DE69526817T2

DE69526817T2 - Vliesstoffprodukt mit durch Hitze entstandene Öffnungen und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE69526817T2
Application number: DE69526817T
Authority: DE
Inventors: W. Andrew Coslett; Leonardo B. Leonguerrero; Donald V. Mccoombs; Ramesh Srinivasan
Original assignee: BBA Nonwovens Simpsonville Inc
Current assignee: Fitesa Simpsonville Inc
Priority date: 1994-06-15
Filing date: 1995-06-13
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2015-06-14
Also published as: JP2813156B2; EP0687757B1; EP0687757A2; US5567501A; JPH0860511A; DE69526817D1; CA2151194C; EP0687757A3; CA2151194A1; US5656119A

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein mit Öffnungen versehene Vliesstoffe und insbesondere ein mit Öffnungen versehenes nichtgewebtes Obermaterialerzeugnis, welches durch ein thermisches Perforationsverfahren hergestellt wird.

Stand der Technik

Durchbrochene Vliesstoffe werden unter Bedingungen eingesetzt, in welchen es erwünscht ist, die Eigenschaften von flüssigkeitsdurchlässigen äußeren Schichten für einen Kontakt mit der Haut des Benutzers mit einer absorbierenden Schicht, welche eine Flüssigkeitsaufnahmevermögen besitzt, zu kombinieren. Solche mit Öffnungen versehene Vliesstoffe finden Anwendung als Obermaterial von Windeln, Damenbinden, Inkontinenzerzeugnissen für Erwachsene usw.
In bekannter Weise werden mit Öffnungen versehene Vliesstoffe durch hydraulische Verfahren, zum Beispiel durch Flüssigkeitsverhäkelung eines Faserstoffes zu einem mit Öffnungen versehenen Muster oder durch Spinnmusterung, durch mechanische Verfahren, zum Beispiel durch Perforation oder Durchbrechung eines nicht gewebten Stoffes, oder durch thermomechanische Verfahren zum Beispiel durch Heißnadelperforierung, Kalandrierung mit Prägewalzen usw. gebildet. Hydraulische Verfahren erfordern eine sehr teure Ausrüstung und komplizierte Verfahrenabläufe. Mechanische oder thermomechanische Verfahren erfordern ebenfalls eine Vielzahl von Verfahrensschritten, zum Beispiel zunächst die Bildung eines verbundenen Vliesstoffes und danach die Perforierung oder Durchbrechung desselben. Einige thermomechanische Verfahren, zum Beispiel die in den US-Patenten 3.507.943 und 3.542 634 beschriebenen Verfahren, sind in der Lage, eine Faserstoffbindung und deren Durchbrechung in einem Schritt mittels Druckverschmelzen der Fasern eines Vliesstoffes zwischen den Kontaktpunkten von Prägewalzen oder Walzen mit versetzten Nuten sowie das gleichzeitige Bilden von Öffnungen durch diese hindurch mittels Schmelzen durch geeignete Wärme und Druck, durch Schneideinwirkung usw. zu erzeugen. Es ist jedoch ein hohes Maß an Wärme und Druck erforderlich, um ordnungsgemäß geformte durchgehende Öffnungen in den Vliesstoffen herzustellen. Andere Verfahren, wie sie zum Beispiel im US-Patent 4.184.902 von Karami oder im US-Patent 4.780.352 von Palumbo beschrieben sind, bilden in einem Verfahrensschritt eine Oberschicht durch Perforation und/oder Punktbindung einer fluiddurchlässigen nicht gewebten Schicht mit einer Zwischenschicht aus Kunststoff. Die erzeugten Lochungen oder Öffnungsflächen weisen jedoch keine geeigneten Abmessungen oder ordnungsgemäßen Formen auf, und es sind weitere Arbeitsgänge, zum Beispiel ein Heißblasen oder Strecken erforderlich, um Öffnungen mit geeigneter Größe und Form zu erreichen.
EP-A-0596191 beschreibt ein Erzeugnis, bei welchem zwei nicht gewebte Faserbahnen eines Materials, welche durch verbundene Bereiche, in welchen Öffnungen angeordnet sind, miteinander verbunden wurden.
Es ist deshalb eine grundsätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen durchbrochenen Vliesstoff durch ein kosteneffektives einstufiges Verfahren unter Anwendung einer vereinfachten Technologie zur Erzeugung von Öffnungen mit geeigneter Größe und Form herzustellen. Eine spezielle Aufgabe besteht darin, dass dieses Verfahren den Vorteil des physikalischen Zusammenwirkens zwischen polymeren Materialien unterschiedlicher Schmelztemperatur unter Anwendung von Wärme und Druck an den Kalanderpunkten einer Kalanderwalze nutzt, um ein gleichzeitiges Verbinden der Fasern und das Bilden von Öffnungen im Vliesstoff zu erreichen.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines durchbrochenen Vliesstoffes die Schritte des Kombinierens einer nicht gewebten Schicht von Fasern, die eine höhere Schmelztemperatur aufweisen und eines polymeren Materials, welches eine niedrigere Schmelztemperatur und eine Schrumpffähigkeit bei Anwendung von Wärme aufweist und der Anwendung von Wärme und Druck auf die Kombination der zuerst erwähnten Fasern und des anderen polymeren Materials durch die Kalanderpunkte einer Kalanderwalze in der Weise, dass das geschmolzene polymere Material sich mit den zuerst erwähnten Fasern verbindet und gleichzeitig schrumpft und die zuerst erwähnten Fasern von den Kalanderpunkten wegzieht und auf diese Weise Öffnungen durch den Vliesstoff erzeugt.
In einem bevorzugten Verfahren sind die Fasern der nicht gewebten Schicht kardierte Olefinfasern, vorzugsweise Polyethylen- oder Polypropylenfasern, und die Schicht aus polymeren Material ist ein dünner Kunststofffilm aus Olefinmaterial, zum Beispiel ein Polyethylen- Spannpackmaterial oder ein elastomeres Material oder ein bei Wärme schrumpfendes Material. Das mit Öffnungen versehene Produkt kann eine zwischen 1 und 50% offene (mit Öffnungen versehene) Fläche aufweisen. Das Verfahren kann für mit Öffnungen versehene Vliesstoffe verwendet werden, welche Basisgewichte zwischen 12,0 bis 107,6 Gramm/m² [10,0 bis 90,0 Gramm/yd² (gsy)] besitzen. Eine äußere nicht gewebte Schicht kann mit einer Kunststoff-Filmschicht kombiniert werden, um ein zweischichtiges Produkt zu bilden, oder zwei äußere nicht gewebte Schichten können mit einem dazwischenliegenden Kunststofffilm kombiniert werden, um ein dreischichtiges Produkt zu bilden.
In einem speziellen Beispiel bestehen die Fasern der nicht gewebten Schicht(en) aus Polypropylen und besitzen einen Schmelzpunkt von etwa 165 Grad Celsius, und der Kunststofffilm ist ein Polyethylen-Spannpackmaterial mit einem Gewicht von 19,1 g/m² (16- gsy), welches einen Schmelzpunkt von 125 Grad Celsius besitzt. Alternativ können Polypropylen/Polyethylen-Zweikomponentenfasern mit niedrigerer Denier -Stärke oder eine ausgewählte Mischung von niedrig und hochschmelzenden Fasern verwendet werden, um den selben physikalischen Effekt der Schrumpfung und Zurückziehung von Fasern zu erzielen und Öffnungen im Vliesstoff zu bilden. Ein ähnlicher Effekt kann erreicht werden, wenn nicht thermoplastische Fasern in den Außenschichten an eine dazwischen liegende Kunststoffschicht gebunden und von dieser zurückgezogen werden. Die entstehenden Produkte zeigen eine gute Bindung, eine geeignete Festigkeit und ordnungsgemäß ausgebildete Öffnungen.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollen nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen wie folgt beschrieben werden:

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Fig. 1a bis 1d zeigen die erfindungsgemäße Technologie zur thermischen Herstellung von Öffnungen eines allgemeinen Beispieles eines dreischichtigen Produktes, welches nicht gewebte Außenschichten und eine dazwischen liegende polymere Schicht aufweist.
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer Fertigungslinie zur Herstellung eines mit Öffnungen versehenen Vliesstoffes.
Die Fig. 3 bis 8 sind fotografische Beispiele von mit Öffnungen versehenen Vliesstoffen, welche durch das thermische Verfahren zur Bildung von Öffnungen hergestellt wurden.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Bei der vorliegenden Erfindung wird zur Herstellung eines thermisch mit Öffnungen versehenen Vliesstoffes unter Verwendung der thermischen Bindungs-(Kalandrierungs) - Technologie ein einstufiges Bindungs- und Durchbrechungsverfahren verwendet. Das mit Öffnungen versehene nicht gewebte Produkt wird durch Kombination von einer oder von zwei nicht gewebten Schicht(en) von Fasern mit einer Schicht aus polymerem Material hergestellt, welches eine niedrigere Schmelztemperatur und, wenn es geschmolzen ist, eine Schrumpfungsfähigkeit besitzt, in der Weise, dass unter Anwendung von Wärme und Druck das polymere Material mit der Faserschicht (mit den Faserschichten) verbunden wird und schrumpft und die Fasern zurückzieht, um Öffnungen in dem Vliesstoff zu bilden.
Ein Beispiel des allgemeinen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines mit Öffnungen versehenen Vliesstoffes ist in den Fig. 1a bis 1d unter Verwendung eines Kunststofffilmes als Schicht aus polymeren Material dargestellt. Eine oder zwei nicht gewebte Schicht(en) 10a, 10b und ein dünner Kunststofffilm 12 werden übereinander liegend durch den Einlaufspalt eines Paares von erwärmten Kalanderwalzen 20a, 20b zugeführt. Die Kalanderwalzen besitzen eine Mehrzahl von Kalanderpunkten oder - Flächen 22a, 22 b, welche zusammen kommen, um Wärme und Druck auf die aufeinanderliegenden Schichten, die zwischen ihnen zugeführt werden, auszuüben. Die Fasern der nicht gewebten Schichten bestehen aus polymeren Material. Vorzugsweise sind es Olefinfasern, wie zum Beispiel Polyethylen, oder besonders bevorzugt, Polypropylen. Der Kunststofffilm 12 ist aus einem polymeren Material hergestellt, welches eine Schmelztemperatur besitzt, die geringer ist als die der Olefinfasern sowie eine Schrumpffähigkeit bei der Anwendung von Wärme aufweist, die oberhalb seiner Schmelztemperatur liegt. Filme, welche verwendet werden können, umfassen solche aus Olefin, zum Beispiel Polyethylen- Spannpackmaterial, sowie elastomere oder durch Wärme schrumpfende Filme.
Wie Fig. 1c zeigt, bewirkt die Anwendung von geeigneter Wärme und geeignetem Druck, dass der Kunststofffilm 12 schmilzt und sich von den Kalanderpunkten 20a und 20b wegzieht. Während des Wegziehens verbindet sich der schmelzende Kunststofffilm mit den Fasern der Gewebe 10a, 10b und zieht diese von den Kalanderpunkten fort. Wie Fig. 1d zeigt, führt dies dazu, dass die Fasern des Gewebes 10a, 10b miteinander verschmelzen und eine Schmelzkante 32 um die Fläche der bestimmten Bereiche, speziell um die Kalanderpunkte bilden, welche gleichzeitig dazu dienen, die Schichten miteinander zu verbinden und eine Öffnung 30 durch den Vliesstoff zu bilden. Der Film wirkt als Träger, um die Öffnung zu schaffen. Unter Zugrundelegung des Gewichtes sind einige Kunststofffilme billiger als die Faserstoffe. Deshalb sind in einigen Fällen die Kosten zur Herstellung des mit Öffnungen versehenen Stoffes beträchtlich geringer als die zur Herstellung eines bekannten mit Öffnungen versehenen Stoffes mit vergleichbarem Gewicht, bei welchem ausschließlich Fasern verwendet werden.
In Fig. 2 ist schematisch eine Fertigungslinie zur Herstellung eines mit Öffnungen versehenen Vliesstoffes als fortlaufendes Rollenerzeugnis dargestellt. Die Olefinfasern werden in den Kardierungstationen #1 und #2 kardiert und jeweils auf den Kardierungsförderen 14a, 14b für die Fasergewebe 10a, 10b zugeführt. Der dünne Kunststofffilm 12 wird von einem Abrollgestell 16 abgewickelt und in überlagerter Weise zwischen den beiden kardierten Geweben auf den Kardierungsförderen zugeführt, und der Verbundstoff mit dem zwischen den beiden kardierten Geweben eingeschlossenen Kunststofffilm wird durch Förderer 16a, 16b zu den Heißkalanderwalzen 20a, 20b zugeführt um thermisch verbunden und mit Öffnungen versehen zu werden. Bevorzugt werden zweifach gravierte Walzen (Novonette #2- Muster) eingesetzt, wenn gleich auch geschmiedete Walzen oder sogar eine einzelne gravierte Walze eingesetzt werden kann. Beim Eintritt in die beheizten Kalanderwalzen werden die Olefinfasern miteinander und mit dem Kunststofffilm verbunden, welcher schmilzt und von den Kalanderpunkten aus schrumpft und die Fasern mit sich zieht und ein Muster von Öffnungen erzeugt. Nach dem Austritt aus den Kalanderwalzen wird der verbundene und mit Öffnungen versehene Vliesstoff auf einer Rolle aufgewickelt.
Das mit Öffnungen versehene Erzeugnis kann in typischer Weise mit einer 1% bis 50% offenen (mit Öffnungen versehener) Fläche ausgebildet sein. Durch Veränderung des Kalandermusters, der Verfahrensbedingungen usw. kann jedoch das Produkt mit jeder erforderlichen offenen Fläche versehen sein. Obwohl die Öffnungen mit bloßem Auge als Ovale erkannt werden, haben sie tatsächlich eine etwas unregelmäßige Form, wie dies unter dem Mikroskop erkennbar ist. Das mit Öffnungen versehene Erzeugnis kann auch mechanisch gespannt (gestreckt) werden, wenn es in heißem Zustand den Kalander verlässt. Das Spannen kann die Deutlichkeit und Größe der Öffnungen beträchtlich verbessern.
In Abhängigkeit von der Sorte des verwendeten Kunststofffilmes und dem eingesetzten Fasertyp können die auf Flüssigkeiten reagierenden Eigenschaften des mit Öffnungen versehenen Vliesstoffes je nach Erfordernis mit geeigneten Durchtritts-, Aufsaug-, Flüssigkeitsverteilung- und anderen Eigenschaften versehen werden. Vergleichende Versuche zeigen, dass mit Öffnungen versehene Produkte gebildet werden können, welche Durchtritts- und Aufsaugeigenschaften eines typischen Windel-Obermaterials aufweisen.
Der Stoff kann so gebildet werden, dass er die erforderliche Weichheit für den Hautkontakt in verschiedenen Anwendungsgebieten nach Wahl des Konsumenten annehmen kann, welche durch Befühlen von Hand ermittelt werden. Es gibt jedoch einen Kompromiss zwischen der Weichheit des Stoffes und der erreichbaren Deutlichkeit der Öffnungen. Die Elastizität der mit Öffnungen versehenen Struktur kann durch Verwendung von elastomeren Materialien anstatt eines Olefinfilmes leicht verändert werden. Mit Öffnungen versehene Produkte können in nahezu jeder Gewichtsklasse hergestellt werden, zum Beispiel von 12,0 bis 107,6 g/m² [10,0 bis 90,0 gsy]. Ein typischer Stoff für vom Konsumenten bestimmbare Anwendungen kann im Bereich zwischen 41,9 bis 68,8 g/m² (35,0 bis 55,0 gsy) liegen.
Verschiedene Varianten, welche andere Typen von Kunststofffilmen und polymeren Materialien verwenden, können zu einem mit Öffnungen versehenen Produkt führen, welches dasselbe erfindungsgemäße Grundkonzept verwendet. Es können auch andere als Olefinfasern, zum Beispiel solche aus Polyester, Polyamid usw. für die nicht gewebte Schicht verwendet werden. Wenn ein Kunststofffilm eingesetzt wird, kann der mit Öffnungen versehene Stoff einseitig oder zweiseitig hergestellt werden. Wenn der Kunststofffilm zwischen zwei Faserschichten eingebettet ist, wird ein weiches Produkt, das sich auf beiden Seiten gleich anfühlt, hergestellt, und es wird hier als "Dreischicht"- Erzeugnis bezeichnet. Andererseits entsteht, wenn der Kunststofffilm mit einer Seite der Faserschicht verbunden wird, ein Erzeugnis, welches sich auf seinen beiden Seiten unterschiedlich anfühlt. Die eine Seite fühlt sich infolge des Vorhandenseins der Fasern weich an, während man auf der anderen Seite den Kunststoff fühlt. Dies wird als "Zweischicht"- Erzeugnis bezeichnet.
Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Polyethylen (PE) - Spannpackmaterial als dünnen Film und dessen Einbettung zwischen zwei Faserschichten ein Dreischichterzeugnis mit guter Qualität der Öffnungen bei niedrigsten Kosten ergibt. Ein gewünschtes Erzeugnis kann mit jedem Gewicht zwischen 36 und 55 g/m² (30 bis 46 gsy) unter Verwendung von gering streckbaren, hochreißfesten Polypropylen-(PP)-Fasern für die nicht gewebten Schichten, zum Beispiel aus Fasern, die als T 101 1,8 dpf x 38 mm, bei der Firma Hercules Corp., in Norcross, Georgia erhältlich sind und einem klaren Spannpackfilm von 19,1 g/m² (16 gsy), der zum Beispiel als Loadmaster-S. PC 3400, 1,0 mil, LDPE Spannpackfilm von der Firma Bordon Packaging and Industriel Products, in North Andover, Massachusetts erhältlich ist, hergestellt werden.
Die zuvor erwähnten Polypropylenfasern haben einen Schmelzpunkt von etwa 165 Grad Celsius (330 Grad Fahrenheit), und das Polyethylen-Spannpackmaterial hat einen Schmelzpunkt von etwa 125 Grad Celsius (260 Grad Fahrenheit). Eine optimale Weichheit und vollkommene Klarheit werden bei Kalanderwalzentemperaturen von 160 Grad Celsius (320 Grad Fahrenheit) im speziellen Fall, und im Allgemeinen zwischen 149 Grad Celsius und 182 Grad Celsius (300 Grad Fahrenheit und 360 Grad Fahrenheit) bei Verwendung von PP- Fasern und bei Kalanderwalzendrücken im Bereich von 380 kPa [55 psi (pounds/sq.in.)] oder 54 kgs/linear-cm [300 pli (pounds/linear inch)] erreicht.
Es kann ein mit Öffnungen versehener Kunststofffilm anstelle des Spannpackfilmes verwendet werden. Zum Beispiel können mit Öffnung versehene Polyethylen-(PE)-Filme unterschiedlicher Grade, Dicken und Zusammensetzungen mit oder ohne Ethylvinylazetat (EVA) verwendet werden. Der mit Öffnungen versehene Film, welcher zwischen zwei Faserschichten eingebettet ist, führt zu einem dreischichtigen Produkt mit sehr guter Qualität der Öffnungen, insbesondere bei mit Öffnungen versehenen PE-Filmen mit EVA. Das Produkt besitzt ausgezeichnete Flüssigkeitsbehandlungseigenschaften des mit Öffnungen versehenen Films, zum Beispiel einen guten Durchlass der Flüssigkeit in einer Richtung. Eine zweischichtige Variante kann ebenfalls hergestellt werden.
Polypropylen-/Polyethylen (PPIPE)-Zweikomponentenfasern mit geringer Denier - Stärke sind für die thermische Öffnungstechnologie ebenfalls geeignet. Die Polyethylen- Umhüllung mit niedrigem Schmelzpunkt wirkt im Gegensatz zu dem Polypropylenkern mit höherem Schmelzpunkt ähnlich dem zuvor beschriebenen dünnen Olefinfilm. In typischen Beispielen wurden mit sauberen Öffnungen versehene Produkte unter Verwendung von Chisso ES 0.9 dpfx 38 mm Zweikomponentenfasern, die von der Chisso Company of Japan erhältlich sind, hergestellt und in zwei Schichten ohne eine Zwischenschicht kardiert. Es wurde gefunden, dass Kalanderwalzentemperaturen von 143 bis 146 Grad Celsius (290 Grad Fahrenheit bis 295 Grad Fahrenheit) mit den PP/PE-Zweikomponentenfasern am Besten zusammen wirken.
Eine ähnliche Variante zeigt den selben physikalischen Effekt durch gemischte Fasern mit höheren und niedrigeren Schmelzpunkten. Der Unterschied der Schmelzpunkte wird so gewählt, dass der Effekt des dünnen Olefinfilmes zum Zurückziehen der Fasern von den Öffnungsflächen simuliert wird. Als Beispiel können 20% Polyethylenfasern mit niedrigem Schmelzpunkt mit 80% Polypropylenfasern gemischt werden, um ein mit geeigneten Öffnungen versehenes Produkt herzustellen.
Die elastischen Eigenschaften können dem mit Öffnungen versehenen Produkt durch die Verwendung eines elastomeren Filmes anstelle des dünnen Olefinfilmes verliehen werden. Als Beispiel kann mit einem elastomeren Film, der mit xExx56TM bezeichnet und von der Exxon Chemicals Corp., in Lake Zurich, Illinois, erhältlich ist, ein Produkt mit guter Ausbildung der Öffnungen und ausgezeichneten elastischen Eigenschaften, sowohl in der Verarbeitungs- als auch in der Querrichtung hergestellt werden. Es können sowohl drei- als auch zweischichtige Produkte hergestellt werden.
Bei Erwärmung schrumpfende Filme können ebenfalls verwendet werden, um den selben physikalischen Schrumpfeffekt zu erzielen und die Fasern zurückzuziehen, um Öffnungen durch den Vliesstoff zu bilden. Zum Beispiel können hochschrumpfende Filme mit niedrigerem Schmelzpunkt, die bei der Exxon Chemicals Corp. erhältlich sind, zu einem Produkt mit guter Qualität der Öffnungen verarbeitet werden. Ein weiterer hochschrumpfender Film, der als CLYSAR""t Grade #60LLP, bezeichnet wird und von der DuPont Corp. bezogen werden kann, führte zu einem einzigartigen massiven, mit Öffnungen versehenen Stoff. In diesem Fall sind infolge der Reaktion des Schrumpffilmes auf die auf die Oberfläche einwirkende Wärme nur drei Schichten möglich.
Die vorstehenden Beobachtungen wurden bei der Anwendung einer thermischen Pilot- Verbindungs-Fertigungslinie mit 25,4 cm (10") Breite gemacht. Die Ausweitung auf eine Breite der Linie von 81,3 cm (32") erwies sich als erfolgreich. Die Pilotlinie, welche mit einer Geschwindigkeit von bis zu 0,762 m/s (150 feet/minute) betrieben wurde, lief ohne irgendwelche Probleme. Die Verwendung von Spannpackfilm und mit Öffnungen versehenem PE-Film mit EVA, welche zwischen PP-Faserschichten eingebettet wurden, führte zu einer sehr guten Qualität der Öffnungen, insbesondere bei einem Stoffgewicht von 38,3 g/m² (32 gsy). Kalanderwalzentemperaturen zwischen 164 bis 167 Grad Celsius (328 bis 332 Grad Fahrenheit) und Kalanderdrücke von 71,4 bis 98,2 kg/linear-cm (400 bis 550 pli) führten auf der 25,4 cm (10")-Linie und von 44,7 bis 53,6 kg/linear-cm (250 bis 300 pli) auf der breiteren thermischen Verbindungslinie zu optimalen Ergebnissen. Eine gute Öffnungsqualität wurde mit Kalanderwalzen erzielt, welche das Novonette-Muster und Öffnungsbreiten von 0,165 cm (0,065 ") und 0,206 cm (0,081 ") bei prozentualen Öffnungsflächen von jeweils 9% und 16% aufwiesen.
Es hat sich außerdem gezeigt, dass die thermische Technologie zur Öffnungsbildung auch für dreischichtige Produkte anwendbar ist, welche nicht aus thermoplastischen Fasern, zum Beispiel Rayon, für die nicht gewebten Schichten und einen dazwischenliegenden geeigneten Kunststofffilm besaßen. Es wurden Produkte mit guten Öffnungen bei Verwendung von Herkules T 101 PP Fasern mit 18 g/m² (15 gsy) in einer Schicht und Rayon-(1,5 dpfx 40 mm)-Fasern mit 18 g/m² (15 gsy) in der anderen Schicht mit LDPE-Spannpackfolie aus mit Öffnungen versehenen PE mit EVA und Filmen auf der Basis von elastomerem Sterholblock (SB)- Copolymer erzielt. Ein einzigartiges Produkt, welches eine gute bis ausgezeichnete Öffnungsqualität besitzt, kann aus 18 g/m² (15 gsy) Rayonfasern in beiden Schichten und einem mit Öffnungen versehenen PE mit EVA- oder elastomeren SBR-Film dazwischen hergestellt werden. Eine Produkt mit ausgezeichneter Öffnungsqualität kann auch mit Rayonfasern in beiden Schichten und einem dazwischenliegenden Spannpackfilm hergestellt werden, wenn die Kalanderwalzentemperatur wesentlich erhöht wird, zum Beispiel auf 211 Grad Celsius (412 Grad Fahrenheit) [anstatt auf 160 Grad Celsius)]. Ein Produkt mit ausgezeichneter Öffnungsqualität kann auch unter Verwendung von Herkules T 101 PP-Fasern als Zwischenschicht hergestellt werden, aber der erzeugte Stoff besitzt niedrigere Reißfestigkeiten als bei Verwendung von Kunststofffilmen.
Fotografische Beispiele der mit Öffnungen versehenen Produkte, welche vorstehend beschrieben wurden, zeigen die Öffnungsqualität, die mit dem erfindungsgemäßen thermischen Verfahren zur Öffnungsbildung erzielt werden kann. Die Fig. 3 zeigt ein dreischichtiges Produkt, welches mit Außenschichten aus Polypropylen und einem dazwischenliegenden dünnen Film hergestellt wurde. Fig. 4 zeigt ein dreischichtiges Produkt mit Außenschichten aus PP/PP welches mit Kalanderwalzen mit einer größeren Flächenbreite (16% geöffnete Fläche) hergestellt wurde. Fig. 5 zeigt ein zweischichtiges Produkt, welches eine Außenschicht aus Polypropylen und einen elastomeren Film umfasst. Fig. 6 zeigt ein mit Öffnungen versehenes Produkt, welches aus PP/PE-Zweikomponentenfasern in zwei Schichten ohne eine Zwischenschicht hergestellt ist. Fig. 7 zeigt ein dreischichtiges Produkt mit Außenschichten aus PP und Rayon und einem dazwischenliegenden, mit Öffnungen versehenen PE-Film. Fig. 8 zeigt ein dreischichtiges Produkt mit beiden Außenschichten aus Rayonfasern und einem dazwischenliegenden, mit Öffnungen versehenen PE- Film. In jedem Fall wurde eine gute Öffnungsqualität- und form erreicht, in dem ein schrumpfendes Plastikmaterial (eine dünne Filmschicht oder eine Zweikomponentenfaser), die einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist, mit den Fasern der äußeren Schichten verschmilzt und diese zurückzieht. Das Verschmelzen und Zurückziehen der Fasern durch das schmelzende/schrumpfende polymere Material rührt offensichtlich von dem verkrusteten Ring aus geschmolzenen oder erstarrten Material her, welches die Öffnungen umgibt und die Schichten miteinander verbindet.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Verfahren und Beispiele beschrieben wurde, ist es klar, dass viele andere Varianten und Modifikationen davon abgeleitet werden können, welche mit den hier beschriebenen Prinzipien übereinstimmen. Die Erfindung und alle innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung liegenden Varianten und Modifikationen sind in den folgenden Patentansprüchen dargelegt.
Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines mit Öffnungen versehenen Vliesstoffes welches folgende Schritte umfasst:
- Kombinieren einer Schicht von nicht gewebten Fasern, die eine höhere Schmelztemperatur aufweisen und einer Schicht aus polymeren Material, welches eine niedrigere Schmelztemperatur und eine Schrumpffähigkeit bei Anwendung von Wärme aufweist und
- Anwendung von Wärme und Druck auf die Kombination auf die zuerst erwähnten Fasern und des anderen polymeren Materials durch Kalanderpunkte einer Kalanderwalze in der Weise, dass das geschmolzenen polymere Material sich mit den zuerst erwähnten Fasern verbindet und gleichzeitig schrumpft und die zuerst erwähnten Fasern von den Kalanderpunkten wegzieht und dadurch durch den Vliesstoff hindurchgehende Öffnungen schafft.
Die Fasern der nicht gewebten Schicht können kardierte Olefinfasern, zum Beispiel Polypropylenfasern sein.
Die Schicht aus polymeren Material kann ein dünner Kunststofffilm sein, welcher aus einem Olefinmaterial, einem elastomeren Material oder einem bei Erwärmung schrumpfenden Material ausgewählt ist.
Die Schicht aus polymeren Material kann ein Polyethylen-Spannpack-Film, ein Film aus elastomeren Styrolmaterial auf der Basis eines Blockpolymerisates oder ein mit Öffnungen versehener Polyethylenfilm mit Ethylvenylacetat sein.
Der Stoff kann durch Kombination von zwei nicht gewebten Außenschichten und einer dazwischenliegenden Kunststofffilmschicht, oder durch Kombination einer nicht gewebten Schicht mit einer Kunststofffilmschicht gebildet werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Stoff mit einer nicht gewebten Schicht und einer Schicht aus polymeren Material aus einer Schicht aus Zweikomponentenfasern gebildet, die aus einer Hülle mit niedrigerem Schmelzpunkt und einem Kern mit höherem Schmelzpunkt besteht.
Alternativ kann der Stoff mit einer nicht gewebten Schicht und einer Schicht aus polymeren Material als Mischung von Fasern mit niedrigerem und höherem Schmelzpunkt kombiniert werden.
Der Stoff kann mit zwei äußeren nicht gewebten Schichten aus Olefinfasern und einem dazwischenliegenden dünnen Kunststofffilm gebildet werden, oder der Stoff kann mit einer äußeren nicht gewebten Schicht aus Olefinfasern und einer äußeren nicht gewebten Schicht aus nicht thermoplastischen Fasern und einem dazwischenliegenden dünnen Film gebildet werden, oder der Stoff kann aus zwei äußeren nicht gewebten Schichten aus nicht thermoplastischen Fasern und einem dazwischenliegenden dünnen Kunststofffilm gebildet werden.
Die zwei äußeren nicht gewebten Schichten können aus Rayonfasern bestehen.
Die Kalanderwalze arbeitet bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 138 Grad Celsius bis 232 Grad Celsius (280 Grad Fahrenheit bis 450 Grad Fahrenheit).
Die Kalanderwalze übt bevorzugt einen Druck im Bereich von 35,7 bis 107 kg/linear-cm (200 bis 600 pounds/linear-inch) aus.
Die Öffnungsfläche liegt bevorzugt im Bereich zwischen 9% und 16% der Stofffläche.
Die Erfindung betrifft auch einen mit Öffnungen versehenen Vliesstoff, welcher eine nicht gewebte Schicht aus Fasern umfasst, die eine höhere Schmelztemperatur aufweisen, sowie eine Schicht aus polymerem Material, welches eine niedrigere Schmelztemperatur und ein Schrumpfvermögen unter Anwendung von Wärme besitzt, wobei der Stoff durch erwärmte Kalanderpunkte einer Kalanderwalze in der Weise kalandriert wird, dass sich das polymere Material mit den zuerst erwähnten Fasern verbindet und die zuerst erwähnten Fasern von den Kalanderpunkten wegzieht, wodurch durch den Vliesstoff hindurch gehende Öffnungen entstehen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines mit Öffnungen versehenen, vliesstoffartigen Produktes, unfassend die Schritte:

Zusammenführen von nicht gewebten Fasern, die eine höhere Schmelztemperatur aufweisen, und einer Schicht aus polymerem Material, welches eine niedrigere Schmelztemperatur und eine Schrumpffähigkeit bei Anwendung von Wärme aufweist, und

Anwendung von Wärme und Druck auf die Kombination der Vliesfasern und des anderen polymeren Materials auf bestimmte Bereiche in der Weise, dass das geschmolzene polymere Material sich mit den nichtgewebten Fasern verbindet und gleichzeitig schrumpft und die Vliesfasern von den Druckpunkten wegzieht und auf diese Weise durch den Stoff hindurchgehende Öffnungen schafft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Wärme und der Druck auf bestimmte Bereiche durch Kalandrieren ausgeübt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Wärme und der Druck durch zwei Kalanderwalzen auf die sich gegenüberliegenden Seiten des Stoffes ausgeübt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welchen die Vliesfasern als eine nicht gewebte Schicht und das polymere Material als ein Film, welcher mit Öffnungen versehen werden kann, vorhanden sind.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die nicht gewebten Fasern kardierte Olefinfasern sind.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die nichtgewebten Fasern Polypropylenfasern sind.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem die Polypropylenfasern eine hohe Reißfestigkeit und eine geringe Streckfähigkeit besitzen.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das polymere Material ein Olefinmaterial, ein elastomeres Material oder ein bei Wärme schrumpfendes Material umfasst.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem das polymere Material ein Polyethylen - Spannpackmaterial ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem das polymere Material ein elastomeres Styrolmaterial auf der Basis eines Blockkopolimerisates ist.

11. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem das polymere Material Polyethylen mit Ethylvinylacetat ist.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Stoff durch Kombination von zwei äußeren nicht gewebten Schichten, zwischen denen das polymere Material angeordnet ist, gebildet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem die zwei äußeren nicht gewebten Schichten aus dem selben Fasermaterial hergestellt sind.

14. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem die zwei äußeren nicht gewebten Schichten aus unterschiedlichem Fasermaterial hergestellt sind.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem der Stoff durch Kombination einer äußeren nicht gewebten Schicht und einer Filmschicht aus Kunststoff gebildet wird.

16. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, bei welchem der Stoff aus nicht gewebten Fasern gebildet wird und das polymere Material als eine Schicht von Zweikomponentenfasern zusammengesetzt ist, die eine Hülle mit niedrigerem Schmelzpunkt und einen Kern mit höherem Schmelzpunkt besitzen.

17. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, bei welchem der Stoff aus nicht gewebten Fasern gebildet wird und das polymere Material aus einer Mischung von Fasern mit niedrigem und hohem Schmelzpunkt zusammengesetzt ist.

18. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Temperatur im Bereich zwischen 138 und 232 Grad Celsius (280 bis 450 Grad Fahrenheit) liegt.

19. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Druck im Bereich zwischen 35 bis 107 kg/Linear-cm (200 bis 600 Pounds/Linear-Inch) liegt.

20. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der mit Öffnungen versehene Bereich zwischen 9% und 16% der Stofffläche beträgt.

21. Mit Öffnungen versehener Vliesstoff, umfassend nicht gewebte Fasern, welche eine höhere Schmelztemperatur aufweisen, sowie ein polymeres Filmmaterial, welches eine niedrigere Schmelztemperatur aufweist und unter Anwendung von Wärme ein Schrumpfvermögen besitzt, und das polymeres Filmmaterial sich mit den nicht gewebten Fasern zumindest in der Umgebung der Kanten der Öffnungen verbindet.

22. Stoff nach Anspruch 21, bei welchem die nicht gewebten Fasern Polypropylenfasern sind, die eine hohe Reißfestigkeit und eine geringe Streckfähigkeit besitzen.

23. Stoff nach Anspruch 21 oder 22, welcher aus zwei äußeren nicht gewebten Schichten aus Olefinfasern und einem dazwischenliegenden dünnen Kunststofffilm gebildet ist.

24. Stoff nach Anspruch 23, bei welchem die beiden äußeren nicht gewebten Schichten aus dem selben Fasermaterial hergestellt sind.

25. Stoff nach Anspruch 23, bei welchem die beiden äußeren nicht gewebten Schichten aus unterschiedlichem Fasermaterial hergestellt sind.

26. Stoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 25, bei welchem der Stoff ein Gewicht im Bereich zwischen 10 und 90 gsy aufweist.

27. Stoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 26, bei welchem jede der Öffnungen durch einen verkrusteten Ring von geschmolzenen Material entlang von deren Peripherie gebildet ist.

28. Stoff nach Anspruch 21 oder 22, welcher aus einer äußeren nicht gewebten Schicht von Olefinfasern und einer äußeren nicht gewebten Schicht von nicht thermoplastischen Fasern und einem dazwischenliegenden dünnen Kunststofffilm gebildet ist.

29. Stoff nach Anspruch 21 oder 22, welcher aus zwei äußeren nicht gewebten Schichten von nicht thermoplastischen Fasern und einem dazwischenliegenden dünnen Kunststofffilm gebildet ist.

30. Stoff nach Anspruch 29, bei welchem die zwei äußeren nicht gewebten Schichten aus Viskosefasern hergestellt sind.