DE69318948T2

DE69318948T2 - Dehnbarer Sperrvliesstoff, Herstellverfahren und Anwendung

Info

Publication number: DE69318948T2
Application number: DE69318948T
Authority: DE
Inventors: Charles Edward Ii Buford Ga 30518 Bolian; Ruth Lisa Sugar Hill Ga 30518 Levy; Michael Tod Alpharetta Ga 30202 Morman; Lynn Ellen Atlanta Ga 30328 Preston
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2013-12-15
Also published as: MX9307219A; CN1066221C; US5582903A; JP3507537B2; DE69318948D1; EP0602613B1; ZA937750B; JPH07300758A; ES2116393T3; US5492753A; KR100255572B1; EP0602613A1; CA2101833A1; CN1090899A; AU683020B2; AU5062493A; BR9304914A; KR940015012A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen dehnbaren Barrieren-Vliesstoff in Form eines Materials mit Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften ein Verfahren zur Herstellung solcher Materialien und die Verwendung derselben.
Es gibt viele Arten von beschränkt bzw. einmalig verwendbaren Schutzbekleidungen, die so entworfen sind, daß sie Barrieren-Eigenschaften aufweisen. Als Beispiele für solche Kleidungsstücke sind unter anderem Chirurgengewänder, Patientenkleider, Gesichtsmasken, Schuhabdeckungen, industrielle Arbeitskleidung und Überanzüge zu nennen. Weitere Beispiele sind die äußeren Deckschichten von persönlichen Wegwerf-Hygieneartikeln wie zum Beispiel Wegwerfwindeln und Inkontinenzsystemen.
Für die meisten dieser Anwendungen muß die Schutzbekleidung aus Stoffen hergestellt werden, die relativ undurchlässig für Flüssigkeiten und/oder Feststoffe sind. Diese Barrierenstoffe müssen sich darüber hinaus für eine entsprechend kostengünstige Herstellung von Schutzbekleidung eignen, daß die Kleidungsstücke nach nur einmaliger Verwendung weggeworfen werden können. Die meisten der kostengünstigen Materialien, welche für die Herstellung von Schutzbekleidung verwendet werden, haben einen großen Nachteil. Sie sind unbequem zu tragen.
Ein Beispiel für einen solchen Barrierenstoff ist das kalandrierte, schnellgesponnene Polyethylen-Spinnvlies, das unter dem Handelsnamen Tyvek® bekannt ist. Dieser Stoff wird von E. I. du Pont De Nemours & Company vertrieben. Tyvek® ist zwar kostengünstig, es verfügt jedoch über eine schlechte Atmungsfähigkeit und über schlechte Dehnungseigenschaften und ist daher unbequem zu tragen. Eine andere Materialart ist allgemein als spinngeschnürter Stoff bekannt. E. I. du Pont De Nemours & Company vertreiben einen spinngeschnürten Stoff unter der Handelsbezeichnung Sontara®. Unter spinngeschnürtem Stoff versteht man im allge meinen ein Material, das einer hydraulischen Verwirrung unterzogen wurde. Spinngeschnürter Stoff ist zwar relativ kostengünstig, atmungsaktiv und verformbar, die Verformung hat jedoch im allgemeinen definitiven Charakter und läßt sich als eine Dehnung ohne entsprechendes Wiederherstellungsvermögen beschreiben.
Vliesbahnen aus Fasern mit sehr kleinem Durchmesser bzw. aus Mikrofasern sind, wie bereits seit langem bekannt, für Luft und Wasserdampf durchlässig, jedoch für Flüssigkeiten und/oder Feststoffe relativ undurchlässig. Brauchbare Bahnen aus Fasern mit kleinem Durchmesser können durch das Extrudieren von nicht-elastomeren, thermoplastischen Polymeren unter Verwendung von Faserformverfahren wie zum Beispiel Schmelzblasverfahren gewonnen werden. Vliesbahnen aus schmelzgeblasenen Fasern, die aus nicht-elastomeren Polymeren geformt wurden, sind zwar relativ kostengünstig und atmungsfähig, die sehr stark ineinander verwirrten Bahnen verfügen jedoch nur über eine geringe Festigkeit gegenüber Dehnbeanspruchungen. Bei der Streckung solcher Materialien handelt es sich im allgemeinen um eine definitive, nicht wiederherstellbare Streckung (d. h. um eine nicht wiederherstellbare Dehnung). Vliesbahnen aus herkömmlichem, thermoplastischem Polypropylen zum Beispiel weisen gewöhnlich ein nicht wiederherstellbares Dehnverhalten auf.
Es ist wünschenswert, ein Material zu schaffen, das für Luft und Wasserdampf durchlässig, für Flüssigkeiten und/oder Feststoffe jedoch relativ undurchlässig ist. Ein derart "atmungsaktives" Material kann den Tragekomfort eines Kleidungsstücks wesentlich verbessern, vor allem dann, wenn das betreffende Kleidungsstück bei hohen Temperaturen, bei starker, körperlicher Anstrengung oder während einer sehr langen Dauer getragen werden muß. Lüftungsöffnungen, -schlitze und/oder -einsätze sind zum einen oft relativ ineffizient und können den Schutz des Trägers beeinträchtigen. Außerdem ist das Herstellungsverfahren für Kleidungsstücke mit Lüftungsöffnungen, -schlitzen und/oder -einsätzen meistens komplizierter und aufwendiger als ein Verfahren zur Herstellung von Kleidungsstücken ohne diese Merkmale. Komplizierte und relativ ineffiziente Herstellungsverfahren aber können die Kostenvorteile, welche durch die Verwendung von kostengünstigen Materialien gewonnen werden, wieder zunichte machen.
Was die Dehnungseigenschaften betrifft, werden Materialien, die leicht dehnbar sind und sich wieder zusammenziehen (d. h. Materialien, die sich nach dem Dehnen des Materials durch die Anwendung einer Dehnkraft bei Beendigung derselben wieder zusammenziehen) im allgemeinen als bequemer empfunden als Materialien mit "nicht wiederherstellbarem Dehnverhalten" (d. h. Materialien, die sich nach Beendigung der Dehnkraft nicht wieder zusammenziehen). Dehnungs- und Wiederherstellungsvermögen sind vor allem in jenen Situationen wünschenswerte Eigenschaften, in denen plötzliche Bewegungen zu einem Zerreißen eines nicht nachgebenden Stoffes führen könnten. Das Dehnungs- und Wiederherstellungsvermögen ist weiters auch in jenen Situationen von großer Bedeutung, in denen durchhängender Stoff oder sehr weit geschnittene, sackartig herabhängende Kleidung sich verhängen und zerreißen bzw. auf andere Weise eine Gefahr darstellen kann.
In der Vergangenheit wurde den Kleidungsstücken durch das Hinzufügen von elastomeren Abschnitten, Stücken und/oder Streifen das erforderliche Dehnungs- und Wiederherstellungsvermögen vermittelt. Diese elastomeren Komponenten umfaßten Vliesbahnen aus elastomeren Polymeren. Diese elastomeren Materialien verfügen zwar zu einem sehr hohen Grad über die erwünschten Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften, sie sind jedoch im Vergleich zu Vliesstoffen aus nicht-elastomeren Polymeren, wie zum Beispiel handelsüblichen Polyolefinen, relativ teuer. Darüber hinaus kann es bei manchen elastomeren Materialien zu Qualitätsver schlechterungen kommen, wenn sie mit gewissen Flüssigkeiten und/oder Gasen in Berührung kommen, die in vielen industriellen und medizinischen Umgebungen vorhanden sein können. Desweiteren ist ein Fertigungsprozeß von Kleidungsstücken, im Zuge dessen mehrere Stoffe verschiedener Art zusammengefügt werden, im allgemeinen komplizierter und weniger effizient als ein Fertigungsprozeß von Kleidungsstücken aus nur einem Stoff. Komplexe und relativ ineffiziente Fertigungsverfahren vermindern jedoch die durch die Verwendung von kostengünstigen Materialien erzielten Kostenvorteile.
Ein Material, welches Dehnungsvermögen aufweist, ohne daß dafür elastomere Materialien erforderlich sind, wird in dem U. S.-Patent Nr. 4.965.122 vorgeschlagen. Gemäß diesem Patent wird ein Stoff zur Verringerung dessen Breite bei Raumtemperatur einer Spannbeanspruchung unterzogen. Das Material wird daraufhin in querschnittverringertem Zustand erwärmt und wieder abgekühlt, so daß dieser querschnittverringerte Zustand sozusagen in den Stoff eingeprägt wird, was im allgemeinen zu einer mehr oder weniger genauen Wiederherstellung der querschnittverringerten Abmessungen führt, nachdem das Material einer in Richtung der Querschnittverringerung wirkenden, zerstörungsfreien Dehnbeanspruchung ausgesetzt worden ist. Ein solches Verfahren eignet sich zwar gut für bestimmte Materialien, ist jedoch weitgehend ungeeignet zur Behandlung einer Vliesbahn aus sehr feinen Fasern, wie zum Beispiel schmelzgeblasenen Mikrofasern, besonders in jenen Fällen, in denen die Beibehaltung der Barriereneigenschaften der Bahn von Bedeutung ist. Allgemein gesprochen verfügen Vliesbahnen aus nichtelastischen, schmelzgeblasenen Mikrofasern, welche sich als Barrieren-Materialien eignen, über eine stark ineinander verwirrte Faserstruktur. Werden solche Bahnen bei Raumtemperatur einer nennenswerten Spannbeanspruchung unterzogen, so kommt es anstatt zu einer Querschnittverringerung zu einem Ein- bzw. Zerreißen des Materials.
Es besteht also ein Bedarf an einem kostengünstigen Material, welches für Luft und Wasserdampf durchlässig, für Flüssigkeiten und/oder Feststoffe jedoch relativ undurchlässig ist und welches über Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften verfügt. Es besteht weiters ein Bedarf an einem Material mit den erwähnten Merkmalen, welches relativ stark, dauerhaft, formanpassungsfähig und leicht ist und sich für Herstellungs- und Veredlungsverfahren mit hohen Taktfrequenzen eignet. Es besteht ein Bedarf an Kleidung/Bekleidungsstücken mit relativer Undurchlässigkeit für Flüssigkeiten und/oder Feststoffe, welche kaum bzw. überhaupt keine anderen Materialien, Komponenten, Behandlungen oder dergleichen erforderlich machen, um damit wünschenswerte Tragekomfort-Merkmale zu erzielen, wie zum Beispiel Formanpassungsvermögen, Atmungsfähigkeit, sowie Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften.
Um diesen und ähnlichen Anforderungen zu entsprechen, wird durch die Erfindung ein dehnbarer Barrieren-Vliesstoff gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines dehnbaren Barrieren-Vliesstoffs gemäß dem unabhängigen Anspruch 16, sowie ein Mehrschichtmaterial bzw. eine Wegwerf-Schutzbekleidung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 26 und 28 geschaffen. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Details des Stoffes, des Verfahrens und ihrer Verwendungsmöglichkeiten gehen aus den unabhängigen Ansprüchen, der Beschreibung, den Beispielen und den Zeichnungen hervor.
Es besteht weiterhin ein Bedarf an Schutzbekleidungsartikeln, welche im wesentlichen oder zur Gänze aus einem kostengünstigen Material bestehen, so daß die Kleidungsstücke zwar relativ undurchlässig für Flüssigkeiten und/oder Feststoffe sind, dabei jedoch entsprechend kostengünstig angefertigt werden können, damit sie sich als Wegwerfartikel eignen, und darüber hinaus auch in Bezug auf den Tragekomfort, die Atmungsfähigkeit und das. Dehnungs- bzw. Wiederherstellungsvermögen den Erwartungen entsprechen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wird durch die Erfindung ein Mehrschichtmaterial gemäß dem unabhängigen Anspruch 7 und eine Wegwerf-Schutzbekleidung gemäß dem unabhängigen Anspruch 25 geschaffen. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Details des Mehrschichtmaterials und der Wegwerf-Schutzbekleidung gehen aus den unabhängigen Ansprüchen, der Beschreibung, den Ausführungsbeispielen und den Zeichnungen hervor. Die Ansprüche sind lediglich als erster, nicht einschränkender Ansatz zur allgemeinen Abgrenzung der Erfindung zu verstehen.
Die hier verwendeten Begriffe "Dehnung" und "Streckung" beziehen sich auf die Differenz zwischen der ursprünglichen Abmessung des Materials und der Abmessung desselben Materials, nachdem dieses durch die Anwendung einer Dehnkraft gedehnt bzw. gestreckt worden ist. Die Dehnung bzw. Streckung kann wie folgt in Prozent ausgedrückt werden:
[(gedehnte Länge - ursprüngliche Prüfstücklänge)/ursprüngliche Prüfstücklänge] · 100. Wird zum Beispiel ein Material mit einer ursprünglichen Länge von 2,54 cm (1 Zoll) um 2,16 cm (0,85 Zoll) auf eine gedehnte bzw. gestreckte Länge von 4,70 cm (1,85 Zoll) gedehnt, so handelt es sich um eine Dehnung von 85 Prozent.
Der hier verwendete Begriff "Wiederherstellung" bezieht sich auf das Zusammenziehen eines gedehnten bzw. gestreckten Materials bei Beendigung einer Dehnbeanspruchung, nachdem das Material mit einer bestimmten ursprünglichen Abmessung durch die Anwendung der Dehnkraft gedehnt wurde. Wird zum Beispiel ein Material mit einer entspannten, keiner Beanspruchung unterzogenen Länge von 2,54 cm (ein (1) Zoll) um 50 Prozent gestreckt, indem es auf eine Länge von 3,81 cm (eineinhalb (1,5) Zoll) gedehnt wird, so ist das Material um 50 Prozent (1,27 cm (0,5 Zoll)) gestreckt und verfügt über eine gedehnte Länge, welche 150% seiner entspannten Länge beträgt. Wenn nun dieses gedehnte Mate rial nach Beendigung der Dehnbeanspruchung sich wieder zusammenzieht, das heißt sich wieder auf eine Länge von 2,79 cm (eineinzehntel (1,1) Zoll) zurückverformt, so hat das Material 80 Prozent (1,02 cm (0,4 Zoll)) seiner Streckung von 1,27 cm (einem halben (0,5) Zoll) wiederhergestellt. Die Wiederherstellung kann wie folgt in Prozent ausgedrückt werden: [(maximale Dehnlänge - endgültige Prüfstücklänge)/(maximale Dehnlänge - ursprüngliche Prüfstücklänge)] · 100.
Der hier verwendete Begriff "nicht wiederherstellbare Dehnung" bezieht sich auf die durch die Anwendung einer Dehnkraft bedingte Streckung eines Materials, welche nicht, wie weiter oben unter "Wiederherstellung" beschrieben, durch ein Zusammenziehen des Materials wieder zurückverformt wird. Die nicht wiederherstellbare Dehnung kann wie folgt in Prozent ausgedrückt werden.
Nicht-wiederherstellbare Dehnung = 100 - Wiederherstellung bei Angabe der Wiederherstellung in Prozent.
Der hier verwendete Begriff "Vliesbahn" bezieht sich auf eine Bahn, die über eine Struktur aus einzelnen Fasern bzw. Filamenten verfügt, welche untereinander verbunden abgelegt werden, wobei das Ablegen jedoch nicht nach einem erkennbaren, sich wiederholenden Muster erfolgt. Vliesbahnen wurden in der Vergangenheit durch verschiedene einschlägig bekannte Verfahren wie zum Beispiel Schmelzblasverfahren, Spinnvliesverfahren oder als gebundene, kardierte Bahnen geformt.
Der hier verwendete Begriff "spinngebundene Bahn" bezieht sich auf eine Bahn aus Fasern bzw. Filamenten mit geringem Durchmesser, welche durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials in Form von Spinnfäden aus einer Spinndüse mit mehreren, feinen, üblicherweise kreisförmigen Kapillaren gewonnen werden, wobei der. Durchmesser der Spinnfäden in der Folge zum Beispiel durch nicht-eduktives oder eduktives Fluid-Ziehen oder durch andere bekannte Spinnbindevorrichtungen rasch reduziert wird. Die Erzeugung von spinngebundenen Vliesbahnen wird unter anderem in den folgenden Patenten erläutert: Appel, et al., U. S.-Patent Nr. 4.340.563; Dorschner, et al., U. S.-Patent Nr. 3.692.618; Kinney, U. S.-Patent Nr. 3.338.992 und 3.341.394; Levy, U. S.-Patent Nr. 3.276.944; Peterson, U. S.- Patent Nr. 3.502.538; Hartman, U. S.-Patent Nr. 3.502.763; Dobo, et al., U. S.-Patent Nr. 3.542.615; und Harmon, Kanadisches Patent Nr. 803.714.
Der hier verwendete Begriff "schmelzgeblasene Fasern" bezieht sich auf Fasern, welche dadurch gewonnen werden, daß geschmolzenes, thermoplastisches Material durch eine Mehrzahl von feinen, üblicherweise kreisförmigen Düsenkapillaren als geschmolzene Fäden bzw. Filamente in einen mit hoher Geschwindigkeit vorbeiströmenden Gasstrom (z. B. einen Luftstrom) hinein extrudiert werden, durch welchen die Filamente des geschmolzenen thermoplastischen Materials verfeinert werden und deren Durchmesser reduziert wird, und zwar unter Umständen bis auf Mikrofaserdurchmesser. In der Folge werden die schmelzgeblasenen Fasern von dem Hochgeschwindigkeits-Gasstrom mitgerissen und auf einer Sammeloberfläche abgelegt, wo sie eine Bahn aus ungeordnet abgelegten, schmelzgeblasenen Fasern bilden. Der Schmelzblasvorgang als solcher ist wohlbekannt und wird in verschiedenen Patenten und Publikationen beschrieben, so unter anderem im NRL Report 4364, "Manufacture of Super-Fine Organic Fibers" [Die Herstellung von feinsten organischen Fasern], von V. A. Wendt, El. L. Boone und C. D. Fluharty; NRL Report 5265, "An Improved Device for the Formation of Super-Fine Thermoplastic Fibers" [verbesserte Vorrichtung zur Bildung von feinsten thermoplastischen Fasern], von K. D. Lawrence, R. T. Lukas und J. A. Young; und in dem U. S.- Patent Nr. 3.849.241, ausgegeben am 19. November 1974 an Buntin, et al.
Der hier verwendete Begriff "Mikrofasern" bezieht sich auf Fasern mit geringem Durchmesser, deren mittlerer Durchmesser nicht mehr als ca. 100 um beträgt, deren Durchmesser zum Beispiel zwischen ca. 0,5 um und 50 um liegt, wobei die Mikrofasern insbesondere auch einen mittleren Durchmesser von ca. 1 um bis ca. 20 um aufweisen können. Mikrofasern mit einem mittleren Durchmesser von ca. 3 um oder weniger werden gemeinhin als Ultrafein-Mikrofasern bezeichnet. Eine Beschreibung eines beispielhaften Verfahrens zur Erzeugung von Ultrafein-Mikrofasern gibt zum Beispiel die am 26. November 1991 eingereichte U. S.-Patentanmeldung mit der Seriennummer 07/779.929 und mit dem Titel "A Nonwoven Web With Improved Barrier Properties" [Vliesbahn mit verbesserten Barrieren-Eigenschaften], welche in ihrer Gesamtheit per Bezugnahme in die vorliegende Erfindung aufgenommen wird.
Der hier verwendete Begriff "thermoplastisches Material" bezieht sich auf ein Hochpolymer, welches unter Wärmeeinwirkung weich wird und durch Abkühlung auf Raumtemperatur seinen ursprünglichen Zustand zurückerlangt. An natürlichen Substanzen, die dieses Verhalten an den Tag legen, sind Rohkautschuk sowie eine Anzahl von Wachsen zu nennen. Beispiele für weitere thermoplastische Materialien sind unter anderem, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, Polyvinylchlorid, Polyester, Nylons, Polyfluorocarbone, Polyethylen, Polyurethan, Polystyrol, Polypropylen, Polyvinylalkohol, Caprolaktame, sowie Zellulose- und Acrylharze.
Der hier verwendete Begriff "Wegwerfartikel" bezieht sich nicht nur auf einmalig verwendbare Artikel, sondern auch auf solche Artikel, die nach mehrmaliger Verwendung weggeworfen werden, sobald sie schmutzig oder auf sonstige Weise unbrauchbar geworden sind.
Der hier verwendete Begriff "Bekleidung" bezieht sich auf Schutzkleidung und/oder Abschirmungen wie zum Beispiel, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, Chirurgengewänder, Patientenkleider, Gesichtsmasken, Schuhabdeckungen, Überanzüge, Arbeitsanzüge, Schürzen, sowie die äußeren Deckschichten von Windeln, Trainingshosen und dergleichen.
Der hier verwendete Begriff "Barrierenstoff" bezieht sich auf einen Stoff, der über ein brauchbares Ausmaß an Widerstand gegen das Eindringen von Flüssigkeit und/oder Feststoffen verfügt. Im allgemeinen wird der Widerstand gegen Flüssigkeitseindringung mithilfe von Hydrostatikkopf-Tests, Durchschlag-Tests, Wasser-Sprühdurchdringungstests und dergleichen gemessen. Der Widerstand gegen die Feststoffeindringung kann durch die Bestimmung des Filtervermögens von in der Luft vorhandenen Trockenteilchen gemessen werden und als Teilchenfernhalteleistung ausgedrückt werden. Allgemein gesprochen, sollten Barrierenstoffe der Durchdringung durch eine Leitungswassersäule von mindestens 20 cm standhalten, bzw. sie sollten, bei einem Teilchendurchmesser von mehr als ca. 0,1 um, über eine Teilchenfernhalteleistung von mindestens ca. 40 Prozent verfügen.
Der hier verwendete Begriff "Hydrostatikkopf" bezieht sich auf den Widerstand gegen Wassereindringung, über welchen ein Material verfügt, und wird gemäß dem Standard Wasserdruck-Versuch AATCCTM Nr. 127-1977 bestimmt, wobei die folgenden Ausnahmen gelten: (1) Die Prüfstücke sind größer als gewöhnlich und werden in einen Streckrahmen eingespannt, der die in Maschinen-Querrichtung befindlichen Enden des Prüfstücks festklemmt, so daß die Prüfstücke unter einer Vielzahl von Streckbedingungen (z. B. 10%-, 20%-, 30%-, 40%- Streckung) geprüft werden können; und (2) Die Prüfstücke werden von der Unterseite her durch ein Plastikgitter bzw. -netz mit einem Sechseck-Muster von ungefähr 64 Sechsecken pro Quadratzoll gestützt, damit ein Durchhängen des Probestücks infolge des Gewichts der Wassersäule vermieden wird.
Der hier verwendete Begriff "Teilchenfernhalteleistung" bezieht sich auf die Effizienz eines Materials, die Hindurchdringung von Teilchen einer bestimmten Größenordnung durch das Material zu verhindern. Wünschenswert ist eine hohe Teilchenfernhalteleistung. Die Teilchenfernhalteleistung kann durch die Bestimmung des Filtervermögens von in der Luft vorhandenen Trockenteilchen gemessen werden, und zwar unter Verwendung von Tests wie zum Beispiel des IBR- Testverfahrens Nr. E-217, Revision G (1/15/91), durchgeführt von der InterBasic Resources, Inc., in Grass Lake, Michigan. Bei solchen Testversuchen erfolgt im allgemeinen die Beimengung von Stoffpartikeln zu der Luft zuströmseits von der "Prüf"-Oberfläche des Stoffes mittels eines Ventilators, welcher den teilchenhältigen Luftstrom auf die Oberfläche des Teststoffs lenkt. Die Staubpartikelkonzentration in der "Zuström"-Luft und die Staubpartikelkonzentration in der abströmseitigen Luft (d. h. die Teilchen, welche durch den Stoff hindurchgedrungen sind) wird jeweils für die verschiedenen Teilchengrößenbereiche von einem Teilchenzähler gemessen. Aus dem Konzentrationsunterschied wird die Teilchenfernhalteleistung errechnet.
Der hier verwendete Begriff "α-Übergang" bezieht sich auf ein Phänomen, das bei im allgemeinen kristallinen, thermoplastischen Polymeren auftritt. Der α-Übergang bezeichnet den höchsten Temperaturübergang unterhalb des Schmelzübergangs (Tm) und wird oft als Vorschmelzpunkt bezeichnet. Unterhalb des α-Übergangs sind die Kristalle in einem Polymer fix. Oberhalb des α-Übergangs können die Kristalle geschmolzen und zu veränderten Strukturen ausgehärtet werden. Der α-Übergang ist ein wohlbekanntes Phänomen und wird in Publikationen wie zum Beispiel "Mechanical Properties of Polymers and Composites" [Mechanische Eigenschaften von Polymeren und Verbundstoffen] (Bd. 1) von Lawrence E. Nielsen; und "Polymer Monographs", Hrsg. H. Moraweitz, (Bd. 2 - Polypropylen, von H. P. Frank) beschrieben. Im allge meinen wird der α-Übergang unter Verwendung von Techniken aus der Differentialscanning-Kalorimetrie mit Ausrüstungen wie zum Beispiel einem Mettler DSC 30 Differentialscanning- Kalorimeter bestimmt. Typische Messungen werden unter folgenden Standard-Bedingungen durchgeführt: Erwärmungsprofil, von 30ºC bis zu einer Temperatur von 30ºC über dem Polymer-Schmelzpunkt bei einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 10ºC/Minute; Atmosphäre, Stickstoff bei 60 SCC/Minute; Prüfstückgröße, 3 bis 5 Milligramm.
Der Begriff "Einsetzen des Schmelzens bei einem Flüssigkeitsanteil von fünf Prozent" bezieht sich auf eine Temperatur, welche einer spezifizierten Größe der Phasenänderung innerhalb eines nahe an seinem Schmelzpunkt befindlichen, im allgemeinen kristallinen Polymers entspricht. Das Einsetzen des Schmelzens erfolgt bei einer Temperatur, die unter dem Schmelzübergang liegt und durch verschiedene Flüssigkeit-zu-Feststoff-Verhältnisse innerhalb des Polymers charakterisiert wird. Das Einsetzen des Schmelzens wird unter Verwendung von Techniken aus der Differentialscanning-Kalorimetrie mit Ausrüstungen wie zum Beispiel einem Mettler DSC 30 Differentialscanning-Kalorimeter bestimmt. Typische Messungen werden unter folgenden Standard- Bedingungen durchgeführt: Erwärmungsprofil, von 30ºC bis zu einer Temperatur von 30ºC über dem Polymer-Schmelzpunkt bei einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 10ºC/Minute; Atmosphäre, Stickstoff bei 60 SCC/Minute; Prüfstückgröße, 3 bis 5 Milligramm.
Der hier verwendete Begriff "querschnittverringertes Material" bezieht sich auf ein Material, das in mindestens einer Richtung durch ein Verfahren wie etwa durch Ziehen verengt worden ist.
Der hier verwendete Begriff "querschnittverringerbares Material" bezieht sich auf ein Material, dessen Querschnitt verringert werden kann.
Der hier verwendete Begriff "Dehnrichtung" bezieht sich auf die Richtung, in welcher die Dehnung bzw. die Wiederherstellung erfolgt.
Der hier verwendete Begriff "Prozent Querschnittverringerung" bezieht sich auf das Verhältnis, das sich bestimmen läßt durch Messen der Differenz zwischen der Abmessung eines querschnittverringerbaren Materials vor und nach dessen Querschnittverringerung, durch darauffolgendes Dividieren dieser Differenz durch die Abmessung des querschnittverringerbaren Materials vor dessen Querschnittverringerung, und durch abschließendes Multiplizieren dieser Menge mit 100. Die Prozent Querschnittverringerung können zum Beispiel durch den folgenden Ausdruck dargestellt werden:

Prozent Querschnittverringerung = [(Abmessung vor Querschnittverringerung - Abmessung nach Querschnittverringerung)/

Abmessung vor Querschnittverringerung] · 100

Der hier verwendete Begriff "im wesentlichen bestehend aus" schließt das Vorhandensein von zusätzlichen Materialien nicht aus, welche die wünschenswerten Merkmale einer bestimmten Zusammensetzung bzw. eines Produkts nicht wesentlich beeinflussen. Als Beispiele für solche Materialien sind unter anderem und ohne Anspruch auf Vollständigkeit zu nennen: Farbstoffe, Antioxidantien, Stabilisatoren, Schaumerzeuger, Wachse, Flußbeschleuniger, Feststoffe oder andere Stoffe, die einer Zusammensetzung zur Verbesserung ihrer Verarbeitbarkeit beigefügt werden.
Die vorliegende Erfindung entspricht gemäß einem spezifischen Aspekt den weiter oben beschriebenen Bedürfnissen durch die Schaffung eines Verfahrens zur Behandlung eines Barrieren-Vliesstoffes aus nicht-elastomeren, schmelzgebla senen Polymerfasern, im Zuge dessen dem Barrieren-Vliesstoff Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften verliehen werden. Allgemein gesprochen, umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend einem bevorzugten Aspekt die Schritte (1) des Erwärmens eines Barrieren-Vliesstoffs aus schmelzgeblasenen, nicht-elastischen, thermoplastischen Polymerfasern auf eine Temperatur, bei welcher die von der Bahn absorbierte Spitzen-Gesamtenergie um mindestens ca. 250 Prozent größer ist als die von der Bahn bei Raumtemperatur absorbierte Menge; (2) der Anwendung einer Spannkraft zur Querschnittverringerung des erwärmten Vliesstoffs; und (3) des Abkühlens des Vliesstoffes, so daß der querschnittverringerte Vliesstoff sowohl über Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften als auch über einen brauchbaren Grad an Widerstand gegen Flüssigkeits- und/oder Feststoff-Durchdringung durch verfügt. Der dehnbare Barrierenstoff sollte zum Beispiel zumindest denselben Hydrostatikkopf und/oder dieselben Teilchenfernhalteeigenschaften haben wie der Barrierenstoff vor der Wärmebehandlung und der Querschnittverringerung.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann der Barrieren-Vliesstoff aus schmelzgeblasenen, nicht-elastischen, thermoplastischen Polymerfasern auf eine Temperatur erwärmt werden, bei welcher die von der Bahn absorbierte Spitzen- Gesamtenergie um mindestens ca. 275 Prozent größer ist als die von der Bahn bei Raumtemperatur absorbierte Menge. Die Bahn kann zum Beispiel auf eine Temperatur erwärmt werden, bei welcher die von der Bahn absorbierte Spitzen-Gesamtenergie um einen Wert von ca. 300 Prozent bis mehr als ca. 1000 Prozent größer ist als die von der Bahn bei Raumtemperatur absorbierte Menge.
Ein Barrierenstoff gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung mit den durch die oben beschriebene Behandlung verliehenen Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften verfügt über einen Hydrostatikkopf von mindestens ca. 20 cm mehr und über eine Dehnfähigkeit von mindestens ca. 10 Prozent mehr als derselbe Barrierenstoff vor dessen Behandlung. Der dehnbare Barrierenstoff aus schmelzgeblasenen Fasern kann über einen Hydrostatikkopf von mindestens ca. 30 cm verfügen und kann entsprechend aufbereitet sein, daß er sich um ca. 15 bis ca. 300 Prozent mehr dehnen läßt als ein identischer, unbehandelter Barrierenstoff. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der dehnbare Barrierenstoff aus schmelzgeblasenen Fasern über einen Hydrostatikkopf von ca. 35 cm bis ca. 120 cm verfügen und kann entsprechend aufbereitet sein, daß er sich um ca. 20 bis ca. 200 Prozent mehr dehnen läßt als ein identischer, unbehandelter Barrierenstoff. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der dehnbare Barrierenstoff aus schmelzgeblasenen Fasern über einen Hydrostatikkopf von ca. 40 cm bis ca. 90 cm verfügen.
einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt kann der dehnbare Barrierenstoff aus schmelzgeblasenen Fasern entsprechend aufbereitet sein, daß er sich um ca. 15 bis ca. 100 Prozent dehnen läßt. Zum Beispiel von ca. 20 bis ca. 80 Prozent. Der dehnbare Barrierenstoff aus schmelzgeblasenen Fasern kann entsprechend aufbereitet sein, daß er sich um ca. 50 Prozent wieder zusammenzieht, nachdem er um ca. 60 Prozent gedehnt worden ist. Der dehnbare Barrierenstoff aus schmelzgeblasenen Fasern kann zum Beispiel entsprechend aufbereitet sein, daß er sich von ca. 15 bis ca. 60 Prozent dehnen läßt und sich zumindest um ca. 90 Prozent wieder zusammenzieht, nachdem er um ca. 15 bis ca. 60 Prozent gedehnt worden ist.
Gemäß einem anderen, erfindungsgemäßen Aspekt kann der dehnbare Barrierenstoff über eine Durchlässigkeit von mehr als 9,14 m/min (30 (Fuß³/min)/Fuß² (auch, CFM/Fuß²)) verfügen. Der Barrierenstoff kann zum Beispiel eine Durchlässigkeit von ca. 10,66 bis ca. 21,34 m/min (35 bis ca. 70 CFM/Fuß²) haben. Der Barrierenstoff kann über ein Flächengewicht von ca. 6 bis ca. 400 Gramm pro Quadratmeter (g/m²) verfügen. Das Flächengewicht kann zum Beispiel zwischen ca. 20 und ca. 150 Gramm pro Quadratmeter betragen.
Unter den schmelzgeblasenen Fasern des dehnbaren Barrierenstoffes können sich auch schmelzgeblasene Mikrofasern befinden. Dabei ist es wünschenswert, daß, wie durch eine optische Bildanalyse ermittelbar, mindestens ca. 50 Prozent der schmelzgeblasenen Mikrofasern einen mittleren Durchmesser von weniger als 5 um haben. Zum Beispiel kann es sich bei mindestens ca. 50 Prozent der schmelzgeblasenen Fasern um Ultrafein-Mikrofasern mit einem mittleren Durchmesser von ca. 3 um oder weniger handeln. Bei einem weiteren Beispiel können ca. 60 Prozent bis ca. 100 Prozent der schmelzgeblasenen Mikrofasern einen mittleren Durchmesser von weniger als 5 um aufweisen bzw. kann es sich bei diesen um Ultrafein-Mikrofasern handeln. Die schmelzgeblasenen Fasern werden aus einem nicht-elastomeren, thermoplastischen Polymer, zum Beispiel aus Polyolefin, Polyester oder Polyamid geformt. Wenn das Polymer ein Polyolefin ist, so kann es sich dabei um, Polyethylen, Polypropoylen, Polybuten, Ethylen-Copolymere, Propylen-Copolymere, Buten- Copolymere und/oder Mischungen aus diesen Stoffen handeln. Bei der Vliesbahn kann es sich um eine Mischung aus schmelzgeblasenen Fasern und einem oder mehreren Sekundärmaterialien, wie zum Beispiel Textilfasern, Zellstoff- Fasern, Feststoffen und hochabsorbierenden Materialien handeln. Sofern die schmelzgeblasenen Fasern aus einem Polyolefin gebildet werden, findet die weiter oben erwähnte Wärmebehandlung charakteristischerweise bei einer Temperatur statt, welche in einem Bereich von oberhalb des α- Übergangs des Polymers bis ca. 10 Prozent unterhalb des Einsetzens des Schmelzens bei einem Flüssigkeitsanteil von 5 Prozent liegt.
Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt können eine oder mehrere Schichten des mit Dehnungs- und Wiederherstel lungseigenschaften ausgestatteten Barrierenstoffs aus schmelzgeblasenen Fasern mit einer oder mehreren anderen Materialschichten zu einem Mehrschichtmaterial verbunden werden. Dabei kann es sich bei den anderen Schichten zum Beispiel um Webstoffe, gewirkte Stoffe, gebundene kardierte Bahnen, Filamentbahnen aus Endlosfasern (z. B. spinngebundene Bahnen), schmelzgeblasene Faserbahnen sowie um Kombinationen daraus handeln.
Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt wird eine Wegwerf-Schutzbekleidung geschaffen, welche im allgemeinen ebene Abschnitte umfaßt, die durch Nähte miteinander verbunden sind, wobei zumindest einer der im allgemeinen ebenen Abschnitte aus einem Material besteht, das sich zumindest aus einer Schicht des weiter oben beschriebenen dehnbaren Barrierenstoffs zusammensetzt. Bei den Nähten kann es sich zum Beispiel um herkömmliche Nahtverbindungen oder auch um ultraschallgeschweißte, quellgeschweißte, warmgeklebte Nähte oder dergleichen handeln.
Die Wegwerf-Schutzbekleidung kann einen Körperabschnitt und sich davon erstreckende Ärmelabschnitte und Beinabschnitte aufweisen. Bei der Wegwerf-Schutzbekleidung kann es sich zum Beispiel um einen Schutzanzug handeln, der folgendes umfaßt: (1) einen oberen Abschnitt mit einem Körperabschnitt und sich davon erstreckenden Ärmelabschnitten, und (2) einen unteren Abschnitt mit Beinabschnitten. Wünschenswerterweise verläuft die Dehnrichtung des dehnbaren Barrierenstoffes im allgemeinen parallel zur Richtung der Bewegung eines oder mehrerer Stoffabschnitte, d. h. des Körperabschnittes, der Ärmelabschnitte und/oder der Beinabschnitte. Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt kann es sich bei der Wegwerf-Schutzbekleidung um ein Gewand mit einem Körperabschnitt und sich davon erstreckenden Ärmelabschnitten handeln. Wünschenswerterweise verläuft die Dehnrichtung des dehnbaren Barrierenstoffes im allgemeinen parallel zur Richtung der Bewegung eines oder mehrerer Stoffabschitte, d. h. des Körperabschnittes und/oder der Ärmelabschnitte.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrens zur Ausbildung eines dehnbaren Barrierenstoffs unter Verwendung einer Reihe von Dampfdosen.
Fig. 2 und 3 sind mikrophotographische Aufnahmen eines beispielhaften, querschnittverringerbaren Materials vor der Behandlung.
Fig. 4, 5, 6, 7, 8 und 9 sind vergrößerte mikrophotographische Aufnahmen eines beispielhaften, querschnittverringerbaren Materials vor der Behandlung.
Fig. 10 und 11 sind mikrophotographische Aufnahmen eines beispielhaften, dehnbaren Barrierenmaterials.
Fig. 12, 13, 14, 15, 16 und 17 sind vergrößerte, mikrophotographische Aufnahmen eines beispielhaften, dehnbaren Barrierenmaterials.
Fig. 18 ist ein Schaubild der Wechselwirkung zwischen Temperatur und absorbierter Gesamtenergie bei Höchstbelastung, gemessen im Zuge der Wärmebehandlung eines beispielhaften, dehnbaren Barrierenmaterials.
Fig. 19 zeigt eine beispielhafte Wegwerf-Schutzbekleidung.
Fig. 20 zeigt einen beispielhaften persönlichen Wegwerf- Hygieneartikel.
Fig. 21 zeigt beispielhafte Wegwerf-Schutzüberanzüge.
Bezugnehmend auf Fig. 1 der Zeichnungen wird unter 10 ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung eines Barrierenstoffes mit Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften dargestellt. Fig. 1 zeigt ein Verfahren, bei welchem die Wärmebehandlung unter Verwendung einer Reihe von Heizwalzen erfolgt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein querschnittverringerbares Vliesmaterial 12 von einer Zuführrolle 14 abgewickelt und bewegt sich in Richtung des daneben eingezeichneten Pfeils, während sich die Zuführrolle 14 in die von dem nebenstehend eingezeichneten Pfeil angezeigte Richtung dreht.
Das querschnittverringerbare Vliesmaterial 12 kann durch ein oder mehrere Schmelzblasverfahren gebildet werden und direkt durch den Walzenspalt 28 geführt werden, ohne zuvor auf einer Zuführrolle 14 gelagert zu werden.
Das querschnittverringerbare Material 12 wird in einer Reihe umgekehrter S-Schleifen über die Heizwalzen (z. B. Dampfdosen) 16-26 geführt. Die Dampfdosen 16-26 haben charakteristischerweise einen Außendurchmesser von ca. 60,96 cm (24 Zoll), es können jedoch auch andere Dosengrößen verwendet werden. Die Kontaktzeit bzw. Verweildauer des querschnittverringerbaren Materials auf den Dampfdosen zum Zweck der Wärmebehandlung variiert in Abhängigkeit zu Faktoren wie zum Beispiel der Temperatur der Dampfdosen, der Art und/oder dem Flächengewicht des Materials und dem Durchmesser der schmelzgeblasenen Fasern, aus denen Material besteht. Die Kontaktzeit sollte ausreichend sein, um das querschnittverringerbare Vliesmaterial 12 auf eine Temperatur zu erwärmen, bei welcher die von dem querschnittverringerbaren Material absorbierte Spitzen-Gesamtenergie um mindestens ca. 250 Prozent größer ist als die von dem querschnittverringerbaren Material 12 bei Raumtemperatur absorbierte Menge. Die Kontaktzeit sollte zum Beispiel ausreichend sein, um das querschnittverringerbare Vliesmaterial 12 auf eine Temperatur zu erwärmen, bei welcher die von dem querschnittverringerbaren Material absorbierte Spitzen-Gesamtenergie um mindestens ca. 275 Prozent größer ist als die von dem querschnittverringerbaren Material bei Raumtemperatur absorbierte Menge. In einem weiteren Beispiel kann das querschnittverringerbare Vliesmaterial auf eine Temperatur erwärmt werden, bei welcher die von dem querschnittverringerbaren Material absorbierte Spitzen-Gesamtenergie um einen Wert von ca. 300 Prozent bis ca. 1000 Prozent größer ist als die von dem querschnittverringerbaren Material bei Raumtemperatur absorbierte Menge.
Handelt es sich bei dem querschnittverringerbaren Vliesmaterial 12 um eine Vliesbahn aus schmelzgeblasenen, thermoplastischen Polymerfasern, die aus einem Polyolefin wie zum Beispiel Polypropylen geformt wurden, so sollte die Verweildauer auf den Dampfdosen im allgemeinen ausreichend bemessen sein, um die schmelzgeblasenen Fasern auf eine Temperatur zu erwärmen, welche in einem Bereich von oberhalb des α-Übergangs des Polymers bis ca. 10 Prozent unterhalb des Einsetzens des Schmelzens bei einem Flüssigkeitsanteil von 5 Prozent liegt.
Eine Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polyproplyenfasern kann zum Zweck der Erwärmung zum Beispiel über eine Reihe von Dampfdosen geführt werden, welche auf eine gemessene Oberflächentemperatur von ca. 90 bis ca. 150ºC (194-302º F) erwärmt worden sind, wobei die Kontaktzeit von ca. 1 bis ca. 300 Sekunden beträgt. Statt dessen und/oder zusätzlich dazu kann die Vliesbahn durch Infrarotbestrahlung, Mikrowellen, Ultraschallenergie, Flamme, heiße Gase, heiße Flüssigkeiten und dergleichen erwärmt werden. Die Vliesbahn kann zum Beispiel eine Wärmekammer durchlaufen.
Obwohl die Erfinder sich nicht auf eine bestimmte Theorie festlegen möchten, kann davon ausgegangen werden, daß es wichtig ist, eine Vliesbahn aus schmelzgeblasenen, thermoplastischen, nicht-elastomeren, im allgemeinen kristallinen Polymerfasern auf eine Temperatur oberhalb des α-Übergangs des Polymers zu erwärmen, bevor sie einer Zugbeanspruchung unterzogen wird. Oberhalb des α-Übergangs können die Kristalle in den Polymerfasern zu veränderten Strukturen geschmolzen werden, wodurch - sofern die Fasern beim Abkühlen in einem angespannten Zustand gehalten werden - die Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften (z. B. die Rückbildung nach Anwendung einer Dehnbeanspruchung) einer aus solchen Fasern bestehenden Vliesbahn verbessert werden kann. Es wird weiters davon ausgegangen, daß die schmelzgeblasenen Fasern nicht auf eine Temperatur erwärmt werden sollten, welche oberhalb des Einsetzen des Schmelzens des betreffenden Polymers bei einem Flüssigkeitsanteil von fünf Prozent liegt. Wünschenswerterweise sollte die Erwärmungstemperatur um mehr als 10 Prozent unterhalb jener Temperatur liegen, welche für das Einsetzen des Schmelzens des Polymers bei einem Flüssigkeitsanteil von 5 Prozent ermittelt wurde. Eine Möglichkeit der groben Schätzung einer sich an die obere Erwärmungsgrenze annähernden Temperatur besteht darin, die (in Grad Kelvin ausgedrückte) Schmelztemperatur des Polymers mit 0,95 zu multiplizieren.
Es ist wichtig, anzumerken, daß das Erwärmen der schmelzgeblasenen Fasern innerhalb des angegebenen Temperaturbereichs es den Fasern ermöglicht, im Zuge. der Querschnittverringerung gebogen, verlängert und/oder gezogen zu werden, anstatt sich infolge der Spannkraft lediglich übereinanderzuschieben.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich Polymere wie zum Beispiel Polyolefine, Polyester und Polyamide. Als beispielhafte Polyolefine kommen eines oder mehrere der folgenden in Frage: Polyethylen, Polypropoylen, Polybuten, Ethylen-Copolymere, Propylen-Copolymere und Buten-Copolymere. Geeignete Polypropylene sind unter anderem das von der Himont Corporation unter der Handelsbezeichnung PF-015 vertriebene Polypropylen und das von der Exxon Chemical Company unter der Handelsbezeichnung Exxon 34456 vertriebene Polypropylen. Eine Beschreibung der chemischen Merkmale dieser Materialien ist bei den jeweiligen Erzeugern erhältlich.
Die Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Fasern kann unter Verwendung von herkömmlichen Schmelzblasverfahren ausgebildet werden. Wünschenswerterweise beinhalten die schmelzgeblasenen Fasern der Vliesbahn zur Gewährleistung von verbesserten Barriereneigenschaften auch schmelzgeblasene Mikrofasern. So können zum Beispiel, wie durch eine optische Bildanalyse ermittelbar, mindestens ca. 50 Prozent der schmelzgeblasenen Mikrofasern einen mittleren Durchmesser von weniger als ca. 5 um haben. In einem weiteren Beispiel kann es sich bei mindestens ca. 50 Prozent der schmelzgeblasenen Fasern um Ultrafein-Mikrofasern handeln, welche einen mittleren Durchmesser von weniger als ca. 3 um haben können. Bei einem weiteren Beispiel können von ca. 60 Prozent bis ca. 100 Prozent der schmelzgeblasenen Mikrofasern einen mittleren Durchmesser von weniger als 5 um aufweisen bzw. kann es sich bei diesen um Ultrafein-Mikrofasern handeln.
Die Vliesbahn kann auch aus einer Mischung aus schmelzgeblasenen Fasern und einem oder mehreren Sekundärmaterialien bestehen. Als Beispiel für eine solche Vliesbahn sei auf die U. S.-Patente Nr. 4.100.324 und 4.803.117 verwiesen, deren jeweilige Inhalte per Bezugnahme zur Gänze in die vorliegende Erfindung aufgenommen werden, und in welchen schmelzgeblasene Fasern und andere Materialien miteinander zu einer einzelnen, zusammenhängenden Bahn aus ungeordnet abgelegten Fasern verbunden werden. Derartige Mischungen können durch Hinzufügen von Fasern und/oder Feststoffen zu dem Gasstrom, in welchem die schmelzgeblasenen Fasern befördert werden, erzielt werden, so daß es zu einer stark ineinander verwirrten Verbindung von schmelzgeblasenen Fasern und anderen Materialien kommt, bevor die schmelzge blasenen Fasern auf der Sammeloberfläche aufgefangen werden, wo sie eine zusammenhängende Bahn aus ungeordnet abgelegten, schmelzgeblasenen Fasern und anderen Materialien bilden. Als brauchbare Materialien, welche in solchen zusammengesetzten Vliesbahnen verwendet werden können, sind unter anderem die folgenden zu nennen: Zellstoff-Fasern, Stapelfasern natürlichen oder synthetischen Ursprungs (z. B. Baumwolle, Wolle, Asbest, Rayon, Polyester, Polyamid, Glas, Polyolefin, Zellulosederivate und dergleichen), Mehrkomponenten-Fasern, absorbierende Fasern, elektrisch leitende Fasern, sowie Feststoffe, wie zum Beispiel aktivierte Kohle/Kohlenstoff, Tone, Stärken, Metalloxide, hochabsorbierende Materialien und Mischungen dieser Materialien. Es können auch andere Arten von zusammengesetzten Vliesbahnen verwendet werden. So kann zum Beispiel eine auf hydraulische Weise ineinander verwirrte, zusammengesetzte Vliesbahn verwendet werden, wie sie in den beiden an Radwanski et al. ausgegebenen U. S.-Patenten Nr. 4 : 931.355 und 4.950.531 offengelegt wird, deren jeweilige Inhalte per Bezugnahme zur Gänze in die vorliegende Erfindung aufgenommen werden.
Von den Dampfdosen aus wird das erwärmte, querschnittverringerbare Material 12 durch den Walzenspalt 28 der S- Walzenanordnung 30 geführt, wobei die Laufrichtung der Bahn, wie durch die Drehrichtungspfeile der Stapelwalzen 32 und 34 angezeigt, ein umgekehrtes S beschreibt. Von der S- Walzenanordnung 30 aus wird das erwärmte, querschnittverringerbare Material 12 durch den Walzenspalt 36 einer Antriebswalzenanordnung 38 geführt, welche von den Antriebswalzen 40 und 42 gebildet wird. Da die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Walzen der S-Walzenanordnung 30 langsamer eingestellt ist als die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Walzen der Antriebswalzenanordnung 38, wird das erwärmte, querschnittverringerbare Material 12 zwischen der S-Walzenanordnung 30 und dem Walzenspalt der Antriebswalzenanordnung 38 unter Zugspannung gesetzt. Durch das Ein stellen der unterschiedlichen Walzengeschwindigkeiten wird das erwärmte, querschnittverringerbare Material 12 einer entsprechenden Zugspannung ausgesetzt, so daß eine gewünschte Querschnittverringerung erzielt wird, wobei die Zugbeanspruchung während des Abkühlvorgangs beibehalten wird. Weitere Faktoren, die einen Einfluß auf die Querschnittverringerung des erwärmten, querschnittverringerbaren Materials haben, sind der Abstand zwischen den Walzen, welche die Spannkraft ausüben, die Anzahl der Zieh-Etappen, sowie die Gesamtlänge des erwärmten Materials, auf das eine Zugbeanspruchung ausgeübt wird. Der Abkühlvorgang kann durch die Verwendung eines Kühlfluids, zum Beispiel durch Kaltluft oder durch Besprühen mit Wasser beschleunigt werden.
Im allgemeinen reicht der Walzengeschwindigkeitsunterschied aus, um eine Querschnittverringerung des querschnittverringerbaren Materials 12 auf eine Breite von mindestens ca. 10 Prozent weniger als dessen ursprüngliche (d. h. vor dem Anlegen der Spannbeanspruchung gemessene) Breite zu erzielen. Zum Beispiel kann der Querschnitt des erwärmten, querschnittverringerbaren Materials 12 auf eine Breite verringert werden, welche zwischen ca. 15 Prozent und ca. 50 Prozent unter seiner ursprünglichen Breite liegt.
In der vorliegenden Erfindung werden auch andere Methoden erwogen, um das erwärmte, querschnittverringerbare Material 12 unter Zugspannung zu setzen. Zum Beispiel Streckmaschinen oder andere in Maschinen-Querrichtung wirkende Dehnvorrichtungen, welche das querschnittverringerbare Material 12 in andere Richtungen, zum Beispiel in Maschinen-Querrichtung, (aus)dehnen, so daß nach dem Abkühlen das dadurch entstehende Material 44 über Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften aufweist, die in einer Richtung wirken, welche im allgemeinen parallel zu der Richtung verläuft, in der das Material querschnittverringert worden ist.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß dem Barrierenstoff aus schmelzgeblasenen Fasern und/oder Mikrofasern ein Dehnungs- und Wiederherstellungsvermögen verliehen wird, ohne daß dadurch die Barriereneigenschaften des Stoffes beeinträchtigt werden. Schmelzgeblasene Faserbahnen lassen sich aufgrund ihrer stark ineinander verwirrten Faserstruktur nur schwer querschnittverringern. Gerade diese stark ineinander verwirrte Faserstruktur bewirkt die Durchlässigkeit für Luft und Wasserdampf bei gleichzeitiger, relativer Undurchlässigkeit für Flüssigkeiten und/oder Feststoffe. Grobe Veränderungen dieser Faserstruktur, wie zum Beispiel Risse oder Bruchstellen würden eine Flüssigkeits- und/oder Feststoffdurchdringung mit sich bringen. Stark ineinander verwirrte Strukturen aus nicht-elastischen, schmelzgeblasenen Fasern reagieren aufgrund ihrer relativen Unnachgiebigkeit und ihres Widerstands gegenüber einer Querschnittverringerung schlecht auf Dehnbeanspruchungen, und es kommt häufig zu Rissen oder ähnlichen Beschädigungen.
Durch das weiter oben beschriebene Erwärmen der schmelzgeblasenen Faserbahn, das Querschnittverringern der erwärmten Bahn und das anschließende Abkühlen kann jedoch ein brauchbarer Grad an Dehnungs- und Wiederherstellungsvermögen erzielt werden, ohne daß dadurch die wünschenswerten Barriereneigenschaften der schmelzgeblasenen Faserbahn beeinträchtigt werden. Allgemein werden durch das erfindungsgemäße Verfahren keine Risse oder anderen Beschädigungen erzeugt, durch welche der Hydrostatikkopf vermindert oder die Durchlässigkeit des Barrierenstoffes bedeutend erhöht würde. Messungen der Porengrößenverteilung innerhalb der ineinander verwirrten Faserstruktur des Stoffes vor und nach der Durchführung des Verfahrens zeigen charakteristischerweise keine signifikanten Veränderungen. Alle Versuche, Barrierenstoffe mit hohem Dehnungs- und Wiederherstellungsvermögen ohne entsprechende Wärmebehandlung herzustellen, sind charakteristischerweise gescheitert. Wie in dem Beispielabschnitt gezeigt, konnten Vliesbahnen aus schmelzgeblasenen Fasern, die zur besseren Gleitfähigkeit in Mineralöl, Polytetrafluorethylen oder Wasser getränkt wurden, nur so weit querschnittverringert werden, wie dies auch bei entsprechenden Vergleichsmustern möglich war, die keiner Wärmebehandlung unterzogen worden waren. Bei der Anwendung höherer Spannbeanspruchungen kam es bei diesen Materialien ebenso wie bei den entsprechenden Vergleichsmustern zur Ausbildung von Rissen.
Die erfindungsgemäßen, dehnbaren Barrierenstoffe verfügen somit über zumindest ebenso gute Barriereneigenschaften als der Barrierenstoff vor der Behandlung. Wünschenswerterweise kombinieren die erfindungsgemäßen Barrierenstoffe einen Hydrostatikkopf von mindestens ca. 20 cm mit einem Dehnungsvermögen von mindestens ca. 10 Prozent und einem Wiederherstellungsvermögen von mindestens ca. 50 Prozent nach einer Dehnung von 10 Prozent. Zum Beispiel können die Barrierenstoffe der erfindungsgemäßen Bahn über einen Hydrostatikkopf von mindestens ca. 25 cm sowie über ein Dehnungsvermögen von ca. 15 Prozent bis ca. 60 Prozent und über ein Wiederherstellungsvermögen von mindestens ca. 50 Prozent nach einer Dehnung von 60 Prozent verfügen. Statt dessen und/oder zusätzlich dazu verfügt der erfindungsgemäße Barrierenstoff zumindest über den weiter oben beschriebenen Grad an Dehnungs- und Wiederherstellungsvermögen in Verbindung mit dem auch als Teilchenfernhalteleistung bezeichneten Widerstand gegen Eindringung von Feststoffen von mindestens ca. 96 Prozent für Teilchen, deren mittlerer Durchmesser sich in einem Bereich zwischen ca. 1,5 um und mehr als ca. 10 um bewegt. Zum Beispiel kann der dehnbare Barrierenstoff über eine Teilchenfernhalteleistung von ca. 98 Prozent für Teilchen, deren mittlerer Durchmesser sich in einem Bereich von ca. 1,5 um bis ca. 7 um bewegt, verfügen. Der dehnbare Barrierenstoff kann auch über eine Teilchenfernhalteleistung von mindestens ca. 40 Prozent für Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von mehr als ca. 0,1 um verfügen. Der Barrierenstoff kann zum Beispiel über eine Teilchenfernhalteleistung von mindestens ca. 40 Prozent für Teilchen, deren mittlerer Durchmesser sich in einem Bereich von ca. 0,09 bis ca. 1 um bewegt, verfügen. Als weiteres Beispiel kann der dehnbare Barrierenstoff über eine Teilchenfernhalteleistung von ca. 50 Prozent oder mehr für Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von mehr als ca. 0,1 um verfügen. Zum Beispiel kann der dehnbare Barrierenstoff über ein Teilchenfernhaltevermögen von ca. 50 Prozent oder mehr für Teilchen, deren mittlerer Durchmesser sich in einem Bereich von ca. 0,3 bis ca. 1 um bewegt, verfügen.
Des weiteren kann der erfindungsgemäße Barrierenstoff über eine Durchlässigkeit von mehr als ca. 4,57 m/Min (15 Fuß³/Min/Fuß² (CFM/Fuß²)) verfügen. Zum Beispiel kann der Barrierenstoff über eine Durchlässigkeit von ca. 9,14 bis ca. 30,48 m/Min (30 bis ca. 100 CFM/Fuß²) verfügen. In einem weiteren Beispiel kann die Durchlässigkeit des Barrierenstoffes zwischen ca. 13,72 und ca. 27,43 m/Min (45 bis ca. 90 CFM/Fuß²) liegen.
Wünschenswerterweise bewegt sich das Flächengewicht des Barrierenstoffes zwischen ca. 6 und ca. 400 Gramm pro Quadratmeter. Das Flächengewicht kann sich zum Beispiel zwischen ca. 10 und ca. 150 Gramm pro Quadratmeter bewegen. Als weiteres Beispiel kann sich das Flächengewicht zwischen ca. 20 und ca. 90 Gramm pro Quadratmeter bewegen. Ein erhöhtes Flächengewicht bedeutet in der Regel auch bessere Barriereneigenschaften. In der Vergangenheit wurden größere Flächengewichte benötigt, um einen zufriedenstellenden Grad an Festigkeit und Dehnungsvermögen zu gewährleisten, wodurch sich ein Zerreißen des Stoffes verhindern ließ, und gleichzeitig geeignete Barriereneigenschaften beibehalten werden konnten. Der erfindungsgemäße Barrierenstoff gewährleistet zufriedenstellende Barriereneigenschaften bei einem relativ geringen Flächengewicht (z. B. 10 g/m² bis ca. 30 g/m²). Dies ist zum Teil auf die Flexibilität und Biegsamkeit des Stoffes zurückzuführen, durch welche die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Rissen und ähnlichen Beschädigungen, verringert wird, die bei leichten Barrierenmaterialien üblicherweise auftreten und die Barriereneigenschaften zerstören. Durch die vorliegende Erfindung wird somit insofern in einer weiteren Hinsicht eine wirtschaftliche und effiziente Nutzung von Barrierenstoffen ermöglicht, als dadurch eine effizientere Verwendung von Barrieren-Leichtvliesstoffen ermöglicht wird.
Der erfindungsgemäße Barrieren-Vliesstoff kann auch mit einer oder mehreren Schichten eines anderen Materials zu einem Mehrschicht-Laminat verbunden werden. Bei den anderen Schichten kann es sich zum Beispiel um Webstoffe, gewirkte Stoffe, gebundene kardierte Bahnen, Filamentbahnen aus Endlosfasern, schmelzgeblasene Faserbahnen sowie um Kombinationen davon handeln. Wünschenswerterweise sollten die anderen Materialien in etwa über denselben Grad an Dehnungs- und Wiederherstellungsvermögen verfügen wie der dehnbare Barrierenstoff. Wenn der Barrierenstoff zum Beispiel bis zu ca. 25 Prozent gedehnt werden kann und sich nach einer Dehnung von 25 Prozent wieder um ca. 85 Prozent zurückverformt, so sollten die anderen Materialschichten ebenfalls bis zu ca. 25 Prozent dehnbar sein.
Die Fig. 2-9 sind Rasterelektronenmikroskopaufnahmen von Vliesbahnen aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern, die keiner erfindungsgemäßen Behandlung unterzogen worden sind. Bei den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Stoffen handelt es sich um Vliesbahnen aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern mit einem Flächengewicht von 51 g/m², die unter Verwendung einer herkömmlichen Ausrüstung für das Schmelzblasverfahren ausgebildet worden sind.
Im einzelnen stellen die Fig. 2 und 3 Mikroskopaufnahmen mit 50-facher (linearer) Vergrößerung einer Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern dar. Die Fig. 4 und 5 sind Mikroskopaufnahmen mit 500-facher (linearer) Vergrößerung eines Teils des in den Fig. 2 und 3 gezeigten Materials. Fig. 6 ist eine Mikroskopaufnahme mit 1500-facher (linearer) Vergrößerung einer Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern. Die Fig. 7 ist eine Mikroskopaufnahme mit 5000-facher (linearer) Vergrößerung einer Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern. Fig. 8 ist eine Mikroskopaufnahme mit 5000-facher (linearer) Vergrößerung einer Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern. Fig. 9 ist eine Mikroskopaufnahme mit 1000-facher (linearer) Vergrößerung einer Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern.
Die Fig. 10-17 sind Rasterelektronenmikroskop-aufnahmen eines beispielhaften, erfindungsgemäßen, dehnbaren Barrierenstoffes. Der in den Fig. 10-17 gezeigte Stoff wurde unter Verwendung einer herkömmlichen Ausrüstung für das Schmelzblasverfahren aus einer Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern mit einem Flächengewicht von 51 g/m² ausgebildet. Der Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern wurden ohne Beeinträchtigung ihrer Barriereneigenschaften Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften verliehen, indem die Bahn über eine Reihe von Dampfdosen geführt wurde, um die Vliesbahn während einer Kontaktzeit von insgesamt ca. 10 Sekunden auf ca. 110ºCelsius zu erwärmen; indem eine Spannkraft aufgewendet wurde, um den Querschnitt der erwärmten Vliesbahn um ca. 30 Prozent zu verringern (d. h. eine Querschnittverringerung von ca. 30 Prozent zu erzielen); und indem die querschnittverringerte Vliesbahn in der Folge abgekühlt wurde.
Bei den Fig. 10 und 11 handelt es sich im besonderen um Mikrophotographien mit 50-facher (linearer) Vergrößerung eines dehnbaren Barrierenstoffes aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern. Verglichen mit den Fig. 2 und 3, verfügen die schmelzgeblasenen Fasern des dehnbaren Barrie renstoffes über eine viel weniger ungeordnete Anordnung und scheinen sich ihrer Ausrichtung nach über die Breite der Photographie zu erstrecken.
Bei den Fig. 12 und 13 handelt es sich um Mikrophotographien mit 500-facher (linearer) Vergrößerung eines Teilabschnittes des in den Fig. 10 und 11 gezeigten Materials. Bei den Fig. 14-17 handelt es sich um Mikrophotographien von verschiedenen Teilabschnitten des in den Fig. 11 und 12 gezeigten Materials. Bei Fig. 14 handelt es sich im besonderen um eine Mikrophotographie mit 1500-facher (linearer) Vergrößerung eines Barrierenstoffes mit Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften. Bei Fig. 15 handelt es sich um eine Mikrophotographie mit 500-facher (linearer) Vergrößerung eines Barrierenstoffes mit Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften. Bei Fig. 16 handelt es sich um eine Mikrophotographie mit 1000-facher (linearer) Vergrößerung eines Barrierenstoffes mit Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften. Bei Fig. 17 handelt es sich um eine Mikrophotographie mit 5000-facher (linearer) Vergrößerung eines Barrierenstoffes mit Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften.
Verglichen mit den in den Fig. 5-9 gezeigten, schmelzgeblasenen Polypropylenfasern verfügen die in den Fig. 14-17 gezeigten schmelzgeblasenen Polypropylenfasern über kleine Abschnitte, in denen der Faserdurchmesser geringer ist als in den sie umgebenden Abschnitten. Es scheint, daß die schmelzgeblasenen Polypropylenfasern während der Anwendung der Spannkraft auf die erwärmten Fasern tatsächlich gedehnt bzw. in die Länge gezogen worden sind. Die Erfinder möchten sich zwar nicht auf eine bestimmte Verfahrenstheorie festlegen, es kann jedoch davon ausgegangen werden, daß das Vorhandensein von in die Länge gezogenen Abschnitten an den schmelzgeblasenen Polypropylenfasern ein Anzeichen dafür ist, daß die schmelzgeblasenen Polypropylenfasern auf eine Temperatur erwärmt worden sind, die sich in einem Bereich von oberhalb des α-Übergangs des Polypropylens bis ca. 10 Prozent unterhalb des Einsetzens des Schmelzens bei einem Flüssigkeitsanteil von 5 Prozent bewegt, und daraufhin gedehnt und abgekühlt wurden, wodurch der Vliesbahn Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften verliehen wurden.

BEISPIEL 1

Zum Zweck der Querschnittverringerung eines Barrierenstoff- Prüfstücks unter spezifischen Klimabedingungen wurde eine Spannkraft angewendet, um zu eruieren, ob unter bestimmten Klimabedingungen - und wenn ja unter welchen - ein annehmbarer Grad an Querschnittverringerung erzielt werden kann. Das Auftreten von Bruchstellen und/oder Rissen bei einem geringen Grad an Querschnittverringerung würde auf einen Verlust der Barriereneigenschaften schließen lassen. Sämtliche Prüfstücke wurden unter Verwendung derselben Ausrüstung in derselben Klimakammer getestet. Die verschiedenen nachfolgend angeführten Bedingungen wurden untersucht:
1. "Unbehandelt - RT" beschreibt Testversuche, welche bei Raumtemperatur (ca. 70º F bzw. 21ºC) durchgeführt wurden, ohne daß zu den Prüfstücken irgendwelche Zusatzstoffe hinzugefügt wurden.
2. "Unbehandelt - 90ºC" ist identisch mit Bedingung 1, außer daß die Prüfstücke in einer auf 90ºC erwärmten Klimakammer getestet wurden.
3. "Unbehandelt - 130ºC" ist identisch mit Bedingung 1, außer daß die Prüfstücke in einer auf 130ºC erwärmten Klimakammer getestet wurden.
4. "Mineralöl - RT" beschreibt Testversuche, welche bei Raumtemperatur an Prüfstücken durchgeführt wurden, die in Mineralöl getränkt und mit Papierhandtuchstoff trockengesaugt wurden.
5. "Mineralöl - 130ºC" ist identisch mit Bedingung 4, außer daß die Prüfstücke in einer auf 130ºC erwärmten Klimakammer getestet wurden.
6. "Teflon-beschichtet - RT" beschreibt Testversuche, welche bei Raumtemperatur an Prüfstücken durchgeführt wurden, die mit Scotchguard® als Polytetrafluorethylen- Spender behandelt wurden.
7. "Wassergetränkt - RT" beschreibt Testversuche, welche bei Raumtemperatur an Prüfstücken durchgeführt wurden, die in Leitungswasser getränkt wurden, welches eine geringe Menge des Benetzungsmittels Aerosol OT 75 enthielt.
Es wurden zwei Arten von Barrieren-Vliesstoffen verwendet: (1) eine gebundene Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern mit einem Flächengewicht von ca. 34 Gramm pro Quadratmeter (g/m²), und (2) eine ungebundene Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern mit einem Flächengewicht von ca. 51 g/m².
Ein Prüfstück mit den Abmessungen von ca. 7,62 cm mal 15,24 cm (3 Zoll · 6 Zoll) (wobei die Längsseite mit 15,24 cm (6 Zoll) parallel zu der Maschinenrichtung (MR) des Prüfstücks verlief) wurde in die 7,62 cm · 2,54 cm (3 Zoll · 1 Zoll) breiten Backen eines Instron Universal- Prüfinstruments, Modell 1122 eingespannt (d. h. die Abmessungen jeder Backe betrugen 7,62 cm (3 Zoll) Breite x 2,54 cm (1 Zoll) Höhe). Die Backen waren während der Testversuche von einer Instron-Klimakammer, Modell 3111, Serie 808, (die über ein in seiner Tür ausgebildetes Fenster verfügte) umgeben, so daß die das Prüfstück umgebenden Klima- bzw. Temperaturbedingungen geregelt werden konnten.
Die Klimakammer wurde auf eine gewünschte Temperatur voreingestellt und in ein Wärmegleichgewicht gebracht. Zur Gewährleistung einer exakten Temperaturablesung wurde ein Thermometer verwendet.
Nach dem Festklemmen des Prüfstücks zwischen den Backen wurde dieses mindestens drei Minuten lang in der Klimakammer belassen, um eine Erwärmung des Prüfstücks und einen neuerlichen Wärmeausgleich in der Klimakammer zu gewährleisten.
Eine Videokamera wurde entsprechend in Position gebracht, so daß das in der Klimakammer befindliche Prüfstück durch das in dieser ausgebildete Fenster sichtbar war. Der Abstand zwischen Kameraobjektiv und Prüfstück betrug ca. 30,48 cm (12 Zoll). Es wurde ein Makroobjektiv verwendet, dessen Brennweite so eingestellt wurde, daß eine vergrößerte Darstellung des Prüfstücks erreicht wurde. Die Kamera wurde gestartet und ca. 5 Sekunden laufengelassen, um eine Ablesung der Prüfstückbreite in unangespanntem Zustand zu ermöglichen, bevor der Instron-Querbalken in Betrieb genommen wurde. Für jedes der Prüfstücke wurden die folgenden Instron-Messungen durchgeführt: (1) Spitzenbelastung, Spitzenstreckung und absorbierte Spitzen-Gesamtenergie; und (2) Bruchbelastung, Streckung beim Bruch und absorbierte Gesamtenergie beim Bruch. Die Zugversuche wurden unter Verwendung einer Instron-Testausrüstung im wesentlichen in Übereinstimmung mit dem Verfahren 5100 der Staatlichen Prüfverfahrensnorm [Federal Test Method Standard] Nr. 191A durchgeführt. Die Meßlänge des Prüfstücks betrug 7,62 cm (3 Zoll), und die Geschwindigkeit des Querbalkens betrug 30,48 cm (12 Zoll) pro Minute.
Das Videoband wurde auf einem Einzelbild-Bandabspielgerät abgespielt. Die Einzelbild-Abspielung diente dazu, die Breite des Prüfstücks direkt vom Betrachtungsschirm aus zu messen. Die erste Messung erfolgte von einer Aufnahme des ungestreckten Prüfstücks aus (d. h. bevor die Instron-Testausrüstung in Betrieb genommen wurde). Das Band wurde daraufhin vorgespielt bis das Prüfstück zerriß, und dann um einige Einzelbilder genau zu dem Punkt zurückgespielt, der dem Zerreißen des Prüfstücks unmittelbar voranging. Eine Mindest-Prüfstückbreite wurde direkt vom Betrachtungsschirm aus gemessen.
Im Zusammenhang mit den Festigkeitseigenschaften bezieht sich Belastung auf die Kraft bzw. auf den Widerstand, den das Prüfstück der Zugbeanspruchung entgegensetzte. Mit Spitzenbelastung ist der größte Widerstand gemeint, den das Prüfstück der Zugbeanspruchung entgegensetzt. Mit Bruchbelastung ist jene Belastunggemeint, welche zum Zeitpunkt des Zerreißens eines Prüfstücks aufgewendet wurde. Die Angabe der Belastung für Prüfstücke mit einer Abmessung von 7,62 cm (3 Zoll) Breite · 15,24 cm (6 Zoll) Länge erfolgt hier in Krafteinheiten (z. B. PfundKraft).
Absorbierte Gesamtenergie bezieht sich auf den gesamten Bereich unter einer Spannungs/Dehnungskurve (d. h. Belastungs-Streckungskurve), und zwar bis zu einer bestimmten Belastung. Absorbierte Spitzen-Gesamtenergie bezieht sich auf den gesamten Bereich unter einer solchen Kurve, und zwar bis zu dem Punkt der Spitzen- bzw. Maximalbelastung. Absorbierte Gesamtenergie beim Bruch bezieht sich auf den gesamten Bereich unter einer solchen Kurve, und zwar bis zu der Belastung, die beim Bruch bzw. beim Nachgeben des Prüfstücks herrschte. Die absorbierte Gesamtenergie wird ausgedrückt in den Einheiten Arbeit/(Länge)² wie zum Beispiel (m · kg) /cm² ((Zoll · PfundKraft)/(Zoll)²).
Streckung bzw. Dehnung bezieht sich auf das Verhältnis, welches bestimmt wird durch Messen der Differenz zwischen der ursprünglichen, unangespannten Abmessung einer Vliesbahn (z. B. der Länge) und deren Abmessung im Zustand einer in eine bestimmte Richtung wirkende Anspannung, sowie durch darauffolgendes Dividieren dieser Differenz durch die ursprüngliche, unangespannte Abmessung der Vliesbahn in derselben Richtung. Dieser Wert ist mit 100 Prozent zu multiplizieren, wenn die Dehnung als Prozentanteil angegeben werden soll. Unter Spitzenstreckung ist jene Dehnung zu verstehen, die gemessen wird, wenn das Material unter Aufwendung der Spitzenbelastung gedehnt wird. Unter Strekkung bei Bruch ist jene Dehnung zu verstehen, die gemessen wird, wenn das Material so weit gedehnt wurde, bis es bricht bzw. nachgibt.
Die Ergebnisse der Testversuche, welche unter den verschiedenen weiter oben beschriebenen Bedingungen durchgeführt wurden, werden in den Tabellen 1-5 wiedergegeben. Tabelle 1 zeigt die "Querschnittverringerungs"-Eigenschaften des gebundenen Materials (d. h. der gemäß einem Muster gebundenen Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern - Flächengewicht 34 g/m²). Tabelle 2 ist eine Zusammenfassung der Zugfestigkeitsdaten für das gebundene Material. In Tabelle 3 werden die Querschnittverringerungs-Eigenschaften der ungebundenen Materialien (d. h. einer Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern - Flächengewicht 51 g/m²) angegeben. Tabelle 4 ist eine Zusammenfassung der Zugfestigkeitsdaten für das ungebundene Material. Tabelle 5 ist eine Zusammenfassung der Zugfestigkeits-Eigenschaften für das ungebundene Material (d. h. eine Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern - Flächengewicht 51 g/m²), jeweils gemessen anläßlich von Testversuchen, die bei Temperaturen von 30ºC, 55ºC, 82ºC, 95ºC, 105ºC, 130ºC und 150ºC durchgeführt wurden. TABELLE 1 MESSUNG DER PRÜFSTÜCKBREITE VOR TESTBEGINN UND BEI BRUCH TABELLE 2 TABELLE 3 MESSUNG DER PRÜFSTÜCKBREITE VOR TESTBEGINN UND BEI BRUCH TABELLE 4 TABELLE 5
Es konnte festgestellt werden, daß das Erwärmen der Prüfstücke vor der Anwendung der Zugkraft eine signifikante Auswirkung auf beinahe alle gemessenen Variablen hatte, ungeachtet dessen, ob ein Zusatzstoff verwendet wurde oder nicht. Ganz allgemein konnte festgestellt werden, daß den Barrierenstoffen (d. h. den Vliesbahnen aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern) ohne Beeinträchtigung ihrer Barriereneigenschaften Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften verliehen werden konnten, und zwar durch das Erwärmen der Vliesbahnen aus Polypropylenfasern auf eine Temperatur, bei welcher die von der Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern absorbierte Spitzen-Gesamtenergie mindestens ca. 250 Prozent größer ist als die von der Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern bei Raumtemperatur aufgenommene Menge; durch das Anwenden einer Zugkraft, um eine Querschnittverringerung der erwärmten Vliesbahn herbeizuführen; und durch das Abkühlen der querschnittverringerten Vliesbahn. Es stellte sich als wünschenswert heraus, die Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern auf eine Temperatur zu erwärmen, bei welcher die von der Vliesbahn absorbierte Spitzen-Gesamtenergie um mindestens ca. 275 Prozent größer ist als die von der Vliesbahn bei Raumtemperatur absorbierte Menge. Die Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern kann zum Beispiel auf eine Temperatur erwärmt werden, bei welcher die von der Vliesbahn absorbierte Spitzen-Gesamtenergie um einen Wert zwischen 300 Prozent und mehr als 1000 Prozent größer ist als die von der Vliesbahn bei Raumtemperatur absorbierte Menge.
Durch das Erwärmen wurde die Spitzenbelastung signifikant vermindert, während die Spitzenstreckung (in einem für die Erhöhung der Zähigkeit oder absorbierten Gesamtenergie ausreichenden Ausmaß) und die Querschnittverringerung dadurch signifikant erhöht wurden. Die erhöhte Zähigkeit für die mit höheren Temperaturen behandelten Prüfstücke läßt auf eine verminderte Verfahrenssensibilität schließen. Es ist nur ein geringes Maß an übermäßigem Kraftaufwand erforderlich, um die Bahn bei Raumtemperatur zu zerreißen, wohingegen die Bahn bei erhöhten Temperaturen um vieles nachgiebiger ist. Die Auswirkungen des Erwärmens werden aus Fig. 18 deutlich, einem Schaubild, in welchem die Temperatur und die bei Spitzenbelastung absorbierte Gesamtenergie zueinander in Beziehung gesetzt werden, wobei die entsprechenden Daten für die ungebundene Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern aus Tabelle 5 übernommen wurden. In Fig. 18 wurde angenommen, daß die Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern bei einer Erwärmung bis zum Schmelzpunkt von Polypropylen (d. h. 165ºC) keinen meßbaren Wert für die absorbierte Spitzen- Gesamtenergie ergeben würde.
Allgemein wird davon ausgegangen, daß dieser Temperaturbereich, bei welchem es zu einer Erhöhung der absorbierten Spitzen-Gesamtenergie (d. h. zu einer erhöhten Zähigkeit) kommt, annähernd mit jenem Temperaturbereich übereinstimmt, der von oberhalb des α-Übergangs des Polypropylens bis ca. 10 Prozent unterhalb des Einsetzens des Schmelzens des Polypropylens bei einem Flüssigkeitsanteil von 5 Prozent reicht.
Es scheint eine Wechselbeziehung zu bestehen zwischen der Spitzen-Streckung und der Querschnittverringerung in Prozent, und zwar insofern als durch eine sich verringernde Rückbildung des Streckens bzw. Ziehens des Prüfstücks eine höhergradige Querschnittverringerung erzielt werden kann.
Es konnte gezeigt werden, daß durch das Hinzufügen von Zusatzstoffen zu den Fasern (z. B. Teflon® (Polytetrafluorethylen in Form von Scotchguard®)) oder zu der Bahn (z. B. Mineralöl), um den Fasern ein besseres Gleitvermögen zu verleihen und die Faser-zu-Faser-Reibung zu vermindern, die Spitzenbelastungen um ca. 30 Prozent reduziert werden konnten, wobei gleichzeitig eine Erhöhung der Spitzenstreckung um ca. 10 Prozent für die gebundenen Prüfstücke erzielt werden konnte. Es kam dabei zu keiner signifikanten Beeinflussung der Querschnittverringerung. Das Tränken des gebundenen Prüfstücks mit der oberflächenaktiven Lösung hatte im wesentlichen keinerlei Einfluß auf irgendeine seiner Eigenschaften.

BEISPIEL 2

Spezifische physikalische Eigenschaften wurden für ein Vergleichsmuster und für einen schmelzgeblasenen Barrierenstoff gemessen. Bei dem Vergleichs-Barrierenstoff handelte es sich um eine ungebundene Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern mit einem Flächengewicht von 51 g/m². Dieses Material wurde auf 110ºC (230ºF) erwärmt und daraufhin einer Querschnittverringerung um ca. 30% unterzogen, um den dehnbaren Barrierenstoff zu erhalten.
Zur Bestimmung der Biegsamkeit wurden Prüfbecher-Quetschversuchsmessungen durchgeführt. Durch den Prüfbecher- Quetschversuch wird die Stoffsteifheit bewertet, indem die Spitzenbelastung gemessen wird, die ein halbkugelförmiger Fuß mit einem Durchmesser von 4,5 cm benötigt, um ein Stück Stoff mit den Abmessungen 22,86 cm · 22,86 cm (9" · 9"), welches in die Form eines umgekehrten Bechers mit einem Durchmesser von annähernd 6,5 cm und einer Höhe von annähernd 6,5 cm gebracht wurde, zu zerquetschen, wobei der becherförmige Stoff von einem Zylinder mit einem Durchmesser von annähernd 6,5 cm umgeben wird, um eine gleichförmige Verformung des becherförmigen Stoffes zu gewährleisten. Der Fuß und der Becher sind so zueinander ausgerichtet, daß ein Kontakt zwischen den Becherwänden und dem Fuß vermieden wird, da dies zu einer Beeinflussung der Spitzenbelastung führen könnte. Die Spitzenbelastung wird gemessen, während der Fuß mit einer Geschwindigkeit von ca. 0,635 cm (0,25 Zoll) pro Sekunde (38,1 cm (15 Zoll) pro Minute) unter Verwendung einer Meßdose (500-Gramm-Bereich) vom Typ FTD-G-500, erhältlich bei der Schaevitz Company, Tennsauken, New Jersey, abgesenkt wird.
Das Flächengewicht jedes einzelnen Stoff-Prüfstücks wurde im wesentlichen in Übereinstimmung mit dem Verfahren 5041 der Staatlichen Testverfahrensnorm [Federal Test Method Standard] Nr. 191A bestimmt.
Die Durchlässigkeit wurde unter Verwendung einer von der Frazier Precision Instrument Company vertriebenen Frazier Luftdurchlässigkeits-Prüfmaschine bestimmt und gemäß dem Staatlichen Prüfverfahren [Federal Test Method] 5450, Norm Nr. 191A gemessen, abgesehen davon, daß die Prüfstückgröße 20,32 cm · 20,32 cm (8" · 8") statt 17,78 cm · 17,78 cm (7" · 7") betrug. Die Durchlässigkeit kann in Volumeneinheit durch Zeiteinheit durch Flächeneinheit ausgedrückt werden, zum Beispiel m³ ((Kubikfuß) pro Minute) pro m² (Quadratfuß) an Material (z. B. m³/Minute/m² ((Fuß³/Minute)/Fuß² bzw. (CFM/Fuß²))).
Es wurden Messungen des effektiven äquivalenten Kreisdurchmessers der in dem Barrierenstoff vorhandenen Poren durchgeführt. Die Porengrößen wurden durch Flüssigkeitsverdrängungstechniken unter Verwendung eines Coulter Luftdurchlässigkeitsmessers und einer Coulter POROFILTM Testflüssigkeit bestimmt, beides vertrieben durch die Coulter Electronics Limited, Luton, England. Die mittlere Durchlaßporengröße wird durch Benetzen eines Prüfstücks mit einer Flüssigkeit mit sehr geringer Oberflächenspannung (d. h. Coulter POROFILTM) bestimmt. Eine Seite des Prüfstücks wird mit Druckluft beaufschlagt. Der Luftdruck wird langsam erhöht, bis schließlich die Kapillarkraft der Flüssigkeit in den größten Poren überwunden wird, was dazu führt, daß die Flüssigkeit daraus hinausgedrängt wird und Luft durch das Prüfstück hindurchdringen kann. Durch das weitere Erhöhen des Luftdrucks werden nach und nach immer kleinere Löcher freigelegt. Auf diese Weise kann ein Durchfluß-zu-Druck- Verhältnis für das nasse Prüfstück ermittelt werden und mit den Ergebnissen für das entsprechende trockene Prüfstück verglichen werden. Die mittlere Durchlaßporengröße wird an jenem Punkt gemessen, an dem die Kurve, welche 50% Durchfluß-zu-Druck für das trockene Prüfstück darstellt, sich mit der Kurve schneidet, welche den Durchfluß-zu-Druck für das nasse Prüfstück darstellt. Der Durchmesser der Pore, welche sich bei diesem bestimmten Druck öffnet (d. h. die mittler e Durchlaßporengröße) kann mithilfe des folgenden Ausdrucks bestimmt werden:
Porendurchmesser (um) = (40τ) /Druck
wobei t = die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, ausgedrückt in der Einheit mN/M; mit Druck ist der angewendete Druck gemeint, ausgedrückt in Millibar (mbar); und die äußerst geringe Oberflächenspannung der Flüssigkeit, mit welcher das Prüfstück benetzt wurde, erlaubt die Annahme, daß der Kontaktwinkel der Flüssigkeit mit dem Prüfstück so gut wie Null ist.
Die Teilchenfernhalteleistung wurde von InterBasic Resources, Inc., in Grass Lake, Michigan, gemäß dem IBR-Testverfahren Nr. E-217, Revision G (1/15/91) bestimmt. Der Test bestimmte die Filterleistung von in der Luft schwebenden Trockenteilchen mittels eines Teilchendurchlaßtests. Eine konzentrierte Suspension an Verunreinigungsstoffen wurde dem auf ein Prüfstück gerichteten Luftstrom zugeleitet. Die Teilchengrößenverteilung wurde sowohl zuströmseits wie auch abströmseits des Prüffilters gemessen. Der trockene Verunreinigungsstoff wurde in Form von feinsortigem Material (0,09 bis 1,0 um) und von grobsortigem Material (1,5 bis > 10,0 um) von der A. C. Spark Plug Abteilung der General Motors Corporation bezogen. Die Teilchengrößenverteilung für feinsortige Teilchen wurde mithilfe eines bei der HIAC/Royco Abteilung der Pacific Scientific Company erhält lichen HIAC/Royco 5109 Teilchenzählsystems bestimmt. Die Teilchengrößenverteilung für grobsortige Teilchen wurde mithilfe eines bei der HIAC/Royco Abteilung der Pacific Scientific Company erhältlichen HIAC/Royco LD 400 Sensors, S/N 9002-020 bestimmt. Die Tests wurden bei Raumtemperatur mit Luftströmen von 0,11 und 0,23 m³ (4 und 8 Standard- Kubikfuß) pro Minute durch ein kreisförmiges Prüfstück mit einem Durchmesser von ca. 90 mm durchgeführt.
Die allgemeinen Merkmale des Vergleichs-Barrierenstoffs und des dehnbaren Barrierenstoffs werden in Tabelle 5 dargestellt. Die Tabellen 6 und 7 enthalten die Ergebnisse der Teilchenfernhaltetests des Vergleichs-Barrierenmaterials und des dehnbaren Barrierenmaterials. Allgemein sollte ein Barrierenmaterial mit Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften über zumindest ebenso gute Teilchenfernhalte- Eigenschaften verfügen wie das Vergleichs-Barrierenmaterial. TABELLE 6 TABELLE 7 TABELLE 8

BEISPIEL 3

Schmelzgeblasene und schmelzgeblasene Bestandteile enthaltende Laminate wurden auf ca. 110ºC (230º F) erwärmt. Das Material wurde einer Spannkraft in Maschinenrichtung unterzogen, bis es eine Breitenverringerung von 30% aufwies (d. h. bis eine Querschnittverringerung von 30% erfolgte). Während des Abkühlens wurde das Material in dem querschnittverringerten Zustand belassen. Das so gewonnene Material verfügte über Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften in Maschinen-Querrichtung (d. h. vertikal zur Maschinenrichtung). Die Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften des Materials wurden anhand von Prüfstücken des dehnbaren Materials mit den Abmessungen 10,16 cm · 15,24 cm (4 Zoll · 6 Zoll) gemessen, und zwar mit der Abmessung 15,24 cm (6 Zoll) in Maschinenrichtung und der Abmessung 10,16 cm (4 Zoll) in Maschinen-Querrichtung.
Das Material wurde in die Backen eines Instron Universal- Prüfinstruments, Modell 1122, eingespannt, um in Maschinen- Querrichtung (entlang seiner 15,24 cm (6")-Abmessung) gezogen zu werden. Die Meßlänge wurde auf 7,62 cm (3 Zoll) eingestellt, und die Position der Backen auf dem Material wurde mit Markierungslinien gekennzeichnet.
Das Instron [Prüfinstrument] wurde entsprechend eingestellt, um das Material um bestimmte Distanzen zu strecken, die jeweils einer bestimmten Dehnung in Prozent entsprachen:
0,76 cm (0,3") = 10% des ursprünglichen Backenabstands, bzw. 10% Dehnung
1,52 cm (0,6") = 20% des ursprünglichen Backenabstands, bzw. 20% Dehnung
2,29 cm (0,9") = 30% des ursprünglichen Backenabstands, bzw. 30% Dehnung
3,05 cm (1,2") = 40% des ursprünglichen Backenabstands, bzw. 40% Dehnung
3,81 cm (1,5") = 50% des ursprünglichen Backenabstands, bzw. 50% Dehnung
4,57 cm (1,8") = 60% des ursprünglichen Backenabstands, bzw. 60% Dehnung
5,33 cm (2,1") = 70% des ursprünglichen Backenabstands, bzw. 70% Dehnung
6,10 cm (2,4") = 80% des ursprünglichen Backenabstands, bzw. 80% Dehnung
6,86 cm (2,7") = 90% des ursprünglichen Backenabstands, bzw. 90% Dehnung
7,62 cm (3,0") = 100% des ursprünglichen Backenabstands, bzw. 100% Dehnung
Ein Prüfstück eines anderen Materials wurde auf jede der angegebenen Distanzen gestreckt und unmittelbar darauf wieder losgelassen und aus den Backen entnommen.
Tabelle 8 ist eine Auflistung der Ergebnisse von Dehnungs- und Wiederherstellungsversuchen an einem Vlies- Schichtstoff, dem durch eine Behandlung Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften verliehen wurden. Der dehnbare Barrierenstoff bestand aus zwei Schichten aus spinngebundenen Bahnen mit einem Flächengewicht von 18 g/m², welche um einen Barrieren-Vliesstoff aus schmelzgeblasenen Fasern mit einem Flächengewicht von 18 g/m² herum angeordnet waren. Das Material hatte somit ein Gesamtflächengewicht von ca. 54 g/m². Die spinngebundenen und schmelzgeblasenen Stoffe dieses speziellen Schichtstoffs bestanden aus einem extrudierbaren Zufalls-Copolymer aus ca. 3 bis ca. 4 Gewichtsprozent Ethylen-Comonomer und aus ca. 96 bis ca. 97 Gewichtsprozent Polypropylen.
Einige Prüfstücke wurden in den Backen des Instron dreimal auf ihre maximale Dehnlänge gezogen und wieder losgelassen, bevor sie zur Berechnung ihres Wiederherstellungsvermögens aus dem Prüfinstrument entnommen wurden. Die ermittelten Wiederherstellungswerte wurden mit der Bemerkung "WIEDERHERSTELLUNG NACH DREI WIEDERHOLUNGEN" versehen. Tabelle 9 ist eine Auflistung der Ergebnisse von Dehnungs- und Wiederherstellungsversuchen an einer ungebundenen Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern mit einem Flächengewicht von 51 g/m², welcher durch eine Behandlung Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften verliehen wurden. Tabelle 10 ist eine Auflistung der Ergebnisse von Dehnungs- und Wiederherstellungsversuchen an einem Vlies- Schichtstoff, welchem durch eine Behandlung Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften verliehen wurden. Der dehnbare Barrierenstoff bestand aus zwei Schichten aus spinngebundenen Bahnen mit einem Flächengewicht von 13,6 g/m², welche um einen Barrieren-Vliesstoff aus schmelzgeblasenen Fasern mit einem Flächengewicht von 6,8 g/m² herum angeordnet waren. Das Material hatte somit ein Gesamtflächengewicht von ca. 34 g/m². Die spinngebundenen und schmelzgeblasenen Stoffe dieses speziellen Schichtstoffs bestanden aus einem extrudierbaren Zufalls-Copolymer aus ca. 3 bis ca. 4 Gewichtsprozent Ethylen-Comonomer und aus ca. 96 bis ca. 97 Gewichtsprozent Polypropylen. TABELLE 8 TABELLE 9 TABELLE 10
Die vorliegende Erfindung zielt auch auf eine Wegwerf- Schutzbekleidung ab, welche aus dem weiter oben beschriebenen, dehnbaren Barrierenstoff hergestellt wird. Ganz allgemein kann die Bekleidung in ihren wesentlichen Teilen oder auch zur Gänze aus dem dehnbaren Barrierenstoff bestehen. Die erfindungsgemäßen Wegwerf-Schutzbekleidungsstücke sind, da sie über Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften verfügen, besonders gut als Schutzbekleidung, wie zum Beispiel als Chirurgengewänder, Überanzüge und Windeln verwendbar. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, bei denen der Barrierenstoff über ein eindimensionales Dehnungsvermögen (d. h. die Fähigkeit, sich im wesentlichen in einer Richtung zu dehnen und wieder zusammenzuziehen) verfügt, sind für die genannten Anwendungen besonders gut geeignet, da aus solchen Materialien gefertigte Kleidungsstücke aufgrund ihrer Formbeständigkeit leicht an- und ausgezogen werden können und dennoch gleichzeitig über Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften verfügen, wodurch ein besserer Tragekomfort gewährleistet wird. Darüber hinaus wird durch die Weichheit und durch das Formanpassungsvermögen des dehnbaren Barrierenstoffs eine Schutzbekleidung geschaffen, die eng anliegt, die bei Körperbewegungen nur eine geringe Geräuschentwicklung verursacht und die kaum bauscht oder lose herabhängt, insbesondere nachdem sie über einen längeren Zeitraum hinweg getragen wurde.
Für die meisten Anwendungen sind Materialien, die sich um mehr als ca. 10 Prozent dehnen und sich im wesentlichen wieder auf ihre ungedehnte Größe zusammenziehen, durchaus geeignet. Materialien mit einem Dehnungsvermögen von ca. 13 bis 20 Prozent können zum Beispiel für Überanzüge und Gewänder verwendet werden. Bei bestimmten Anwendungen kann es jedoch wünschenswert sein, Barrierenstoffe mit einem viel höheren Grad an Dehnungsvermögen als 15 Prozent zu verwenden, zum Beispiel Barrierenstoffe, welche um 35 Prozent oder mehr gedehnt werden können. Es wird erwogen, daß die erfindungsgemäßen Wegwerf-Schutzbekleidungsstücke Bereiche, Teile oder Abschnitte aus Barrierenstoffen umfassen können, welche unterschiedliche Grade an Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften aufweisen. Ein Wegwerf- Schutzbekleidungsstück kann zum Beispiel einen Körperabschnitt aus einem Barrierenstoff mit einem Dehnungsvermögen von ca. 15 Prozent und damit verbundene Ärmelabschnitte aus einem Barrierenstoff mit einem Dehnungsvermögen von bedeutend mehr als 15 Prozent (z. B. ca. 50 Prozent oder mehr) umfassen. Es wird weiters erwogen, daß die Ärmelabschnitte bzw. andere Abschnitte (z. B. die Beinabschnitte, die Schulterabschnitte oder die Rückenabschnitte eines Kleidungsstücks) Bereiche aus Barrierenstoffen mit einem besonders hohen Grad an Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften umfassen können, um ein noch besseres Formanpassungsvermögen des Kleidungsstücks im Bereich der Ellbogen, der Knie, der Schultern, im Schritt und in anderen Bereichen, in denen dies wünschenswert erscheint, zu gewährleisten.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Barrierenstoff über ungleichmäßige Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften verfügen. Diese Ungleichmäßigkeit kann beabsichtigt sein oder kann auch durch die Leistungsgrenzen der für den Herstellungsprozeß verwendeten Ausrüstung bedingt sein. Zum Beispiel ist es möglich, daß ein Teilbereich des Barrierenstoffs über ein um ca. 5 bis 15 Prozent höheres Dehnungsvermögen bzw. über ein um ca. 5 bis 15 Prozent geringeres Wiederherstellungsvermögen verfügt als ein anderer Teilbereich desselben Materials.
Ein beispielhafter, querschnittverringerbarer Barrierenstoff, der für die Herstellung von erfindungsgemäßen Wegwerf-Schutzbekleidungsstücken verwendet werden könnte, ist ein Vlies-Schichtstoff, welcher zusammengesetzt wird durch das Verbinden von mindestens einer Schicht bestehend aus einer Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Fasern (darin inbegriffen schmelzgeblasene Mikrofasern), die über Dehnungs- und Wiederherstellungseigenschaften verfügt, mit mindestens einer spinngebundenen Filamentbahn aus Endlosfasern. Ein beispielhafter Dreischichtstoff mit einer ersten Außenlage aus einer spinngebundenen Bahn, einer Mittellage aus einer schmelzgeblasenen Faserbahn und einer zweiten Außenlage aus einer spinngebundenen Bahn kann durch die abgekürzte Notierung "SMS" bezeichnet werden. Derartige Stoffe werden in den U. S.-Patenten Nr. 4.041.203, 4.374.888 und 4.753.843 beschrieben, deren jeweilige Inhalte per Bezugnahme in die vorliegende Erfindung aufgenommen werden. Diese Patente wurden an die Kimberly-Clark Corporation abgetreten, die auch die Abtretungsempfängerin der vorliegenden Erfindung ist.
Zur Verbesserung der Festigkeit gegenüber der Flüssigkeitsdurchdringung und zur Verminderung der statischen Aufladung kann das Material auch mit Zusammensetzungen wie zum Beispiel Zepel® und Zelec® K-C behandelt werden, die beide von E. I. du Pont De Nemours vertrieben werden.
Fig. 19 stellt ein beispielhaftes, erfindungsgemäßes Wegwerf-Chirurgengewand 80 dar, das sich an die Körperformen des Trägers anpaßt und das aus einem dehnbaren Barrierenstoff hergestellt worden ist. Die Herstellung eines solchen Gewandes kann gemäß einem der bekannten automatischen, halbautomatischen oder manuellen Herstellungsverfahren erfolgen. Ein entsprechendes Beispiel ist in dem an Winters [ausgegebenen] U. S.-Patent Nr. 3.570.012 beschrieben, das in die vorliegende Erfindung aufgenommen wird und an die Abtretungsempfängerin der vorliegenden Erfindung abgetreten wurde. Wie dargestellt, umfaßt das Gewand 80 Ärmel 82, Manschetten 84, eine Halsöffnung 86 mit Verschlußmitteln 88, überlappende Rückenteile und einen Gürtel 90 zum Schließen des Gewandes. Die Ärmel 82 können so ausgerichtet sein, daß die Dehnrichtung des dehnbaren Barrierenstoffes entweder parallel oder vertikal zu der Richtung der Bewegung (d. h. der Länge) des Ärmels 82 verläuft. Mit einer jeden dieser Anordnungen sind gewisse Vorteile verbunden. Verläuft zum Beispiel die Dehnrichtung des Ärmels 82 vertikal zu der Richtung der Bewegung (d. h. der Länge), so ist die Formbeständigkeit des Ärmels besonders gut für Vorgänge geeignet, bei denen über den Anzug reichende, geschlossene Handschuhe getragen werden müssen.
Die weiter oben beschriebenen Materialien eignen sich auch gut für die Herstellung von persönlichen Wegwerf-Hygieneartikeln, wie zum Beispiel für Wegwerf-Windeln und -Inkontinenzsysteme, welche sich den Körperformen der Benutzer anpassen müssen. Die Materialien eignen sich besonders gut als äußere Deckschichten für Wegwerfwindeln, da sie sehr bequem und komfortabel sind und Flüssigkeiten dennoch nicht durch die Windeln hindurchdringen lassen.
Fig. 20 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Wegwerf-Windel bzw. eines Inkontinenzprodukts 92, bestehend aus einer Einlage 94, einem Absorptionsmittel 96 und einem Deckmaterial 98. Wünschenswerterweise handelt es sich bei dem Deckmaterials 98 um einen dehnbaren Barrierenstoff gemäß obiger Beschreibung, der sich an die Körperformen des Trägers anpaßt. Beispielhafte Wegwerf-Windeln und -Inkontinenzsysteme werden in den U. S.-Patenten Nr. 3.520.303, 4.701.171, 4.747.846 und 4.756.709 beschrieben, die an die Abtretungsempfängerin der vorliegenden Erfindung abgetreten wurden und per Bezugnahme in die vorliegende Erfindung aufgenommen werden.
Fig. 21 ist eine schematische Darstellung von beispielhaften, erfindungsgemäßen Wegwerf-Schutzüberanzügen 100, die sich den Körperformen des Trägers anpassen. Die Überanzüge 100 umfassen einen linken Teil 102 mit einem linken Körperabschnitt 104 und einem linken Beinabschnitt 106. Die Überanzüge umfassen einen linken Ärmelabschnitt 108, welcher durch eine Naht 110 mit dem linken Teil 102 verbunden ist. Die Überanzüge umfassen weiterhin einen rechten Teil 112 mit einem rechten Körperabschnitt 114 und einem rechten Beinabschnitt 116. Die Überanzüge umfassen einen rechten Ärmelabschnitt 118, welcher durch eine Naht 120 mit dem rechten Teil 112 verbunden ist. Der linke Teil 102 und der rechte Teil sind durch einen Zippverschluß 122 und eine Naht 124 miteinander verbunden. Ein Kragen 126 ist durch eine Naht 128 daran befestigt. Wünschenswerterweise sind der rechte Teil 102 und der linke Teil 112 so aufgebaut, daß eine Naht 130 eine obere Hälfte 132 mit einer unteren Hälfte 134 verbindet. Die Dehnrichtung des Barrierenstoffes in der oberen Hälfte 132 entspricht der von den eingezeichneten Pfeilen angezeigten Richtung. Die Dehnrichtung des Barrierenstoffes in der unteren Hälfte 134 entspricht der von den eingezeichneten Pfeilen angezeigten Richtung. In ähnlicher Weise entspricht eine gewünschte Dehnrichtung der Ärmelabschnitte 108 und 118 der von den eingezeichneten Pfeilen angezeigten Richtung. Es werden weiters unterschiedliche Zusammensetzungen, sowie verschiedene Nähte und Teile mit anderen möglichen Zusammensetzungen erwogen, die hier nicht dargestellt werden. Ein beispielhafter Überanzug wird in dem U. S.-Patent Nr. 4.670.913 behandelt, das an den Abtretungsempfänger der vorliegenden Erfindung abgetreten wurde und per Bezugnahme in die vorliegende Erfindung aufgenommen wird.

Claims

1. Dehnbarer Barrieren-Vliesstoff, umfassend mindestens eine Bahn aus nicht-elastomeren, schmelzgeblasenen, thermoplastischen Polymerfasern; wobei der dehnbare Barrieren-Vliesstoff durch Erwärmung eines Barrieren- Vliesstoffes und nachfolgendes Querschnittsverringern des erwärmten Barrieren-Vliesstoffes erhältlich ist; und geeignet ist, sich um mindestens etwa 10 Prozent mehr zu dehnen als der Barrieren-Vliesstoff vor der Wärmebehandlung und der Querschnittsverringerung.

2. Dehnbarer Barrierenstoff gemäß Anspruch 1, wobei der dehnbare Barrierenstoff dazu geeignet ist, sich um 15 Prozent bis 60 Prozent zu dehnen und sich um mindestens 70 Prozent wieder zusammenzuziehen, wenn er um 60 Prozent gedehnt wurde.

3. Dehnbarer Barrierenstoff gemäß Anspruch 2, wobei der dehnbare Barrierenstoff dazu geeignet ist, sich um 20 Prozent bis 30 Prozent zu dehnen und sich um mindestens 75 Prozent wieder zusammenzuziehen, wenn er um 30 Prozent gedehnt wurde.

4. Dehnbarer Barrierenstoff gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stoff Widerstand gegen Wassereindringung bietet, gemessen bei einem Hydrostatikkopf von mindestens 30 cm.

5. Dehnbarer Barrierenstoff gemäß Anspruch 4, wobei der Hydrostatikkopf von 35 bis 120 cm reicht.

6. Dehnbarer Barrierenstoff gemäß Anspruch 5, wobei der Hydrostatikkopf von 40 bis 90 cm reicht.

7. Dehnbarer Barrierenstoff gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stoff eine Teilchenfernhalteleistung von mindestens 40 Prozent für Teilchen aufweist, deren durchschnittlicher Durchmesser größer als 0,1 um ist.

8. Dehnbarer Barrierenstoff gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stoff eine Teilchenfernhalteleistung von mindestens 50 Prozent für Teilchen aufweist, deren durchschnittlicher Durchmesser größer als 0,1 um ist.

9. Dehnbarer Barrierenstoff gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stoff eine Teilchenfernhalteleistung von mindestens 95 Prozent für Teilchen aufweist, deren durchschnittlicher Durchmesser größer als 1,5 um ist.

10. Dehnbarer Barrierenstoff gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die schmelzgeblasenen Fasern schmelzgeblasene Mikrofasern enthalten.

11. Dehnbarer Barrierenstoff gemäß Anspruch 10, wobei die durch optische Bildanalyse bestimmten mindestens 50 Prozent der schmelzgeblasenen Mikrofasern einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 5 um aufweisen.

12. Dehnbarer Barrierenstoff gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nicht-elastomeren, schmelzgeblasenen thermoplastischen Polymerfasern ein Polymer umfassen, das aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyestern und Polyamiden ausgewählt wird.

13. Dehnbarer Barrierenstoff gemäß Anspruch 12, wobei das Polyolefin aus der Gruppe bestehend aus einem oder mehreren von Polyethylen, Polypropylen, Polybuten, Ethylencopolymeren, Propylencopolymeren und Butencopolymeren ausgewählt ist.

14. Dehnbarer Barrierenstoff gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vliesbahn aus nicht-elastomeren, schmelzgeblasenen, thermoplastischen Polymerfasern des weiteren ein oder mehrere zweite Materialien umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Textilfasern, Zellstoffasern, Teilchen und supersaugfähigen Materialien.

15. Dehnbarer Barrierenstoff gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vliesbahn ein Flächengewicht von 6 bis 400 Gramm pro Quadratmeter aufweist.

16. Verfahren zur Herstellung eines dehnbaren Barrieren- Vliesstoffes gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren umfaßt:

das Erwärmen einer Vliesbahn, umfassend nicht-elastomere, schmelzgebläsene, thermoplastische Polymerfasern, auf eine Temperatur, bei der die von der Bahn absorbierte höchste Gesamtenergie um mindestens etwa 250 Prozent größer ist als die von der Bahn bei Raumtemperatur absorbierte Menge;

das Anlegen einer Spannkraft, um eine Querschnittsverringerung der erwärmten Vliesbahn durchzuführen; und

das Abkühlen der querschnittsverringerten Vliesbahn.

17. Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei die schmelzgeblasenen, thermoplastischen Polymerfasern ein Polymer umfassen, das aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyestern und Polyamiden ausgewählt wird.

18. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Polyolefin aus der Gruppe bestehend aus einem oder mehreren von Polyethylen, Polypropylen, Polybuten, Ethylencopolymeren, Propylencopolymeren und Butencopolymeren ausgewählt wird.

19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die schmelzgeblasenen, thermoplastischen Polymerfasern schmelzgeblasene Polyolefinfasern umfassen und eine Vliesbahn aus solchen Fasern auf eine Temperatur zwischen einem Bereich von größer als der α-Übergang des Polymers bis zu etwa 10 Prozent unterhalb des Einsetzens des Schmelzens bei einem Flüssigkeitsanteil von 5 Prozent erwärmt wird.

20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei die schmelzgeblasenen, thermoplastischen Polymerfasern schmelzgeblasene Polypropylenfasern umfassen und eine Vliesbahn aus solchen Fasern auf eine Temperatur von 105 bis 145 Grad Celsius erwärmt wird.

21. Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei eine Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern auf eine Temperatur von etwa 110 bis etwa 140 Grad Celsius erwärmt wird.

22. Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei eine Vliesbahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern auf eine Temperatur von 120 bis 125 Grad Celsius erwärmt wird.

23. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 22, wobei die Spannkraft ausreichend groß ist, um eine Quer schnittsverringerung an der Vliesbahn auf eine querschnittsverringerte Breite durchzuführen, die mindestens 10 Prozent geringer ist als die Breite der Vliesbahn vor Anwendung der Spannkraft.

24. Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei die Spannkraft ausreichend groß ist, um eine Querschnittsverringerung an der Vliesbahn auf eine querschnittsverringerte Breite durchzuführen, die um 15 bis 50 Prozent geringer ist als die Breite der Vliesbahn vor Anwendung der Spannkraft.

25. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 24, wobei die Vliesbahn durch Infrarotbestrahlung, Dampfdosen, Mikrowellen, Ultraschallenergie, Flamme, heiße Gase und/oder heiße Flüssigkeit erwärmt wird.

26. Mehrschichtmaterial, umfassend mindestens eine Schicht des dehnbaren Barrierenstoffes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, oder erhalten durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 25, und mindestens eine weitere Schicht.

27. Mehrschichtmaterial gemäß Anspruch 26, wobei die andere Schicht ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Webstoffen, gewirkten Stoffen, gebundenen kardierten Bahnen, spinngebundenen Filamentbahnen aus Endlosfasern, schmelzgeblasenen Faserbahnen und Kombinationen davon.

28. Wegwerf-Schutzbekleidung (100), umfassend im allgemeinen ebene Abschnitte, die durch Nähte miteinander verbunden sind, wobei mindestens einer der Abschnitte aus einem Vliesmaterial zusammengesetzt ist, das mindestens eine Schicht des dehnbaren Barrierenstoffes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 umfaßt, oder erhalten durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 25.

29. Wegwerf-Schutzbekleidung gemäß Anspruch 28, wobei es sich bei der Bekleidung um Schutz-Überanzüge mit einem Körperabschnitt (104, 114) und sich davon erstreckenden Ärmelabschnitten (108, 118) und Beinabschnitten (106, 116) handelt, in denen die Dehn- und Wiederherstellungseigenschaften des Barrierenstoffes parallel zur Richtung der Bewegung mindestens eines des Körperabschnittes (104, 114), der Ärmelabschnitte (108, 118) oder Beinabschnitte (106, 116) verlaufen.

30. Wegwerf-Schutzbekleidung gemäß Anspruch 28, wobei es sich bei der Bekleidung um ein Gewand (80) mit einem Körperabschnitt und sich davon erstreckenden Ärmelabschnitten (82) handelt, in denen die Dehn- und Wiederherstellungseigenschaften des Barrierenstoffes parallel zur Richtung der Bewegung mindestens eines des Körperabschnittes oder der Ärmelabschnitte (82) verlaufen.

31. Wegwerf-Schutzbekleidung gemäß Anspruch 28, wobei es sich bei der Bekleidung um einen Schutzanzug handelt, umfassend:

einen oberen Abschnitt, umfassend einen Körperabschnitt und Ärmelabschnitte, die sich davon erstrecken, und

einen unteren Abschnitt, umfassend Beinabschnitte.