DE69711636T2

DE69711636T2 - Stabile bahn mit erhöhter dehnbarkeit und herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69711636T2
Application number: DE69711636T
Authority: DE
Inventors: Herrin Benson; Joseph Curro
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1996-08-05
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2017-07-26
Also published as: AR009235A1; KR20000029772A; DE69711636D1; CA2262574C; CA2262574A1; ZA976935B; WO1998005813A1; EP0915999B1; PE102998A1; EP0915999A1; ES2171978T3; ID17394A; AU3815397A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft stabile Materialien mit verbesserter Streckbarkeit und ein mechanisches Nachverarbeitungsverfahren zum Herstellen derselben. Stark streckbare Materialien, wie Vliesbahnen und Filmbahnen sind besonders gut geeignet zur Verwendung in absorbierenden Einwegartikeln, wie Windeln, Inkontinenzeinlagen, Übungshöschen, Frauenhygienewäsche und dergleichen, da sie in der Lage sind, in Teilen des Artikels verwendet zu werden, in welchen eine hohe Streckbarkeit den Sitz des Artikels am Körper unterstützen kann.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Vliesbahnen können in Produkten und Komponenten von Produkten so preiswert eingearbeitet werden, daß das Produkt nach nur einer oder einigen wenigen Benutzungen als wegwerfbar angesehen werden kann. Vertreter solcher Produkte umfassen Windeln, Übungshöschen, Wischtücher, Wäsche, Inkontinenzeinlagen, Frauenhygienewäsche und dergleichen.
Vliesbahnen können so behandelt werden, daß die Vliesbahnen mit bestimmten Eigenschaften versehen sind. Zum Beispiel offenbart US Patent Nr. 5,244,482, veröffentlicht für Hassenboehler, Jr. et al. am 14. September 1993, ein Verfahren zum Behandeln einer Vliesbahn, in welcher die Vliesbahn bei einer erhöhten Temperatur erwärmt und uniaxial gezogen wird, um die Vliesbahn zu konsolidieren und zu stabilisieren. Solche Vliesbahnen sollen nach dem Verarbeiten eine erhöhte Elastizität zeigen. Als Grund für eine solche Elastizitätszunahme wurde der durch das Erwärmen der Vliesbahn eingebrachte neue "Memory"-Effekt erkannt. Für Anwendungen, die eine verbesserte Streckbarkeit anstelle einer Elastizität haben sollen, ist ein solches Erwärmen deshalb nicht wünschenswert. Zudem bewirkt ein solches Ziehen und Setzen der Vliesbahn durch Erwärmen bei einer erhöhten Temperatur häufig eine Faserbrüchigkeit und bei der Vliesbahn, daß diese einen erhöhten Glanz zeigt. Für viele Anwendungen mit Hautkontakt, z.B. wie bei einer Windelhülle, stehen solche Attribute im Gegensatz zu den gewünschten kleidungsähnlichen Eigenschaften von Weichheit und nicht kunststoffartigem (gering glänzendem) Erscheinungsbild. Schließlich summiert sich das Erfordernis des Erwärmens der Vliesbahn, um die Bahn zu konsolidieren und zu stabilisieren, zu der Komplexität und zu den Kosten des Verfahrens.
US Patent Nr. 4,981,747, veröffentlicht für Morman am 01. Januar 1991, offenbart ein "reversibel eingezogenes" Material. Es wird gelehrt, daß das unstabilisierte, eingezogene Material unter hoher Spannung auf der Abwickelrolle gehalten werden muß, bis zu dem Zeitpunkt, an dem der weitere Heißfixierungsschritt durchgeführt wird, um das Material zu stabilisieren. Ein solches Material wird wieder an den oben mit Bezug auf die bevorzugten Hautkontaktanwendungen genannten Defizite leiden und wird eher die elastischen Eigenschaften des Materials verbessern anstatt das Streckungsverhalten des Materials.
US Patent Nr. 5,226,992, veröffentlicht für Morman am 13. Juli 1993, offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines zusammen gesetzten, elastischen, eingezogen gebundenen Materials. Eine Spannkraft wird auf wenigstens ein einziehbares Material, wie eine einziehbare Vliesbahn, aufgebracht, um das Material einzuziehen oder zu konsolidieren. Anstatt die konsolidierte Vliesbahn zu erwärmen, lehrt dieses Patent, die gespannte, konsolidierte Vliesbahn auf einem elastischen Material anzuordnen und die gespannte, konsolidierte Vliesbahn mit dem elastischen Material zu verbinden, während die gespannte, konsolidierte Vliesbahn in einem gespannten Zustand befindet. Durch Verbinden der gespannten, konsolidierten Vliesbahn mit dem elastischen Material während sich diese noch in einem gespannten Zustand befindet, wird die Vliesbahn auf ihre eingezogene Abmessung zusammen gezogen. Ein solches Verfahren liefert kein Mittel zum Erzeugen einer stabilisierten, streckbaren Bahn, ohne Anbringung der Vliesbahn an einer zusätzlichen elastischen Schicht.
US-A-4 965 122 offenbart ein Verfahren mit einem Schritt des Vorbeibewegens der Bahn über Dampfdosen, um dem einziehbaren Material ein Memory des eingezogenen Zustands zu verleihen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine stabilisierte, streckbare, eingezogene Vliesbahn zu schaffen, die in eine stabile Rollgut- oder Schleifenform gewickelt werden kann, die für eine nachfolgende Konversion oder für Kombinierungsvorgänge geeignet ist.
Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine stabilisierte, streckbare, eingezogene Vliesbahn zu schaffen, die über mechanische Spannungsmittel zu seiner sehr schnellen Streckung in der Lage ist.
Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Postverarbeitungsverfahren zum Erzeugen einer stabilisierten, streckbaren, eingezogenen Vliesbahn zu schaffen.
Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Nachverarbeitungsverfahren zum Erzeugen einer stabilisierten, streckbaren, eingezogenen Vliesbahn zu schaffen, das kein Erwärmen des einziehbaren Materials auf erhöhte Temperaturen erfordert, um die streckbaren Eigenschaften anstatt der elastischen Eigenschaften zu verbessern und um die ursprünglichen Eigenschaften der einziehbaren Vliesbahn im wesentlichen zu erhalten.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "elastisch" auf irgendein Material, welches bei Aufbringung einer Vorspannkraft streckbar, daß heißt, längbar, auf wenigstens etwa 60 Prozent (das heißt, auf eine gestreckte, vorgespannte Länge, welche wenigstens etwa 160 Prozent ihrer nachgegebenen, ungespannten Länge beträgt) ist, und welche sich bei Freigabe der streckenden, Längungskraft auf wenigstens 55 Prozent seiner Längung erholt.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "streckbar" auf irgendein Material, welches bei Aufbringung einer Vorspannkraft streckbar, das heißt, längbar, auf wenigstens etwa 60 Prozent ist, ohne einen katastrophalen Schaden zu erleiden (das heißt, auf eine gestreckte, vorgespannte Länge, welche wenigstens etwa 160 Prozent ihrer nachgegebenen, ungespannten Länge beträgt), sich aber nicht auf mehr als 55 Prozent ihrer Längung bei Freigabe der streckenden, Längungkraft erholt.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "hochgradig streckbar" auf irgendein Material, welches bei Aufbringung einer Vorspannkraft streckbar, das heißt, längbar, auf wenigstens etwa 100 Prozent ist, ohne einen katastrophalen Schaden zu erleiden (das heißt, auf eine gestreckte, vorgespannte Länge, welche wenigstens etwa 200 Prozent ihrer nachgegebenen, ungespannten Länge beträgt), sich aber nicht auf mehr als 55 Prozent ihrer Längung bei Freigabe der streckenden Längungkraft erholt.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "stabilisiert" auf ein Material der vorliegenden Erfindung, welches in der Lage ist, in einem stabilen Zustand in irgendeiner üblichen oder herkömmlichen Bahnspeicherungsweise gelagert zu werden, ohne dem Erfordernis, einer weiteren Erwärmung oder der Hinzufügung von in Verbindung mit weiteren Bahnen, ohne daß Material zu stabilisieren. Ein solches Speicherungsmittel würde z.B. Rollen unter geringer Spannung oder ein in Schachteln schleifenförmig gelegtes Material umfassen.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Vliesbahn" auf eine Bahn, die eine Struktur einzelner Fasern oder Fäden hat, welche untereinander verlegt sind, aber nicht in einer regelmäßigen, sich wiederholenden Weise. Vliesbahnen wurden in der Vergangenheit durch eine Vielfalt von Verfahren gebildet, wie z.B. schmelzblasende Prozesse, Spunbondingprozesse und Prozesse zur Erzeugung gebundener, kardierter Bahnen.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "eingezogenes Material" auf irgendein Material, welches in wenigstens einer Richtung eingeschnürt wurde, indem eine Spannkraft in einer Richtung aufgebracht wurde, die rechtwinklig zu der gewünschten Einziehrichtung verläuft.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "einziehbares Material" auf irgendein Material, welches eingezogen werden kann.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "prozentuales Einziehen" auf das Verhältnis, das bestimmt wird durch Messen der Differenz zwischen der nicht eingezogenen Abmessung und den stabilisierten eingezogenen Abmessungen des einziehbaren Materials in Richtung des Einziehens und dann durch Teilen dieser Differenz durch die nicht eingezogene Abmessung des einziehbaren Materials und dann durch Multiplizieren mit 100.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "zusammengesetztes elastisches Material" auf ein Material mit einem Elastikelement, das mit einem stabilisierten, streckbaren, eingezogenen Material verbunden ist. Das Elastikelement kann mit dem stabilisierten, streckbaren, eingezogenen Material an intermittierenden Stellen verbunden sein oder kann kontinuierlich an dieses gebunden sein. Das Verbinden wird erreicht, wenn sich das elastische Element und das stabilisierte, streckbare, eingezogene Material in einer nebeneinander liegenden Konfiguration befinden. Das zusammengesetzte Elastikmaterial ist in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Richtung des Einzugs des stabilisierten, streckbaren, eingezogenen Materials elastisch und kann in dieser Richtung bis zu einem Bruchpunkt des stabilisierten, streckbaren, eingezogenen Materials gestreckt werden. Ein zusammengesetztes Elastikmaterial kann mehr als zwei Schichten umfassen.
Wie hier verwendet, umfaßt der Ausdruck "Polymer" im allgemeinen, ist aber nicht beschränkt darauf, Homopolymere, Copolymere, wie z.B. Block-, Pfropf-, Zufalls- und Wechsel-Copolymere, Terpolymere, etc. und Mischungen und Modifikationen daraus. Ferner soll, sofern nicht anders speziell beschränkt, der Ausdruck "Polymer" alle möglichen molekularen geometrischen Konfigurationen des Materials umfassen. Die Konfigurationen umfassen, sind aber nicht beschränkt darauf, isotaktische, syndiotaktische und Zufallssymmetrien.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines stabilisierten, streckbaren, eingezogenen Materials geschaffen, mit den Schritten:
Bereitstellen eines zusammenziehbaren Materials;
Aufbringen einer Spannkraft auf das zusammenziehbare Material um das Material zusammen zu ziehen; und
Unterziehen des zusammen gezogenen Materials einer mechanischen Stabilisierung, um ein stabilisiertes, streckbares, eingezogenes Material zu schaffen. Das stabilisierte, streckbare, eingezogene Material wird leicht in eine Richtung parallel zur Richtung des Einziehens gestreckt. Ein bevorzugtes Verfahren zum mechanischen Stabilisieren des eingezogenen Materials umfaßt das Unterziehen des eingezogenen Materials einer inkrementalen Streckung in einer Richtung im wesentlichen rechtwinklig zur eingezogenen Richtung.
Das Verfahren kann auch den zusätzlichen Schritt des Aufwickelns des stabilisierten, streckbaren, eingezogenen Materials auf eine Aufnahmerolle oder ein in Schleifen Legen des stabilisierten, streckbaren, eingezogenen Materials in einer Schachtel umfassen.
Das Verfahren kann auch den zusätzlichen Schritt eines Verbindens des stabilisierten, streckbaren, eingezogenen Materials mit einem elastischen Element umfassen, um ein zusammengesetztes elastisches Material zu bilden.
Falls das Material streckbar ist, kann dieses durch Strecken in einer Richtung im wesentlichen rechtwinklig zur gewünschten Richtung des Einziehens eingezogen werden. Das einziehbare Material kann jedes Material sein, das bei Raumtemperatur ausreichend eingezogen werden kann. Solche einziehbaren Materialien umfassen gewirkte und lose gewobene Stoffe, gebundene, kardierte Vliesbahnen, spunbonded Vliesbahnen oder schmelzgeblasene Vliesbahnen. Das einziehbare Material kann auch mehrere Schichten haben, wie z.B. mehrere spunbonded Schichten und/oder mehrere schmelzgeblasene Schichten oder Filmschichten. Das einziehbare Material kann hergestellt sein aus Polymeren, wie z.B. Polyolefinen. Beispielhafte Polyolefine umfassen Polypropylen, Polyethylen, Ethylencopolymere, Propylencopolymere und Mischungen daraus. Das einziehbare Material kann ein nicht elastisches Material sein, wie z.B. ein nicht elastisches Vliesmaterial.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Obwohl die Beschreibung mit den Ansprüchen konkludiert, welche den Gegenstand, welcher als die vorliegende Erfindung bildend angesehen wird, besonders herausstellen und deutlich beanspruchen, wird angenommen, daß die Erfindung aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen gleiche Bezeichnungen verwendet werden, um im wesentlichen identische Elemente zu bezeichnen, besser verstanden wird, und in welchen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrens zum Bilden eines eingezogenen Materials der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Darstellung der stabilisierenden Walzenanordnung ist;
Fig. 3 eine Draufsicht eines beispielhaften einziehbaren Materials vor einem Spannen und Einziehen ist;
Fig. 4 eine Draufsicht eines beispielhaften eingezogenen Materials ist;
Fig. 5 eine Draufsicht eines beispielhaften zusammengesetzten elastischen Materials ist, während dieses teilweise gestreckt ist;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines weiteren beispielhaften Verfahrens zum Bilden eines eingezogenen Materials der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 7 eine Draufsicht eines in Abstand zueinander liegenden Musters von Prägungen, welches nicht geeignet ist, das eingezogene Material zu fixieren;
Fig. 8 eine Draufsicht eines Prägemusters der vorliegenden Erfindung; welches geeignet ist, das eingezogene Material zu fixieren; und
Fig. 9 eine Draufsicht eines weiteren Prägemusters der vorliegenden Erfindung, welches geeignet ist, das eingezogene Material zu fixieren.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Mit Bezug auf Fig. 1 ist dort schematisch bei 20 ein Verfahren zum Bilden eines stabilisierten, gestreckten, eingezogenen Materials der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein eingezogenes Material 22 von einer Versorgungsrolle 23 abgewickelt und bewegt sich in der Richtung, die durch die Pfeile angegeben wird, die dieser zugeordnet sind, wenn sich die Versorgungsrolle 23 in der Richtung dreht, die durch die Pfeile angegeben ist, die dieser zugeordnet sind. Das einziehbare Material 20 geht durch einen Spalt 25 der S-Walzenanordnung 26 hindurch, die durch die Stapelwalzen 28 und 30 gebildet wird.
Das einziehbare Material 22 kann durch bekannte Vliesextruktionsprozesse gebildet sein, wie z.B. durch bekannte Schmelzblasprozesse oder bekannte Spunbondingprozesse, und direkt durch den Spalt 25 hindurch gehen, ohne zuerst auf einer Versorgungsrolle gelagert zu werden.
Das einziehbare Material 22 gelangt durch den Spalt 25 der S-Walzenanordnung 26 in einem umgekehrten S-Weg hindurch, wie dies durch die Drehrichtungspfeile angegeben ist, die den Stapelwalzen 28 und 30 zugeordnet sind. Von der S- Walzenanordnung 26 gelangt das einziehbare Material 22 durch den Spalt 32 hindurch, der durch die inkremental streckenden Walzen 34 und 36 der mechanischen Stabilisierungsanordnung 38 gebildet wird. Weil umfängliche Lineargeschwindigkeit der Walzen der S-Walzenanordnung 26 so gesteuert ist, daß diese geringer ist als die umfängliche Lineargeschwindigkeit der Walzen der mechanischen Stabilisierungsanordnung 38, wird das einziehbare Material 22 zwischen der S- Walzenanordnung 26 und dem Spalt 32 der inkremental streckenden Walzen 34 und 36 der mechanischen Stabilisierungsanordnung 38 gespannt. Durch Einstellen der Differenz in den Geschwindigkeiten der Walzen wird das einziehbare Material 22 so gespannt, daß dieses sich um einen gewünschten Betrag einzieht und in einem solchen gespannten, eingezogenen Zustand bleibt. Die mechanische Stabilisierungsanordnung 38 liefert ein stabilisiertes, eingezogenes Material, welches mit anderen Materialien verbunden werden kann.
Weitere Verfahren zum Spannen des einziehbaren Materials 22 können verwendet werden, wie z.B. Spannrahmen oder andere Streckanordnungen in Quer- Maschinenrichtung, die das einziehbare Material 22 in anderen Richtungen strecken, wie z.B. in der Quer-Maschinenrichtung.
Das einziehbare Material 22 kann ein streckbares, elastisches oder nicht elastisches Vliesmaterial sein. Das einziehbare Material 22 kann eine Spunbondedbahn, eine schmelzgeblasene Bahn oder eine gebundene kardierte Bahn sein. Falls das einziehbare Material eine Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern ist, kann diese schmelzgeblasene Mikrofasern umfassen. Das einziehbare Material 22 kann hergestellt sein aus faserbildenden Polymeren, wie z.B. Polyolefinen. Beispielhafte Polyolefine umfassen ein oder mehrere Polypropylen-, Polyethylen-, Ethylencopolymere, Propylencopolymere und Butencopolymere.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das einziehbare Material 22 ein mehrlagiges Material sein, das z.B. wenigstens eine Lage einer Spundbonded-Bahn aufweist, die mit wenigstens einer Lage einer schmelzgeblasenen Bahn, einer gebundenen kardierten Bahn oder einem anderen geeigneten Material verbunden ist. Alternativ kann das einziehbare Material 22 eine einzelne Materiallage sein, wie z.B. eine Spunbonded-Bahn, eine schmelzgeblasene Bahn oder eine gebundene kardierte Bahn.
Das einziehbare Material 22 kann auch ein zusammen gesetztes Material sein, das aus einem Gemisch aus zwei oder mehreren unterschiedlichen Fasern oder aus einem Gemisch aus Fasern und Teilchen hergestellt ist. Solche Mischungen können gebildet werden, indem Fasern und/oder Teilchen dem Gasstrom hinzu gegeben werden, in welchem die schmelzgeblasenen Fasern transportiert werden, so daß ein innig verheddertes Vermischen von schmelzgeblasenen Fasern und anderen Materialien, z.B. Holzzellstoff, Stapelfasern und Teilchen, wie z.B. hydrokolloiden (Hydrogel) Teilchen, die allgemein als superabsorbierende Materialien bezeichnet werden, auftritt, und zwar vor der Sammlung der schmelzgeblasenen Fasern auf einer Sammeleinrichtung, um eine kohärente Bahn aus zufällig verteilten schmelzgeblasenen Fasern und anderen Materialien zu bilden.
Die Vliesbahn aus Fasern sollte durch Bindung verbunden sein, um eine kohärente Bahnstruktur zu bilden, welche in der Lage ist, einem Einziehen zu widerstehen.
Geeignete Bindungstechniken umfassen, sind aber nicht beschränkt darauf, ein chemisches Binden, ein Thermobinden, wie ein Punktkalandrieren, Hydroverhedern und Vernadeln.
Fig. 2 ist eine vergrößerte perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der mechanischen Stabilisierungsanordnung 38, die gegenüber liegenden Druckapplikatoren mit dreidimensionalen Oberflächen verwendet, welche wenigstens in einem gewissen Grad komplementär zueinander sind. Die in Fig. 2 gezeigte mechanische Stabilisierungsanordnung 38 umfaßt inkremental streckende Walzen 34 und 36. Das einziehbare Material 22 geht durch den Spalt 32 hindurch, der durch die Inkremental streckenden Walzen 34 und 36 gebildet wird, wenn sich die inkremental streckenden Walzen in der durch die diesen zugeordneten Pfeilen angegebene Richtung drehen. Die oberste inkremental streckende Walze 34 umfaßt eine Mehrzahl von Zähnen 40 und entsprechenden Rillen 41, welche sich über den gesamten Umfang der Walze 34 erstrecken. Die unterste inkremental streckende Walze 36 umfaßt eine Mehrzahl von Zähnen 42 und entsprechenden Rillen 43, welche sich um den gesamten Umfang der Walze 36 erstrecken. Die Zähne 40 auf der Walze 34 kämmen mit oder greifen in die Rillen 43 auf der Walze 36 ein, wobei die Zähne 42 auf der Walze 36 mit den Rillen 41 auf der Walze 34 kämmen oder in diese eingreifen.
Die Zähne 40 und 42 auf den Walzen 34 bzw. 36 erstrecken sich in einer Richtung im wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der einziehbaren Bahn 22 oder in einer im wesentlichen parallelen Richtung zur Breite des einziehbaren Materials 22. Das heißt, die Zähne 40 und 42 erstrecken sich in einer Richtung parallel zur Quer-Maschinenrichtung oder CD-Richtung. Die inkremental streckenden Walzen 34 und 36 strecken die eingezogene Bahn inkremental in einer Richtung im wesentlichen rechtwinklig zur eingezogenen Richtung und stabilisieren dadurch das eingezogene Material 22 derart, daß dieses in seinem eingezogenen Zustand bleibt, nachdem dieses durch die inkremental streckenden Walzen 34 und 36 hindurch gegangen ist und die Spannung auf das eingezogene Material nachgelassen hat. Durch Stabilisieren des eingezogenen Materials bleibt das eingezogene Material im wesentlichen in seiner eingezogenen Breite, ohne auf seine Vorläuferbreite zurück zu kehren.
Nachdem dieses stabilisiert wurde, indem es durch die inkremental streckenden Walzen 34 und 36 hindurch gegangen ist, umfaßt das stabilisierte, eingezogene Material 22 eine Mehrzahl von stabilisierenden Prägungen 44. Die stabilisierenden Prägungen 44 erstrecken sich in einer im wesentlichen linearen Richtung parallel zueinander über die gesamte Breite des stabilisierten, eingezogenen Materials 22. Die stabilisierenden Prägungen 44 sind so dargestellt, daß sich diese in einer Richtung im wesentlichen parallel zur CD- oder Quer-Maschinenrichtung erstrecken. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, erstreckt sich jede stabilisierende Prägung über das stabilisierte, eingezogene Material 22 von einem Rand zum anderen Rand hin. Dies ist sehr wichtig, da dies die Fasern über die gesamte Breite der Bahn fixiert und dadurch die Bahn stabilisiert. Falls sich die stabilisierenden Prägungen 44 nicht vollständig über das einziehbare Material 22 erstrecken, würde der Bereich des einziehbaren Materials, der nicht geprägt ist, in seine Vorläuferbreite zurück kehren. Zum Beispiel würde ein Muster aus in Abstand zueinander liegenden Prägungen, wie in Fig. 7 gezeigt, das Material nicht wirksam fixieren. Die Bereiche des Materials zwischen den einzelnen Prägungen würde nicht fixiert werden, und deshalb würde es dem Material möglich sein, in seine Vorläuferbreite zurück zu kehren.
Die inkremental streckenden Wälzen 34 und 36 können jede Anzahl von Zähnen und Rillen haben, um die gewünschte Stabilisierung in der Vliesbahn zu schaffen. Zudem können die Zähne und Rillen nicht linear sein, wie z.B. gekrümmt, sinusförmig, zickzackförmig etc. Zudem können sich die Zähne und Rillen in einer anderen Richtung erstrecken als rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der einziehbaren Bahn. Zum Beispiel können sich die Zähne und Rillen in einem Winkel zur CD- Richtung erstrecken, aber vorzugsweise nicht parallel zur MD- oder Maschinenrichtung, da diese Art einer inkrementalen Streckung dazu neigen würde, die Breite der Bahn zu expandieren und so den Zweck des einziehenden Vorgangs entgegen wirken.
Nun auf Fig. 1 Bezug nehmend, wird, nachdem das einziehbare Material 22 durch die mechanische Stabilisierungsanordnung 38 hindurch gelangt ist, diese auf eine Aufnahmerolle 50 aufgewickelt. Das Stabilisieren des einziehbaren Materials in seinem eingezogenen Zustand erlaubt, daß dieses auf einer Aufnahmerolle aufgewickelt wird, während es sich im eingezogenen Zustand befindet und dann später für die gewünschte Endnutzung verwendet wird. Wenn das einziehbare Material einmal mechanisch stabilisiert wurde, ist es geeignet, auf einer herkömmlichen Windel-Veredelungsanlage unter hoher Geschwindigkeit gehandhabt zu werden, ohne daß eine spezielle Handhabungseinrichtung notwendig wäre.
Das stabilisierte, eingezogene Material wird leicht in einer Richtung parallel zur Richtung des Einziehens gestreckt. Das heißt, das stabilisierte, eingezogene Material wird leicht in Quermaschinenrichtung gestreckt. Das stabilisierte, gestreckte, eingezogene Material wird bei Aufbringung einer Vorspannkraft auf wenigstens etwa 60 Prozent gelängt, ohne einen katastrophalen Schaden zu erleiden (das heißt, auf eine gestreckte, vorgespannte Länge, welche wenigstens etwa 160 Prozent ihrer nachgegebenen, entspannten Länge beträgt). Vorzugsweise ist das stabilisierte, streckbare, eingezogene Material bei Aufbringung einer Vorspannkraft auf wenigstens etwa 100 Prozent längbar, ohne einen katastrophalen Schaden zu erleiden (das heißt, auf eine gestreckte, vorgespannte Länge, welche wenigstens etwa 200 Prozent ihrer nachgegebenen, entspannten Länge beträgt). Weil das stabilisierte, streckbare, eingezogene Material streckbar und nicht elastisch ist, erholt sich das stabilisierte, streckbare, eingezogene Material nicht um mehr als 55 Prozent seiner Längung bei Freigabe der streckenden Längungskraft.
Das stabilisierte, streckbare, eingezogene Material ist vorzugsweise längbar auf wenigstens etwa 60 Prozent und vorzugsweise auf wenigstens etwa 100 Prozent oder mehr bei Aufbringung einer relativ geringen Vorspannkraft einen katastrophalen Schaden zu erleiden. Die Längungfähigkeit auf wenigstens etwa 60 Prozent und vorzugsweise auf wenigstens etwa 100 Prozent oder mehr bei der Aufbringung einer relativ geringen Vorspannkraft macht das stabilisierte, streckbare, eingezogene Material besonders geeignet zur Verwendung in absorbierenden Einwegartikeln, wie Windeln, Inkontinenzeinlagen, Übungshöschen, Frauenhygienewäsche und dergleichen, da es in der Lage ist, in Bereichen des Artikels verwendet zu werden, wo eine hohe Streckbarkeit den Sitz des Artikels am Körper unterstützen kann.
Das stabilisierte, gestreckte, eingezogene Material ist vorzugsweise längbar auf wenigstens etwa 60 Prozent und vorzugsweise wenigstens etwa 100 Prozent, ohne bei der Aufbringung einer Vorspannkraft von weniger als etwa 100 Gramm, ganz bevorzugt bei der Aufbringung einer Vorspannkraft von weniger als etwa 200 Gramm und äußerst bevorzugt bei der Aufbringung einer Vorspannkraft von weniger als etwa 300 Gramm einen katastrophalen Schaden zu erleiden.
Herkömmliche Antriebsmittel und andere herkömmliche Einrichtungen, welche in Verbindung mit der Vorrichtung aus Fig. 1 verwendet werden können, sind allgemein bekannt und wurden aus Gründen der Klarheit in der schematischen Ansicht auf Fig. 1 nicht dargestellt.
Zusätzlich zu einem inkrementalen Strecken gibt es weitere geeignete Verfahren zum mechanischen Stabilisieren des eingezogenen Materials. Diese Verfahren umfassen Crimp- und/oder Kreppwalzen. Ein weiteres geeignetes Verfahren umfaßt das Hindurchlassen des eingezogenen Materials durch den Spalt eines Paars Glättwalzen. Der Spaltdruck und/oder die Walzenanordnungen solcher stabilisierenden Walzen sind so eingestellt, daß diese das gewünschte Maß an Stabilisierung der eingezogenen Bahn liefern.
Fig. 8 ist eine Draufsicht eines weiteren geeigneten Prägemusters zum Stabilisieren des einziehbaren Materials. Das Muster umfaßt eine Mehrzahl von linearen Prägungen 210, die sich kontinuierlich über die gesamte Breite der Bahn 205 in einer Richtung im wesentlichen parallel zur Quer-Maschinenrichtung erstrecken. Das Muster umfaßt auch eine Mehrzahl von linearen Prägungen 212, die sich kontinuierlich quer über die gesamte Breite der Bahn 205 in einem Winkel zur Quer- Maschinenrichtung und in einem Winkel zu den Prägungen 210 erstrecken. Die Bahn 205 umfaßt auch eine Mehrzahl von linearen Prägungen 214, die sich kontinuierlich über die gesamte Breite der Bahn 205 in einem Winkel zur Quer- Maschinenrichtung und in einem Winkel zu den Prägungen 210 und 212 erstrecken. Die Prägungen 212 und 214 können sich in einem Winkel zueinander und zu den Prägungen 210 erstrecken.
Fig. 9 ist eine Draufsicht eines weiteren Prägemusters zum Stabilisieren des einziehbaren Materials. Das Muster umfaßt eine Mehrzahl von linearen Prägungen 222, die sich kontinuierlich über die gesamte Breite der Bahn 220 in einem Winkel zur Quer-Maschinenrichtung erstrecken. Die Bahn 220 umfaßt auch eine Mehrzahl von linearen Prägungen 224, die sich kontinuierlich über die gesamte Breite der Bahn 220 in einem Winkel zur Quer-Maschinenrichtung und in einem Winkel zu den Prägungen 222 erstrecken. Die Prägungen 222 und 224 sind vorzugsweise rechtwinklig zueinander ausgerichtet. Es können jedoch zwischen den linearen Prägungen 222 und 224 auch andere Winkel verwendet werden.
Das Prägemuster aus den Fig. 8 und 9 wird durch Zuführen des eingezogenen Materials durch einen Spalt geschaffen, der durch ein Paar gemusterte Komprimierungswalzen gebildet wird. Jede Walze umfaßt eine Reihe von erhabenen Oberflächen, ähnlich der Zähne 40 und 42 auf den Walzen 34 bzw. 36. Die erhabenen Oberflächen auf jeder der Walzen sind komplementär und greifen ineinander und komprimieren das eingezogene Material, um so das in den Fig. 8 und 9 gezeigte Prägemuster zu schaffen. Die durch die gemusterten Komprimierungswalzen geschaffene Komprimierung fixiert die einzelnen Fasern so, daß die Bahn in ihrem eingezogenen Zustand stabilisiert ist.
Alternativ können die gemusterten Komprimierungswalzen eine Musterwalze mit einem Muster aus erhabenen Oberflächen und eine Andruckwalze mit einer glatten Oberfläche aufweisen. Die erhabenen Oberflächen auf der Musterwalze komprimiert das eingezogene Material an der Andruckwalze, um das in den Fig. 8 und 9 gezeigte Prägemuster zu schaffen.
Das stabilisierte, gestreckte, eingezogene Material kann später mit einem elastischen Element verbunden werden, um ein zusammen gesetztes Elastikmaterial zu bilden. Vorzugsweise wird das stabilisierte, streckbare, eingezogene Material mit einem elastischen Element verbunden, während sich das elastische Element in einem im wesentlichen ungestreckten Zustand befindet. Das stabilisierte, streckbare, eingezogene Material und das elastische Element können miteinander entweder intermittierend oder im wesentlichen kontinuierlich entlang wenigstens eines Bereichs ihrer sich parallel erstreckenden Oberflächen verbunden werden, während sich das elastische Element in entweder einem gespannten oder einem ungespannten Zustand befindet. Das stabilisierte, streckbare, eingezogene Material kann mit einem elastischen Element verbunden werden, nachdem dieses von einer Rolle, wie einer Aufnahmerolle 50, entfernt wurde, oder kann mit einem elastischen Element verbunden werden, nachdem es einer mechanischen Stabilisierung unterzogen wurde.
Das elastische Element kann aus irgendeinem geeigneten elastischen Material hergestellt sein. Im allgemeinen können beliebige geeignete elastomere faserbildende Harze oder Mischungen mit denselben für Vliesbahnen aus elastomeren Fasern verwendet werden und können irgendwelche geeigneten Elastomere filmbildenden Harze oder Mischungen, die diese enthalten, für die elastomeren Filme der Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel kann das elastische Element ein elastomerer Film sein, der aus Blockcopolymeren mit der allgemeinen Formel A-B-A' hergestellt ist, wobei A und A' jeweils ein thermoplastischer polymerer Endblock ist, welcher einen Styrenanteil enthält, wie ein Poly(vinylaren) und wobei B ein elastomerer Polymer-Mittelblock ist, wie ein konjugiertes Dien oder ein niederes Alkenpolymer. Weitere beispielhafte Elastomerfilme, welche verwendet werden können, um die elastische Lage zu bilden, umfassen Polyurethan-Elastomermaterialien, wie z.B. solche, die erhältlich sind unter der Marke ESTANE von V.F. Goodrich & Company, Polyamid-Eastomermaterialien, wie z.B. solche, die erhältlich sind unter der Marke PEBAX von der Rilsan Company und Polyester-Elastomermaterialien, wie z.B. solche, die erhältlich sind unter der Markenbezeichnung Hytrel von E.I. DuPont De Nemours & Company.
Ein Polyolefin kann auch mit dem elastomeren Polymer vermischt sein, um die Verarbeitbarkeit der Zusammensetzung zu verbessern. Das Polyolefin muß eines sein, welches, wenn es gemischt und einer geeigneten Kombination aus erhöhten Druck- und erhöhten Temperaturbedingungen unterzogen wird, in der gemischten Form mit dem elastomeren Polymer extrudierbar ist. Nützlich mischende Polyolefinmaterialien umfassen z.B. Polyethylen, Polypropylen und Polybuten, einschließlich Ethylencopolymere, Polypropylencopolymere und Butencopolymere.
Das elastische Element kann auch eine druckempfindliche elastomere Haftmittellage sein. Zum Beispiel kann das elastische Material selbstklebend sein, oder kann alternativ ein kompatibles klebendes Harz den oben beschriebenen extrudierbaren, elastomeren Zusammensetzungen hinzu gegeben werden, um eine elastomere Lage zu schaffen, die als ein druckempfindliches Haftmittel wirken kann, z.B., um die elastomere Lage an eine gespannte, eingezogene, nicht elastische Bahn zu binden. Die elastische Lage kann auch ein vielschichtiges Material sein, das zwei oder mehr individuelle kohärente Bahnen oder Filme umfassen kann. Zudem kann die elastomere Lage ein mehrschichtiges Materials ein, in welchem ein oder mehrere der Lagen ein Gemisch aus elastischen und nicht elastischen Fasern oder Teilchen enthalten.
Weitere geeignete elastomere Materialien zur Verwendung als elastisches Element umfassen "lebenden" synthetischen oder natürlichen Gummi mit wärmeschrumpfbaren elastomeren Filmen, geformten Elastomerscrim, elastomeren Schäumen oder dergleichen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt das elastische Element ein elastomeres Scrim, das erhältlich ist von Conwed Plastics.
Das Verhältnis zwischen den ursprünglichen Abmessungen des einziehbaren Materials 22 zu seinen Abmessungen nach dem Spannen oder Einziehen bestimmt die ungefähren Grenzen der Streckung des zusammen gesetzten elastischen Materials. Weil das einziehbare Material in der Lage ist, sich zu strecken und zu seiner eingezogenen Abmessung zurück zu kehren, und zwar in Richtungen, wie z.B. der Maschinenrichtung oder Quer-Maschinenrichtung, ist das zusammen gesetzte elastische Material im wesentlichen in der gleichen Richtung wie das einziehbare Material 22 streckbar.
Zum Beispiel wird, mit Bezug auf die Fig. 3, 4 und 5, falls es erwünscht ist, ein zusammen gesetztes elastisches Material zu präparieren, das auf 150% Längung streckbar ist, eine Breite des schematisch und nicht unbedingt maßstabsgetreu in Fig. 3 gezeigten einziehbaren Materials mit einer Breite "X", wie beispielsweise 250 cm, so gespannt, daß dieses sich auf eine Breite "Y" von etwa 100 cm einzieht. Das in Fig. 4 gezeigte, eingezogene Material ist mechanisch stabilisiert, um ein stabilisiertes, streckbares, eingezogenes Material zu schaffen. Das stabilisierte, streckbare, eingezogene Material wird dann mit einem elastischen Element verbunden, das eine Breite von etwa 100 cm aufweist, und welches wenigstens auf eine Breite von 250 cm streckbar ist. Das schematisch und nicht unbedingt maßstabsgetreu in Fig. 5 gezeigte resultierende, zusammen gesetzte elastische Material hat eine Breite "Y" von etwa 100 cm und ist streckbar auf wenigstens die ursprüngliche Breite "X" von 250 cm des einziehbaren Materials für eine Längung von etwa 150%. Wie aus dem Beispiel zu sehen ist, muß die elastische Grenze des elastischen Elements nur so groß sein, wie die minimale erwünschte elastische Grenze des zusammen gesetzten elastischen Materials.
Nun auf Fig. 6 Bezug nehmend, ist dort schematisch ein weiteres Verfahren 100 zum Bilden eines eingezogenen Materials der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Ein eingezogenes Material 122 wird von einer Zuführrolle 123 abgewickelt und bewegt sich in der durch die zugehörigen Pfeile angezeigten Richtung mit dieser, wenn sich die Zuführrolle 123 in der durch die zugeordneten Pfeile angegebene Richtung dreht. Das einziehbare Material 122 geht durch den Spalt 125 der S- Walzenanordnung 126 hindurch, die durch die Stapelwalzen 128 und 130 gebildet wird.
Das einziehbare Material 122 kann durch bekannte Vliesextrusionsprozesse gebildet sein, wie z.B. bekannte Schmelzblasprozesse oder bekanntes Spunbondingprozesse, und direkt durch den Spalt 125 hindurch geführt werden, ohne vorher auf einer Zuführrolle gelagert zu werden. Das einziehbare Material 122 geht durch den Spalt 125 der S-Walzenanordnung 126 in einem umgekehrten S-Weg hindurch, wie dies durch die Drehrichtungpfeile angezeigt ist, den Stapelwalzen 128 und 130 zugeordnet sind. Von der S-Walzenanordnung 126 geht das einziehbare Material 122 durch den Druckspalt 145 hindurch, der durch die Druckwalzenanordnung 140 gebildet wird, und aus den Druckwalzen 142 und 144 zusammen gesetzt ist. Weil die umfängliche Lineargeschwindigkeit der Walzen der S-Walzenanordnung 126 so gesteuert ist, daß diese geringer ist als die umfängliche Lineargeschwindigkeit der Walzen der Druckwalzenanordnung 140, wird das einziehbare Material 122 zwischen der S-Walzenanordnung 126 und dem Druckspalt der Druckwalzenanordnung 140 gespannt. Durch Einstellen des Unterschieds in den Geschwindigkeiten der Walzen wird das einziehbare Material 122 so gespannt, daß dieses sich um einen gewünschten Betrag einzieht und in einem solchen gespannten, eingezogenen Zustand beibehalten wird. Von der Druckwalzenanordnung 140 gelangt das eingezogene Material 122 durch den Spalt 151, der durch die mechanische Stabilisierungsanordnung 152 gebildet wird, welche aus den inkremental streckenden Walzen 153 und 154 zusammen gesetzt ist. Weil die umfängliche Lineargeschwindigkeit der Walzen der Druckwalzenanordnung 140 so gesteuert ist, daß diese geringer oder gleich der umfänglichen Lineargeschwindigkeit der Walzen der mechanischen Stabilsierungsanordnung 152 ist, wird das Material in seinem gespannten und/oder eingezogenen Zustand zwischen der Druckwalzenanordnung 140 und der mechanischen Stabilisierungsanordnung 152 gehalten. Nach dem Verlassen der mechanischen Stabilisierungsanordnung 152 wird das stabilisierte, eingezogene Material 122 auf eine Aufnahmerolle 160 aufgewickelt.
Herkömmliche Antriebsmittel und herkömmliche Einrichtungen, welche in Verbindung mit der Vorrichtung aus Fig. 6 verwendet werden können, sind allgemein bekannt und wurden zu Zwecken der Klarheit in der schematischen Ansicht aus Fig. 6 nicht dargestellt.
Obwohl besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, ist für den Fachmann offensichtlich, daß verschiedene weitere Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Es ist deshalb beabsichtigt, mit den beigefügten Ansprüchen alle solche Änderungen und Modifikationen abzudecken, die in den Schutzbereich dieser Erfindung fallen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines stabilisierten streckbaren, zusammen gezogenen Materials mit den Schritten:

a) Bereitstellen eines zusammenziehbaren Materials;

b) Aufbringen einer Spannkraft auf das zusammenziehbare Material, um das Material zusammen zu ziehen; und

c) Unterziehen des zusammen gezogenen Materials einer inkrementalen Streckung, um ein stabilisiertes, streckbares, zusammen gezogenes Material zu schaffen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem das zusammenziehbare Material eine Vliesbahn ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, in welchem das zusammenziehbare Material eine Bahn ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer gebundenen, kardierten Bahn aus Fasern, einer Bahn aus spunbonded Fasern, einer Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern und einem mehrlagigem Material mit wenigstens einer der Bahnen.

4. Verfahren nach Anspruch 4, in welchem das inkrementale Strecken ein Hindurchführen des zusammen gezogenen Materials durch einen Spalt hindurch umfaßt, der durch ein Paar inkremental streckende Walzen gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welchem die mechanische Stabilisierung ein Hindurchführen des zusammen gezogenen Materials durch einen Spalt hindurch umfaßt, der durch ein Paar gemusterter Druckwalzen gebildet wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit dem zusätzlichen Schritt:

d) Aufwickeln des stabilisierten, streckbaren, zusammen gezogenen Materials auf eine Aufnahmerolle.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit dem zusätzlichen Schritt:

d) In Schleifen Legen des stabilisierten, streckbaren, zusammen gezogenen Materials in einer Kiste.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit dem zusätzlichen Schritt:

d) Verbinden des stabilisierten, streckbaren, zusammen gezogenen Materials mit einem Elastikelement.