximum umfasst. Daher liegen herkömmliche Bahnmaterialien wie dieser Vlies nicht innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt die Kurve für Dehnungsspannung vs. relative Verlängerung für Beispiel 3, ein herkömmliches Folien-Bahnmaterial, erhältlich von American National Can, Chicago, Illinois/USA, unter der Bezeichnung Parafilm. Diese Kurve weist zwei lokale Maxima auf, und die Dehnungsspannung fällt zwischen den beiden Maxima um etwa 37 % ab. Dieses Bahnmaterial liegt jedoch nicht innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, da ein erfindungsgemäßes Bahnmaterial eine relative Reduzierung der Dehnungsspannung von mindestens 50 % aufweisen muss.
4 zeigt die Dehnungsspannung von Beispiel 4, einem Bahnmaterial mit einem Elastic-ähnlichen Verhalten gemäß der US-Patentanmeldung Nr. 5,691,035. Diese Kurve umfasst nur ein Maximum am Reißpunkt. Daher fällt dieses Bahnmaterial nicht in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
Vorzugsweise beträgt die Dehnungsspannung des Bahnmaterials der vorliegenden Erfindung am Grenzwert der diskontinuierlichen Dehnung mehr als 1 Newton pro 0,0254 Meter, während die Dehnungsspannung am Punkt der diskontinuierlichen Dehnung weniger als 0,5 Newton pro 0,0254 Meter beträgt, mehr bevorzugt weniger als 0,25 Newton pro 0,0254 Meter, noch mehr bevorzugt weniger als 0,1 Newton pro 0,0254 Meter.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Bahnmaterial, das einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, wobei sich beide Bereiche in Längsrichtung erstrecken und die gesamte Querabmessung des Bahnmaterials einschließen, wobei der zweite Bereich ein höheres Basisgewicht aufweist als der erste Bereich. In einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform des Bahnmaterials der vorliegenden Erfindung umfasst der zweite Bereich mindestens ein Mittel zur Längsdehnung, während der erste Bereich kein Mittel zur Längsdehnung umfasst. Noch mehr bevorzugt wird das Basisgewicht des zweiten Bereichs so gewählt, dass nach der Ausdehnung durch das Mittel zur Längsdehnung das Basisgewicht des zweiten Bereichs im Wesentlichen dem Basisgewicht des ersten Bereichs ähnlich ist. Diese Eigenschaft wird mit Hilfe des Basisgewichtsabweichungsversuchs gemessen. Vorzugsweise beträgt die relative Basisgewichtsabweichung des Bahnmaterials der vorliegenden Erfindung weniger als 10 %, mehr bevorzugt weniger als 5 %. Der Vorteil dieser besonderen Ausführungsform liegt darin, dass das Bahnmaterial nach der Ausdehnung durch das vorbestimmte Maß ein im Wesentlichen gleichmäßiges Basisgewicht aufweist.
Vorzugsweise weist das Bahnmaterial der vorliegenden Erfindung eine gesamte relative Verlängerung von mindestens 50 % am Reißpunkt auf, wenn es dem diskontinuierlichen Dehnungsversuch unterzogen wird, mehr bevorzugt eine gesamte relative Verlängerung von mindestens 75 %.
Vorzugsweise ist das Bahnmaterial der vorliegenden Erfindung oder mindestens ein Bereich davon, der mindestens ein Mittel zur Längsdehnung umfasst, nach Deaktivierung des Mittels zur Verhinderung einer zerreißenden Ausdehnung um mindestens 50 %, mehr bevorzugt um mindestens 100 %, noch mehr bevorzugt um mindestens 150 % seiner ursprünglichen ungespannten Länge ausdehnbar.
Die relative Ausdehnbarkeit wird mit dem in dieser Anmeldung offenbarten Versuch zur Ausdehnung nach Deaktivierung quantitativ bestimmt.
Beispiele
Beispiel 1: Vliesbahnmaterial mit Z-Faltung
Dieses Beispiel wird aufgeführt, um das Prinzip der vorliegenden Erfindung zu demonstrieren.
Ein Spinnvlies-Schmelzblas-Spinnvlies-Vliesbahnmaterial, erhältlich von Corovin GmbH, Peine, Deutschland, unter der Bezeichnung MD3000, überwiegend aus Polypropylenfasern bestehend, wurde in einen Längsstreifen mit einer Länge von 20 Zentimetern und einer Breite von 2,54 Zentimetern geschnitten. Das Bahnmaterial wurde durch die folgenden Schritte in einer Z-Querfaltung angeordnet:
An Positionen, die 5 und 8 Zentimeter von einem der Querränder entfernt sind, wurde der Bahnmaterialstreifen quer gefaltet.
Die 8 Zentimeter entfernte Querfaltung wurde auf das Bahnmaterial zurückgefaltet und berührte es etwa zwei Zentimeter vom Querrand entfernt.
Um die Z-Faltung zu sichern, wurden die Längsränder der drei Schichten, welche die Z-Faltung bilden, bis zu einer Tiefe von einem Millimeter heißverklebt, indem eine Temperatur angewendet wurde, die geringfügig höher war als der Schmelzpunkt der Fasern des Vliesbahnmaterials.
Die endgültige Länge des Bahnmaterialstreifens mit Z-Faltung betrug 140 Millimeter.
Die relative Reduzierung der Dehnungsspannung von Beispiel 1 betrug 37 %, wenn es dem Versuch zur Verhinderung der deaktivierten Ausdehnung unterzogen wurde.
Beispiel 2: Vergleichbares Vliesbahnmaterial
Beispiel 2 ist ein aus Polypropylenfasern hergestelltes Spinnvlies-Vliesbahnmaterial mit einem Basisgewicht von 18 Gramm pro Quadratmeter. Das Bahnmaterial ist von Fiberweb Sweden AB, Norrköping, Schweden, unter der Bezeichnung Holmestra D018B erhältlich.
Beispiel 3: Vergleichbares Folienbahnmaterial
Beispiel 3 ist ein Polymer-Folienbahnmaterial, das von American National Can, Chicago, Illinois/USA, unter der Bezeichnung Parafilm erhältlich ist.
Beispiel 4: Vergleichbares Bahnmaterial mit Elastic-ähnlichem Verhalten
Beispiel 4 ist ein dünnes polymeres Folienbahnmaterial, das überwiegend aus linearem Polyethylen mittlerer Dichte plus linearem Polyethylen niedriger Dichte, erhältlich von Tredegar Inc., Terre Haute, Indiana/USA, unter der Bezeichnung X-8998, besteht, welches gemäß der US-Patentanmeldung Nr. 5,691,035 gebildet wurde.
Verfahren
Dehnungsspannungsversuch
Der Dehnungsspannungsversuch dient zum Messen der Dehnungsspannungseigenschaften gegenüber den prozentualen Verlängerungseigenschaften. Die Versuche werden auf einer Messvorrichtung für Standard-Spannungs-Dehnungskurven durchgeführt, wie einem Zwick-Modell 1445, erhältlich von Zwick GmbH & Co., Ulm, Deutschland, das an einen Compaq Prolinea 466-Computer, erhältlich von Compaq Computer Corporation, Houston, Texas/USA, angeschlossen ist, auf dem die Software Zwick 7047.4b, die von Zwick GmbH & Co., Ulm, Deutschland, erhältlich ist, ausgeführt wird. Alle wesentlichen Parameter, die für den Versuch benötigt werden, werden für jeden Versuch in die Zwick 7047.4b-Software eingegeben. Die gesamte Datenerfassung, Datenanalyse und grafische Darstellung erfolgt ebenfalls mit der Zwick 7047.4b-Software.
Die für diesen Versuch verwendeten Proben sind 25,4 Millimeter breit und 140 Millimeter lang, wobei die lange Achse der Probe parallel zur Längsabmessung des Bahnmaterials geschnitten wird. Die Probe sollte mit einer scharfen Stanze oder ei nem geeigneten scharfen Schneidegerät, das zum Schneiden einer (25,4 +/– 1) Millimeter breiten Probe ohne Beschädigung der Probenränder bestimmt ist, geschnitten werden. Die Probe sollte so geschnitten werden, dass ein Bereich, der für das Mittel zur Längsdehnung typisch ist, dargestellt wird. Es wird Fälle geben (aufgrund von Variationen in entweder der Größe oder dem Abstand des Mittels zur Längsdehnung), in denen es notwendig sein wird, entweder größere oder kleinere Proben als hier vorgeschlagen zu schneiden. In diesem Fall ist es sehr wichtig, (zusammen mit allen protokollierten Daten) die Größe der Probe und den Bereich des Bahnmaterials, dem sie entnommen wurde, zu notieren und vorzugsweise ein schematisches Diagramm des für die Probe verwendeten typischen Bereichs einzuschließen. Außerdem müssen die Ergebnisse unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Länge berechnet werden. Drei Proben eines gegebenen Materials werden getestet.
Die Greifer der Zwick bestehen aus luftbetätigten Greifern, die dazu bestimmt sind, die gesamte Greifkraft entlang einer einzigen, senkrecht zur Richtung der Versuchsbelastung verlaufenden Linie zu konzentrieren, und eine flache Oberfläche und eine gegenüberliegende Fläche aufweisen, aus der ein Halbkreis herausragt, um das Rutschen der Probe zu minimieren. Der Abstand zwischen den Linien der Greifkraft sollte gemäß Messung mit einem Stahlmaßstab, der neben die Greifer gehalten wird, 100 Millimeter betragen. Dieser Abstand wird von hier an als die „Messlänge" bezeichnet. Die Probe wird in den Greifern befestigt, wobei ihre Längsachse senkrecht zur Richtung der angewandten prozentualen Verlängerung verläuft. Die Kreuzkopfgeschwindigkeit wird auf 500 Millimeter pro Minute eingestellt. Der Kreuzkopf verlängert die Probe, bis die Probe bricht.
Als Ergebnis wird eine Kurve der Dehnungsspannung als Funktion der relativen Verlängerung des Bahnmaterials erhalten.
Diskontinuierlicher Dehnungsversuch
Der diskontinuierliche Dehnungsversuch wird angewendet, um den Grenzwert der diskontinuierlichen Dehnung, den Reißpunkt und die relative Reduzierung der Dehnungsspannung eines Bahnmaterials zu bestimmen.
Zuerst werden drei identische Proben des Bahnmaterials, nachfolgend Proben A1, A2 und A3 genannt, dem Dehnungsspannungsversuch unterzogen.
Aus der resultierenden Kurve für Dehnungsspannung vs. relative Verlängerung für Probe A1 werden die lokalen Maxima der Ausdehnung zusammen mit den jeweiligen relativen Verlängerungen erhalten (das getestete Bahnmaterial ist erfindungsgemäß nicht diskontinuierlich ausdehnbar, wenn die Kurve für Dehnungsspannung vs. relative Verlängerung nur ein Maximum umfasst). Das lokale Maximum mit der kleinsten Verlängerung wird als Grenzwert der diskontinuierlichen Dehnung mit einer jeweiligen Dehnungsspannung T1 und einer jeweiligen relativen Verlängerung E1 bezeichnet. Das lokale Maximum mit der größten Verlängerung wird als Reißpunkt mit einer jeweiligen Dehnungsspannung T2 und einer jeweiligen relativen Ausdehnung E2 bezeichnet. Das absolute Minimum der Dehnungsspannung zwischen E1 und E2 wird nun aus der Kurve für Dehnungsspannung vs. relative Verlängerung für das Bahnmaterial erhalten. Dieses Minimum wird als Punkt der diskontinuierlichen Dehnung mit einer jeweiligen Dehnungsspannung T3 und einer jeweiligen relativen Verlängerung E3 bezeichnet. Dasselbe Verfahren wird für die Proben A2 und A3 durchgeführt.
Schließlich werden die Dehnungsspannungen T2 und T3 für die drei Proben gemittelt, und die relative Reduzierung der Dehnungsspannung RETR für das getestete Bahnmaterial wird durch die Formel RETR = (T2A – T3A)/T2A erhalten, wobei T2A und T3A die jeweiligen Mittelwerte von T2 und T3 sind.
Basisgewichtsabweichungsversuch
Dieser Versuch dient dazu, die Gleichmäßigkeit des Basisgewichts eines Bahnmaterials zu bestimmen, nachdem dieses um ein bestimmtes Maß ausgedehnt wurde, und ermöglicht somit die Erkennung eines bestimmten Typs von ausdehnbaren Bahnmaterialien.
Sechs identische Beispiele für das getestete Bahnmaterial, die nachfolgend als die Proben A1, A2, A3, B1, B2 und B3 bezeichnet werden, werden gemäß der im Dehnungsspannungsversuch beschriebenen Probenherstellung hergestellt. Jede Probe sollte mindestens ein Mittel zur Längsdehnung umfassen. Falls die Probengröße des Dehnungsspannungsversuchs nicht ausreichend ist, um diese Anforderung zu erfüllen, muss der Dehnungsspannungsversuch modifiziert werden, um ausreichend große Bahnmaterialproben aufzunehmen.
Probe A1 wird dem Dehnungsspannungsversuch unterzogen. Aus der resultierenden Kurve für Dehnungsspannung vs. relative Verlängerung wird der Punkt der Kurve bestimmt, der dieselbe Dehnungsspannung aufweist wie der Grenzwert der diskontinuierlichen Dehnung, und die kleinste relative Verlängerung, die größer ist als die relative Verlängerung, die dem Grenzwert der diskontinuierlichen Dehnung entspricht. Dieser Punkt wird nachfolgend als Punkt der vollständigen Dehnung bezeichnet. (Wenn der Punkt der vollständigen Dehnung nicht existiert, dann ist das getestete Bahnmaterial nicht diskontinuierlich ausdehnbar und nicht gemäß diesem Versuch prüfbar.) Dieses Verfahren wird mit den Proben A2 und A3 wiederholt. Die relative Verlängerung E4 wird durch Mittelung über die relative Verlängerung der Punkte der vollständigen Dehnung für die Proben A1, A2 und A3 berechnet.
Probe B1 wird in den Greifern eines Zwicks-Modells 1445, erhältlich von der Zwick GmbH & Co., Ulm, Deutschland, gemäß den Anweisungen des Dehnungsspannungsversuchs befestigt. Anschließend wird Probe B mit Hilfe des Zwick 1445 auf die relative Verlängerung E4 ausgedehnt. Schließlich werden fünf quadratische Stücke Bahnmaterial mit einer Oberfläche von (1 +/– 0,01) Quadratzentimeter aus Probe B1 ausgeschnitten. Die Positionen, an denen die Stücke ausgeschnitten werden, sollten gleichmäßig verteilt entlang der Längsabmessung der Probe B1 gewählt werden und sollten mit Bezug auf die Querrichtung zentriert werden. Alle diese Stücke Bahnmaterial werden mit einer Präzision von einem Mikrogramm gewogen. Dasselbe Verfahren wird mit den Proben B2 und B3 durchgeführt.
Die relative Basisgewichtsabweichung wird erhalten, indem die Standardabweichung der Gewichte der 15 Stücke Bahnmaterial durch das durchschnittliche Gewicht der Stücke geteilt wird.
Versuch zur Kontraktionsspannung bei diskontinuierlicher Dehnung
Mit Hilfe dieses Versuchs wird die Kontraktionsspannung am Punkt der diskontinuierlichen Dehnung bestimmt.
Sechs identische Proben des getesteten Bahnmaterials, nachfolgend als Proben A1, A2, A3, B1, B2 und B3 bezeichnet, werden gemäß der im Dehnungsspannungsversuch beschriebenen Probenherstellung hergestellt.
Probe A1 wird dem Dehnungsspannungsversuch unterzogen. Aus der resultierenden Kurve für Dehnungsspannung vs. relative Verlängerung wird der Punkt der diskontinuierlichen Dehnung bestimmt. Dasselbe Verfahren wird für die Proben A2 und A3 durchgeführt. Die resultierenden relativen Verlängerungen E3 werden gemittelt, der Mittelwert wird nachfolgend als E3A bezeichnet.
Probe B1 wird in den Greifern eines Zwick-Modells 1445, erhältlich von der Zwick GmbH & Co., Ulm, Deutschland, gemäß den Anweisungen des Dehnungsspannungsversuchs befestigt. Anschließend wird Probe B1 mit Hilfe des Zwick 1445 auf die relative Verlängerung E3A, die dem Punkt der diskontinuierlichen Dehnung entspricht, ausgedehnt. Nachdem die Greifer des Zwick-Modells 1445 zum Stillstand gekommen sind, wird die Kraft, mit der versucht wird, die Länge der Bahn in Längsrichtung zu verringern, gemessen. Dasselbe Verfahren wird für die Proben B2 und B3 durchgeführt.
Schließlich wird die Kontraktionsspannung erhalten, indem die für die Proben B1, B2 und B3 gemessenen Kräfte gemittelt werden.

Claims

Bahnmaterial, das im Wesentlichen zweidimensional ist, wobei das Bahnmaterial eine Dicke aufweist, die wesentlich geringer ist als seine Längs- und seine Querabmessung, und wobei das Bahnmaterial aufweist – eine Längsabmessung und eine Querabmessung, welche erheblich geringer als die Längsabmessung ist, – zumindest ein Mittel zur Längsdehnung, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Reduzierung der Dehnungsspannung mindestens 50 % beträgt, wenn das Bahnmaterial dem diskontinuierlichen Dehnungsversuch unterzogen wird.
Bahnmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Reduzierung der Dehnungsspannung mindestens 75 % beträgt, wenn das Bahnmaterial dem diskontinuierlichen Dehnungsversuch unterzogen wird.
Bahnmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Reduzierung der Dehnungsspannung mindestens 90 % beträgt, wenn das Bahnmaterial dem diskontinuierlichen Dehnungsversuch unterzogen wird.
Bahnmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsspannung am Grenzwert der diskontinuierlichen Dehnung mehr als 1 Newton pro 0,0254 Meter und die Dehnungsspannung am Punkt der diskontinuierlichen Dehnung weniger als 0,5 Newton pro 0,0254 Meter beträgt, wenn das Bahnmaterial dem diskontinuierlichen Dehnungsversuch unterzogen wird.
Bahnmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnungsspannung am Grenzwert der diskontinuierlichen Dehnung mehr als 1 Newton pro 0,0254 Meter und die Dehnungsspannung am Punkt der diskontinuierlichen Dehnung weniger als 0,1 Newton pro 0,0254 Meter beträgt, wenn das Bahnmaterial dem diskontinuierlichen Dehnungsversuch unterzogen wird.
Bahnmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Verlängerung am Reißpunkt des Bahnmaterials mindestens 50 % beträgt, wenn das Bahnmaterial dem diskontinuierlichen Dehnungsversuch unterzogen wird.
Bahnmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Verlängerung am Reißpunkt des Bahnmaterials mindestens 75 % beträgt, wenn das Bahnmaterial dem diskontinuierlichen Dehnungsversuch unterzogen wird.
Bahnmaterial nach Anspruch 1, das einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich eine andere flächenbezogene Masse hat als der zweite Bereich.
Bahnmaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bahnmaterial eine relative Abweichung von der flächenbezogenen Masse von weniger als 10 % aufweist, wenn es dem Flächenmassen-Abweichungsversuch unterzogen wird.
Bahnmaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bahnmaterial eine relative Abweichung von der flächenbezogenen Masse von weniger als 5 % aufweist, wenn es dem Flächenmassen-Abweichungsversuch unterzogen wird.
Bahnmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bahnmaterial eine Kontraktionsspannung von weniger als 0,5 Newton pro 0,0254 Meter aufweist, wenn das Bahnmaterial der Kontraktionskraft beim diskontinuierlichen Dehnungsversuch ausgesetzt wird.
Bahnmaterial nach Anspruch 1, das mindestens einen Bereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich bei zunehmender Verlängerung eine mo noton ansteigende Zugkraft aufweist, wenn der Bereich dem Dehnungsspannungsversuch unterzogen wird.
Bahnmaterial nach Anspruch 1, das mindestens ein Mittel zur Längsdehnung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Bahnmaterial außerdem mindestens ein Mittel zur Verhinderung einer zerreißenden Ausdehnung aufweist.