DE69809908T2

DE69809908T2 - Atmungsfähiges, elastisches film/vliesstofflaminat

Info

Publication number: DE69809908T2
Application number: DE69809908T
Authority: DE
Inventors: Bernard Cohen; Jeanette Morgan; Tod Morman
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2018-05-27
Also published as: KR20010013120A; US5883028A; CN1258327A; CN1113995C; BR9809520A; EP0986665A1; AU7595398A; WO1998054389A1; DE69809908D1; EP0986665B1; CA2288719A1; ZA984072B; KR100477285B1; CA2288719C; AU736963B2; AR012882A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung ist an ein atmungsfähiges elastisches Laminat aus einem Film und einer Vliesbahn gerichtet. Das Laminat ist besonders zweckmäßig als eine Außenabdeckung für Wegwerfwindeln und andere Wegwerfprodukte für die persönliche Pflege. Das Laminat ist auch zweckmäßig für atmungsfähige chirurgische Umhänge und andere atmungsfähige Anwendungen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Verschiedene Arten von dampfdurchlässigen, flüssigkeits- undurchlässigen Polymerfilmen sind im Fachgebiet bekannt. Ein Verfahren, einen Polymerfilm dampfdurchlässig zu machen, bezieht Mischen eines Matrixpolymers mit einer bedeutenden Menge (z. B. 10 bis 70 Gew.-%) eines organischen oder anorganischen Partikelfüllstoffs, wie beispielsweise Kalziumcarbonat, und Extrudieren eines Films aus der Mischung mit ein. Das Matrixpolymer kann ein Polyolefin, wie beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen, oder verschiedene Olefincopolymere umfassen. Der Film kann ein einlagiger Film, ein mehrlagiger Film, welcher die gefüllte Lage als eine primäre Lage zusammen mit dünnen atmungsfähigen Hautlagen enthält, oder ein mehrlagiger Film mit mehr als einer gefüllten Lage sein. Dann wird der Film erwärmt und gedehnt, um zu bewirken, dass Lücken im Film gebildet werden.
Atmungsfähige Filme werden bei vielen gegenwärtigen saugfähigen Artikeln für die persönliche Pflege, von welchen Windeln ein Beispiel sind, als Rückschichten oder als eine Rückschichtkomponente eingesetzt, welche auf eine Vliesbahn und/oder andere Lagen laminiert werden.
Gefüllte gedehnte Polyolefinfilme stellen eine gute Feuchtigkeits-Dampf-Übertragung bereit, welche die Windeln für den Träger bequemer macht. Folglich kann die relative Luftfeuchtigkeit und Temperatur innerhalb der Windel oder anderen Produkts durch Verwenden atmungsfähiger Filme oder Laminate reduziert werden.
Ein Nachteil der mit Lücken versehenen gefüllten Polyolefinfilme und -laminate besteht darin, dass sie Ammoniak- und andere geruchsverursachende Dämpfe, sowie Wasserdampf übertragen. Ammoniak ist zum Beispiel der primäre geruchsverursachende Bestandteil im Urin. Die mit Löchern versehenen Polyolefinfilme und -laminate sind im Allgemeinen auch nicht in einem merklichen Ausmaß elastisch. Außerdem können irgendwelche Partikelagglomerate im Film vor dem Dehnen große Poren verursachen, welche durchlässig sind. Flüssigkeiten, welche derartige Filme nässen (Alkohol, Wasser mit oberflächenaktiven Stoffen usw.), treten durch die Löcher durch. Bakterien und Viren können ebenfalls durch die Löcher durchdringen. Zudem schwächen die Lücken, welche während des Dehnens erzeugt werden, den Film.
Der Stand der Technik umfasst die folgenden Patente und veröffentlichten Patentanmeldungen: US-A-5,393,599 offenbart einen Verbundstoff, welcher einen elastischen Film, der an eine Faserbahn gebondet ist, umfasst. Der Verbundstoff kann des Weiteren an eine andere Bahn gebondet werden. Es gibt jedoch keine Offenbarung von verstreckten Stoffen. WO-A-96/18499 offenbart einen Stoff mit einem Barrierefilm, der darauf auf getragen ist. Die Stoffe sind jedoch unverstreckt. US-A-5,320.891 offenbart eine verstreckte Vliesbahn, welche eine Komponente eines mehrlagigen Materials, das Beständigkeit gegen Partikeldurchdringung aufweist, sein kann. Die anderen Lagen des mehrlagigen Materials sind jedoch keine Filme, sondern vielmehr Webstoffe, Wirkstoffe, gebundene kardierte Vliese, Endlosfilamentbahnen, schmelzgeblasene Faserbahnen und Kombinationen dieser Materialien. EP-A-0 589 222 offenbart ein mehrlagiges Material, welches wenigstens eine Lage aus einer verstreckten Vliesbahn und eine Lage aus Papier umfasst. EP-A-0 674 035 offenbart einen schmelzgeblasenen Stoff, welcher verwendet wird, um Barriereeigenschaften bereitzustellen. Der schmelzgeblasene Stoff kann in einem mehrlagigen Laminat, bei welchem einige der Lagen spinngebunden und einige schmelzgeblasen sind, verwendet werden. US-A-4,657,802 offenbart eine elastische Vliesbahn, welche mit einer zusammengezogenen Faservliesbahn verbunden ist. Die Abstract of Derwent Publication XP-002071892 (JP 08 126 663) offenbart einen saugfähigen Artikel mit einer Rückschicht, welche einen feuchtigkeitsdurchlässigen Film umfasst, der mit einem dehnbaren Vliesstoff verbunden ist. Es wird nicht offenbart, dass der Stoff verstreckt ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist an einen atmungsfähigen elastischen Film und Laminat gerichtet, welche als eine Außenabdeckung für Windeln und andere Produkte für die persönliche Pflege, sowie chirurgische Umhänge zweckmäßig sind und welche eine hohe Durchlässigkeit für Wasserdampf und eine niedrige Durchlässigkeit für Ammoniak und einige andere geruchsverursachende Moleküle auf weisen. Der Film wird aus einem elastischen Polymermaterial gebildet, in das Wassermoleküle übergehen können. Anstatt auf die molekulare Diffusion von Wasserdampf durch Lücken oder Poren im Film zu bauen, bauen die Filme und Laminate der Erfindung auf die Löslichkeit von Wassermolekülen im festen Polymerfilm, die Diffusion von Wassermolekülen durch den festen Polymerfilm und die Verdampfung des Wassers, das durch den Film in die Umgebungsluft austritt. Wasserdampfmoleküle werden in den Film von einer Seite absorbiert, treten durch den Film in einem absorbierten Zustand und werden von der anderen Seite freigegeben.
Die elastischen Filme absorbieren Ammoniak nicht in einem nennenswerten Ausmaß und sind nicht mikroporös oder mit Lücken versehen. Infolgedessen wird Ammoniak nicht in einem merklichen Ausmaß durch die Filme übertragen und werden Ammoniakgerüche zurückgehalten.
Der Film kann aus jedem geeigneten filmbildenden elastischen Polymer, das die Fähigkeit aufweist. Wasserdampf zu absorbieren und diffundieren, gebildet werden. Geeignete Polymere umfassen ohne Einschränkung vulkanisierten Silikongummi, andere Silikonpolymere, Polyurethane, Polyetherester und Polyetheramide.
Das Laminat der Erfindung umfasst wenigstens eine atmungsfähige elastische Filmlage und eine dehnbare Vliesbahn, wie beispielsweise eine verstreckte Vliesbahn. Die Vliesbahn ist vorzugsweise eine spinngebundene Bahn oder ein Laminat, welches eine spinngebundene Bahn umfasst. Der Film und die Vliesbahn werden entweder thermisch, mit Ultraschall oder einem Haftmittel zusammengebondet, wenn die Bahn in einem länglichen "eingeschnürten" Zustand ist. Durch Bonden des ungedehnten elastischen Films an die eingeschnürte Vliesbahn wird ein atmungsfähiges Laminat bereitgestellt, welches in eine Richtung parallel zur Richtung der Verengung oder Verstreckung der Bahn vor dem Laminieren dehnbar ist und welches sich teilweise oder ganz rückbildet, wenn die Dehnungskraft aufgehoben wird.
Mit den vorhergehenden Ausführungen vor Augen ist ein Merkmal und Vorteil der Erfindung, ein atmungsfähiges Laminat mit verbesserten Elastizitätseigenschaften bereitzustellen.
Es ist auch ein Merkmal und Vorteil der Erfindung, ein atmungsfähiges Laminat bereitzustellen, das gegen die Durchdringung von Ammoniakgeruch beständig ist.
Es ist auch ein Merkmal und Vorteil der Erfindung, ein verbessertes atmungsfähiges Laminat bereitzustellen, welches bei einer großen Vielfalt von Windelaußendabdeckungen, anderen Produkten für die persönliche Pflege, chirurgischen Umhängen und anderen atmungsfähigen Anwendungen zweckmäßig ist.
Die vorhergehenden und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Beispielen und Zeichnungen gelesen klarer ersichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrens zur Bildung eines elastischen verstreckgebundenen Verbundmaterials.
Fig. 2 ist eine Draufsicht eines beispielhaften verstreckbaren Materials vor dem Spannen und Verstrecken.
Fig. 2A ist eine Draufsicht eines beispielhaften verstreckten Materials.
Fig. 2B ist eine Draufsicht eines beispielhaften elastischen verstreckgebundenen Verbundmaterials, während es in der Maschinenquerrichtung teilweise gedehnt wird.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrens zur Bildung eines elastischen verstreckgebundenen Verbundmaterials unter Verwendung eines gespannten Aufwickelverfahrens.
Fig. 4 ist eine Darstellung eines beispielhaften Bindungsmusters, welches verwendet wird, um Lagen eines elastischen verstreckgebundenen Verbundmaterials zu verbinden.
Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen Dampfdurchlässigkeit und Dicke für Filme, welche aus vulkanisiertem Silikongummi hergestellt sind.
Fig. 6 zeigt ein Deltapunkt-Gaufrier/Bindungsmuster.

DEFINITIONEN

Der Begriff "elastisch" wird hierin verwendet, um jedes Material zu bezeichnen, welches nach Anlegen einer Vorspannkraft dehnbar ist, das heißt, verlängerbar zu einer gedehnten vorgespannten Länge, welche wenigstens etwa 160 Prozent seiner entspannten nicht vorgespannten Länge ist, und welches wenigstens 55 Prozent seiner Verlängerung nach der Aufhebung der verlängernden Dehnungskraft rückbildet. Ein hypothetisches Beispiel wäre eine Probe von 2,54 cm eines Materials, welches bis zu wenigstens 4,06 cm verlängerbar ist und welches, nachdem es verlängert wird bis zu 4,06 cm und nachgelassen, sich bis zu einer Länge von nicht mehr als 3,23 cm rückbildet. Viele elas tische Materialien können um viel mehr als 60 Prozent ihrer entspannten Länge gedehnt werden, zum Beispiel 100 Prozent oder mehr, und viele von diesen bilden sich im Wesentlichen bis zu ihrer entspannten Ursprungslänge zurück, zum Beispiel bis zu innerhalb 105 Prozent ihrer entspannten Ursprungslänge, nach der Aufhebung der Dehnungskraft.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "atmungsfähig" auf einen Film oder Laminat mit einer Feuchtigkeits-Dampf-Übertragungsrate (MVTR) von wenigstens etwa 300 Gramm/m²-24 Stunden, gemessen unter Verwendung von ASTM E96-80, Standbecherverfahren, mit geringfügigen Änderungen, wie im nachfolgenden Prüfverfahren beschrieben.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "nicht elastisch" auf alle Materialien, welche nicht unter die zuvor erwähnte Definition von "elastisch" fallen.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "rückbilden" auf ein Zusammenziehen eines gedehnten Materials bei Beendigung einer Vorspannkraft nach dem Dehnen des Materials durch Anlegen der Vorspannkraft. Wenn zum Beispiel ein Material mit einer entspannten nicht vorgespannten Länge von 2,54 cm um 50 Prozent durch Dehnen bis zu einer Länge von 3,81 cm verlängert wird, wäre das Material um 50 Prozent (1,27 cm) verlängert und hätte eine gedehnte Länge, welche 150 Prozent seiner entspannten Länge ist. Wenn dieses beispielhafterweise gedehnte Material sich zusammenzieht, das heißt, sich bis zu einer Länge von 2,19 cm rückbildet, nach der Aufhebung der Vorspann- und Dehnungskraft, dann hätte das Material 80 Prozent (1,02 cm) seiner Verlängerung von 1,27 cm rückgebildet. Die Rückbildung kann als [(maximale Dehnungslänge - Probenendlänge)/(maximale Dehnungslänge- Probenanfangslänge)] · 100 ausgedrückt werden.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "Vliesbahn" auf eine Bahn, welche eine Struktur von einzelnen Fasern oder Fäden aufweist, welche zwischengeschichtet werden, aber nicht auf eine identifizierbare wiederholende Weise. Vliesbahnen wurden in der Vergangenheit durch eine Vielfalt von Verfahren gebildet, wie beispielsweise Schmelzblasverfahren, Spinnbindungsverfahren und gebundene kardierte Vliesverfahren.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "Mikrofasern" auf Fasern kleinen Durchmessers, welche einen durchschnittlichen Durchmesser aufweisen, der nicht größer als etwa 100 Mikrometer ist, zum Beispiel, mit einem Durchmesser von etwa 0,5 Mikrometer bis etwa 50 Mikrometer, und insbesondere können Mikrofasern einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 4 Mikrometer bis etwa 40 Mikrometer aufweisen.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "schmelzgeblasene Fasern" auf Fasern, welche gebildet werden durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials durch eine Mehrzahl von feinen, üblicherweise kreisförmigen. Düsenkapillaren als geschmolzene Fäden oder Filamente in einen Hochgeschwindigkeitsgas (z. B. Luft)-Strom, welcher die Filamente geschmolzenen thermoplastischen Materials verfeinert, um ihren Durchmesser zu reduzieren, was bis zu Mikrofaserdurchmesser erfolgen kann. Danach werden die schmelzgeblasenen Fasern durch den Hochgeschwindigkeitsgasstrom transportiert und werden auf einer Sammelfläche abgesetzt, um eine Bahn von ungeordnet ausgelegten schmelzgeblasenen Fasern zu bilden. Ein derartiges Verfahren wird zum Beispiel in der US- Patentschrift Nr. 3,849,241 to Butin offenbart.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "spinngebundene Fasern" auf Fasern kleinen Durchmessers, welche durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials als Filamente aus einer Mehrzahl von feinen, üblicherweise kreisförmigen. Kapillaren einer Spinndüse gebildet werden, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann rasch reduziert wird, wie zum Beispiel durch Saugziehen oder andere wohlbekannte Spinnbindungsmechanismen. Die Herstellung von spinngebundenen Vliesbahnen wird in Patenten, wie beispielsweise US-Patentschrift Nr. 4,340,563 to Appel et al. und US-Patentschrift Nr. 3,692,618 to Dorschner et al., veranschaulicht.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "Zwischenfaserbindung" auf eine Bindung, welche durch Verflechtung zwischen einzelnen Fasern hergestellt wird, um ohne die Verwendung von Wärmebindung eine kohärente Bahnstruktur zu bilden. Diese Faserverflechtung wohnt zwar den Schmelzblasverfahren inne, kann aber durch Verfahren, wie beispielsweise hydraulisches Verschlingen oder Vernadelung, erzeugt oder gesteigert werden. Alternativerweise und/oder zusätzlich kann ein Bindemittel verwendet werden, um die gewünschte Bindung zu verstärken und die strukturelle Kohärenz einer Faserbahn aufrechtzuerhalten. Zum Beispiel können pulvrige Bindemittel und Bindung durch chemische Lösungsmittel verwendet werden.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Blatt" eine Lage, welche entweder ein Film oder eine Vliesbahn sein kann.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "verstrecktes Material" auf jedes Material, das in wenigstens einer Abmessung durch Anlegen einer Spannkraft in eine andere Richtung verengt wurde.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "verstreckbares Material" auf jedes Material, welches verstreckt werden kann.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "Verengungsprozentsatz" auf das Verhältnis, das bestimmt wird durch Messen der Differenz zwischen der unverstreckten Abmessung und der verstreckten Abmessung des verstreckbaren Materials und anschließendes Teilen dieser Differenz durch die unverstreckte Abmessung des verstreckbaren Materials.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "elastisches verstreckt-gebundenes Verbundmaterial" auf ein Material mit einem elastischen Blatt, das mit einem verstreckten Material an wenigstens zwei Stellen verbunden ist. Das elastische Blatt kann mit dem verstreckten Material an diskontinuierlichen Punkten verbunden werden oder kann vollständig daran gebondet werden. Die Verbindung wird erreicht, während das elastische Blatt und das verstreckte Material in benachbarter Anordnung sind. Das elastische verstreckt-gebundene Verbundmaterial ist in einer Richtung, die im Allgemeinen parallel zur Richtung der Verengung des verstreckten Materials ist, elastisch. Ein elastisches verstrecktgebundenes Verbundmaterial kann mehr als zwei Lagen umfassen. Zum Beispiel kann das elastische Blatt verstrecktes Material an beide seiner Seiten angefügt haben, so dass ein dreitägiges elastisches verstreckt-gebundenes Verbundmaterial gebildet wird, welches eine Struktur von verstrecktem Material/elastischem Blatt/verstrecktem Material aufweist, wobei beide verstreckte Materialien in derselben Richtung verlängert werden. Zusätzliche elastische Blätter und/oder verstreckte Materiallagen können hinzugefügt werden. Noch andere Kombinationen von elas tischen Blättern und verstreckten Materialien können verwendet werden.
Wie hierin verwendete bezieht sich der Begriff "palindromes Laminat" auf ein mehrlagiges Laminat, zum Beispiel ein elastisches verstreckt-gebundenes Verbundmaterial, welches im Wesentlichen symmetrisch ist. Beispielhafte palindrome Laminate würden Lagenkonfiguration von A/B/A, A/B/B/A, A/A/B/B/A/A usw. aufweisen. Beispielhafte nichtpalindrome Laminate würden Lagenkonfigurationen von A/B/C, A/B/C/A, A/C/B/D usw. aufweisen.
Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff "Polymer" im Allgemeinen, ohne darauf beschränkt zu sein, Homopolymere, Copolymere, wie beispielsweise Block-, Pfropf-, statistische und alternierende Copolymere, Terpolymere usw., und Mischungen und Modifikationen davon. Außerdem umfasst der Begriff "Polymer", sofern nicht anderweitig ausdrücklich beschränkt, sämtliche mögliche geometrische Konfigurationen des Materials. Diese Konfigurationen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, isotaktische, sydiotaktische und Zufallssymmetrien.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "wasserdampfdurchlässiges elastisches Polymer" auf ein elastisches Polymer, dessen Filme eine Wasserdurchlässigkeit von wenigstens etwa 150 kg-cm/(km)²-Tag bei 38ºC und 100% relativer Luftfeuchtigkeit, gemessen gemäß ASTM E-96- 80, Umkehrbecherverfahren, aufweisen. Weitere Erörterung von Durchlässigkeit wird in Kirk-Othmers Encyclopedia Of Chemical Technology, dritte Ausgabe, Volumen 3, John Wiley & Sons, pp. 486-496, bereitgestellt.
Wie hierin verwendet, schließt der Begriff "bestehend im Wesentlichen aus" die Gegenwart von zusätzlichen Materialien, welche die gewünschten Charakteristiken einer bestimmten Zusammensetzung oder Produkts nicht wesentlich beeinflussen, nicht aus. Beispielhafte Materialien dieser Art würden ohne Einschränkung Pigmente, Antioxidationsmittel, Stabilisierungsmittel, oberflächenaktive Stoffe, Wachse, Strömungsbeschleuniger, Lösungsmittel, Partikel und Materialien umfassen, welche beigefügt werden, um die Verarbeitbarkeit der Zusammensetzung zu verbessern.

PRÜFVERFAHREN ZUM MESSEN DER FEUCHTIGKEITS-DAMPF-ÜBERTRAGUNGSRATE (MVTR)

Eine Messung der Atmungsfähigkeit eines Stoffes ist die Feuchtigkeits-Dampf-Übertragungsrate (MVTR), welche für die Probenmaterialien im Wesentlichen gemäß dem ASTM- Standard E96-80 mit geringfügigen Änderungen im Prüfverfahren, wie im Folgenden dargelegt, berechnet wird. Kreisförmige Proben, welche drei Zoll im Durchmesser messen, werden von jedem Prüfmaterial zugeschnitten und geprüft zusammen mit einer Vergleichsprobe, welche ein Stück CELGARD® 2500-Blatt von Celanese Separation Products in Charlotte, North Carolina, ist. Das CELGARD® 2500-Blatt ist ein mikroporöses Polypropylenblatt. Drei Proben werden für jedes Material hergestellt. Die Prüfschale ist eine Vapometerpfanne Nummer 60-1, welche von der Thwing-Albert Instrument Company in Philadelphia, Pennsylvania, vertrieben wird. Einhundert Milliliter Wasser werden in jede Vapometerpfanne gegossen und einzelne Proben der Prüfmaterialien und des Vergleichsmaterials werden über den offenen oberen Enden der einzelnen Pfannen angeordnet. Schraubflansche werden festgezogen, um eine Dichtung entlang der Kanten der Pfanne zu bilden, wobei das zugehörige Prüfmaterial und Vergleichsmaterial über einem Kreis mit einem Durchmesser von 6,5 cm und einer freiliegenden Fläche von ungefähr 33,17 Quadratzentimetern der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt gelassen wird. Die Pfannen werden in einem Um luftofen bei 32ºC (100ºF) für eine Stunde angeordnet, um ausgeglichen zu werden. Der Ofen ist ein Ofen mit konstanter Temperatur, durch den Außenluft zirkuliert, um Wasserdampfanreicherung im Innenraum zu verhindern. Ein geeigneter Umluftofen ist zum Beispiel ein Blue M Power- O-Matic 60-Ofen, der von der Blue M Electric Company in Blue Island, Illinois, vertrieben wird. Nach Abschluss des Ausgleichens werden die Pfannen aus dem Ofen genommen, gewogen und unverzüglich wieder in den Ofen zurückgestellt. Nach 24 Stunden werden die Pfannen aus dem Ofen genommen und wieder gewogen. Die Vorprüfwerte der Wasserdampfübertragungsrate werden folgendermaßen berechnet:
Prüf-MTVR = (Gramm Gewichtsverlust über 24 Stunden) · 315,5 g/m²-24 Stunden
Die relative Luftfeuchtigkeit innerhalb des Ofens wird nicht speziell kontrolliert.
Unter vorgegebenen Einstellbedingungen von 100ºF (32ºC) und einer relativen Umgebungsluftfeuchtigkeit wurde die MTVR für die CELGARD® 2500-Vergleichsprobe so definiert, dass sie 5000 Gramm pro Quadratmeter für 24 Stunden war. Demgemäß wurde die Vergleichsprobe bei jeder Prüfung gemessen und die Vorprüfwerte wurden auf Einsteilbedingungen umkorrigiert unter Verwendung der folgenden Gleichung:
MVTR = (Prüf-MVTR/Vergleichs-MTVR) · (5000 g/m²-24 Stunden)

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER GEGENWÄRTIG BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 der Zeichnungen ist bei 10 ein Verfahren zur Bildung eines elastischen verstrecktgebundenen atmungsfähigen Laminatverbundmaterials schematisch veranschaulicht. Ein verstreckbares Material 12 wird von einer Versorgungsrolle 14 abgewickelt und läuft in der Richtung, welche durch den dazugehörigen Pfeil angezeigt wird, wenn die Versorgungsrolle 14 sich in die Richtung der dazugehörigen Pfeile dreht. Das verstreckbare Material 12 läuft durch einen Walzenspalt 16 der Antriebswalzenanordnung 18, welche durch die Antriebswalzen 20 und 22 gebildet wird.
Das verstreckbare Material 12 kann durch bekannte Spinnbindungsverfahren gebildet sein und direkt durch den Walzenspalt 16 durchgeführt werden, ohne zuvor auf einer Versorgungsrolle gelagert zu werden.
Ein atmungsfähiges elastisches Blatt 32, welches ein wasserdampflösliches Polymer umfasst, wird von einer Versorgungsrolle 34 abgewickelt und läuft in der Richtung, welche durch den dazugehörigen Pfeil angezeigt wird, wenn die Versorgungsrolle 34 sich in der Richtung der dazugehörigen Pfeile dreht. Das elastische Blatt läuft durch den Walzenspalt 24 der Verbinderwalzenanordnung 26, welche durch die Verbinderwalzen 28 und 30 gebildet wird. Das elastische Blatt 32 kann durch Extrusionsverfahren, wie beispielsweise Filmextrusionsverfahren, gebildet sein und direkt durch den Walzenspalt 24 durchgeführt werden, ohne zuvor auf einer Versorgungsrolle gelagert zu werden.
Das atmungsfähige elastische Blatt, das aus wasserdampfdurchlässigem Polymer hergestellt ist, sollte eine Feuchtigkeits-Dampf-Übertragungsrate (MVTR) von wenigstens etwa 300 Gramm/m²-24 Stunden, vorzugsweise von wenigstens etwa 1200 Gramm/m²-24 Stunden und insbesondere von wenigstens etwa 2000 Gramm/m²-24 Stunden aufweisen. Die MVTR ist eine Funktion sowohl der Filmdicke als auch der Polymerart. Bevorzugte elastische Polymere, welche die erforderliche MVTR über eine Reihe von zweckmäßigen Filmdicken an den Tag legen, umfassen ohne Einschränkung vulkanisierten Silikongummi, einige andere Silikonpolymere, Polyurethane, Polyetherester und Polyetheramide. Die folgende Tabelle 1 spiegelt repräsentative Wasserdampfdurchlässigkeiten von beispielhaften elastischen Polymeren wider. Tabelle 1
Wenn das elastische Polymer eine geringe Wasserdampfdurchlässigkeit auf weist, kann der Film äußerst dünn sein müssen, um das gewünschte MVTR-Mindestniveau zu erreichen. Die Herstellung und Verwendung von sehr dünnen Filmen kann infolge geringer Filmfestigkeit und Verarbeitungsschwierigkeiten unpraktisch sein. Das elastische Polymer selbst sollte daher ausreichende Wasserdampfdurchlässigkeit auf weisen, um die Verwendung von Filmen mit praktischen Dicken zu erlauben. Vorzugsweise weist das elastische Polymer eine Wasserdampfdurchlässigkeit von wenigstens etwa 150 kg-cm/(km)²-Tag, insbesondere von wenigstens etwa 500 kg-cm/(km)²Tag und am besten von wenigstens etwa 1000 kg-cm/(km)²-Tag auf.
Zusätzlich dazu, wasserdampfdurchlässig zu sein, sollte der atmungsfähige elastische Film nicht so dick sein, dass seine Wasserdampfübertragung wesentlich beeinträchtigt wird. Die MVTR einer bestimmten Filmzusammensetzung steht ungefähr im umgekehrten Verhältnis zu seiner Dicke, wenn keine zwischenmolekulare Wechselwirkung zwischen dem Film und dem Dampf stattfindet. Für wasserdampfdurchlässige Filme kann dieses Verhältnis auf Grund der Affinität des Wassers mit den Filmen variieren. Fig. 5 zeigt das Verhältnis zwischen dem Logarithmus von Filmdicke (Millizoll) und den Logarithmus von Feuchtigkeits-Dampf-Übertragungsrate, MVTR (Gramm/m²-24 Stunden), für Filme, welche aus vulkanisiertem Silikongummi hergestellt sind. Die MVTR wurde geprüft unter Verwendung von ASTM E96-80, Standbecherverfahren, mit geringfügigen Änderungen, wie im obigen Prüfverfahren beschrieben. Unter Verwendung linearer Regressionstechniken auf den sechs dargestellten Datenpunkten wurde festgestellt, dass die MVTR in folgendem Verhältnis zur Filmdicke stand:
MVTR (g/m²-24 Std.) = 3,15 · 10&sup5; · (Dicke, um)-1,3
(MVTR (g/m²-24 Std.) = 4700 · (Dicke, Millizoll)-1,3)
Infolgedessen sollte ein 50,8 um (zwei Millizoll) dicker Film aus vulkanisiertem Silikongummi eine MVTR von etwa 2000 Gramm/m²-24 Std. aufweisen. Im Allgemeinen sollte die Filmdicke für jedes elastische wasserdampfdurchlässige Polymer so ausgewählt werden, dass sich eine MVTR von wenigstens etwa 300 Gramm/m²-24 Std., vorzugsweise von wenigstens etwa 1200 Gramm/m²-24 Std. und insbe sondere von wenigstens etwa 2000 Gramm/m²-24 Std. ergibt, wenn der Film im ungedehnten Zustand ist. Elastische Polymere mit einer etwas geringeren Wasserdampfdurchlässigkeit als vulkanisierter Silikongummi sollten daher zu dünnen Filmen gemacht werden, um eine vergleichbare Dampf Übertragung zu erreichen. Zum Beispiel kann der ungedehnte elastische dampfdurchlässige Film in Abhängigkeit von der Festigkeit des Films und der Wasserdampfdurchlässigkeit des Polymers weniger als etwa 25,4 um (1 Millizoll) dick oder weniger als etwa 12,7 um (0,5 Millizoll) dick oder weniger als etwa 7,6 um (0,3 Millizoll) dick sein.
Die elastischen wasserdampfdurchlässigen Polymerfilme können in Abhängigkeit vom Polymer vernetzt oder thermoplastisch sein. Vulkanisierter Silikongummi ist vorzugsweise vernetzt, um genügend Filmfestigkeit bereitzustellen. Die Vernetzung kann durch Anwenden von Wärmebehandlung, wie beispielsweise durch Anordnen von Filmen in einem Ofen, erreicht werden. Polyurethane können thermoplastisch oder vernetzt sein. Polyetherester und Polyetheramide sind im Allgemeinen thermoplastisch.
In einem bevorzugten Beispiel kann der elastische Film gaufriert werden, um seine MVTR weiter zu steigern. Jedes Polymer, das zu einem elastischen Film gemacht werden kann, gaufriert und welches wenigstens einige der gaufrierten Muster beibehält, legt diese Verbesserung an den Tag. Einige Polymere, wie beispielsweise Silikongummi, können vernetzt werden, um das gaufrierte Muster einzuschließen. Ein geeignetes Gaufriermuster ist ein "Deltapunkf"-Muster, welches in Fig. 6 dargestellt ist und welches ein Muster von Volldiamanten oder -quadraten ist, welche unter Verwendung einer herkömmlichen Gaufriertechnik auf einen Film gedruckt werden. Ein Film, der mit einem Deltapunkt-Muster gaufriert ist, ist dünner in den "Fenstern", welche durch die gedruckten Quadrate definiert sind, als in den "Rahmen" oder nicht gaufrierten Bereichen, welche die Fenster umgeben. Wenn die MVTR in umgekehrtem Verhältnis zur Dicke steht oder im Verhältnis gemäß der oben gegebenen Gleichung steht, dann dient Gaufrieren dazu, die MVTR in den gedruckten "Fenster"-Bereichen gegenüber den nicht gaufrierten Bereichen zu steigern, und steigert effektiv die Gesamt- MVTR für den Film.
Fig. 5 zeigt die MVTR für eine gaufrierte Filmprobe von vulkanisiertem Silikongummi mit einer Dicke von 482,6 um (19 Millizoll) in den Rahmenbereichen, einer Dicke von nur 81,3 um (3,2 Millizoll) in den Fensterbereichen, welche durch das gaufrierte Deltapunkt-Muster bewirkt werden, und eine (durchschnittliche) Gesamtdicke von etwa 406,4 um (16 Millizoll). Diese Filmprobe ist in Fig. 5 mit einem Sternchen (*) gekennzeichnet. Die MVTR für die gaufrierte Filmprobe ist im Wesentlichen höher als für einen flachen vulkanisierten Silikongummifilm mit derselben Gesamtdicke, wie durch die Position des Sternchens im Wesentlichen über der Linie angezeigt.
Die spinngebundene Bahnkomponente des Laminats ist normalerweise offen und porös und beeinflusst die Atmungsfähigkeit des Laminats nicht wesentlich. Mit anderen Worten, die Feuchtigkeitsatmung des Films sollte die Atmungsfähigkeit des Laminats bestimmen. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, den Film und die Bahn unter Verwendung von Techniken, welche die Atmungsfähigkeit des Laminats nicht wesentlich unterbrechen, aneinander zu bonden. Wenn ein Haftmittel verwendet wird, sollte das Haftmittel nur einen Abschnitt der gesamten Filmfläche bedecken und sollte so dünn als möglich aufgetragen werden. Das bevorzugte Haftmittel zum Anbringen von Polyetherester- oder Polyurethanfilmen an einer spinnge bundenen Bahn ist ein reaktionsfähiges Haftmittel auf Polyurethanbasis, das von Shawmut Mills in Bridgewater, Massachusetts, erhältlich ist. Bei Verwendung sollte ein Haftmittel bei einem Flächengewicht von weniger als etwa 5,0 Gramm pro Quadratmeter (gm&supmin;²), vorzugsweise von weniger als etwa 1,0 gm&supmin;² und insbesondere von weniger als etwa 0,5 gm&supmin;² auf getragen werden. Das Haftmittel sollte vorzugsweise nicht mehr als etwa 75% der Filmoberfläche bedecken, es sei denn, das Haftmittel selbst ist sehr wasserdurchlässig.
Wenn Wärmebindung verwendet wird, sollten die Bindungsbedingungen so sein, dass die spinngebundene Bahn nicht übertrieben zusammengedrückt oder zusammengeschmolzen wird und der Film nicht beschädigt oder auf eine Weise deformiert wird, dass die Feuchtigkeitsatmung wesentlich beeinträchtigt wird. Thermische Kalanderbindung ist eine bevorzugte Technik, wobei ein mit Zwischenraum angeordnetes Bindungsmuster verwendet wird, welches die Bahn und den Film an weniger als etwa 25% der gesamten Grenzfläche, vorzugsweise weniger als etwa 20% der gesamten Grenzfläche und insbesondere weniger als etwa 15% der gesamten Grenzfläche zusammenschließt.
In dem Verfahren, das in Fig. 1 dargestellt ist, läuft die verstreckbare spinngebundene Bahn 12 in einem umgekehrten S-Pfad, wie durch die Drehrichtungspfeile, welche den Stapelwalzen 20 und 22 zugeordnet sind, angezeigt wird, durch den Walzenspalt 16 der S-Walzenanordnung 18 durch. Von der S-Walzenanordnung 18 läuft die verstreckbare Bahn 12 durch den Druckwalzenspalt 24, der durch eine Verbinderwalzenanordnung 26 gebildet wird. Da die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Walzen der S-Walzenanordnung 18 so gesteuert wird, dass sie langsamer ist als die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Walzen der Verbinderwalzenanordnung 26, wird die verstreckbare Bahn 12 zwischen der S-Walzenanordnung 18 und dem Druckwalzenspalt der Verbinderwalzenanordnung 26 gespannt. Durch Einstellen der Differenz in den Geschwindigkeiten der Walzen wird die verstreckbare Bahn 12 so gespannt, dass sie ein gewünschtes Ausmaß verstreckt wird, und wird in einem derartigen gespannten verstreckten Zustand gehalten, während das atmungsfähige elastische Blatt 32 während seines Durchgangs durch die Verbinderwalzenanordnung 26 mit der verstreckten Bahn 12 verbunden wird, um ein elastisches verstreckt-gebundenes Verbundlaminat 40 zu bilden.
Andere Verfahren zum Spannen der verstreckbaren Bahn 12 können verwendet werden, wie beispielsweise Spannrahmen oder andere Anordnungen von Vorrichtungen zur Dehnung in Maschinenquerrichtung, welche die verstreckbare Bahn 12 in anderen Richtungen, wie beispielsweise in der Maschinenquerrichtung, ausdehnen, so dass nach dem Bonden an das atmungsfähige elastische Blatt 32 das resultierende elastische verstreckt-gebundene Verbundmaterial 40 elastisch ist in einer Richtung, die im Allgemeinen parallel zur Verstreckrichtung, d. h., in der Maschinenrichtung, ist.
Die verstreckbare Bahn 12 kann ein poröses Vliesmaterial sein, wie beispielsweise eine spinnngebundene Bahn, schmelzgeblasene Bahn oder ein gebundenes kardiertes Vlies. Wenn das verstreckbare Material eine Bahn von schmelzgeblasenen Fasern ist, kann sie schmelzgeblasene Mikrofasern enthalten. Das verstreckbare Material 12 kann aus faserbildenden Polymeren, wie beispielsweise Polyolefinen, hergestellt sein. Beispielhafte Polyolefine umfassen eines oder mehr von Polypropylen, Polyethylen, Ehtylencopolymeren, Propylencopolymeren und Butencopolymeren. Zweckmäßige Polypropylene umfassen zum Beispiel Polypropylen, das von der Exxon Chemical Company unter der Handelsbezeichnung Exxon 3445 erhältlich ist, und Polypropylen, das von der Shell Chemical Company unter der Handelsbezeichnung DX5A09 erhältlich ist.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die verstreckbare Bahn 12 ein mehrlagiges Material mit zum Beispiel wenigstens einer Lage von spinngebundener Bahn, welche mit wenigstens einer Lage von schmelzgebundener Bahn, gebundenem kardierten Vlies oder anderem geeignete Material verbunden ist. Zum Beispiel kann das verstreckbare Material 12 ein mehrlagiges Material sein mit einer ersten Lage von spinngebundenem Polypropylen mit einem Flächengewicht von etwa 0,68 bis etwa 272 gm&supmin;² (etwa 0,2 bis etwa 8 Unzen pro Quadratyard (osy)), einer Lage von schmelzgebundenem Polypropylen mit einem Flächengewicht von etwa 0,68 bis etwa 136 gm&supmin;² (etwa 0,2 bis etwa 4 osy) und einer zweiten Lage von spinngebundenem Polypropylen mit einem Flächengewicht von etwa 0,68 bis etwa 272 gm&supmin;² (etwa 0,2 bis etwa 8 osy). Alternativerweise kann die verstreckbare Bahn 12 eine einzelne Lage von Material, wie beispielsweise einer spinnngebundenen Bahn mit einem Flächengewicht von etwa 0,68 bis etwa 340 gm&supmin;² (etwa 0,2 bis etwa 10 osy) oder einer schmelzgebundenen Bahn mit einem Flächengewicht von etwa 0,68 bis etwa 272 gm&supmin;² (etwa 0,2 bis etwa 8 osy) sein.
Das verstreckbare Material 12 kann auch ein Verbundmaterial sein, das aus einer Mischung von zwei oder mehr verschiedenen Fasern oder einer Mischung von Fasern und Partikeln hergestellt ist. Derartige Mischungen können gebildet werden durch Beigeben von Fasern und/oder Partikeln zum Gasstrom, in welchem die schmelzgeblasenen Fasern transportiert werden, so dass eine eng verflechtete Vermischung von schmelzgeblasenen Fasern und anderen Materialien, z. B. Holzzellstoff, Stapelfasern und Partikel, wie beispielsweise Hydrokolloid (Hydrogel)- Partikel, die normalerweise als superabsorbierende Materialien gelten, stattfindet vor der Sammlung der schmelzgeblasenen Fasern bei einer Sammelvorrichtung, um eine kohärente Bahn von ungeordnet zerstreuten schmelzgeblasenen Fasern und anderen Materialien zu bilden, wie in der US-Patentschrift Nr. 4,100,324 offenbart.
Wenn die verstreckbare Bahn 12 eine Vliesbahn von Fasern ist, sollten die Fasern durch Zwischenfaserbindung verbunden werden, um eine kohärente Bahnstruktur zu bilden, welche fähig ist, Verstreckung standzuhalten. Zwischenfaserbindung kann durch Verflechtung zwischen einzelnen schmelzgeblasenen Fasern hergestellt werden. Die Faserverflechtung wohnt zwar dem Schmelzblasverfahren inne, kann aber durch Verfahre, wie beispielsweise hydraulisches Verschlingen oder Vernadelung, erzeugt oder gesteigert werden. Alternativerweise und/oder zusätzlich kann ein Bindemittel verwendet werden, um die gewünschte Bindung zu verstärken.
Das elastische Blatt 32 kann auch ein mehrlagiges Material sein, indem es zwei oder mehr einzelne kohärente Bahnen oder Filme umfassen kann. Zusätzlich kann das elastische Blatt 12 ein mehrlagiges Material sein, in welchem eine oder mehr Lagen eine Mischung von elastischen und nicht elastischen Fasern oder Partikel enthalten.
Die Verbinderwalzenanordnung 26 kann eine gemusterte Kalanderwalze umfassen, wie beispielsweise eine Nadelgaufrierwalze, die mit einer glatten Ambosswalze angeordnet wird. Eine oder beide der Kalanderwalze und der glatten Ambosswalze können erwärmt werden und der Druck zwischen diesen beiden Walzen kann durch wohlbekannte Mittel eingestellt werden, um gegebenenfalls die ge wünschte Temperatur und Bindungsdruck bereitzustellen, um das verstreckte Material 12 mit dem elastischen Blatt 32 zu verbinden, um ein atmungsfähiges elastisches verstreckt-gebundenes Verbundmaterial 40 zu bilden.
Das verstreckte Material und das elastische Blatt können vollständig zusammengebondet werden und immer noch ein elastisches verstreckt-gebundenes Verbundmaterial mit guten Dehnungseigenschaften bereitstellen. Das heißt, dass ein elastisches Verbundmaterial durch Verbinden eines verstreckten Materials mit einem elastischen Blatt unter Verwendung von Oberflächenbinden, wie beispielsweise das in Fig. 4 dargestellte Sinusbindungsmuster, gebildet werden kann. Dieses Muster hat ungefähr 75 Nadeln pro Quadratzoll, wobei jede Nadel etwa 0,059 Zoll im Durchmesser ist, wodurch ein Bindungsoberflächenbereich von etwa 20,5 Prozent bereitgestellt wird.
Verstreckte Materialien können mit dem atmungsfähigen elastischen Blatt 32 wenigstens an zwei Stellen verbunden werden durch geeignete Mittel, wie beispielsweise Wärme- oder Klebebindung oder Ultraschallschweißen, was wenigstens Abschnitte von wenigstens einem der Materialien erweicht, normalerweise das elastische Blatt, da die Elastomermaterialien, welche zur Bildung des elastischen Blattes 32 verwendet werden, einen niedrigeren Erweichungspunkt als die Komponenten des verstreckten Materials 12 aufweisen. Die Verbindung kann erzeugt werden durch Anwenden von Wärme und/oder Druck an das oberste elastische Blatt 32 und das verstreckte Material 12 durch Erwärmen dieser Abschnitte (oder der obersten Lage) auf wenigstens die Erweichungstemperatur des Materials mit der niedrigsten Erweichungstemperatur, um eine einigermaßen starke und dauerhafte Bindung zwischen den wieder verfestigten erweichten Abschnitten des elastischen Blattes 32 und dem verstreckten Material 12 zu bilden. Die Bedingungen sollten nicht so streng sein, dass der Film durchlöchert wird.
Elastische Blätter können mit Flächengewichten von weniger als 17 gm&supmin;² (0,5 osy (Unzen pro Quadratyard)), zum Beispiel von etwa 8,5 bis etwa 13,6 gm&supmin;² (etwa 0,25 bis etwa 0,4 osy), verwendet werden. Blätter mit solch einem extrem niedrigen Flächengewicht sind auf Grund besserer Atmungsfähigkeit und wirtschaftlichen Gründen vorteilhaft und sind bei Wegwerfprodukten besonders zweckmäßig. Außerdem können auch elastische Blätter mit höheren Flächengewichten, wie beispielsweise von etwa 17 bis etwa 340 gm&supmin;² (etwa 0,5 bis etwa 10 osy) verwendet werden.
Was Wärmebindung betrifft, so wird Durchschnittsfachmann erkennen, dass die Temperatur, auf welche die Materialien oder wenigstens die Bindungsseiten davon für die Wärmebindung erwärmt werden, nicht nur von der Temperatur der Heizwalze(n) oder anderen Wärmequellen abhängt, sondern auch von der Verweilzeit der Materialien auf den erwärmten Oberflächen, den Flächengewichten der Materialien und ihrer spezifischen Wärme und Wärmeleitfähigkeit. Für eine bestimmte Kombination von Materialien und angesichts der hierin enthaltenen Offenbarung jedoch können die Verarbeitungsbedingungen, die erforderlich sind, um zufrieden stellende Bindung zu erreichen, durch einen Durchschnittsfachmann problemlos bestimmt werden.
Herkömmliche Antriebsmittel und andere herkömmliche Geräte, welche in Verbindung mit der Vorrichtung von Fig. 1 verwendet werden können, sind wohlbekannt und wurden zum Zweck der Klarheit in der schematischen Ansicht von Fig. 1 nicht veranschaulicht.
Das Verhältnis der ursprünglichen Abmessungen des verstreckbaren Materials 12 zu seinen Abmessungen nach dem Spannen bestimmt die annähernden Dehnungsgrenzen von elastischem verstreckt-gebundenem Verbundmaterial. Da das verstreckbare Material 12 fähig ist, sich zu dehnen und zurückzukehren zu seinen verstreckten Abmessungen in Richtungen, wie beispielsweise der Maschinenrichtung oder der Maschinenquerrichtung, ist das elastische verstrecktgebundene Verbundmaterial im Allgemeinen in derselben Richtung dehnbar wie das verstreckbare Material 12.
Wenn zum Beispiel unter Bezugnahme auf Fig. 2, 2A und 2B gewünscht wird, ein elastisches verstreckt-gebundenes Verbundmaterial herzustellen, welches bis zu einer Verlängerung von 150% dehnbar ist, wird eine Breite von verstreckbarem Material, das in Fig. 2 schematisch und nicht unbedingt maßstabgetreu dargestellt ist und das eine Breite "A" von beispielsweise 250 cm aufweist, gespannt, so dass es sich zu einer Breite "B" von etwa 100 cm verengt. Das verstreckte Material, welches in Fig. 2A dargestellt ist, wird dann mit einem elastischen Blatt (nicht dargestellt), das eine Breite von ungefähr 100 cm aufweist und welches wenigstens bis zu einer Breite von 250 cm dehnbar ist, verbunden. Das resultierende elastische verstreckt-gebundene Verbundmaterial, das in Fig. 2B schematisch und nicht unbedingt maßstabgetreu dargestellt ist, weist eine Breite "B" von etwa 100 cm auf und ist wenigstens auf die ursprüngliche Breite "A" von 250 cm des verstreckbaren Materials für eine Verlängerung von etwa 150% dehnbar. Wie aus diesem Beispiel ersichtlich ist, braucht die elastische Grenze des elastischen Blattes nur so groß zu sein, wie die erwünschte elastische Mindestgrenze des elastischen verstreckt-gebundenen Verbundmaterials.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 der Zeichnungen nunmehr ist bei 50 ein beispielhaftes Verfahren zur Bildung eines elastischen verstreckt-gebundenen Verbundmaterials durch ein gespanntes Aufwickelverfahren schematisch veranschaulicht. Ein erstes verstreckbares Material 52 wird von einer Versorgungsrolle 54 abgewickelt und ein zweites verstreckbares Material 82 wird von einer Versorgungsrolle 84 abgewickelt. Die verstreckbaren Materialien 52 und 82 laufen dann in der Richtung, welche durch dazugehörige Pfeile angezeigt wird, wenn die Versorgungsrollen 54 und 84 sich in die Richtung drehen, welche durch die dazugehörigen Pfeile angezeigt wird. Das verstreckbare Material 52 läuft dann durch den Walzenspalt 56 einer S-Walzenanordnung 58, welche durch die Stapelwalzen 60 und 62 gebildet wird. Ebenso läuft das verstreckbare Material 82 durch den Walzenspalt 86 einer S-Walzenanordnung 88, welche durch die Stapelwalzen 90 und 92 gebildet wird. Die verstreckbaren Materialien 52 und 82 können durch bekannte Vliesextrusionsverfahren, wie beispielsweise bekannte Spinnbindungs- und/oder bekannte Schmelzblasverfahren, gebildet sein und durch die Walzenspalte 56 und 86 durchgeführt werden, ohne vorher auf Versorgungsrollen gelagert zu werden.
Ein elastisches Blatt 72 wird von einer Versorgungsrolle 74 abgewickelt und läuft in der Richtung, welche durch den dazugehörigen Pfeil angezeigt wird, wenn die Versorgungsrolle 74 sich in der Richtung der dazugehörigen Pfeile dreht. Das elastische Blatt 72 kann durch bekannte Extrusionsverfahren, wie beispielsweise Gießfolien- oder Blasfolienextrusionsverfahren, gebildet sein, ohne vorher auf einer Versorgungsrolle gelagert zu werden.
Das verstreckbare Material 52 läuft dann durch einen Walzenspalt 56 einer S-Walzenanordnung 58 in einem umgekehrten S-Wickelpfad, wie durch die Drehrichtung der Pfeile angezeigt wird, welche zu den Stapelwalzen 60 und 62 gehören. Ebenso läuft das verstreckbare Material 82 durch einen Walzenspalt 86 einer S-Walzenanordnung 88 in einem umgekehrten S-Wickelpfad, wie durch die Drehrichtungspfeile angezeigt wird, welche zu den Stapelwalzen 90 und 92 gehören. Da die linearen Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen der S-Walzenanordnungen 58 und 88 so gesteuert werden, dass sie langsamer sind als die linearen Umfangsgeschwindigkeit der Walzen der Aufwickelrolle 94, werden die verstreckbaren Materialien 52 und 82 verstreckt und gespannt, so dass sie das elastische Blatt 72 zwischen sich aufnehmen, während sie auf die Aufwickelrolle 94 aufgewickelt werden.
Die zuvor beschriebenen gespannten Aufwickelbindungsverfahren sind geeignet für Elastomerblätter mit geringem Flächengewicht. Zum Beispiel können elastische Blätter mit Flächengewichten von weniger als 17 gm&supmin;² (0,5 osy (Unzen pro Quadratyard)), zum Beispiel von etwa 8,5 bis etwa 13,6 gm&supmin;² (etwa 0,25 bis etwa 0,4 osy), verwendet werden. Blätter mit solch einem extrem niedrigen Flächengewicht sind aus wirtschaftlichen Gründen zweckmäßig, besonders für Wegwerfprodukte. Außerdem können auch elastische Blätter mit höheren Flächengewichten, wie beispielsweise von etwa 17 bis etwa 340 gm&supmin;² (etwa 0,5 bis etwa 10 osy) verwendet werden.
Was den Bindungsdruck betrifft, der verwendet wird, wenn Bindung durch das zuvor beschriebene gespannte Aufwickelverfahren erfolgt, so zieht die Spezifikation eines Bindungsdrucks an sich komplizierende Faktoren, wie beispielsweise die Bindungskompatibilität des elastischen Blattes und der verstreckten Materialien und/oder die Flächengewichte der Materialien, nicht in Betracht. Dennoch wird ein Durchschnittsfachmann, welcher derartige Faktoren in Betracht zieht, einen wirksamen Bindungsdruck problemlos auf geeignete Weise auswählen und variieren können.
Herkömmliche Antriebsmittel und andere herkömmliche Geräte, welche in Verbindung mit der Vorrichtung von Fig. 3 verwendet werden können, sind wohlbekannt und wurden zum Zweck der Klarheit in der schematischen Ansicht von Fig. 3 nicht veranschaulicht.
In einem Ausführungsbeispiel kann der atmungsfähige elastische Film 32 an eine andere atmungsfähige elastische Lage vorgebondet werden, bevor er auf die verstreckbare Bahn 12 laminiert wird. Zum Beispiel kann der atmungsfähige Film 12 eine dünne Lage von Polyetherester sein, das unter dem Handelsnamen Hytrel von der DuPont Company mit Sitz in Wilmington, Delaware, verkauft wird. Der Film 12 kann mit einer schmelzgeblasenen Lage kombiniert werden, welche von der Kimberly-Clark Corporation aus einem anderen Polyetherester hergestellt wird, welches unter dem Handelsnamen Arnitel von der DSM Company in Evansville, Indiana, verkauft wird. Diese Kombination ergibt eine ausgezeichnete Wasserdampfdurchlässigkeit. Die schmelzgeblasene Bahn sollte ein Flächengewicht von etwa 10 bis 75 gm&supmin;², vorzugsweise von etwa 15 bis 50 gm&supmin;² und insbesondere von etwa 20 bis 40 gm&supmin;² auf weisen. Vorzugsweise haben die schmelzgeblasenen Filamente einen Durchmesser von etwa 10 bis 30 Mikrometer. Der kombinierte Film und schmelzgeblasene Bahn können dann auf eine verstreckte spinngebundene Bahn laminiert werden, um ein Laminat mit einer ausgezeichneten Wasserdampfdurchlässigkeit und Ammoniakgeruchsbarriere, großen Wasserkörper, Elastizität in einer Richtung und weichen Griff bereitzustellen.
Die schmelzgeblasene Polyetheresterbahn verleiht dem Film 12 erhebliche Festigkeit, ohne seine Atmungsfähigkeit zu beeinträchtigen. Der Film 12 kann an die schmelzgebundene Bahn gebondet werden unter Verwendung einer herkömmlichen Bindungstechnik, zum Beispiel Klebedruckbindungsverfahren, das dem Durchschnittsfachmann bekannt ist. Das Endlaminat kann die Konfiguration elastische schmelzgeblasene Bahn/elastischer Film/verstreckte spinngebundene Bahn aufweisen oder kann die Konfiguration elastischer Film/elastische schmelzgeblasene Bahn/verstreckte spinngebundene Bahn aufweisen. Solange die schmelzgeblasene Bahn porös ist, braucht sie kein wasserdampflösliches Polymer enthalten, kann aber aus jedem elastischen Polymer, zum Beispiel Styrol-Butadien-Kautschuk der Marke Kraton, hergestellt werden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der atmungsfähige elastische Film oder Laminat in einer anderen Richtung gedehnt werden als parallel (z. B. im rechten Winkel) zur Verstreckrichtung der Vliesbahn und an einer Mehrzahl von beabstandeten Stellen auf die Bahn laminiert werden, während im gedehnten Zustand und während die Bahn verstreckt wird. Nach dem Laminieren wird der elastische Film oder Laminat entspannt, was Kräuseln oder Zusammenziehen der Bahn zwischen den gebondeten Bereichen verursacht. Das resultierende Verbundlaminat ist in wenigstens zwei nicht parallelen Richtungen dehnbar. Die Dehnbarkeit des Verbundstoffs in den Richtungen parallel zur Verstreckrichtung wird durch das Verstrecken der Bahn ermöglicht. Die Dehnbarkeit des Verbundstoffs in den nicht parallelen Richtungen (z. B. im rechten Winkel) zur Verstreckrichtung wird durch das Zusammenziehen der Bahn in dieser Richtung ermöglicht. Verfahren zur Herstellung eines multidirektionalen dehnbaren Laminats aus einem elastischen Film und einer verstreckten Vliesbahn werden in den US-Patentschriften 5,116,662 und 5,114,781, beide erteilt an Morman, beschrieben.
Die Verwendung einer unverstreckten Vliesbahn für das zuvor beschriebene Verfahren würde ein Laminat hervorbringen, welches nur in der Richtung dehnbar ist, in der das elastische Blatt vor dem Bonden gedehnt wurde. Ein derartiges Verfahren und ein resultierendes Laminat sind in der US-Patentschrift 4,720,415, erteilt an Wander Wielen et al., beschrieben.
Andere Lagenkombinationen sind für das atmungsfähige elastische Laminat der Erfindung ebenfalls möglich. Ungeachtet der Konfiguration und Anzahl von Lagen sollte das atmungsfähige elastische Laminat wenigstens einen atmungsfähigen elastischen Film und wenigstens eine verstreckte (vorzugsweise spinngebundene) Vliesbahnlage umfassen. Zusatzstoffe, wie beispielsweise geruchsabsorbierende Chemikalien (z. B. ammoniakabsorbierende Chemikalien) können ebenfalls in dem Laminat enthalten sein. Derartige Zusatzstoffe können als Partikel während der Bildung des elastischen Films zum Beispiel durch Gießextrusion beigegeben werden. Die Zusatzstoffe können in einer Menge von bis zu 80 Gew.-% des Films und vorzugsweise 20 bis 60 Gew.-% des Films enthalten sein. Zweckmäßige geruchsabsorbierende Zusatzstoffe umfassen Zeolithe, andere absorbierende Zusatzstoffe und Kombinationen davon.

Beispiel 1

Ein Stück Silastic®-Silikonkautschukfolie von der Dow Corning Corp. in Midland, Michigan, wurde mit einem groben Deltapunkt-Muster gaufriert. Die Deltapunkte (Fenster) bedeckten 16% der gesamten Folienfläche, während die ungaufrierten Regionen (Rahmen) zwischen den Punkten 84% der gesamten Folienfläche bedeckten. Die Folie wurde in einem beheizten Ofen vulkanisiert, um das Gaufriermuster einzuschließen. Die vulkanisierte Folie wies eine Dicke von 482,6 um (19 Millizoll) in den Rahmenbereichen, 81,3 um (3,2 Millizoli) in den Fensterbereichen und 409 um (16,1 Millizoll) als ein gewichtetes Mittel auf.
Die MVTR der Folie wurde gemessen unter Verwendung von ASTM E96-80 (Standbecherverfahren), das, wie bereits erwähnt, geringfügig abgeändert wurde, wobei festgestellt wurde, dass sie 249 Gramm/m²-24 Stunden betrug. Man würde annehmen, dass eine flache Folie derselben Dicke 409 um (16,1 Millizoll) eine MVTR von nur 127 Gramm/m²-24 Stunden ergeben würde, berechnet aus der Gleichung, welche von den Daten in Fig. 5 abgeleitet wurde und im Folgenden dargelegt ist:
MVTR = 3,15 · 10&sup5; · (Dicke, um)-1,3
(MVTR = 4700 · (Dicke, Millizoll)-1,3)
Aus derselben Gleichung kann erwartet werden, dass eine völlig flache Folie eine Dicke von nur 243,8 um (9,6 Millizoll) haben müsste, um eine MVTR von 249 Gramm/m²-24 Stunden aufzuweisen. Infolgedessen können durch Gaufrieren der Folie im Wesentlichen höhere MVTRs, welche für viel dünnere Folien typisch sind, erreicht werden.
Insbesondere kann die MVTR der gaufrierten Folie aus derselben Gleichung vorhergesagt werden durch Behandeln der gaufrierten und ungaufrierten Regionen als getrennte Bereiche im Verhältnis zur Gesamtfläche.
Vorhergesagte MVTR = 0,84(3,15 · 10&sup5;)(482,6)-1,3 + 0,16(3,15 · 10&sup5;)(8,13)-1,3 = 0,84(102) + 0,16(1036) = 86 + 165 = 251 Gramm/m²-24 Stunden
Die vorhergesagte MVTR von 251 Gramm/m²-24 Stunden ist im Wesentlichen dieselbe wie die gemessene MVTR von 249 Gramm/m²-24 Stunden. Aus der Gleichung ist ersichtlich, dass etwa zwei Drittel der Dampfübertragung durch die Fensterregionen erfolgen, selbst wenn sie nur 16% der gesamten Folienfläche darstellen.

Beispiel 2

Ein Hytrel® 8171 (Polyetherester)-Film mit einer ungedehnten Dicke von 25,4 um wurde unter Verwendung eines reaktionsfähigen Polyurethanhaftstoffs auf eine schmelzgeblasene Arnitel® (Polyetherester)-Vliesbahn klebelaminiert. Dieses Laminat wurde dann unter Verwendung eines urheberrechtlich geschützten Sprühklebers, der von der 3M Corporation unter dem Handelsnamen Super 77® verkauft wird, an ein reversibel verstrecktes spinngebundenes Polyropylenmaterial gebondet. Reversibel verstreckte Materialien werden in den US-Patentschriften 4,981,747 und 4,965,122 beschrieben. Die Bahn, welche verwendet wurde, wies ein Anfangs flächengewicht von 27,2 gm&supmin;² (0,8 osy) auf und wurde von einer Breite von 45,1 cm (17,75 Zoll) bis zu einer Breite von 21,6 cm (8,5 Zoll) verstreckt und wurde im verstreckten Zustand thermofixiert. Das resultierende dreilagige Laminat wies eine weiche Außenabdeckung von der verstreckten spinngebundenen Lage, gute Elastizitätseigenschaften vom Polyetheresterfilm und schmelzgeblasenen Lage, gute Gesamtfilmbarriereeigenschaften (bezeugt durch einen Wasserkörper von über 120 cm, gemessen unter Verwendung von AATCC 127- 89) vom Polyetheresterfilm und ausgezeichnete Wasserdampfübertragung (bezeugt durch eine MVTR von 3200 Gramm/m²- 24 Stunden) auf Grund der offenen spinngebundenen und schmelzgeblasenen Strukturen und hohe Feuchtigkeitsdurchlässigkeit des Polyetheresters, welches den Film bildet, auf. Die MVTR wurde gemessen unter Ver wendung von ASTM E96-80 (Standbecherverfahren), das, wie bereits erwähnt, geringfügig abgeändert wurde.

Beispiel 3

Dieses Beispiel wurde durchgeführt, um die Ammoniakgeruchsbarriere für einen atmungsfähigen Polyurethanfilm gegenüber einem atmungsfähigen mikroporösen Film nach dem Stand der Technik zu prüfen. Zwei der Prüfschalen (Becher), welche normalerweise verwendet werden, um die MVTR zu messen (beschrieben im obigen Prüfverfahren), wurden jede teilweise mit etwa 50 cm³ eines kommerziellen Reinigungsmittel auf Ammoniakbasis, ausgewiesen als "Lemon Fresh Parsons Ammonia All Purpose Cleaner", gefüllt. Eine Probe eines mikroporösen Polyolefinfilms von 25,4 cm (1 Millizoll) Dicke auf der Basis von Dow Affinity® PL-1845 wurde über einem Becher angeordnet und versiegelt. Dow Affinity® PL-1845 ist ein metallocenkatalysiertes lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE). Das LLDPE wurde durch Kombinieren des Harzes mit mehr als 50 Gew.-% eines Calciumcarbonat-Füllstoffs, Schmelzmischen der beiden Komponenten, Extrudieren eines Films aus der Mischung und Dehnen des extrudierten Films in einer Richtung mikroporös gemacht. Eine Probe einer atmungsfähigen Blasfolie von 25,4 cm (1 Millizoll) Dicke aus Elastomerpolyurethan wurde über dem anderen Becher angeordnet und versiegelt. Der mikroporöse Film auf LLDPE-Basis wies eine MVTR von etwa 4000 Gramm/m²-24 Stunden auf. Das Elastomerpolyurethan wies eine MVTR von etwa 1800 Gramm/m²-24 Stunden auf.
Drei Personen wurden gebeten, an jedem versiegelten Becher zu riechen. Alle drei Personen konnten das Ammoniak aus dem Becher, der mit dem Film auf LLDPE-Basis abgedeckt war, sehr stark riechen. Alle drei Personen konnten nur einen schwachen Zitronenduft aus dem Becher, der mit der Polyurethanfolie abgedeckt war, wahrnehmen. Das Ergebnis legt nahe, dass das Polyurethan den Durchgang von Wasserdampf und des Zitronendufts, aber nicht des Ammoniaks erlaubt und eine Ammoniakbarriere bereitstellt, die im mikroporösen gefüllten LLDPE-Film nicht vorhanden ist.
Obwohl die Ausführungsbeispiele, die hierin offenbart werden, gegenwärtig als bevorzugt angesehen werden, können verschiedene Änderungen und Verbesserungen vorgenommen werden, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen. Der Rahmen der Erfindung wird durch die angehängten Patentansprüche angegeben.

Claims

1. Atmungsfähiges elastisches Laminat, umfassend

einen atmungsfähigen elastischen Film, und

eine verstreckbare Vliesbahn, die an den Film gebondet ist, wobei die Vliesbahn in eine erste Richtung verstreckt ist, und wobei der Film in die erste Richtung nicht gedehnt ist;

wobei das Laminat eine Feuchtigkeits-Dampf- Übertragungsrate (MVTR) von wenigstens etwa 300 Gramm/m²- 24 Std. aufweist.

2. Laminat gemäß Anspruch 1, wobei der Film ein Silikonpolymer umfasst.

3. Laminat gemäß Anspruch 2, wobei das Silikonpolymer vulkanisierten Silikongummi umfasst.

4. Laminat gemäß Anspruch 1, wobei der Film ein Polyurethan umfasst.

5. Laminat gemäß Anspruch 1, wobei der Film ein Polyetherester umfasst.

6. Laminat gemäß Anspruch 1, wobei der Film ein Polyetheramid umfasst.

7. Laminat gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Film ein Polymer umfasst, das eine Wasserdampfdurchlässigkeit von wenigstens etwa 150 kg-cm/(km)²-Tag bei 38ºC und 100% relativer Luftfeuchtigkeit hat.

8. Laminat gemäß Anspruch 7, wobei der Film ein Polymer umfasst, das eine Wasserdampfdurchlässigkeit von wenigstens etwa 500 kg-cm/(km)²-Tag bei 38ºC und 100% relativer Luftfeuchtigkeit hat.

9. Laminat gemäß Anspruch 8, wobei der Film ein Polymer umfasst, das eine Wasserdampfdurchlässigkeit von wenigstens etwa 1000 kg-cm/(km)²-Taq bei 38ºC und 100% relativer Luftfeuchtigkeit hat.

10. Laminat gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vliesbahn eine spinngebundene Bahn umfasst.

11. Laminat gemäß Anspruch 10, wobei die spinngebundene Bahn Polypropylen umfasst.

12. Laminat gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer MVTR von wenigstens etwa 1200 g/m²-24 Std..

13. Laminat gemäß Anspruch 12, mit einer MVTR von wenigstens etwa 2000 g/m²-24 Std..

14. Laminat gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine zweite Vliesbahn.

15. Laminat gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Film gaufriert ist.

16. Laminat gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Film im Wesentlichen den Durchgang von Ammoniakgeruch blockiert.

17. Windelaussenabdeckung umfassend das Laminat gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.

18. Chirurgischer Umhang umfassend das Laminat gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.

19. Atmungsfähiges Laminat gemäß Anspruch 1, wobei der Film ein Polymer umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silikonpolymeren, Polyurethanen, Polyetherestern, Polyetheramiden und Kombinationen daraus; wobei die Vliesbahn eine spinngebundene Bahn umfasst, und wobei das Laminat eine MVTR von wenigstens etwa 1200 g/m²-24 Std. hat.

20. Laminat gemäß Anspruch 19, wobei das Polymer vulkanisierten Silikongummi umfasst.

21. Laminat gemäß Anspruch 19 oder 20, wobei der Film in einem ungedehnten Zustand eine Dicke von nicht mehr als etwa 25, 4 um (1,0 mil) aufweist.

22. Laminat gemäß Anspruch 21, wobei der Film in einem ungedehnten Zustand eine Dicke von nicht mehr als etwa 12,7 um (0,5 mil) aufweist.

23. Laminat gemäß Anspruch 22, wobei der Film in einem ungedehnten Zustand eine Dicke von nicht mehr als etwa 7,6 um (0,3 mil) aufweist.

24. Laminat gemäß einem der Ansprüche 19-23, wobei der Film und die Bahn miteinander thermisch gebondet sind.

25. Laminat gemäß einem der Ansprüche 19-23, wobei der Film und die Bahn miteinander haftend gebondet sind.

26. Laminat gemäß Anspruch 19, wobei die spinngebundene Bahn verstreckt ist, wenn der Film sich in einem nicht gedehnten Zustand befindet.

27. Laminat gemäß einem der Ansprüche 19-26, wobei der Film ferner eine oder mehrere geruchsabsorbierenden Chemikalien umfasst.

28. Laminat gemäß Anspruch 27, wobei eine oder mehrere geruchsabsorbierenden Chemikalien eine ammoniakabsorbierende Chemikalie umfasst.

29. Laminat gemäß einem der Ansprüche 19-28, wobei der Film gaufriert ist.

30. Laminat gemäß einem der Ansprüche 19-29, umfassend eine zusätzliche Vliesbahn.

31. Laminat gemäß einem der Ansprüche 19-30, wobei der Film im Wesentlichen den Durchgang von Ammoniakgeruch blockiert.

32. Windelabdeckung umfassend das Laminat gemäß einem der Ansprüche 19-31.

33. Chirurgischer Umhang umfassend das Laminat gemäß einem der Ansprüche 19-31.

34. Atmungsfähiges elastisches Laminat gemäß Anspruch 1, wobei der atmungsfähige elastische Film eine erste und zweite Seite hat, wobei eine schmelzgeblasene Vlieslage an die erste Seite eines Film gebondet ist; und wobei die verstreckbare Vliesbahn eine spinngebundene Vlieslage umfasst, die an die zweite Seite des Films gebondet ist.

35. Laminat gemäß Anspruch 34, wobei der Film ein Polyetherester umfasst.

36. Laminat gemäß Anspruch 34, wobei die schmelzgeblasene Vlieslage ein Polyetherester umfasst.

37. Laminat gemäß Anspruch 34, wobei der Film und die schmelzgeblasene Vlieslage jeweils ein Polyetherester umfassen.

38. Laminat gemäß Anspruch 34, wobei der Film und die schmelzgeblasene Vlieslage zwei verschiedene Polyetherester umfassen.

39. Laminat gemäß einem der Ansprüche 34-38, wobei der Film gaufriert ist.

40. Atmungsfähiges elastisches Laminat gemäß Anspruch 1, wobei die verstreckbare Vliesbahn ein verstreckbares Vlieslaminat umfasst, welches an den Film gebondet ist.

41. Atmungsfähiges elastisches Laminat gemäß Anspruch 40, wobei das verstreckbare Vlieslaminat einen Film und eine schmelzgeblasene Bahn umfasst.

42. Laminat gemäß Anspruch 41, wobei der Film Polyetherester umfasst.

43. Atmungsfähiges elastisches Laminat gemäß Anspruch 41, wobei die schmelzgeblasene Bahn Polyetherester umfasst.

44. Atmungsfähiges elastisches Laminat gemäß Anspruch 1, wobei der Film und die Bahn aneinander gebondet sind, wobei der Film in eine zweite Richtung, welche nicht parallel zu der ersten Richtung verläuft, gedehnt ist.

45. Atmungsfähiges elastisches Laminat gemäß Anspruch 44, wobei die zweite Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung ist.