MX2011001176A - Laminado elastico zonificado y metodo para fabricar el mismo. - Google Patents

Laminado elastico zonificado y metodo para fabricar el mismo.

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MX2011001176A
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Matthew Boyd Lake
Bryon Paul Day
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Abstract

La presente invención incluye un laminado estrechado y unido y un proceso para formar un laminado elástica estrechado y unido, el laminado incluye una región elástica primaria y una región elástica secundaria. Un proceso de ejemplo, para formar el laminado incluye el proporcionar un material estrechado y cubrir el material estrechado con una hoja elástica. El material estrechado y la hoja elástica son pasadas a través de un punto de presión entre dos rodillos, los rodillos estando configurados para formar una región elástica primaria y una región elástica secundaria y la región elástica secundaria teniendo una resistencia superior a la de la región elástica primaria.

Description

LAMINADO ELÁSTICO ZONIFICADO Y MÉTODO PARA FABRICAR EL MISMO CAMPO TECNICO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere generalmente al campo de materiales elásticos y similares, y más particularmente materiales elastoméricos que tienen regiones elásticas de diferentes fuerzas.
ANTECEDENTES Los materiales elásticos se han usado en numerosas aplicaciones para mejorar el entalle o la función de la prenda o del producto. Por ejemplo, los materiales elastoméricos se han usado en pañales, productos para el cuidado de la mujer, productos para el cuidado del adulto, prendas para el cuidado de la salud y prendas protectoras industriales. En muchas aplicaciones, los materiales elásticos son unidos a una o más de otras capas a fin de formar las estructuras laminas para usarse sen estas prendas y productos.
Los compuestos elásticos los cuales son adecuados para usarse en tales productos se han formado mediante el unir una capa de polímero de polímero elástico en la forma de una película, una espuma, una tela no tejida o hilos paralelos, a una o más capas de recubrimiento no tejidas. Un compuesto elástico particularmente adecuado es un "laminado estrechado y unido" ("NBL"). En este tipo de compuesto elástico, una capa elástica está unida a una o dos capas de recubrimiento "estrechadas" mientras que la capa elástica esta relajada. La capa o las capas de recubrimiento son extendidas o "estrechadas" para reducir sus dimensiones en la dirección ortogonal a la extensión. Un material "estrechado" o un tejido estrechado se refiere a un material o tejido el cual se ha constreñido en por lo menos una dimensión por procesos tales, de por ejemplo, el jalado. Los laminados unidos y estrechados pueden tener propiedades de estiramiento y recuperación en la dirección transversal. Los laminados unidos y estrechados están descritos, por ejemplo, en la Patente de los Estados Unidos de América No. 5,853,881 otorgada a Estey y otros, en la Patente de los Estados Unidos de América No. 4,965,122 otorgada a Morman, y en la Patente de los Estados Unidos de América No. 6,001,460 otorgada a Morman y otros, y en la Patente de los Estados Unidos de América No. 5,789,065 otorgada a Haffner y otros, las cuales son incorporadas aquí por referencia.
En la construcción de tales prendas o productos, los componentes altamente elásticos son típicamente sujetados a los componentes los cuales son más fuertes con menos o ninguna elasticidad. La sujeción entre el componente altamente elástico y el componente elástico menos fuerte es frecuentemente crítica y complicada. Por tanto, hay una necesidad para la producción de un material continuo con una región altamente elástica y una región elástica menos fuerte que ofrece buenas oportunidades para la 'simplificación de productos significativa y la mejora mediante la laminación de la entre cara.
La presente invención se dirige a esta necesidad mediante el proporcionar un material elástico y un proceso el cual forma una región altamente elástica y una región la cual tiene buena resistencia al procesamiento mejorado del laminado en un producto .
SINTESIS DE LA INVENCIÓN Los objetos y las ventajas de la invención se establecerán en parte en la siguiente descripción, u otros pueden ser obvios de la descripción, o pueden ser aprendidos a través de la práctica de la invención. La invención se refiere a un proceso para formar un laminado estrechado y unido el cual incluye los pasos de pasos de proporcionar por lo menos un material estrechado. En las incorporaciones seleccionadas, un material no extensible y estrechable puede ser proporcionado y una fuerza de tensionamiento puede ser aplicada al material no extensible para estrechar el material. Una hoja elástica se proporciona y se colocada sobre el material estrechado. La hoja elástica y los materiales estrechados son pasados a través de un punto de presión, definido entre dos rodillos. El punto de presión puede incluir una sección de punto de presión primaria y por lo menos una sección de punto de presión secundaria la cual tiene una separación más estrecha que la sección de punto de presión primaria. La sección de punto de presión primaria puede ser rebajada en la superficie del rodillo. El rebaje puede, en algunas incorporaciones seleccionadas, extenderse alrededor de la circunferencia del rodillo. En algunas incorporaciones por lo menos uno de los rodillos puede tener una protuberancia que se extendiendo desde la superficie del rodillo para formar una segunda sección de punto de presión secundaria. En las incorporaciones particulares, la protuberancia puede extenderse continuamente alrededor de la circunferencia del rodillo.
El laminado es formado mediante el pasar el material estrechado y la hoja elástica a través del punto de presión. El laminado incluye por lo menos una región elástica primaria y por lo menos una región elástica secundaria. Las dos regiones elásticas tienen esencialmente el mismo peso base. La región elástica primaria es formada en la sección de punto de presión primaria, esto es, el área del punto de presión la cual tiene la separación más grande. En algunas incorporaciones, ésta estaría en el área del punto de presión en donde la protuberancia no está presente. La región elástica secundaria es formada en la sección de punto de presión secundaria, esto es, el área de punto de presión el cual tiene la separación más estrecha.
La región elástica primaria y la región elástica secundaria son distinguibles en el sentido de que la carga requerida para extender la región elástica secundaria es por lo menos de alrededor de 30 por ciento mayor que la carga requerida para extender la región elástica primaria a alargamientos de entre alrededor de 10 por ciento y alrededor de 90 por ciento de sus longitudes originales. Esto es, la carga requerida para extender la región elástica secundaria a un alargamiento particular de entre alrededor de 10 por ciento y alrededor de 90 por ciento de su longitud original es de por lo menos de alrededor de 30 por ciento mayor que la carga requerida para extender la región elástica , primaria a el mismo por ciento de alargamiento. Adicionalmente, la carga pico de la región elástica secundaria es de por lo menos 10 por ciento mayor que la carga pico de la región elástica primaria.
Los aspectos de la invención se describirán ahora en mayor detalle con referencia a las incorporaciones mostradas en las figuras.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una representación esquemática de un proceso de ejemplo de acuerdo con la presente invención.
La Figura 2 es una representación de los rodillos de unión útiles en una incorporación de la presente invención.
La Figura 3 es una vista plana de un material el cual puede ser formado de acuerdo con una incorporación de la presente invención.
La Figura 4 es una vista plana de un material alterno el cual puede ser formado de acuerdo con una incorporación de la presente invención.
La Figura 5 es una vista en sección transversal de foto micrografía de la región elástica primaria de una incorporación de la presente invención.
La Figura 6 es una vista en sección transversal de foto micrografía adicional de la región elástica primaria de la incorporación mostrada en la Figura 5.
La Figura 7 es una vista en sección transversal de foto micrografía de la zona de transición entre la región elástica primaria y la región elástica secundaria de la incorporación mostrada en la Figura 5 y en la Figura 6.
La Figura 8 es una vista en sección transversal de foto micrografía de la región altamente elástica de una incorporación de la presente invención.
La Figura 9 es una gráfica que muestra las curvas de histéresis de una región elástica primaria de ejemplo y de una región elástica secundaria de ejemplo.
DESCRIPCION DETALLADA La invención será ahora descrita en detalle con referencia a las incorporaciones particulares de la misma. Las incorporaciones son proporcionadas por vía de explicación de la invención, y no se quieren como una limitación de dicha invención. Por ejemplo, las características descritas o ilustradas como parte de una incorporación pueden ser usadas con otra incorporación para dar aún una incorporación adicional. Se intenta que la presente invención incluya estás y otras modificaciones y variaciones como caen dentro del alcance y espíritu de la invención.
Refiriéndonos a la Figura 1, esta ilustrado un proceso 10 para formar un laminado 32 de acuerdo a la presente invención. El método mostrado esta relacionado en ciertos aspectos al método descrito en la Patente de los Estados Unidos de América No. 5,226,992 para hacer un laminado estrechado y unido elástico, y la Patente de los Estados Unidos de América No. 5,226,992 es incorporada aquí y en su totalidad para estos propósitos. Como se mostró en la Figura 1, un material generalmente no extensible y que puede ser estrechado 12 es desenrollado desde un rollo de suministro 16 y se desplaza en una dirección ilustrada por las flechas.
El término "no extensible" se refiere a un material que no se estira o se extiende por 25 por ciento de su longitud relajada sin una fractura con la aplicación de una fuerza presionadora. Los materiales que , son elastoméricos no son considerados "no extensibles" . Los términos "elastoméricos" y "elásticos" se refieren a un material o compuesto el cual puede ser alargado por lo menos por 25 por ciento de su longitud relajada y el cual recuperara, con la liberación de la fuerza aplicada, por lo menos 10 por ciento de su alargamiento. Es generalmente preferido que el material elastomérico o el compuesto elastomérica sea capaz de ser alargado por lo menos 35 por ciento y más preferiblemente por lo menos por 50 por ciento de su longitud relajada. También es altamente y generalmente preferido que el compuesto elastomérico o el material elastomérico sea capaz de recuperar por lo menos alrededor de 25 por ciento de su alargamiento y más preferiblemente por lo menos alrededor de 50 por ciento de su alargamiento.
Muchas telas no tejidas son adecuadas para usarse como materiales no extensibles. Los términos "tela no tejida" se refieren a un tejido que tiene una estructura de fibras individuales o hilos individuales los cuales están entre colocados, pero no en una mañera repetitiva e identificable . Las telas no tejidas pueden ser formadas, por ejemplo, por una variedad de procesos incluyendo el soplado con fusión, la unión con hilado, y los procesos de tejido cardado y unido'. Por ejemplo, un tejido soplado con fusión puede ser extensible, pero puede no tener propiedades de recuperación y por tanto ser un material extensible pero no elástico. Los tejidos adicionales, los cuales son adecuados para usarse como materiales no extensibles y que pueden ser estrechados en la presente invención están descritos en detalle abajo.
El material 12 pasa a través del punto de presión A del arreglo de rodillo de impulsión 17 formado por los rodillos B y C en una trayectoria "de reversa-S" . En forma similar, un material generalmente no extensible y que puede ser estrechado 14 puede, si se desea, ser desenrollado de un rollo de suministro 16 y desplazarse en la dirección ilustrada por las flechas. El material 14 pasa a través del punto de presión D del arreglo de rodillo de impulsión 19 formado por los rodillos E y F en una trayectoria "S" . Cada uno de los materiales 12 y 14 incluye dos orillas longitudinales las cuales se extienden en la dirección de la máquina. La "dirección de la máquina" se refiere a la longitud de un material en la dirección en la cual éste es producido o convertido, en la posición a la "dirección transversal" o "dirección transversal a la máquina" la cual se refiere al ancho de un material en la dirección generalmente perpendicular a la dirección de la máquina.
Los materiales 12 y 14 son estrechados antes de pasar a través del punto de presión 24 formado por los rodillos 20 y 22, en donde las materiales 12 y 14 son sujetados a la hoja elastomérica 28. Como se mostró en la Figura 1, el material 12 puede ser estrechado entre el rodillo de suministro 16 y los rodillos B y C mediante el controlar la velocidad lineal periférica del rodillo de suministro 16 para que sea menor que la velocidad lineal periférica de los rodillos B y C. El material 12 es por tanto tensionado en la dirección de la máquina y estrechado en la dirección transversal a la máquina entre el rodillo de suministro y el arreglo de rodillo-C.
Alternativamente, la velocidad lineal periférica de los rodillos B y C puede ser controlada para ser menos que la velocidad lineal periférica de los rodillos 20 y 22 del arreglo de rodillo de unión, haciendo que el material 12 sea tensionado en la dirección de la máquina y estrechado en la dirección transversal entre los rodillos B y C y los rodillos 20 y 22. En forma similar, el material 14 puede ser estrechado entre los rodillos E y F y los rodillos 20 y 22. Mediante el ajuste de la diferencia en las direcciones de los rodillos, los materiales 12 y 14 pueden ser tensionados de manera que los materiales se estrechen a una cantidad deseada y sean mantenidos en la condición estrechada mientras que la hoja elastomérica 28 es sujetada a los materiales 12 y 14 durante su paso a través de los rodillos de unión 20 y 22 para formar el laminado 32.
El estrechamiento puede ser ayudado mediante el pasar una o ambas de las capas no tej idas 12 y 14 a través de un horno u otro dispositivo de calentamiento adecuado no mostrado) colocado entre los rodillos S y los rodillos de unión 20 y 22, o los rodillos de suministro y los rodillos S. Uno o ambos de los rodillos de unión puede ser calentado y la presión entre estos dos rodillos puede ser ajustada por medios muy conocidos.
Si se desea, los materiales 12 o 14 pueden ser suministrados como un material estrechado directamente desde un rodillo de suministro.
Los tejidos unidos con hilado de polipropileno son particularmente adecuados para usarse como los materiales 12 y 14. Las temperaturas de estrechamiento adecuadas para los tejidos unidos con hilado de polipropileno pueden variar de desde alrededor de 220 grados Fahrenheit a 280 grados Fahrenheit. Cada material 12 y 14 puede ser estrechado a alrededor de 25 por ciento a 80 por ciento de su ancho inicial, o más deseablemente a alrededor de 30 por ciento a 70 por ciento de su ancho inicial.
En la incorporación del proceso 10 mostrado en la Figura 1, una mezcla de polímero elástico es calendad y mezclada en un aparato 26 y es extrudida a través de una matriz de ranura en la forma de una hoja de película elástica 28 entre los materiales estrechados 12 y 14, aún cuando también puede ser usado un material estrechado único. La hoja elástica 28 puede no ser completamente solidificada antes de pasar a través del punto de presión 24 sino que más bien puede aún fluir bajo presión. El término "polímero" generalmente incluye pero no se limita a los homopolímeros , a los copolímeros, tal como por ejemplo de bloque, de injerto, al azar y a los copolímeros alternantes, terpolímeros , etcétera y a las mezclas y modificaciones de los mismos. Además, a menos que se limite específicamente de otra manera, el término "polímero" incluirá todas las configuraciones geométricas posibles de la molécula. Estas configuraciones incluyen, pero no se limitan a las simetrías isotáctica, sindiotáctica y al azar.
El laminado estrechado y unido resultante 32 tiene propiedades de recuperación y de estiramiento elásticas en la dirección transversal a la máquina. El estiramiento del laminado 32 en la dirección transversal a la máquina hace que las capas no tejidas 12 y 14 se hagan no estrechadas y el relajamiento del laminado estirado hace que las capas no tejidas se estrechen de nuevo .
En algunas incorporaciones, la hoja elastomérica 28 puede alternativamente ser desenrollada desde un rodillo de suministro (no mostrado) en tales incorporaciones, la hoja 28 puede ser calentada antes de entrar en el punto de presión 24 en forma suficiente para permitir a la hoja 28 el fluir bajo presión. Los rodillos calentados también pueden ser utilizados si se desea. El material elástico puede tener un ancho que es menor que aquel de los materiales 12 y 14 después de que estos han sido estrechados. La hoja elastomérica 28 también puede ser un compuesto de diferentes materiales. Las incorporaciones particulares de los materiales elastoméricos adecuados están descritas en detalle más adelante.
Cuando es empleado un material estrechado, éste es unido a un lado de la hoja elástica 28. Cuando son empleados por lo menos dos materiales estrechados, los primeros dos materiales son unidos a cada lado de la hoja elástica, la hoja elástica estando colocada entre los materiales estrechados.
Para una combinación de materiales dada, las condiciones de procesamiento necesarias para lograr una unión satisfactoria pueden ser determinadas fácilmente por uno con una habilidad ordinaria en el arte.
La relación entre las dimensiones originales del material que puede ser estrechado a sus dimensiones después del tensionamiento determinan los límites aproximados de estiramiento del laminado 32. Por ejemplo, si una parte del laminado 32 tiene un ancho, por ejemplo, de 10 centímetros y es deseado que tal material puede ser estrechado a 150 por ciento de su ancho (por ejemplo, a 15 centímetros) , entonces el ancho original de los materiales subyacentes 12 y 14 es de por lo menos de 15 centímetros. Como se entenderá fácilmente, el límite elástico de la hoja 28 requiere solo ser tan grande como el límite elástico deseado máximo de los materiales 12 y 14. En otras palabras, la hoja elástica puede ser configurada para permitir al material estrechado el expandirse de regreso a su estado no estrechado.
Uno o más rodillos de unión 20 ó 22 puede ser formado par definir un punto de presión teniendo una sección de punto de presión primaria y una sección de punto de presión secundaria. La sección de punto de presión primaria puede ser creada para formar un rebaje en la superficie de un rodillo de manera que la separación formada por la sección de punto de presión primaria es más grande que la separación formada por la sección de punto de presión secundaria. Las configuraciones seleccionadas de los rodillos de unión pueden incluir protuberancias resaltadas tal como las protuberancias 32 y 36, como se ve en la Figura 2. Las protuberancias 34 y 36 crean una región de punto de presión reducida entre los rodillos de unión 20 y 22. Esta variación en la distancia entre los rodillos de unión 20 y 22 crea regiones de unión diferencial en el laminado 32 al pasar la hoja elástica 28 y los materiales estrechados 12 y 14 a través del punto de presión 24 y son sujetados juntos. Los términos "sujetados" y "unidos" se refieren a la unión, adhesión, conexión y cualquier otro método para sujetar o unir dos elementos. Otros métodos de formación de rodillo y construcción de rodillo pueden ser usados para crear un punto de presión el cual tiene por lo menos dos áreas las cuales tienen diferentes dimensiones de separación.
Las regiones de unión diferencial producen un laminado que tiene por lo menos dos regiones distintas . Estas regiones pueden ser caracterizadas por su grosor y resistencia, y elasticidad variables. Estas regiones de unión diferencial pueden incluir una región elástica primaria (Figura 8) teniendo una elasticidad superior, una región de transición relativamente pequeña (Figura 7) , y una región elástica secundaria que tiene una resistencia superior (Figura 5 y Figura 6) .
La región elástica primaria puede ser formada por la sección de punto de presión primaria de los rodillos de unión 20 y 22 en las áreas teniendo una separación más grande, por ejemplo, en donde las protuberancias 34 y 36 no están presente sobre los rodillos o en donde un rebaje sea formado en por lo menos uno de los rodillos. La región elástica primaria 46 del mamando 32 esta unida para formar un laminado el cual tiene una elasticidad superior y es más gruesa en la sección transversal que la región elástica secundaria.
La región elástica secundaria 38 esta formada en el área del punto de presión teniendo una separación más estrecha, por ejemplo, en donde las protuberancias 34 y 36 son colocadas o en donde un rebaje no sea formado en el rodillo. La región elástica secundaria 38 tiene propiedades de resistencia superiores a las de la región elástica primaria, y es más delgada en la sección transversal que la región elástica primaria (Figura 7) .
En lá región elástica secundaria 38, como se mostró en la Figura 5 y en la Figura 6, las fibras de las capas no tejidas se han embebido dentro de la capa de película. Para incorporaciones seleccionadas por lo menos alrededor del 10 por ciento de las fibras pueden ser embebidas en la capa de película en la región elástica secundaria. En otras incorporaciones, el porcentaje de las fibras que pueden ser embebidas en la capa de película puede variar de desde alrededor de 20 por ciento a alrededor de 90 por ciento, o más deseablemente de desde alrededor de 30 por ciento a alrededor de 80 por ciento. Más deseablemente, las incorporaciones pueden incluir un porcentaje de fibras embebidas adentro de la capa de película en el rango de alrededor de 40 por ciento a alrededor de 70 por ciento.
El porcentaje de fibras que son embebidas adentro de la capa de película puede ser determinado mediante seccionar en forma transversal la región elástica secundaria (como se mostró en las Figuras 5-7) y contar el número de fibras que tienen por lo menos un tercio (1-3) de su diámetro visible (ya que la fibra este seccionada en forma transversal o no) en una foto micrografía. El número de fibras teniendo por lo menos un tercio (1-3) de su circunferencia visible contacto con la capa de la película son entonces contadas mediante examen visual. El porcentaje de fibras que están embebidas en la capa de película es entonces calculado mediante el dividir el número de fibras teniendo por lo menos un tercio de su área visible embebida dentro de la capa de película por el número de fibras que son visibles en la vista en sección transversal .
Como se mostró en la Figura 3 y en la Figura 4, el punto de presión o la distancia entre los rodillos de unión 20 y 22 puede ser seleccionada de manera que las regiones resaltadas 34 y 36 creen las regiones elásticas secundarias unidas 38, 38a, 40 y 40a, las cuales retienen la elasticidad en la dirección transversal a la máquina. Estas regiones elásticas secundarias 38 y 40 tienen una resistencia a la tensión superior y estabilidad para convertir el laminado 32 que la región elástica primaria.
Refiriéndonos a la Figura 3, el laminado 32 incluye dos regiones elásticas secundarias 38 y 40 las cuales se extienden a lo largo de la dirección de la máquina. La región elástica secundaria 38 tiene dos orillas longitudinales 48 y 50 las cuales están esencialmente paralelas a las orillas 42 y 44, respectivamente, del laminado 32.
Las dimensiones de la región elástica secundaria 38 en la dirección de la máquina y en la dirección transversal a la máquina pueden variar significativamente. En la dirección transversal a la máquina, es deseable que la región elástica secundaria sea por lo menos de un centímetro de ancho para proporcionar una estabilidad suficiente para la conversión del laminado en un producto. La región elástica secundaria puede ser significativamente más ancha de un centímetro, y su ancho puede ser determinado por los requerimientos del producto final particular. En algunas incorporaciones, la región elástica secundaria puede ser de alrededor de 2 centímetro de ancho. En otras incorporaciones, el ancho de la región elástica secundaria puede estar en el rango de dos a 10 centímetros.
La longitud de la región elástica secundaria en la dirección de la máquina también puede variar considerablemente dependiendo de los requerimientos del producto final particular.
La región elástica secundaria puede ser no continua en la dirección de la máquina. Una pluralidad de regiones elásticas secundarias puede ser formada a lo largo de la longitud del laminado. Si se desea, tales regiones elásticas secundarias pueden estar alineadas una con otra, si se desea en la dirección transversal. Se desea, que, en algunas incorporaciones, la región elástica secundaria sea por lo menos de 3 centímetros de largo en la dirección de la máquina. En otras incorporaciones, la región elástica secundaria puede ser más larga que de tres centímetros en la dirección de la máquina, tal como de, por ejemplo siete a diez centímetros . La región elástica secundaria también puede ser esencialmente continua en la dirección de la maquina.
Las orillas de la región elástica secundaria pueden ser formadas en una variedad de patrones. Como se ve en la Figura 3, las orillas longitudinales 42 y 44 del laminado 32 pueden estar esencialmente paralelas a la orilla 54 de la región elástica secundaria 40. La otra orilla longitudinal de tales regiones elásticas secundarias puede tener muchas formas y configuraciones alternas, tal como la orilla 52 teniendo un patrón ondulante.
La Figura 4 muestra un laminado 32a que tiene las regiones elásticas secundarias 38a y 40a. Cada región elástica secundaria 38a y 40a pueden incluir por lo menos una orilla longitud la cual es generalmente paralela a una orilla longitud 42a ó 44a del laminado 32a. Las orillas longitudinales 48a y 54a de las regiones elásticas secundarias 38a y 40a pueden formar varios otros patrones. Las regiones elásticas primaria y secundaria pueden estar formadas en cualquiera de una variedad de formas y conjugaciones, y pueden no tener una orilla la cual está esencialmente paralela a la orilla longitud del laminado.
Deberá entenderse que el laminado 32 no esta limitado a ningún número de capas de material. Por ejemplo, el material estrechado subyacente 12 puede incluir varias combinaciones de capas tejidas o no tejidas para lograr las características deseadas del laminado 32 dependiendo del uso final particular del material. En forma similar, la hoja elastomérica 28 puede incluir varias combinaciones de materiales para proporcionar el laminado 32 con las características deseadas.
El material estrechado 12 puede ser uno cualquiera o una combinación de materiales adecuados que son capaces de ser estrechados y sujetados a una hoja elastomérica. Varias telas tejidas y no tejidas fibrosas pueden ser adecuadas para usarse como el material no extensible de la presente invención. Por ejemplo, el material no extensible o estrechado puede incluir un tejido^ soplado con fusión un tejido unido con hilado o un tejido cardado y unido compuesto de fibras de polímero discretas o continuas sintéticas y/o de fibras naturales, un tejido colocado por aire o un tejido enredado hidráulicamente, así como combinaciones de los mismos. Las varias telas pueden estar compuestas de fibras naturales, de fibras sintéticas o de combinaciones de las mismas. En aspectos particulares, el material puede estar compuesto de fibras de polímero, redes, laminados, películas permeables al líquido, películas impermeables al líquido, fibras celulósicas, rayón, geles hinchables con agua, así como combinaciones de los mismos. Los polímeros adecuados pueden incluir polipropileno, polietileno, poliéster, y materiales de bicomponente compuestos de estas poliolefinas . Las fibras que forman el material no tejido pueden ser de fibras de monocomponente , fibras de bicomponente o fibras de componentes múltiples y combinaciones de las mismas.
Los materiales estrechados 12 y 14 pueden ser formados usando varios polímeros. Los polímeros no elásticos generalmente adecuados incluyen las poliolefinas tales como los homopolímeros de etileno, de propileno y butileno y los copolímeros de estos monómeros incluyendo generalmente hasta 10 por ciento por peso de un comonómero alfa-olefina tiendo hasta alrededor de 12 átomos de carbono. Los polímeros no elásticos también incluyen ciertas poliamidas, poli esteres y similares. Los polímeros elásticos adecuados incluyen copolímeros de etileno, propileno y butileno con un comonómero alfa-olefina el cual generalmente contiene más de 10 por ciento pero menos de 90 por ciento por peso de cada comonómero. Los copolímeros de olefina elásticos incluyen, por ejemplo, los copolímeros catalizados de sitio único de etileno con más de 10 por ciento por peso de un comonómero alfa-olefina, teniendo una densidad de alrededor de 0.855 a 0.900 gramos por centímetro cúbico. Los polímeros elásticos adecuados también incluyen etileno vinilo acetato, etileno etilo acrilato, etileno metilo acrilato, etileno butilo acrilato, poliuretano, co-poliéster (éter-éster) bloque y co-poliamida (amida-éter) bloque.
La hoja elastomérica 28 puede ser una cualquiera o una combinación de materiales que son capaces de ser sujetados al material estrechado 12 para proporcionar un grado deseado de elasticidad al laminado resultante. Dependiendo del uso final del material, la hoja elastomérica 28 puede ser con capacidad para respirar e impermeable al líquido o resistente al líquido y puede ser una película, una espuma u otro material elastomérico .
La hoja elástica 28 puede incluir, por ejemplo, los polímeros elastoméricos que pueden ser poli ésteres elásticos, poliuretanos elásticos, poliamidas elásticos, poliolefinas elásticas, metaloceno y copolímeros de bloque A-B-A' elásticos en donde A y A' son los mismos o diferentes polímeros termoplásticos , y en donde B es un copolímero de bloque de polímero elastomérico tal como los copolímeros de bloque estirénicos. Los elastómeros termoplásticos particularmente adecuados están disponibles de Kraton Polymers LLC de Houston, Texas, Estados Unidos de América, bajo el nombre de comercio Kraton™""* REGISTRADA. Los polímeros Kraton"*3"* REGISTRADA incluyen los copolímeros de bloque de estireno-dieno, tal como de estireno-butadieno, estireno-isopreno, estireno-butadieno-estireno y estireno-isopreno-estireno . Los copolímeros Kraton""10* REGIS'TíiADA también incluyen los copolímeros de bloque de estireno-olefina formados mediante hidrogenación selectiva de los copolímeros de bloque de estireno-dieno . Los ejemplos de tales copolímeros de bloque de estireno-olefina incluyen estireno- (etileno-butileno) , estireno- (etileno-propileno) , estireno- (etileno-butileno) -estireno, estireno-(etileno-propileno) -estireno, estireno- (etileno-butileno) -estireno- (etileno-butileno) , estireno- (etileno-propileno) -estireno- (etileno-propileno) , y estireno-etileno- (etileno-propileno) -estireno . Los copolímeros de bloque KRATON^^ REGISTRADA específicos incluyen aquellos vendidos bajo los nombres de comercio G 1652, G 1657, G 1730, MD6673 y D6973. Varios copolímeros de bloque estirénicos adecuados están descritos en la Patente de los Estados Unidos de América No. 4,663,220, en la Patente de los Estados Unidos de América No. 4,323,534, en la Patente de los Estados Unidos de América No. 4,834,738, en la Patente de los Estados Unidos de América No. 5,093,422 y en la Patente de los Estados Unidos de América No. 5,304,599 las cuales son incorporadas aquí en su totalidad por referencia a las mismas para todos los propósitos.
Los copolímeros elastoméricos adecuados incluyen el etileno vinilo acetato (EVA) , los copolímeros de etileno-octeno, y los copolímeros de etileno-propileno. Los Ejemplos de las poliolefinas elastoméricas incluyen los polipropilenos elastoméricos de ultra-baja densidad y los polietilenos, tal como aquellos producidos por los métodos de catálisis de "sitio único" o de "metaloceno" . Los copolímeros similares y las poliolefinas están descritos en la Patente de los Estados Unidos de América No. 5,709,921, en la Patente de los Estados Unidos de América No. 6,015,764 ó en la Patente de los Estados Unidos de América No. 6,207,237.
Deberá entenderse que los materiales elásticos de la presente invención no se limitan a la lista anterior de copolímeros de bloque elastoméricos de ejemplo y otros copolímeros de bloque elastoméricos adecuados pueden alternativamente ser utilizados en los tejidos elásticos descritos.
La capa elástica también puede incluir otros componentes de los tipos y cantidades que no afectan adversamente su desempeño elástico. Los ejemplos de otros componentes incluyen pigmentos antioxidantes, estabilizadores, surfactantes , ceras, promotores de flujo, rellenos de partículas y auxiliares de procesamiento. Los ingredientes de la capa elástica pueden ser combinados usando molienda de rodillo, mezclado con extrusión y otras técnicas de mezclado adecuadas.
Los materiales elastoméricos incluidos y descritos aquí son útiles en varias aplicaciones de producto industrial y de producto personal, incluyendo, por ejemplo, pañales, productos para el cuidado de a mujer, productos para el cuidado del adulto, artículos protectores para el cuidado de la salud, incluyendo batas y cubiertas, y productos y prendas protectoras industriales.
EJEMPLO 1 Las muestras fueron preparadas para demostrar las propiedades que pueden ser logradas en los materiales y procesos de la presente invención. Un laminado estrechado y unido fue hecho en acuerdo general con la Patente de los Estados Unidos de América No. 5,336,545 otorgada a Morman. Dos tejidos estrechados de polipropileno unido con hilado teniendo pesos bases de alrededor de 0.75 gramos por metro cuadrado (25 gramos por metro cuadrado) fueron unidos a cada lado de la capa de película de polietileno elástica. El laminado resultante tuvo un peso base de alrededor de 3.8 onzas por yarda cuadrada (128 gramos por metro cuadrado) .
Las Figuras 5-8 son foto micrografías de sección transversal de un área de ejemplo de una región elástica secundaria tomada de una muestra producida a mano. Una placa de acero teniendo una longitud de 12 pulgadas (30.5 centímetros), un ancho de 0.75 pulgadas (1.9 centímetros) y un grosor de un octavo de una pulgada (0.3 centímetros) fue colocada en contacto con las placas calentadas de una prensa Carver hasta que la placa de acero alcanzo una temperatura de alrededor de 350 grados Fahrenheit. El laminado estrechado y unido como se describió arriba fue colocado en la prensa, con una parte de la placa de acero yaciendo sobre una parte de la muestra. La placa de acero fue orientada con su dimensión más larga alineada con la dirección de la máquina de laminado estrechado y unido. Aproximadamente 3,500 libras por pulgada cuadrada fueron aplicadas a las placas calentadas de la prensa Carver por un periodo de tres segundos .
La Figura 5 y la Figura 6 muestran las vistas en sección transversal de esta región elástica secundaria de ejemplo, en donde algunas de las fibras del material estrechado son embebidas en la capa de película. Como se ven en la Figura 5 más de 60 por ciento de las fibras son embebidas en la capa de película. En la Figura 6, más de 40 por ciento de las fibras son embebidas en la capa de la película.
La Figura 7 muestra una vista en sección transversal de la zona de transición relativamente estrecha que puede ser formada entre la región elástica secundaria (sobre el lado izquierdo de la imagen) y la región elástica primaria del laminado (sobre el lado derecho de la imagen) . Como se ve ahí, la dimensión "z" o el grosor de la región elástica secundaria es reducido significativamente cuando se compara a la región elástica primaria. En algunas incorporaciones, el grosor de la región elástica secundaria es por lo menos de alrededor de 30 por ciento menos que el grosor de la región elástica primaria. En otras incorporaciones, el grosor de la, región elástica secundaria puede ser de por lo menos de alrededor de 50 por ciento menos que el grosor de la región elástica primaria.
La Figura 8 es una imagen en sección transversal de la región elástica primaria de un laminado de acuerdo a la presente invención. Como puede verse en esta vista, las fibras de la tela no tejida no están embebidas en la capa de película como se ve en la Figura 5 y en la Figura 6.
EJEMPLO 2 Fueron preparadas muestras adicionales del laminado estrechado y unido hechas de acuerdo con la Patente de los Estados Unidos de América No. 5,336,545 otorgada a Morman en general. Como en el Ejemplo preparado anteriormente, dos telas estrechadas de polipropileno unido con hilado teniendo pesos base de alrededor de 0.75 gramos por metro cuadrado (25 gramos por metro cuadrado) fueron unidas a cada lado de la capa de película de polietileno elástica. El laminado resultante tuvo un peso base de alrededor de 3.8 onzas por yarda cuadrada (128 gramos por metro cuadrado) .
Fueron preparados cuatro grupos de muestras de este laminado estrechado y unido. La muestra 1 represento la región elástica primaria del material de la presente invención, y no se hizo una unión posterior o procesamiento a esta muestra. Las muestras 2-4 fueron sometidas a una unión posterior y representan las regiones elásticas secundarias de la presente invención. Cada una de las muestras 2-4 fueron pasadas individualmente a través de dos rodillos de calandrado lisos los cuales fueron calentados a 250 grados Fahrenheit a una velocidad de treinta (30) pies por minuto (9.14 metros por minuto). Una presión de 45 libras por pulgada cuadrada (3.16 kilogramos-fuérza por centímetro cuadrado) fueron aplicados a la muestra 2, y las presiones de 40 libras por pulgada cuadrada (2.81 kilogramos-fuerza/centímetro cuadrado y 35 libras por pulgada cuadrada (2.46 kilogramos-fuerza por centímetro cuadrado) respectivamente fueron aplicadas a las muestras 3 y 4.
La diferencia en las propiedades elásticas entre la región elástica primaria y las regiones elásticas secundarias pueden ser delineadas mediante comparar la carga pico y la carga requerida para extender las muestras de cada región por un porcentaje definido de su longitud original.
Las curvas de histéresis para los materiales elásticos también pueden ser usadas para comparar las características de los materiales elásticos bajo cargas. En la preparación de las curvas de histéresis, las muestras son sometidas a varias cargas de tensión para extender las muestras por un porcentaje dado de su longitud original. Tal proceso fue usado para evaluar que tanta carga fue requerida para extender cada muestra por un porcentaje dado de su longitud original. La prueba se llevo a cabo sobre el probador de tensión Sintech, Modelo MTS-l/S, el cual esta disponible de MTS Systems Corporation, Edén Prairie, Minnesota, Estados Unidos de América, utilizando el software TESTWORKS for Windows 3.02 para registrar los datos resultantes. En la conducción de la prueba de extensión/retracción, una sección de tres pulgadas (7.6 centímetros) de ancho y de seis pulgadas (15.2 centímetros) de largo de material fue utilizada. Ambos extremos de la sección de material fueron sujetados en las quijadas opuestas del aparato de manera que una pulgada (2.5 centímetros) de longitud sobre cada extremo del material es mantenida adentro de las quijadas y dos y media pulgadas (6.4 centímetros) de la longitud está disponible para el estiramiento. Cada tira del material es estirada a una tasa de 20 pulgadas (50.8 centímetros) por minuto a un valor de alargamiento especificado y la carga requerida para estirar la tira de material se midió y se registro como la "energía de carga" . El material de tira se deja entonces recuperar a una longitud en donde la fuerza de estiramiento es de cero. Las pruebas se llevaron a cabo a la temperatura ambiente y a condiciones de humedad de ambiente. Los resultados están reportados en la Tabla 1, y las cuervas de histéresis para las muestras 1 y 2 están mostradas en la Figura 9 como las zonas 1 y 2, respectivamente.
Tabla 1 .
Como se reporto en la Tabla 2 es la diferencia en ciento en la carga entre la Muestra 1 , la región elástica primaria y las muestras 2 - 4 a varios porcentaj es de alargamiento . Como se ve en los datos en la Tabla 2 y en la Figura 9 , la diferencia en la carga requerida - para extender las muestras 2 y 3 aumento de desde 0 por ciento de alargamiento a 90 por ciento de alargamiento en comparación a la muestra 1 al mismo por ciento de alargamiento proporcionando un aumento suf iciente en la resistencia para permitir el procesamiento de dicho laminado efectivamente con las Muestras 2, 3 y 4 reteniendo la elasticidad, mientras que las cargas para la muestra 4 son superiores que las cargas para la muestra 1, el aumento en resistencia no es suficiente para permitir un procesamiento adecuado del laminado en los productos.
La carga pico puede ser determinada mediante el probar una muestra a la falla, la cual es definida como una ruptura completa de la muestra. Después de completar la prueba de ciclo de histéresis de cada muestra como se notó anteriormente, la carga pico de la muestra fue determinada. Después de que cada muestra fue ciclada a 100 por ciento de su alargamiento original y se permitió retraer, una carga fue entonces aplicada hasta que la muestra se rompió. La carga pico fue determinada como siendo el valor de carga máximo incurrido antes de la ruptura. Los valores de carga pico para las muestras 1-4 están reportadas en · la tabla 2.
Tabla 2.
Las muestras 2 y 3 demostraron una mejora en las cargas pico lo cual puede ser efectivo para mejorar el procesamiento subsiguiente del material en varios productos. Las mejoras en la carga pico en el rango de por lo menos de alrededor de 10 por ciento se pueden lograr con la presente invención y serán efectivas para mejorar el procesamiento del laminado.
Se entenderá que puede acudirse a varias otras incorporaciones, modificaciones y equivalentes de las incorporaciones de la invención descrita aquí, después de leer la descripción de la invención dada aquí y que pueden sugerirse así mismas aquellos expertos en el arte sin departir del alcance y espíritu de la presente invención. Por tanto, todas esas modificaciones se intentan que estén incluidas dentro del alcance de esta invención, la cual está definida en las siguientes reivindicaciones y en todos los equivalentes de las mismas. Además, deberá notarse que cualquier rango dado presentado aquí se intenta que incluya cualquiera y los menores rangos incluidos. Por ejemplo, un rango de desde 45-90 también incluirá los de 50-90; 45-80; 46-89 y similares.

Claims (20)

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. Un proceso para formar un laminado, el proceso comprende los pasos de proporcionar por lo menos un material estrechado; proporcionar una hoja elástica y hacerla yacer sobre el material estrechado y la hoja elástica; definir un punto de presión entre dos rodillos, el punto de presión incluye una sección de punto de presión primaria y por lo menos una sección de punto de presión secundaria la cual es más estrecha que la sección de punto de presión primaria; pasar el material estrechado y la hoja elástica a través del punto de presión para laminar el material estrechado y la hoja elástica juntas, el laminado resultante teniendo las orillas longitudinales en la dirección de la máquina y un ancho en la dirección transversal a la máquina; y en donde el laminado incluye por lo menos una región elástica primaria formada en la sección de punto de presión primaria y por lo menos una región elástica secundaria formada por la sección de punto de presión secundaria. en donde la carga requerida para extender la región elástica secundaria es por lo menos de alrededor de 30 por ciento mayor que la carga requerida para extender la región elástica primaria a un alargamiento de entre 10 por ciento y 90 por ciento de sus longitudinales originales y la carga pico de la región elástica secundaria es de por lo menos 10 por ciento mayor que la carga pico de la región elástica primaria.
2. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la carga requerida para extender la región elástica secundaria a un alargamiento de entre 10 por ciento y 90 por ciento de su longitud original es de por lo menos de alrededor de 100 por ciento mayor que la carga requerida para extender la región elástica primaria al mismo por ciento de alargamiento.
3. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la carga pico de la región elástica secundaria es por lo menos 50 por ciento mayor que la carga pico de la región elástica primaria.
4. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el paso de pasar el material estrechado y la hoja elástica a través de los rodillos forma una región elástica secundaria teniendo un grosor menor de alrededor de 50 por ciento del grosor de la región elástica primaria y en donde por lo menos 10 por ciento de las fibras del material estrechado están embebidas en la capa elástica.
5. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 4, caracterizado porque el paso de pasar el material estrechado y la hoja elástica a través de los rodillos forma una región elástica secundaria teniendo por lo menos 50 por ciento de las fibras del material estrechado embebidas en la capa elástica.
6. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la por lo menos una sección de punto de presión secundaria ocupa entre alrededor de 15 por ciento y alrededor del 50 por ciento de la longitud del punto de presión en la dirección transversal a la máquina.
7. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la sección de punto de presión secundaria esta formada por una protuberancia que se extiende hacia arriba desde por lo menos uno de los rodillos.
8. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 7, caracterizado porque la protuberancia se extiende continuamente alrededor de la circunferencia del rodillo en el punto de presión de manera que la región elástica secundaria en el laminado se extiende longitudinalmente.
9. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la sección de punto de presión primaria está formada por un rebaje en por lo únenos uno de los rodillos .
10. Un laminado que comprende: por lo menos un tejido fibroso estrechado; por lo menos una hoja elástica lamina a la por lo menos una capa fibrosa estrechada; una región elástica primaria teniendo un peso base y un grosor; y por lo menos una región elástica secundaria teniendo un peso base que es esencialmente el mismo que el peso base de la región elástica primaria, un grosor que es por lo menos de alrededor de un tercio menor que el grosor de la región elástica primaria, y un ancho en la dirección transversal a la máquina que es de entre alrededor de un centímetro y alrededor de 30 centímetros ; un donde alrededor del 20 por ciento a alrededor del 90 por ciento de las fibras en el material estrechado en la zona elástica secundaria están embebidas en la hoja elástica.
11. El laminado tal y como se reivindica en la cláusula 10, caracterizado porque el grosor de la región elástica secundaria es de por lo menos de alrededor de una mitad del grosor de la región elástica primaria.
12. El laminado tal y como se reivindica en la cláusula 10, caracterizado porque alrededor del 30 por ciento a alrededor del 80 por ciento de las fibras en el material estrechado en la zona elástica secundaria están embebidas en la hoja elástica.
13. El laminado tal y como se reivindica en la cláusula 10, caracterizado porque el ancho de por lo menos una región elástica secundaria es de entre alrededor de 1 centímetro y alrededor de 10 centímetros.
14. El laminado tal y como se reivindica en la cláusula 13, caracterizado porque el ancho de por lo menos una región elástica secundaria es de entre alrededor de 2 centímetros y alrededor de 8 centímetros.
Un laminado que comprende por lo menos un tejido fibroso estrechado; por lo menos una hoja elástica laminada a por lo menos una capa fibrosa estrechada; una región elástica primaria, y una región elástica secundaria teniendo el mismo peso base que la región elástica primaria; en donde la carga requerida para extender la región elástica secundaria es de por lo menos de alrededor de 30 por ciento mayor que la carga requerida para extender la región elástica primaria a un alargamiento de entre 10 por ciento y 90 por ciento de sus longitudes originales y la carga pico de la región elástica secundaria es de por lo menos 10 por ciento mayor que la carga pico de la región elástica primaria.
16. El laminado tal y como se reivindica en la cláusula 15, caracterizado porque la carga pico de la región elástica secundaria es de por lo menos' 50 por ciento mayor que la carga pico de la región elástica primaria.
17. El laminado tal y como se reivindica en la cláusula 15, caracterizado porque la zona elástica secundaria tiene un ancho en la dirección transversal a la máquina que es por lo menos de alrededor de un centímetro.
18. El laminado tal y como se reivindica en la cláusula 15, caracterizado porque la diferencia en la carga requerida para extender la región elástica secundaria y la región elástica primaria a un alargamiento de entre 10 por ciento y 90 por ciento de sus longitudes originales es de por lo menos de alrededor 185 por ciento.
19. El laminado tal y como se reivindica en la cláusula 15, caracterizado porque alrededor del 30 por ciento a alrededor del 70 por ciento de las fibras en el material estrechado en la zona elástica secundaria están embebidas en la hoja elástica. v
20. El laminado tal y como se reivindica en la cláusula 15, caracterizado porque la región elástica primaria y la por lo menos una región elástica secundaria cada una tienen un grosor, en donde el grosor de la región elástica secundaria es de por lo menos de alrededor de una mitad del grosor de la región elástica primaria. R E S U M E N La presente invención incluye un laminado estrechado y unido y un proceso para formar un laminado elástica estrechado y unido, el laminado incluye una región elástica primaria y una región elástica secundaria . Un proceso de ejemplo, para formar el laminado incluye el proporcionar un material estrechado y cubrir el material estrechado con una hoja elástica. El material estrechado y la hoja elástica son pasadas a través de un punto de presión entre dos rodillos, los rodillos estando configurados para formar una región elástica primaria y una región elástica secundaria y la región elástica secundaria teniendo una resistencia superior a la de la región elástica primaria.
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