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Dokumentenidentifikation DE69231695T2 07.06.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0548609
Titel Elastisches Verbundmaterial mit einem anisotropischen Faserband sowie Verfahren zur Herstellung
Anmelder Kimberly-Clark Worldwide, Inc., Neenah, Wis., US
Erfinder Wright, Robert David, Atlanta, Georgia 30341, US
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69231695
Vertragsstaaten BE, DE, ES, FR, GB, IT, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 02.12.1992
EP-Aktenzeichen 921205605
EP-Offenlegungsdatum 30.06.1993
EP date of grant 21.02.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.06.2001
IPC-Hauptklasse B32B 5/04
IPC-Nebenklasse B32B 5/26   D04H 1/56   D04H 3/04   D04H 3/02   D04H 13/00   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elastisches Verbundmaterial und auf ein Verfahren zu seiner Herstellung, wie in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 24 definiert.

Verbundmaterialien aus elastischen und nicht elastischen Materialien wurden hergestellt, indem man nicht elastische Materialien mit elastischen Materialien in einer Weise verbunden hat, die es gestattet, dass das gesamte Verbundmaterial gedehnt oder verlängert wird, so dass es als Materialien für Kleidungsstücke, Einlagen, Windeln oder Produkte der persönlichen Hygiene verwendet werden konnte, wo eine Elastizität wünschenswert ist.

Bei einem derartigen Verbundmaterial, wie oben definiert und wie in der US-A-4781966 beschrieben, wird ein in Falten legbares Material mit einer elastischen Faserbahn verbunden, während die elastische Bahn sich in einem gedehnten Zustand befindet, so dass sich die in Falten legbare Schicht zwischen den Stellen, wo sie mit der elastischen Bahn verbunden ist, in Falten legt, sobald die elastische Bahn entspannt wird. Das sich ergebende elastische Verbundmaterial ist insoweit dehnbar, wie es die Falten zwischen den Verbindungsstellen des in Falten legbaren Materials dem elastischen Material gestatten, sich zu verlängern.

Ein weiteres Beispiel dieser Art Verbundmaterial ist beispielsweise in der US-A- 4,720,415, Vander Wielen offenbart.

In vielen Anwendungen werden Verbundmaterialien dieser Art so eingesetzt, dass sie in nur einer Richtung ausgedehnt werden und sich zurückziehen können, wie beispielsweise in Maschinenrichtung. Demzufolge muss die elastische Komponente des Verbundmaterials nicht isotrop sein. Das bedeutet, dass die elastische Komponente nicht die gleiche Dehnungs- und Rückkehrfähigkeit in jeder Richtung aufweisen muss. Vorteilhafter Weise müsste die elastische Komponente die erforderliche Dehnungs- und Rückkehreigenschaft in nur derjenigen Richtung aufweisen, in der das in Falten legbare, unelastische Material dem Verbundmaterial gestattet, sich auszudehnen. Wenn beispielsweise Filamente, Fasern oder Faserbündel eines elastischen Materials in nur einer Richtung ausgerichtet würden, könnte eine relativ kleinere Menge eines elastischen Materials verwendet werden, um einen bestimmten Grad elastischer Eigenschaften, wie beispielsweise die Zugfestigkeit, in dieser einen Richtung zu schaffen, als wenn das elastische Material isotrop wäre. Die Verringerung der Menge an elastischem Material im Verbundmaterial würde seine Kosten im allgemeinen reduzieren. Dies ist ein wichtiger Gesichtspunkt bei elastischen Verbundmaterialien, die als Komponenten für nur einmal verwendete Produkte oder Produkte mit begrenzter Lebensdauer, wie beispielsweise Wegwerfprodukte für die persönliche Hygiene, verwendet werden. Herkömmliche elastische Materialien wie beispielsweise elastische nicht gewebte Faserbahnen und elastische Filme haben jedoch die Tendenz, relativ isotrop und weniger wirksam für Materialien zu sein, die sich in nur einer Richtung ausdehnen und zurückziehen. Obwohl bestimmte Verbundmaterialien, die parallele Reihen elastischer Filamente oder Faserstränge enthalten, bekannt sind, um eine Ausdehnung und ein Zusammenziehen in im wesentlichen nur einer Richtung zu bewirken, sind diese Materialien nicht sehr gut für Hochgeschwindigkeits-Herstellungsprozesse geeignet, da es Schwierigkeiten beim Aufbringen einzelner elastomerer Filamente oder Faserstränge auf ein unelastisches, in Falten legbares Material gibt.

So offenbart beispielsweise die US-A-3,468,748 ein nicht gewebtes Textilmaterial mit einer Elastizität in Maschinenrichtung, das mindestens eine Faserbahn und eine Vielzahl von elastischen Litzen, Strängen, Bändern oder dergleichen enthält, die mit der Faserbahn verbunden wurden, während das elastische Material gedehnt war. Nach dem Entfernen der Dehnungskraft zieht sich das elastische Material aus seinem ausgedehnten Zustand zurück und verursacht Noppen im Material. Die US-A-3,575,782 offenbart ein elastisches Material, das teilweise ausgedehnte, beabstandete elastische Garne enthält, die zwischen zwei in Falten gelegte Faserbahnen befestigt sind. Gemäß diesem Patent werden die elastischen Garne gedehnt, mit einem Bindemittel an den Faserbahnen befestigt und dann durch einen Trockenofen geschickt. Die Spannung an dem elastischen Garn wird gelöst und weitere Wärme aufgebracht, um zu bewirken, dass sich die elastischen Garne zurückziehen oder schrumpfen, wodurch ein gefälteltes elastisches Material erzeugt wird.

Die EP-A-330716 beschreibt ein elastisches Material mit gedehnten Fäden eines elastomeren Materials, die an einem nicht elastischen Substrat durch eine elastische Klebstoffschicht befestigt sind.

Weitere Patente offenbaren Bahnen mit einer verstärkten Textilmatrize und stabilisierten, kontinuierlichen Filamenten, in denen Fäden oder molekularorientierte, kontinuierliche Filamente in einer im wesentlichen parallelen Ausrichtung stabilisiert sind. Beispielsweise offenbart die US-A-4,680,213 eine verstärkte Textilmatrix und die US-A- 4,910,064 offenbart eine im wesentlichen parallele Anordnung von molekularorientierten, kontinuierlichen Filamenten, stabilisiert durch schmelzgeblasene Fasern, um eine kohärente, nicht gewebte Faserbahn zu erzeugen. Es besteht jedoch nach wie vor ein Bedürfnis an einem preiswerten elastischen Verbundmaterial, das eine Dehnung und eine Rückkehr in nur einer Richtung zeigt, das für Hochgeschwindigkeits-Herstellungsverfahren geeignet ist, und das eine elastische Komponente enthält, die dem Verbundmaterial die erwünschten elastischen Eigenschaften nur in dieser einen Richtung der Dehnung und Rückkehr verleiht.

Definitionen

Der Begriff "elastisch" wird hier für jedes Material verwendet, das nach dem Aufbringen einer Belastungskraft dehnbar, d. h. verlängerbar ist um mindestens 60% (beispielsweise auf eine gedehnte, belastete Länge, die mindestens 160% ihrer entspannten, unbelasteten Länge ist), und das um mindestens 55% seiner Verlängerung zurückkehrt, nachdem die dehnende, verlängernde Kraft entfernt wird. Ein hypothetisches Beispiel würde eine Materialprobe von 2,54 cm (1 Zoll) sein, die auf mindestens 4 cm (1,60 Zoll) verlängerbar ist, und die nach der Verlängerung auf 4 cm (1,6 Zoll) und der Entspannung auf eine Länge von nicht mehr als 3,23 cm (1,27 Zoll) zurückkehrt. Viele elastische Materialien können auf viel mehr als 60% verlängert werden (d. h. viel mehr als 160% ihren entspannten Länge), können beispielsweise um 100% oder mehr verlängert werden, und viele dieser Materialien werden auf im wesentlichen ihre ursprüngliche, entspannte Länge zurückkehren, beispielsweise auf innerhalb 105% ihrer ursprünglichen, entspannten Länge, wenn die Dehnungskraft entfernt wird.

Der Begriff "nicht elastisch", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf jedes Material, das nicht unter die obige Definition von "elastisch" fällt.

Die Begriffe "rückkehren" und "Rückkehr", wie sie hier verwendet werden, beziehen sich auf ein Zusammenziehen eines gedehnten Materials nach dem Ende einer Belastungskraft, das einem Dehnen des Materials durch das Aufbringen der Belastungskraft folgt. Wenn beispielsweise ein Material mit einer entspannten, unbelasteten Länge von 2,54 cm (1 Zoll) durch Dehnen um 50% auf eine Länge von 3,81 cm (1,5 Zoll) verlängert wird, würde das Material um 50% (1,27 cm oder 0,5 Zoll) verlängert und würde eine gedehnte Länge aufweisen, die 150% seiner entspannten Länge ist. Wenn dieses beispielhaft gedehnte Material sich zusammenzieht, d. h. zurückkehrt auf eine Länge von 2,79 cm (1, 1 Zoll) nachdem die Belastungs- und Dehnkräfte entfernt wurde, würde das Material um 80% (1,02 cm oder 0,1 Zoll) seiner Dehnung von 1,27 cm (0,5 Zoll) zurückgekehrt sein. Die Rückkehr kann ausgedrückt werden als [(maximale Dehnlänge - entgültige Probenlänge)/(maximale Dehnlänge - anfängliche Probenlänge)] · 100.

Der Begriff "Maschinenrichtung", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf die Bewegungsrichtung der Formfläche, auf der die Fasern während der Ausbildung einer nicht gewebten Faserbahn abgelegt werden.

Der Begriff "Maschinenquerrichtung", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine Richtung, die rechtwinklig zur oben definierten Maschinenrichtung verläuft.

Der Begriff "Festigkeitsindex", wie er hier verwendet wird, bedeutet ein Verhältnis der Zugbelastung eines Materials in Maschinenrichtung (MD) bei einer vorgegebenen Dehnung und der Zugbelastung des gleichen Materials in Maschinenquerrichtung (CD) bei der gleichen Dehnung. Gewöhnlich wird die Zugbelastung bei einer Dehnung bestimmt, die geringer als die größtmögliche Dehnung des Materials (d. h. die Bruchdehnung) ist. Wenn beispielsweise die größtmögliche Dehnung eines elastischen Materials etwa 600% sowohl in Maschinen- als auch Maschinenquerrichtung beträgt, kann die Zugbelastung bei einer Dehnung bei etwa 400% gemessen werden. In diesem Falle kann der Festigkeitsindex durch die folgende Formel ausgedrückt werden:

Festigkeitsindex = (MD-Zugbelastung400% Denung/CD-Zugbelastung400% Dehnung)

Ein Material mit einer Zugbelastung in Maschinenrichtung (MD) größer als ihre Zugbelastung in Maschinenquerrichtung (CD) weist einen Festigkeitsindex auf, der größer als eins (1) ist. Ein Material mit einer Zugbelastung in Maschinenrichtung, die größer als ihre Zugbelastung in Maschinenquerrichtung ist, weist einen Festigkeitsindex auf, der kleiner als eins (1) ist.

Der Begriff "isotrop", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf ein Material, das durch einen Festigkeitsindex charakterisiert ist, der im Bereich zwischen etwa 0,5 bis etwa zwei (2) ist.

Der Begriff "anisotrop", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf ein Material, das durch einen Festigkeitsindex charakterisiert ist, der geringer als etwa 0,5 oder größer als etwa zwei (2) ist. Beispielsweise kann eine anisotrope, nicht gewebte Bahn einen Festigkeitsindex von etwa 0,25 oder etwa drei (3) haben.

Der Begriff "elastisches Verbundmaterial", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf ein mehrlagiges Material, das mindestens eine elastische Schicht aufweist, die mit mindestens einer in Falten legbaren Schichten an mindestens zwei Stellen verbunden ist, wobei die in Falten legbare Schicht zwischen den Stellen, wo sie mit der elastischen Schicht verbunden ist, in Falten gelegt ist. Ein elastisches Verbundmaterial kann in dem Maße gedehnt werden, wie dies durch das zwischen den Verbindungsstellen in Falten gelegte, nicht elastische Material dem elastischen Material gestattet, sich auszudehnen. Diese Art eines elastischen Verbundmaterials ist beispielsweise in der US-A-4,720,415, Vander Wielen u. a., offenbart.

Der Begriff Dehnung bis zum Stopp" oder "Dehnung bis zum Anschlag" (STS), wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf ein Verhältnis, das bestimmt wurde aus der Differenz zwischen der nicht verlängerten Abmessung eines elastischen Verbundmaterials und der maximal verlängerten Abmessung eines elastischen Verbundmaterials nach dem Aufbringen einer spezifischen Zugkraft und durch Dividieren dieser Differenz durch die unverlängerte Abmessung des elastischen Verbundmaterials. Wenn die Dehnung bis zum Stopp in Prozent ausgedrückt wird, wird dieses Verhältnis mit 100 multipliziert. So hat beispielsweise ein elastisches Verbundmaterial mit einer ungedehnten Länge von 12,7 cm (5 Zoll) und einer maximalen ausgedehnten Länge von 25,4 cm (10 Zoll) nach dem Aufbringen einer Kraft von 2000 g eine Dehnung bis zum Stopp (bei 2000 g) von 100%. Die Dehnung bis zum Stopp kann weiterhin als "maximale, nicht zerstörende Dehnung" bezeichnet werden. Wenn nichts anderes gesagt ist, beziehen sich die Werte der Dehnung bis zum Stopp, wie sie hier erwähnt sind, auf eine Belastung von 2000 g.

Der Begriff "Tenazität", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf den Widerstand gegen Verlängerung eines elastischen Verbundmaterials, der durch seine elastische Komponente verursacht wird. Tenazität ist die Zugbelastung eines elastischen Verbundmaterials bei einer bestimmten Spannung (d. h. Dehnung) für eine vorgegebene Breite des Materials, dividiert durch das Flächengewicht der elastischen Komponente des Verbundmaterials, die gemessen wird bei etwa der Dehnung bei der Dehnung bis zum Stopp des Verbundmaterials. So wird beispielsweise die Tenazität eines elastischen Verbundmaterials gewöhnlich in einer Richtung (d. h. Maschinenrichtung) bei etwa der Verlängerung bei der Dehnung bis zum Stopp des Verbundmaterials bestimmt. Elastische Materialien mit hohen Werten der Tenazität sind für bestimmte Anwendungszwecke bevorzugt, da weniger Material notwendig ist, um einen spezifischen Widerstand gegen Dehnung zu bewirken, als bei Materialien niedriger Tenazität. Bei einer spezifischen Probenbreite wird die Tenazität in Einheiten der Kraft dividiert durch die Einheiten des Flächengewichts der elastischen Komponente dargestellt. Das führt zu einem Messwert der Kraft pro Flächeneinheit und ist begleitet von einer Angabe der Dicke der elastischen Komponente in Maßeinheiten ihres Flächengewichtes anstelle einer tatsächlichen Kalibermessung. So können beispielsweise die dargestellten Einheiten p (für eine spezifische Probenbreite)/Gramm pro Quadratmeter sein. Wenn nicht anders spezifiziert, werden alle Daten der Tenazität für die erste Ausdehnung einer 7,62 cm (3 Zoll) breiten Probe mit einer Messlänge von 10,16 cm (4 Zoll) dargestellt.

Der Begriff "nicht gewebte Bahn", wie er hier verwendet wird, bezeichnet eine Bahn mit einer Struktur aus individuellen Fasern oder Fäden, die ineinandergelegt sind, jedoch nicht in einer identifizierbaren, wiederholbaren Art und Weise. In der Vergangenheit wurden nicht gewebte Bahnen durch eine Vielzahl von Verfahren, wie beispielsweise Schmelzblasverfahren, Spinnbindungsverfahren und Herstellungsverfahren für gebundene, kardierte Bahnen hergestellt.

Der Begriff "autogenes Verbinden", wie er hier verwendet wird, beschreibt ein Verbinden, das durch Verschmelzung und/oder Selbstadhäsion der Fasern und/oder Filamente verursacht wird, ohne ein äußeres Klebmittel oder ein Verbindungsmittel aufzubringen. Ein autogenes Verbinden kann durch einen Kontakt zwischen Fasern und/oder Filamenten verursacht werden, wobei mindestens ein Bereich der Fasern und/oder Filamente halb aufgeschmolzen oder klebrig sind. Ein autogenes Verbinden kann ebenfalls vorgesehen werden, indem man die zum Herstellen der Fasern und/oder Filamente verwendeten, thermoplastischen Polymere mit einem klebrig machenden Harz vermischt. Die Fasern und/oder Filamente, die aus einer derartigen Mischung hergestellt wurden, können so eingestellt werden, dass sie mit oder ohne das Aufbringen von Druck und/oder Wärme selbstbindend sind. Lösungsmittel können ebenfalls verwendet werden, um ein Verschmelzen der Fasern und Filamente zu verursachen, die bleibt, nachdem das Lösungsmittel entfernt wurde.

Der Begriff "schmelzgeblasene Fasern", wie er hier verwendet wird, bezeichnet Fasern, die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials durch eine Vielzahl von feinen, gewöhnlich kreisförmigen Spinndüsen als geschmolzene Fäden oder Filamente in einen Hochgeschwindigkeits-Gasstrom (beispielsweise Luft) hergestellt wurden, der die Filamente aus geschmolzenem, thermoplastischen Material auszieht, um ihren Durchmesser zu reduzieren, gegebenenfalls bis auf einen Mikrofaserdurchmesser. Danach werden die schmelzgeblasenen Fasern durch den Hochgeschwindigkeits-Gasstrom getragen und auf einer Sammelfläche abgelegt, um eine Bahn aus zufällig verteilten, schmelzgeblasenen Fasern zu bilden. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der US-A-3,849,241, Butin, offenbart.

Der Begriff "Mikrofasern", wie er hier verwendet wird, bezeichnet Fasern mit geringem Durchmesser, die einen mittleren Durchmesser nicht größer als etwa 100 um aufweisen, beispielsweise einen mittleren Durchmesser von etwa 0,5 um bis etwa 5ß um aufweisen oder insbesondere können die Mikrofasern einen mittleren Durchmesser von etwa 4 um bis etwa 40 um haben.

Der Begriff "spinngebundene Fasern", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf Fasern mit geringem Durchmesser, die durch Extrudieren eines geschmolzenen, thermoplastischen Materials als Filamente aus einer Vielzahl von feinen, gewöhnlich kreisförmigen Kapillaröffnungen eines Spinnkopfes hergestellt werden, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann schnell reduziert wird, beispielsweise durch ein absaugendes Ausziehen oder andere bekannte Spinnbindungs-Mechanismen. Die Herstellung von spinngebundenen, nicht gewebten Bahnen ist beispielsweise in Patenten wie der US-A-4,340,563, Appel u. a., und der US-A-3,692,618, Dorschner u. a. dargestellt.

Der Begriff "Polymere, wie er hier verwendet wird, umfasst im Allgemeinen Homopolymere, Copolymere, wie beispielsweise Block-, Pfropf-, statistische und alternierende Copolymere, Terpolymere usw., sowie ihre Mischungen und Modifikationen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Ferner soll der Begriff "Polymer" alle denkbaren geometrischen Konfigurationen des Materials umfassen, wenn er nicht ausdrücklich entsprechend begrenzt ist. Diese Konfigurationen enthalten isotaktische, syndiotaktische und statistische Symmetrien, sind jedoch nicht darauf begrenzt.

Der Begriff "superabsorbierendes Material", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf absorbierende Materialien, die fähig sind, mindestens 10 g einer wässrigen Flüssigkeit (beispielsweise destilliertem Wasser) pro Gramm des absorbierenden Materials zu absorbieren, während sie in die Flüssigkeit über vier Stunden eingetaucht sind und im wesentlichen die gesamte absorbierende Flüssigkeit zu halten, während sie unter einer Druckkraft von bis zu etwa 1,04 N/cm² (etwa 1,5 psi) stehen.

Der Begriff "bestehend im wesentlichen aus", wie er hier verwendet wird, schließt nicht aus, dass zusätzliches Material vorgesehen ist, das die gewünschten Eigenschaften einer vorgegebenen Zusammensetzung oder eines Produktes nicht wesentlich beeinflusst. Beispielhafte Materialien dieser Art schließen Pigmente, Antioxidantien, Stabilisierer, oberflächenaktive Substanzen, Wachse, Verflüssiger, Teilchen und Materialien ein, die zugesetzt wurden, um die Verarbeitung der Mischung zu verbessern, sind jedoch nicht darauf beschränkt.

Die mit den bisherigen elastischen Verbundmaterialien zusammenhängenden Probleme wurden durch das elastische Verbundmaterial der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 1 und durch das Verfahren gemäß Anspruch 24 angesprochen, die darauf hinzielen, dass die Tenazität in einer Richtung verbessert wird. Das elastische Verbundmaterial enthält mindestens eine anisotrope, elastische Faserbahn und mindestens eine in Falten legbare Schicht, die an voneinander beabstandeten Stellen mit der anisotropen, elastischen Faserbahn verbunden ist, so dass die in Falten legbare Schicht zwischen den voneinander beabstandeten Stellen in Falten gelegt ist.

Die in Falten legbare Schicht kann eine nicht gewebte Faserbahn, wie beispielsweise eine Bahn aus spinngebundenen Fasern, eine Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern, eine Bahn aus gebundenen, kardierten Fasern, ein mehrschichtiges Material mit mindestens einer der Bahnen aus spinngebundenen Fasern, schmelzgeblasenen Fasern oder einer gebunden kardierten Faserbahn sein. Die in Falten legbare Schicht kann ebenfalls eine Mischung aus Fasern und einer oder mehrerer anderer Materialien, wie beispielsweise Holzpulpe, Stapelfasern, Teilchen und superabsorbierenden Materialien sein.

Die anisotrope, elastische Faserbahn enthält mindestens eine Schicht aus Elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern und mindestens eine Schicht aus im wesentlichen parallelen Reihen elastomerer Filamente. Die im wesentlichen parallelen Reihen elastomerer Filamente können mit mindestens einem Bereich der schmelzgeblasenen Fasern autogen verbunden sein. Dieses autogene Verbinden kann beispielsweise durchgeführt werden, indem man geschmolzene, elastomere Filamente direkt auf einer Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern ausbildet. In gleicher Weise kann eine Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern direkt auf einer Schicht aus im wesentlichen parallelen Reihen aus elastomeren Filamenten ausgebildet werden, um die gewünschte autogene Verbindung zu erzeugen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können die elastomeren Filamente einen mittleren Durchmesser aufweisen, der von etwa 40 bis etwa 750 um reicht. So können beispielsweise die elastomeren Filamente einen mittleren Durchmesser im Bereich von etwa 100 bis etwa 500 um haben. Bevorzugt haben die elastomeren Filamente einen Bereich von etwa 250 bis etwa 350 um und machen mindestens etwa 20 Gew.-% der nicht gewebten elastischen Faserbahn aus. So kann beispielsweise die nicht gewebte elastische Faserbahn zwischen etwa 20 bis etwa 80 Gew.-% elastomerer Filamente enthalten.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrens zum Herstellen eines elastischen Verbundmaterials.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrens zum Herstellen einer anisotropen, elastischen Faserbahn, die eine Komponente des elastischen Verbundmaterials der vorliegenden Erfindung ist.

Fig. 3 ist eine Niedrigenergie-Fotovergrößerung einer beispielhaften anisotropen, elastischen Faserbahn, die ein Bestandteil des elastischen Verbundmaterials der vorliegenden Erfindung ist.

Fig. 4 ist eine mikroskopische Aufnahme einer beispielhaften anisotropen, elastischen Faserbahn, die ein Bestandteil des elastischen Verbundmaterials der vorliegenden Erfindung ist.

Fig. 5 ist eine mikroskopische Aufnahme einer beispielhaften anisotropen, elastischen Faserbahn, die ein Bestandteil des elastischen Verbundmaterials der vorliegenden Erfindung ist.

Fig. 6 ist eine mikroskopische Aufnahme einer beispielhaften anisotropen, elastischen Faserbahn, die ein Bestandteil des elastischen Verbundmaterials der vorliegenden Erfindung ist.

Fig. 7 ist eine achtfache Vergrößerung eines Bereichs der Fig. 6.

Fig. 8 ist eine grafische Darstellung der Belastung über der Dehnung, bestimmt während der Zugprüfung eines beispielhaften, dehnungsgebundenen Laminats.

Die vorliegende Erfindung schafft ein elastisches Verbundmaterial, wie beispielsweise ein dehnungsgebundenes Laminat, das eine verbesserte Tenazität in einer Richtung aufweist. Dieses elastische Verbundmaterial enthält eine anisotrope, elastische Faserbahn, die ein Verbundmaterial aus elastomeren Filamenten und elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern darstellt. In den Zeichnungen sollen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Strukturen darstellen. Insbesondere gemäß Fig. 1 der Zeichnungen ist mit 10 ein Verfahren zum Herstellen eines dehnungsgebundenen Laminats dargestellt, das eine anisotrope, elastische Faserbahn enthält.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine anisotrope, elastische Faserbahn 12 von einer Zufuhrrolle 14 abgewickelt und bewegt sich in der durch den zugeordneten Pfeil angedeuteten Richtung, wenn sich die Zufuhrrolle 14 in Richtung der zugeordneten Pfeile dreht. Die anisotrope, elastische Faserbahn 12 tritt durch einen Spalt 16 der S-Rollenanordnung 18 hindurch, der durch das Rollenpaar 20 und 22 gebildet ist.

Die anisotrope, elastische Faserbahn 12 kann auch durch einen kontinuierlichen Prozess, wie beispielsweise den unten beschriebenen Prozess, gefertigt werden und direkt durch den Spalt 16 hindurchtreten, ohne dass sie vorher auf einer Zufuhrrolle gespeichert wurde.

Eine erste, in Falten legbare Schicht 24, wird von einer Zufuhrrolle 26 abgewickelt und bewegt sich in Richtung der zugeordneten Pfeile, wenn sich die Zufuhrrolle 26 in der durch die zugeordneten Pfeile angedeuteten Richtung dreht. Eine zweite in Falten legbare Schicht 28 wird von einer zweiten Zufuhrrolle 30 abgewickelt und bewegt sich in der durch die zugeordneten Pfeile angedeuteten Richtung, wenn sich die Zufuhrrolle 30 in der durch die zugeordneten Pfeile angedeuteten Richtung dreht.

Die erste in Falten legbare Schicht 24 und die zweite in Falten legbare Schicht 28 treten durch den Spalt 32 der Bindungsrollenanordnung 34 hindurch, der durch die Bindungsrollen 36 und 38 gebildet ist. Die erste in Falten legbare Schicht und/oder die zweite in Falten legbare Schicht 28 können durch Extrusionsprozesse, wie beispielsweise einem Schmelzblasverfahren, einen Spinnbindungsverfahren oder Filmextrusionsverfahren hergestellt werden, und direkt durch den Spalt 32 hindurchtreten, ohne zuerst auf einer Zufuhrrolle gelagert zu werden.

Die anisotrope, elastische Faserbahn 12 tritt durch den Spalt 16 der S-Rollenanordnung 18 in einem umgedreht S-förmigen Weg hindurch, wie er durch die den paarweisen Rollen 20 und 22 zugeordneten Pfeile angedeutet ist. Nach der S-Rollenanordnung 18 tritt die anisotrope, elastische Faserbahn 12 durch den Druckspalt 32 hindurch, der durch eine Bindungsrollenanordnung 34 gebildet wird. Zusätzlich S-Rollenanordnungen (nicht gezeigt) können zwischen der S-Rollenanordnung und der Bindungsrollenanordnung zwischengeschaltet werden, um das gedehnte Material zu stabilisieren und den Grad der Dehnung zu steuern. Da die Umfangs-Lineargeschwindigkeit der Rollen der S- Rollenanordnung 18 so eingestellt ist, dass sie geringer als die Umfangs- Lineargeschwindigkeit der Rollen der Bindungsrollenanordnung 34 ist, wird die anisotrope, elastische Faserbahn 12 zwischen der S-Rollenanordnung 18 und dem Druckspalt der Bindungsrollenanordnung 32 unter Zugspannung gesetzt. Bevorzugt sollen die Filamente der anisotropen, elastischen Faserbahn 12 in der Richtung verlaufen, in der die Bahn gedehnt wird, so dass sie die gewünschten Dehnungseigenschaften im fertigen Verbundmaterial entfalten können. Durch das Einstellen des Geschwindigkeitsunterschieds der Rollen wird die anisotrope, elastische Faserbahn 12 unter Zugspannung gesetzt, so dass sie sich um einen gewünschten Betrag dehnt und wird in einem solchen gedehnten Zustand aufrecht erhalten, während die erste in Falten legbare Schicht 24 und die zweite in Falten legbare Schicht 28 mit der anisotropen, elastischen Faserschicht 12 verbunden werden, während ihres Durchtritts durch die Bindungsrollenanordnung 34, um ein elastisches Verbundmaterial 40 zu bilden.

Das elastische Verbundmaterial 40 entspannt sich sofort, nachdem die von der S- Rollenanordnung 18 und der Bindungsrollenanordnung 34 aufgebrachte Zugkraft weggenommen wurde, wodurch die erste in Falten legbare Schicht 24 und die zweite in Falten legbare Schicht 28 im elastischen Verbundmaterial 40 in Falten gelegt werden. Das elastische Verbundmaterial 40 wird dann auf einer Wickelrolle 42 aufgewickelt. Verfahren zum Herstellen elastischer Verbundmaterialien dieser Art sind beispielsweise in der US-A-4,720,415 beschrieben.

Die in Falten legbaren Schichten 24 und 25 können nicht gewebte Materialien wie beispielsweise spinngebundene Bahnen, schmelzgeblasene Bahnen oder gebundene, kardierte Bahnen sein. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine oder beide der in Falten legbaren Schichten 24 und 28 ein mehrschichtiges Material, das z. B. mindestens eine Schicht einer spinngebundenen Bahn aufweist, die mit mindestens einer Schicht einer schmelzgeblasenen Bahn, einer gebundenen, kardierten Bahn oder einem anderen geeigneten Material verbunden ist.

Eine oder beide der in Falten legbaren Schichten 24 und 28 können weiterhin ein Verbundmaterial sein, hergestellt aus einer Mischung aus zwei oder mehreren unterschiedlichen Fasern oder einer Mischung aus Fasern und Teilchenmaterial. Derartige Mischungen können hergestellt werden, indem man Fasern und/oder Teilchen in den Gasstrom einleitet, durch den die schmelzgeblasenen Fasern getragen werden, so dass ein inniges, verschlungenes Mischen der schmelzgeblasenen Fasern und der anderen Materialien verursacht wird, wie beispielsweise Holzpulpe, Stapelfasern und Teilchenmaterialien, wie beispielsweise hydrokolloide Teilchen (Hydrogel), die gewöhnlich als superabsorbierende Materialien bezeichnet werden, bevor die schmelzgeblasenen Fasern auf einer Sammeleinrichtung angesammelt werden, um eine kohärente Bahn zufällig verteilter schmelzgeblasener Fasern und anderer Materialien zu bilden, wie beispielsweise in der US-A-4,100,3224 offenbart.

Eine oder beide der in Falten legbaren Schichten 24 und 28 können aus Pulpefasern, einschließlich Holzpulpefasern, hergestellt werden, um beispielsweise ein Material wie eine Tissue-Schicht zu bilden. Zusätzlich können die in Falten legbaren Schichten Schichten aus hydraulisch verschlungenen Fasern sein, wie beispielsweise hydraulisch verschlungene Mischungen aus Holzpulpe und Stapelfasern, wie in der US-A-4,781,966 offenbart.

Die in Falten legbaren Schichten 24 und 28 können mit der anisotropen, elastischen Faserbahn 12 an mindestens zwei Stellen durch geeignete Mittel verbunden werden, wie beispielsweise ein thermisches Verbinden oder ein Ultraschallschweißen, das mindestens bestimmte Bereiche mindestens eines der Materialien erweicht, gewöhnlich der elastischen Faserbahn, da die elastomeren Materialien, die zum Herstellen der anisotropen, elastischen Faserbahn 12 verwendet werden, einen niedrigeren Erweichungspunkt als die Bestandteile der in Falten legbaren Schichten 24 und 28 aufweisen. Die Verbindung kann erzeugt werden, indem man Wärme und/oder Druck auf die übereinander liegenden Schichten aus der anisotropen, elastischen Faserbahn 12 und den in Falten legbaren Schichten 24 und 28 ausübt, indem man diese Bereiche (oder die übergelegte Schicht) auf mindestens die Erweichungstemperatur des Materials mit der geringsten Erweichungstemperatur erhitzt, um eine ausreichend feste und dauerhafte Verbindung zwischen den wieder verfestigten, erweichten Bereichen der anisotropen, elastischen Faserbahn 12 und den in Falten legbaren Schichten 24 und 28 auszubilden.

Die Verbindungsrollenanordnung 34 kann durch eine glatte Ambossrolle 36 und eine gemusterte Kalanderrolle 38 gebildet werden, wie beispielsweise einer mit einer glatten Ambossrolle zusammenwirkenden Stiftprägerolle. Entweder die glatte Ambossrolle 36 oder die Kalanderrolle 38 oder beide können beheizt sein, und der Druck zwischen den beiden Rollen kann durch bekannte Mittel eingestellt werden, um, wenn erwünscht, die gewünschte Temperatur und den Verbindungsdruck zu schaffen, um die in Falten legbaren Schichten mit der elastischen Faserbahn zu verbinden. Wie festgestellt werden kann, ist die Bindung zwischen den in Falten legbaren Schichten und der elastischen Lage eine Punktbindung. Verschiedene Bindungsmuster können verwendet werden, in Abhängigkeit von den gewünschten taktilen Eigenschaften des fertigen zusammengesetzten Laminatmaterials. Wenn die in Falten legbare Schicht ein Material wie beispielsweise spinngebundenes Polypropylen ist, kann eine derartige Bindung bei so niedrigen Temperaturen wie 15ºC (60ºF) durchgeführt werden. Ein Temperaturbereich für die Kalanderrollen während des Verbindungsprozesses zwischen einer in Falten legbaren Schicht, wie beispielsweise einem spinngebundenen Polypropylen und einer elastischen Lage liegt bei 15 bis 83ºC (60ºF bis 180ºF).

Bezüglich des thermischen Verbindens ist dem Fachmann bekannt, dass die Temperatur, auf die die Materialien oder mindestens ihre Verbindungsstellen, zum Heißverbinden erhitzt werden, nicht nur von der Temperatur der erwärmten Rolle oder Rollen oder anderer Wärmequellen abhängt sondern auch von der Verweilzeit der Materialien auf den erwärmten Oberflächen, der Zusammensetzung der Materialien, der Flächengewichte der Materialien und ihrer spezifischen Wärme und Wärmeleitfähigkeit. Für eine vorgegebene Kombination von Materialien und im Hinblick auf die hier enthaltene Offenbarung, können jedoch die Verfahrensbedingungen, die notwendig sind, um eine befriedigende Verbindung zu erreichen, durch den Fachmann leicht bestimmt werden.

Herkömmliche Antriebsmittel und andere herkömmliche Einrichtungen, die in Verbindung mit der Vorrichtung der Fig. 1 verwendet werden können, sind umfassend bekannt und wurden für die Zwecke einer klaren Darstellung nicht in der schematischen Darstellung der Fig. 1 gezeigt.

Wie oben beschrieben, ist eine wichtige Komponente des elastischen Verbundmaterials 40 die anisotrope, elastischen Faserbahn 12. Diese elastische Bahn enthält mindestens zwei Materialschichten; wobei mindestens eine Schicht eine Schicht aus elastomeren schmelzgeblasenen Fasern und mindestens eine andere Schicht eine Schicht ist, die im Wesentlichen parallele Reihen elastomerer Filamente enthält, die autogen mit mindestens einem Bereich der elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern verbunden sein können. Diese elastomeren Filamente haben einen mittleren Durchmesser im Bereich von etwa 40 bis etwa 750 um und erstrecken sich entlang der Länge (d. h. der Maschinenrichtung) der Faserbahn, um die Tenazität der Faserbahn in dieser Richtung zu verbessern.

Bevorzugt haben die elastomeren Filamente einen mittleren Durchmesser im Bereich von etwa 50 bis etwa 500 um, beispielsweise von etwa 100 bis etwa 200 um. Diese elastomeren Filamente erstrecken sich entlang der Länge (d. h. der Maschinenrichtung) der Faserbahn, so dass die Tenazität der anisotropen, elastischen Faserbahn um mindestens etwa 10% größer in dieser Richtung ist als die Tenazität einer im Wesentlichen isotropen, nicht gewebten Bahn von etwa dem gleichen Flächengewicht. Beispielsweise kann die Tenazität der anisotropen elastischen Faserbahn um etwa 20 bis etwa 90% größer in dieser Richtung sein als die Tenazität einer im Wesentlichen isotropen, nicht gewebten Bahn von etwa dem gleichen Flächengewicht, die nur elastomere schmelzgeblasene Fasern enthält.

Bevorzugt enthält die anisotrope, elastischen Faserbahn mindestens etwa 20 Gew.-% elastomerer Filamente. Beispielsweise kann die elastische Faserbahn von etwa 20% bis etwa 80 Gew.-% der elastomeren Filamente enthalten. Bevorzugt bilden die elastomeren Filamente zwischen etwa 40 bis etwa 60 Gew.-% der anisotropen, elastischen Faserbahn.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen einer anisotropen, elastischen Faserbahn, die verwendet wird als eine Komponente des elastischen Verbundmaterials der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren wird insgesamt durch das Bezugszeichen 100 bezeichnet. Beim Ausbilden der Fasern und der Filamente, die in der elastischen Faserbahn verwendet werden, werden Pellets oder Späne usw. (nicht gezeigt) eines extrudierbaren, elastomeren Polymers in Pellettrichter 102 und 104 der Extruder 106 und 108 eingefüllt.

Jeder Extruder hat eine Extruderschraube (nicht gezeigt), die durch einen herkömmlichen Antriebsmotor (nicht gezeigt) angetrieben ist. Wenn durch die Drehung der Extruderschraube durch den Antriebsmotor das Polymer durch den Extruder getrieben wird, wird es zunehmend bis auf einen geschmolzenen Zustand erwärmt. Das Erwärmen des Polymers bis zum geschmolzenen Zustand kann in einer Vielzahl unterschiedlicher Schritte durchgeführt werden, wobei seine Temperatur graduell angehoben wird, wenn es durch die einzelnen Erwärmungszonen des Extruders 106 in Richtung auf die Schmelzblasform 110 und den Extruder 108 in Richtung auf eine kontinuierliche Filamentbildungseinrichtung 112 vorgeschoben wird. Die Schmelzblasform 110 und die Formeinrichtung 112 für die kontinuierlichen Filamente können zusätzliche Aufheizzonen sein, wo die Temperatur des thermoplastischen Harzes auf einem erhöhten Niveau für die Extrusion gehalten wird. Das Erwärmen der verschiedenen Zonen der Extruder 106 und 108 sowie der Schmelzblasform 110 und der Formeinrichtung 112 für die kontinuierlichen Filamente kann durch eine Vielzahl herkömmlicher Erwärmungseinrichtungen (nicht gezeigt) durchgeführt werden.

Der elastomere Filamentbestandteil der anisotropen, elastischen Faserbahn kann hergestellt werden unter Verwendung einer Vielzahl von Extrusionsverfahren. So können beispielsweise die elastischen Filamente hergestellt werden, indem man eine oder mehrere herkömmliche Schmelzblasform-Anordnungen verwendet, die modifiziert wurden, um den erwärmten Gasstrom (d. h. den Primärluftstrom) zu entfernen, der im Wesentlichen in der gleichen Richtung wie die extrudierten Fäden strömt, um die extrudierten Fäden auszuziehen. Diese modifizierte Schmelzblasform-Anordnung 112 erstreckt sich im Wesentlichen über einer durchlässigen Sammelfläche 114 in einer Richtung, die im Wesentlichen quer zur Richtung der Bewegung der Sammelfläche 114 ist. Die modifizierte Formanordnung 112 enthält eine Linearreihe 116 von Kapillaren geringer Durchmesser, die entlang der Quererstreckung der Form ausgerichtet sind, wobei die Quererstreckung der Form im Wesentlichen so lang ist wie die gewünschte Breite der parallelen Reihen der herzustellenden elastomeren Filamente. Das bedeutet, dass die Querabmessung der Form die Abmessung ist, die durch die lineare Reihe der Formkapillaren definiert ist. Gewöhnlich liegt der Durchmesser der Kapillaren im Bereich von etwa 0,254 mm (etwa 0,01 Zoll) bis etwa 0,508 mm (etwa 0,02 Zoll), beispielsweise von etwa 0,368 mm bis etwa 0,457 mm (etwa 0,01145 bis etwa 0,018 Zoll). Zwischen etwa 5 bis etwa 50 dieser Kapillaren sind pro linear 2,54 cm (1 Zoll) der Formfläche vorgesehen. Gewöhnlich beträgt die Länge der Kapillaren zwischen etwa 1,27 mm (0,05 Zoll) bis etwa 5,08 mm (0,2 Zoll), beispielsweise etwa 2,87 mm (0,113 Zoll) bis etwa 3,56 mm (0,14 Zoll) Länge. Eine Schmelzblasform kann sich zwischen etwa 50,8 cm (20 Zoll) bis etwa 152 em oder mehr (60 oder mehr Zoll) in der Länge in Querrichtung erstrecken. Da der erwärmte Gasstrom (d. h. der Primärluftstrom), der entlang der Formspitze fließt, stark reduziert ist oder fehlt, ist es wünschenswert, die Formspitze zu isolieren oder Heizelemente vorzusehen, um sicherzustellen, dass das extrudierte Polymer geschmolzen und fließfähig bleibt, während es sich in der Formspitze befindet. Das Polymer wird aus der Reihe 116 der Kapillaren in der modifizierten Form 112 extrudiert, um extrudierte, elastomere Filamente 118 zu bilden.

Die extrudierten elastomeren Filamente 118 haben eine anfängliche Geschwindigkeit, wenn sie die Reihe 116 der Kapillaren in der modifizierten Form 112 verlassen. Diese Filamente 118 werden auf einer durchbrochenen Oberfläche 114 abgelegt, die sich mit mindestens der gleichen Geschwindigkeit wie die anfängliche Geschwindigkeit der elastischen Filamente 118 bewegen sollte. Diese durchbrochene Oberfläche 114 ist ein endloses Band, dass in herkömmlicher Weise durch Rollen 120 angetrieben ist. Die Filamente 118 werden in einer im Wesentlichen parallelen Ausrichtung auf der Oberfläche des endlosen Bandes 114 abgelegt, das sich wie durch den Pfeil 122 in Fig. 2 angedeutet dreht. Vakuumgehäuse (nicht gezeigt) können verwendet werden, um die Matrix an der Oberfläche des Bandes 114 zurückzuhalten. Die Spitze der Form 112 sollte sich so eng wie praktisch möglich an der Oberfläche des durchbrochenen Bandes 114 befinden, auf der die kontinuierlichen, elastischen Filamente 118 gesammelt werden. So kann beispielsweise dieser Formabstand zwischen etwa 5 cm (2 Zoll) bis etwa 26 cm (10 Zoll) betragen. Bevorzugt liegt dieser Abstand zwischen etwa 5 cm (2 Zoll) bis etwa 21 cm (8 Zoll). Es kann wünschenswert sein, die durchbrochene Oberfläche 114 mit einer Geschwindigkeit laufen zu lassen, die viel größer als die anfängliche Geschwindigkeit der elastischen Filamente 118 ist, um das Ausrichten der Filamente 118 in im Wesentlichen parallele Reihen und/oder das Ausdehnen der Filamente 118 zu verbessern, so dass sie einen gewünschten Durchmesser erreichen. So kann beispielsweise das Ausrichten der elastomeren Filamente 118 verbessert werden, indem man die durchbrochene Oberfläche 114 mit einer Geschwindigkeit laufen lässt, die etwa zweimal bis etwa zehnmal größer als die anfängliche Geschwindigkeit der elastomeren Filamente 118 ist. Selbst größere Geschwindigkeitsunterschiede können bei Bedarf verwendet werden. Obwohl unterschiedliche Faktoren die spezielle Wahl der Geschwindigkeit für die durchlässige Oberfläche 114 beeinflussen, wird sie gewöhnlich zwischen etwa viermal bis etwa achtmal schneller laufen als die anfängliche Geschwindigkeit der elastomeren Filamente.

Bevorzugt werden die kontinuierlichen, elastomeren Filamente mit einer Dichte pro Zoll der Materialbreite hergestellt, die im Wesentlichen der Dichte der Kapillaröffnungen an der Spinnformoberfläche entspricht. Beispielsweise kann die Filamentdichte pro Zoll der Materialbreite im Bereich von etwa 10 bis etwa 120 derartiger Filamente pro 2,54 cm (1 Zoll) der Materialbreite betragen. Typischerweise können geringere Filamentdichten (beispielsweise 10 bis 35 Filamente pro 2,54 cm oder 1 Zoll der Breite) mit nur einer Filament-bildenden Spinnform erreicht werden. Höhere Dichten (beispielsweise 35 bis 120 Filamente pro 2,54 cm oder 1 Zoll der Breite) können mit mehreren Reihen der Filament-bildenden Ausrüstungen erreicht werden.

Die schmelzgeblasene Faserkomponente der anisotropen, elastischen Faserbahn wird hergestellt unter Verwendung eines herkömmlichen Schmelzblasverfahrens, dargestellt durch das Bezugszeichen 124. Schmelzblasverfahren umfassen im Allgemeinen das Extrudieren eines thermoplastischen Polymerharzes durch eine Vielzahl von Kapillaröffnungen kleiner Durchmesser einer Schmelzblasform als geschmolzene Fäden in einen erwärmten Gasstrom (der Hauptluftstrom), der im Wesentlichen in der gleichen Richtung fließt wie die extrudierten Fäden, so dass die extrudierten Fäden ausgezogen, d. h. gezogen oder verlängert werden, um ihren Durchmesser zu verringern. Derartige Schmelzblasverfahren und Vorrichtungen dafür sind im einzelnen in der US 4,663,220 diskutiert.

Die Lage von Luftplatten in der schmelzgeblasenen Spinnformanordnung 110, die in Verbindung mit einem Bereich der Spinnform Kammern und Spalten definieren, können relativ zum Bereich der Spinnform eingestellt werden, um die Breite der Durchtrittsöffnungen für das Auszugsgas zu erhöhen oder zu verringern, so dass die Menge des Auszugsgases, das durch die Luftdurchtrittsöffnungen während einer vorgegebenen Zeitdauer hindurchtritt, variiert werden kann, ohne dass die Geschwindigkeit des Auszugsgases variiert wird. Allgemein gesagt, sind niedrige Auszugsgasgeschwindigkeiten und breitere Spalten für den Luftdurchtritt im Allgemeinen bevorzugt, wenn im Wesentlichen kontinuierliche schmelzgeblasene Fasern oder Mikrofasern erzeugt werden sollen.

Die beiden Ströme des Auszugsgases vereinigen sich, um einen Gasstrom zu bilden, der die geschmolzenen Fäden, sobald sie die Öffnungen verlassen, mitreißt und auszieht zu Fasern oder, abhängig vom Grad des Ausziehens, Mikrofasern mit einem geringen Durchmesser, der gewöhnlich kleiner als der Durchmesser der Öffnungen ist. Die gaserzeugten Fasern oder Mikrofasern 126 werden durch die Wirkung des Ausziehgases auf eine Sammelanordnung geblasen, die im in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ein durchbrochenes, endloses Band 114 ist, das die elastomeren Filamente in einer im Wesentlichen parallelen Anordnung trägt. Die Fasern oder Mikrofasern 126 werden als kohärente Fasermatrix auf der Oberfläche der elastomeren Filamente 118 und dem durchbrochenen, endlosen Band 114 angesammelt, das sich wie durch den Pfeil 122 in Fig. 2 gezeigt dreht. Falls gewünscht, können die schmelzgeblasenen Fasern oder Mikrofasern 126 auf dem durchbrochenen, endlosen Band 114 unter vielfältigen Auftreffwinkeln angesammelt werden. Vakuumgehäuse (nicht gezeigt) können verwendet werden, um dazu beizutragen, die Matrix auf der Oberfläche des Bandes 116 zurückzuhalten. Gewöhnlich liegt die Spitze 128 der Spinnform 110 von etwa 15 cm (6 Zoll) bis etwa 36 cm (14 Zoll) von der Oberfläche des durchbrochenen Bandes 114 entfernt, auf der die Fasern angesammelt werden. Die verschlungenen Fasern oder Mikrofasern 126 verbinden sich autogen mit mindestens einem Bereich der elastischen, kontinuierlichen Filamente 118, da die Fasern oder Mikrofasern 126 noch etwas klebrig oder aufgeschmolzen sind, während sie auf den elastischen, kontinuierlichen Filamenten 118 abgelegt werden, um dadurch die anisotrope, elastische Faserbahn 130 zu bilden.

An diesem Punkt kann es wünschenswert sein, die elastische Faserbahn aus schmelzgeblasenen Fasern und Filamenten leicht zu kalandrieren, um die autogene Bindung zu erleichtern. Dieses Kalandrieren kann durchgeführt werden mit einem Paar gemusterter oder ungemusterter Quetschrollen 132 und 134 unter ausreichendem Druck (und erhöhter Temperatur, falls gewünscht), um eine permanente autogene Verbindung zwischen den elastomeren Filamenten und den elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern zu bewirken.

Wie oben erläutert, werden die elastomeren Filamente und die elastomeren schmelzgeblasenen Fasern auf einer sich bewegenden, durchbrochenen Oberfläche abgelegt. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden schmelzgeblasene Fasern direkt oben auf den extrudierten, elastomeren Filamenten ausgebildet. Dies wird erreicht, indem man die Filamente und die durchbrochene Oberfläche unter der Ausrüstung hindurchtreten lässt, die die schmelzgeblasenen Fasern herstellt. Alternativ dazu, kann eine Schicht der elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern auf einer durchbrochenen Oberfläche abgefegt werden und im Wesentlichen parallele Reihen elastomerer Fasern können direkt auf den elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern ausgebildet werden. Verschiedene Kombinationen von Ausrüstungen zum Herstellen von Filamenten und zum Herstellen von Fasern können installiert werden, um unterschiedliche Arten elastischer Faserbahnen herzustellen. So kann beispielsweise die elastische Faserbahn abwechselnde Schichten aus elastomeren Filamenten und elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern enthalten. Verschiedene Spinnformen zum Ausbilden schmelzgeblasener Fasern oder zum Erzeugen elastomerer Filamente können ebenfalls in Reihe angeordnet werden, um übereinanderliegende Schichten aus Fasern oder Filamenten zu bilden.

Die elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern und die elastomeren Filamente können aus einem beliebigen Material bestehen, das zu diesen Fasern und Filamenten verarbeitet werden kann. Im Allgemeinen kann jedes geeignete, elastomere, faserbildende Harz oder diese enthaltenden Mischungen für die elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern verwendet werden, und jedes geeignete elastomere, Filament-bildende Harz oder Mischungen daraus kann für die elastomeren Filamente verwendet werden. Die Fasern und Filamente können aus dem gleichen oder unterschiedlichen elastomeren Harzen hergestellt werden.

So können beispielsweise die elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern und/oder die elastomeren Filamente aus Bfockcopolymeren hergestellt werden, die die allgemeine Formel A-B-A' haben, wobei A und A' jeweils ein thermoplastischer Polymerendblock ist, der eine Styrolkomponente, wie beispielsweise ein Poly-(Vinylaren) enthält, und wobei B ein elastomerer Polymermittelblock ist, wie beispielsweise ein konjugiertes Dien oder ein niederes Alkenpolymer. Die Blockcopolymere können beispielsweise (Poylstyrol/Poly (ethylen-butylen)lPolystyrol-Blockcopolymere sein, die unter der Marke KRATON® G bei der Shell Chemical Company erhältlich sind. Eines dieser Blockcopolymere kann beispielsweise KRATON® G-1657 sein.

Andere beispielhafte elastomere Materialien, die verwendet werden können, enthalten elastomere Materialien auf der Basis von Polyurethan, wie beispielsweise jene, die unter der Marke ESTANE bei B. F. Goodrich & Co. erhältlich sind, elastomere Materialien auf der Basis von Polyamid, wie beispielsweise jene, die unter der Marke PEBAX bei Rilsan Company erhältlich sind, und elastomere Materialien auf der Basis von Polyester, wie jene, die beispielsweise unter der Handelsbezeichnung Hytrel bei E.1. DuPont De Nemours & Company erhältlich sind. Die Herstellung von elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern aus elastischen Polyestermaterialien ist beispielsweise in der US-A-4,741,9949, Morman u. a. offenbart. Geeignete elastomere Polymere enthalten beispielsweise auch elastische Copolymere auf der Basis von Ethylen und mindestens einem Vinylmonomer, wie beispielsweise Vinylacetat, ungesättigte, aliphatische Monocarboxylsäuren und Ester dieser Monocarboxylsäuren. Die elastischen Copolymere und die Herstellung von elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern aus diesen elastischen Copolymeren sind beispielsweise in der US-A-4,803,117 offenbart.

Dem elastomeren Polymer können Verarbeitungshilfen zugefügt werden: Beispielsweise kann ein Polyolefin mit dem elastomeren Polymer (beispielsweise dem A-B-A-elastomeren Blockcopolymer) zugemischt werden, um die Verarbeitbarkeit der Zusammensetzung zu verbessern. Das Polyolefin muss eines sein, das in mit dem elastomeren Polymer gemischter Form extrudierbar ist, wenn es auf diese Weise gemischt und einer angemessenen Kombination aus erhöhten Druck- und erhöhten Temperaturbedingungen ausgesetzt ist. Geeignete mischbare Polyolefinmaterialien enthalten beispielsweise Polyethylen, Polypropylen und Polybuten, einschließlich Ethylencopolymere, Propylencopolymere und Butencopolymere. Ein besonders geeignetes Polyethylen kann man bei der U. S. I. Chemical Company unter der Handelsbezeichnung Petrothene NA 601 (nachfolgend auch als PE NA 601 oder Polyethylen NA 601 bezeichnet) erhalten. Zwei oder mehrere der Polyolefine können verwendet werden. Extrudierbare Mischungen aus elastomeren Polymeren und Polyolefinen sind beispielsweise in der US-A-4,663,220 offenbart, auf die oben bereits hingewiesen wurde.

Bevorzugt sollten die elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern und/oder die elastomeren Filamente eine gewisse Klebrigkeit oder Klebfähigkeit aufweisen, um das autogene Binden zu erleichtern. So können beispielsweise die elastomeren Polymere selbst klebrig sein, wenn sie in Fasern und/oder Filamente gebildet werden, oder, alternativ, ein verträgliches, klebrig machendes Harz kann den oben beschriebenen, extrudierbaren, elastomeren Zusammensetzungen hinzugefügt werden, um klebrig gemachte elastomere Fasern und/oder Filamente zu schaffen, die sich autogen verbinden. Bezüglich der klebrig machenden Harze und klebrig gemachten, extrudierbaren, elastomeren Zusammensetzungen sollten die Harze und Zusammensetzungen beachtet werden, die in der US-A-4,787,699 beschrieben sind.

Jedes klebrig machende Harz kann verwendet werden, das mit dem elastomeren Polymer verträglich ist und den hohen Verarbeitungs- (beispielsweise Extrusions)-Temperaturen widerstehen kann. Wenn das elastomere Polymer (beispielsweise ein A-B-Aelastomeres Blockcopolymer) mit Verarbeitungshilfen wie beispielsweise Polyolefinen oder streckenden Ölen gemischt ist, sollte das klebrig machende Harz ebenfalls mit diesen Verfahrenshilfen verträglich sein. Im Allgemeinen sind hydrierte Kohlenwasserstoffharze bevorzugte klebrig machende Harze, da sie eine bessere Temperaturstabilität aufweisen. Beispiele von hydrierten Kohlenwasserstoffharzen sind Klebrigmacher RE- GALREZ® und ARKON® der P-Reihe. Ein Beispiel eines Terpenkohlenwasserstoffs ist ZONATAK® 501 lite. Die REGALREZ® Kohlenwasserstoffharze sind erhältlich bei Hercules Incorporated. Die Harze ARKON® der P-Reihe sind bei Arakawa Chemical (U. S. A.) Incorporated erhältlich. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung dieser drei klebrig machenden Harze beschränkt, und andere klebrig machende Harze, die mit den anderen Komponenten der Zusammensetzung verträglich sind und den hohen Verarbeitungstemperaturen widerstehen, können ebenfalls verwendet werden. Üblicherweise enthält die zum Herstellen der elastomeren Filamente und Fasern verwendete Mischung beispielsweise zwischen etwa 40 bis etwa 80 Gew.-% eines elastomeren Polymers, zwischen etwa 5 bis etwa 40% Polyolefin und zwischen etwa 5 bis etwa 40% eines Harzklebrigmachers. Beispielsweise enthielt eine besonders geeignete Zusammensetzung, bezogen auf das Gewicht, etwa 61 bis etwa 65% KRATON® G-1657, etwa 17 bis etwa 23% Polyethylen NA 601 und etwa 15 bis etwa 20% REGALREZ® 1126.

Die elastomere, schmelzgeblasene Faserkomponente der vorliegenden Erfindung kann eine Mischung aus elastischen und nicht elastischen Fasern oder Teilchen sein. Als Beispiel einer derartigen Mischung wird auf die US-A-4,209,563 verwiesen, in der elastomere und nicht elastomere Fasern miteinander gemischt sind, um eine einzelne, kohärente Bahn zufällig verteilter Fasern zu bilden. Ein weiteres Beispiel einer derartigen zusammengesetzten elastischen Bahn könnte eine sein, die durch ein Verfahren hergestellt wurde, wie es in der bereits erwähnten US-A-4,741,949 offenbart ist. Dieses Patent offenbart ein elastisches, nicht gewebtes Material, das eine Mischung aus schmelzgeblasenen thermoplastischen Fasern und anderen Materialien enthält. Die Fasern und die anderen Materialien sind im Gasstrom kombiniert, in dem die schmelzgeblasenen Fasern erzeugt werden, so dass eine innige, verschlungene Mischung aus schmelzgeblasenen Fasern und anderen Materialien, beispielsweise Holzpulpe, Stapelfasern oder Teilchen wie beispielsweise Aktivkohle, Tone, Stärken oder hydrokolloide (Hydrogel) Partikel, die gewöhnlich als superabsorbierende Materialien bezeichnet werden, vor dem Ansammeln der Fasern auf einer Sammeleinrichtung stattfindet, um eine kohärente Bahn aus zufällig verteilten Fasern zu bilden.

Fig. 3 ist eine Niedrigenergie-Fotovergrößerung einer beispielhaften anisotropen, elastischen Faserbahn, die ein Bestandteil des elastischen Verbundmaterials der vorliegenden Erfindung ist. Die Fotovergrößerung zeigt im Wesentlichen parallele Reihen kontinuierlicher Filamente, die sich im Foto von oben nach unten erstrecken. Schmelzgeblasene Fasern sind ersichtlich, die die kontinuierlichen Filamente überlappen und schneiden.

Fig. 4 ist eine 24,9-fache Mikroskopfotografie einer beispielhaften, anisotropen, elastischen Faserbahn, die ein Bestandteil des elastischen Verbundmaterials der vorliegenden Erfindung ist. Fig. 4 zeigt im Wesentlichen parallele Reihen kontinuierlicher Filamente, die durch eine Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern abgedeckt sind. Die im Wesentlichen parallelen Reihen der Filamente verlaufen im Foto von oben nach unten.

Fig. 5 zeigt eine 24,9-fache Mikroskopfotografie einer beispielhaften, anisotropen, elastischen Faserbahn, die die umgedrehte Seite des Materials aus Fig. 4 zeigt. Die im Wesentlichen parallelen Reihen kontinuierlicher Filamente liegen auf einer Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern.

Fig. 6 ist eine 20,4-fache Mikroskopfotografie einer beispielhaften, anisotropen, elastischen Faserbahn, die ein Bestandteil des elastischen Verbundmaterials der vorliegenden Erfindung ist. Ein vertikal durch etwa das Zentrum der Mikroskopfotografie verlaufendes, kontinuierliches Filament, das mit schmelzgeblasenen Fasern umgeben ist, kann festgestellt werden.

Fig. 7 ist eine achtfache Vergrößerung eines Bereichs der Fig. 6, der einen Abschnitt eines kontinuierlichen Filaments und verschiedene schmelzgeblasene Fasern im einzelnen darstellt.

Beispiele

Auf die nachfolgend beschriebene Weise wurden elastische Verbundmaterialien (d. h. dehnungsgebundene Laminate) hergestellt, die anisotrope, elastische Faserbahnen enthalten.

Anisotrope, elastische Faserbahn

Ein Schmelzblasverfahren mit vier Verarbeitungsreihen wurde aufgebaut, wobei jede Verarbeitungsreihe aus einer konventionellen, schmelzgeblasene Fasern herstellenden Vorrichtung bestand, um eine elastomere Zusammensetzung zu extrudieren, die etwa 63 Gew.-% KRATON® G-1657, etwa 17 Gew.-% Polyethylen NA 601 und etwa 20 Gew.- % REGALREZ® 1126 enthielt. Die Schmelzblas-Verarbeitungsreihe 1 wurde eingerichtet, um schmelzgeblasene Fasern zu erzeugen. Die Verarbeitungsreihen 2 und 3 wurden eingerichtet, um kontinuierliche Filamente zu erzeugen, und die Verarbeitungsreihe 4 wurde eingerichtet, um schmelzgeblasene Fasern zu erzeugen. Jede Verarbeitungsreihe enthielt eine Extrusionsspitze mit Löchern von 0,406 mm (0,016 Zoll) Durchmesser, die mit einer Dichte von etwa 30 Kapillaröffnungen pro linearen 2,56 cm (1 Zoll) beabstandet waren.

Durch die erste Verarbeitungsreihe wurde ein Polymer mit einem Durchsatz von etwa 0,58 g pro Kapillaröffnung pro Minute (etwa 0,4 kg/cm/h oder 2, 3 Pfund pro linearem Zoll pro Stunde) von einer Höhe von etwa 28 cm (11 Zoll) über der Formoberfläche extrudiert. Ein Primärluftstrom von etwa 0,4 m³/min (14 ft³/min) pro 2,54 cm (1 Zoll) der Schmelzblas-Spinnform bei etwa 2,07 N/cm² (3 psi) wurde verwendet, um das extrudierte Polymer in schmelzgeblasene Fasern und Mikrofasern auszuziehen, die auf einer durchbrochenen Oberfläche angesammelt wurden, die sich unter einer konstanten Geschwindigkeit bewegt.

Die schmelzgeblasenen Fasern wurden stromabwärts auf der durchbrochenen Oberfläche bis zu einer zweiten Verfahrensreihe getragen, die ein identisches Schmelzblassystem war, außer dass der Primärluftstrom weggelassen wurde. Ein Polymer wurde bei der gleichen Temperatur und der gleichen Durchsatzrate in im Wesentlichen parallele, kontinuierliche Filamente mit einer Dichte von 30 Filamenten pro linearen 2,54 cm (1 Zoll) extrudiert. Ein Nebenluftstrom, der auf etwa 10ºC (50ºF) abgekühlt wurde, wurde zum Kühlen der Filamente verwendet. Die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den kontinuierlichen Filamenten, wenn sie die Spinnformspitzen verließen, und der durchbrochenen Oberfläche trug zum Ausrichten der kontinuierlichen Filamente in im Wesentlichen parallelen Reihen bei. Das Laminat aus schmelzgeblasenen Fasern und kontinuierlichen Filamenten wurde zu einer dritten Verfahrenslinie getragen, an der eine identische Schicht auf im Wesentlichen parallelen, kontinuierlichen Filamenten unter den gleichen Verfahrensbedingungen abgelegt wurde.

Dieser Verbund wurde dann zu einer vierten Verfahrenslinie getragen, wo eine abschließende Schicht aus elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern auf der mehrschichtigen Struktur unter den gleichen Bedingungen wie bei der ersten Verfahrensreihe abgelegt wurden. Die Schichten der Struktur wurden durch ein autogenes Verbinden vereinigt, das erzeugt wurde durch ein direktes Ausbilden einer Schicht auf der anderen, und das verstärkt wurde durch ein klebrig machendes Harz, das der Polymermischung hinzugefügt wurde.

Vier Beispiele einer anisotropen, elastischen Faserbahn, bezeichnet als Proben 1 bis 4, wurden unter den in Tabelle 1 dargestellten Konditionen hergestellt.

An einer beispielhaften, anisotropen, elastischen Faserbahn, die im Wesentlichen wie oben beschrieben aus der gleichen Polymermischung hergestellt wurde, wurden Zugversuche durchgeführt. Dieses Material hatte zwei Schichten aus schmelzgeblasenen Fasern und zwei Schichten aus im Wesentlichen parallelen, kontinuierlichen Filamenten (für eine Gesamtfilamentdichte von etwa 60 Filamenten pro linearen 2,54 cm oder 1 Zoll), ein Flächengewicht von etwa 60 g/m² und ein Gewichtsverhältnis von Filamenten zu Fasern von etwa 50 : 50. Der Zugversuch ergab einen Festigkeitsindex (d. h. Zugfestigkeit in Maschinenrichtung gegenüber der Zugfestigkeit in Maschinenquerrichtung) von etwa 3 bis etwa 5, wenn die Zugfestigkeit bei einer Verlängerung von etwa 400% gemessen wurde. Es soll beachtet werden, dass größere Werte des Festigkeitsindex erhalten werden könnten, wenn man einen höheren Anteil der Filamente in der anisotropen Faserbahn hat. Die Versuche zeigten weiterhin, dass das Verhältnis der absorbierten Zugenergie in Maschinenrichtung gegenüber der Maschinenquerrichtung zwischen etwa 4 : 1 bis etwa 6 : 1 betrug, gemessen bei einer Verlängerung von etwa 400%.

Kontrollprobe einer elastischen Faserbahn

Eine im Wesentlichen isotrope, elastische Faserbahn wurde aus der gleichen Polymermischung hergestellt, wobei nur die erste und vierte Verfahrensreihe der oben beschriebenen Schmelzblas-Spinnformanordnung verwendet wurde. Die spezifischen Verfahrensbedingungen zum Ausbilden der Bahn sind in Tabelle 1 in der Reihe mit der Überschrift "Kontrollprobe" dargelegt.

Dehnungsgebundenes Laminat

Die vierlagige, anisotrope, elastische Faserbahn wurde durch das durchbrochene Drahtnetz unter einer Geschwindigkeit von etwa 30,5 m/min (100 Fuß pro Minute) gefördert, vom Drahtnetz durch eine Aufnahmerolle abgehoben, die sich mit einer um etwa 25% schnelleren Geschwindigkeit dreht, und dann auf ein Verhältnis von 4,8 : 1 (380%) gezogen. Mit dieser Verlängerung wurde die gezogene, elastische Faserbahn in eine Kalanderrollenanordnung gefördert, zusammen mit oberen und unteren, nicht elastischen Bahnabdeckungen. Jede Abdeckung bestand aus einer konventionellen spinngebundenen Bahn aus Polypropylen mit einem Flächengewicht von 0,4 Unzen pro Quadratyard (etwa 14 g/m²), die mit der anisotropen, elastischen Faserbahn an zueinander beabstandeten Stellen verbunden war, um eine dehnungsgebundene Laminatstruktur zu bilden. Das dehnungsgebundene Laminat wurde entspannt, wenn es den Walzspalt verließ, so dass sich Falten und Runzeln bildeten. Das Laminat wurde unter leichter Zugspannung auf eine angetriebene Aufwickelrolle aufgewickelt. Die Kontrollprobe der elastischen Faserbahn wurde mit identischen Abdeckmaterialien aus Polypropylen in der gleichen Weise verbunden, um ein dehnungsgebundenes Kontrolllaminat herzustellen. Die spezifischen Verfahrensbedingungen zum Herstellen des dehnungsgebundenen Kontrolllaminats und des dehnungsgebundenen Laminats, der die elastischen Bahnen der Proben 1 bis 4 enthielt, sind in Tabelle 1 dargestellt.

Zugversuch

Die Zugfestigkeitseigenschaften der dehnungsgebundenen Laminate wurde auf einem computergestützten Materialversuchssystem Sintech 2, erhältlich bei Sintech, Incorporated, Stoughton, Massachusetts durchgeführt. Die Probengröße lag bei etwa 7,6 cm (3 Zoll) mal 17,8 cm (7 Zoll), wobei die 17,8 cm oder 7 Zoll Abmessung in Maschinenrichtung lag, die Messlänge war 100 mm (etwa 4 Zoll), die Stoppbelastung wurde bei 2000 g festgesetzt, und die Kreuzkopfgeschwindigkeit lag bei etwa 500 mm pro Minute.

Die Daten aus dem Sintech 2-System wurden verwendet, um Kurven der Belastung über der Verlängerung für jede dehnungsgebundene Laminatprobe zu erhalten. Fig. 8 ist eine Darstellung einer beispielhaften Kurve der Belastung über der Verlängerung für eine anfängliche Verlängerung eines dehnungsgebundenen Laminats bis auf eine aufgebrachte Maximalbelastung von 2000 g. Wie aus der Darstellung zu sehen ist, repräsentiert der Anstieg der Linie, die tangential zur Kurve zwischen den Punkten A und B verläuft, die allgemeinen Merkmale der Verlängerung über der Belastung, die primär durch die elastische Komponente des dehnungsgebundenen Laminats erzeugt wird.

Der Anstieg der Belastungs-Verlängerungs-Kurve erhöht sich wesentlich, nachdem das dehnungsgebundene Laminat vollständig gestreckt wurde, um die Falten oder Runzeln im Laminat verschwinden zu lassen. Dieser Bereich der merklichen Vergrößerung der Neigung tritt etwa bei der Dehnung bis zum-Anschlag-Verlängerung des Laminats auf. Der Anstieg der Linie tangential zur Kurve zwischen den Punkten C und D nach diesem Bereich stellt die allgemeinen Merkmale der Verlängerung über der Belastung dar, die primär durch die nicht elastische Komponente (d. h. der in Falten legbaren Bahn) des dehnungsgebundenen Laminats verursacht werden. Der Schnitt, der durch A-B und C-D führenden Linien wird als Schnittpunkt bezeichnet. Werte der Belastung und der Verlängerung, die an diesem Punkt für die unterschiedlichen, dehnungsgebundenen Laminate, die unter den gleichen Bedingungen gewonnen wurden (d. h. Materialien, Zugverhältnisse und dgl.) sollten einen sicheren Vergleich ermöglichen. Die für jede Probe dargelegte Tenazität ist die Belastung am Schnittpunkt (bei einer 7,6 cm oder 3 Zoll breiten Probe) dividiert durch das Flächengewicht der elastischen Komponente des Materials bei der Dehnung bis zum Stopp (d. h. 2000 g Belastung). Das Flächengewicht der elastischen Komponente bei der Dehnung bis zum Stopp ist etwa das gleiche als sein Flächengewicht am Schnittpunkt (d. h. die Dehnung am Schnitt).

Das Flächengewicht der elastischen Komponente bei der Dehnung bis zum Stopp wurde durch eine Messung des entspannten oder ungedehnten Flächengewichts der elastischen Komponente (vom dehnungsgebundenen Laminat getrennt) und anschließendem Dividieren dieser Zahl durch die Verlängerung des dehnungsgebundenen Laminats bei der Dehnung bis zum Stopp als Prozentzahl der ursprünglichen Länge des Laminats berechnet. Zum Beispiel hat ein dehnungsgebundenes Laminat (10,16 cm oder 4 Zoll Messlänge) mit einer Dehnung bis zum Stopp von etwa 28,5 cm (11,2 Zoll) (18,3 cm oder 7,2 Zoll oder 180% Verlängerung) eine Verlängerung bei der Dehnung bis zum Stopp, die etwa 280% seiner ursprünglichen 10,16 cm (4 Zoll) Messlänge beträgt. Das Flächengewicht der elastischen Komponente bei der Verlängerung bei der Dehnung bis zum Stopp würde sein entspanntes Flächengewicht (d. h. getrennt vom dehnungsgebundenen Laminat) dividiert durch 280% betragen.

Tabelle 1 - Verfahrensbedingungen
Tabelle 2 - Eigenschaften

Die Werte der Belastung, der Verlängerung und der Tenazität, die in Tabelle 2 dargestellt sind, sind Mittelwerte über 10 Proben. Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, weist das elastische Verbundmaterial (d. h. das dehnungsgebundene Laminat), das die anisotrope, elastische Faserbahn enthält, eine Belastung am Schnittpunkt auf, die sich vorteilhaft abhebt von der des Kontrollmaterials bei vergleichbaren Verlängerungen, mit viel weniger elastischem Material, beispielsweise von etwa 20 bis etwa 36% weniger elastisches Material. Dies wird durch die für die Proben 1 bis 4 dargestellten erhöhten Werte der Tenazität widergespiegelt.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist es klar, dass der durch die vorliegende Erfindung umfasste Gegenstand nicht auf diese spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Im Gegenteil, es ist daran gedacht, dass der Gegenstand der vorliegenden Erfindung alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente einschließen soll, wie sie in den Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche eingeschlossen werden können.


Anspruch[de]

1. Elastisches Verbundmaterial (40) mit einer elastischen Faserbahn (12, 130) und mindestens einer in Falten legbaren Schicht (24, 28), die an voneinander beabstandeten Stellen mit der elastischen Faserbahn (12, 130) so verbunden ist, dass die in Falten legbare Schicht zwischen den voneinander beabstandeten Stellen in Falten liegt, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Verbundmaterial (40), das eine verbesserte Tenazität in einer Richtung aufweist, die elastische Faserbahn eine anisotrope elastische Faserbahn (12, 130) ist, die um mindestens 60% verlängerbar ist und um mindestens 55% dieser Verlängerung zurückkehrt, und die einen Festigkeitsindex von weniger als 0,5 oder mehr als etwa 2 aufweist, und dass die anisotrope elastische Faserbahn (12, 130) eine erste Schicht aus elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern (126) und eine zweite Schicht aus im Wesentlichen parallelen elastomeren Filamenten (118) aufweist, die mit der ersten Schicht verbunden ist.

2. Elastisches Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei die anisotrope, elastische Faserbahn (12, 130) einen Festigkeitsindex von mehr als 2 aufweist.

3. Elastisches Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei die anisotrope, elastische Faserbahn einen Festigkeitsindex von mehr als etwa 3 aufweist.

4. Elastisches Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern (126) schmelzgeblasene Mikrofasern enthalten.

5. Elastisches Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die elastomeren Filamente (118) mindestens etwa 10 Gew.-% der elastischen Faserbahn (12, 130) ausmachen.

6. Elastisches Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die elastomeren Filamente (118) von etwa 25 bis etwa 90 Gew.-% der elastischen Faserbahn (12, 130) ausmachen.

7. Elastisches Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die elastomeren Filamente (118) einen mittleren Durchmesser aufweisen, der zwischen etwa 80 bis etwa 500 um liegt.

8. Elastisches Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die elastomeren Filamente (118) einen mittleren Durchmesser aufweisen, der zwischen etwa 100 bis etwa 220 um liegt.

9. Elastisches Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die elastimeren, schmelzgeblasenen Fasern (126) ein elastomeres Polymer umfassen, das ausgewählt wurde aus der Gruppe, die besteht aus elastischen Polyestern, Polyurethanen, elastischen Polyamiden, elastischen Copolymeren aus Äthylen und mindestens einem Vinylmonomer, und elastischen A-B-A'-Blockcopolymeren, wobei A und A' das gleiche oder unterschiedliche thermoplastische Polymere sind, und wobei B ein elastomerer Polymerblock ist.

10. Elastisches Verbundmaterial nach Anspruch 9, wobei das elastomere Polymer mit einer Verarbeitungshilfe gemischt ist.

11. Elastisches Verbundmaterial nach Anspruch 9, wobei das elastomere Polymer mit einem klebrig machenden Harz gemischt ist.

12. Elastisches Verbundmaterial nach Anspruch 11, wobei die Mischung ferner eine Verarbeitungshilfe enthält.

13. Elastisches Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die elastomeren Filamente (118) ein elastomeres Polymer enthalten, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus elastischen Polyestern, elastischen Polyurethanen, elastischen Polyamiden, elastischen Copolymeren aus Äthylen und mindestens einem Vinylmonomer, und elastischen A-B-A'-Blockcopolymeren, wobei A und A' die gleichen oder unterschiedliche thermoplastische Polymere sind, und wobei B ein elastomerer Polymerblock ist.

14. Elastisches Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Schicht aus elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern (126) ferner eine Mischung aus elastomeren Fasern und einem oder mehreren anderen Materialien enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus Holzpulpe, nicht elastischen Fasern, Partikelmaterialien und superabsorbierenden Materialien.

15. Elastisches Verbundmaterial nach Anspruch 14, wobei die nicht elastischen Fasern ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus Polyesterfasern, Polyamidfasern, Glasfasern, Polyolefinfasern, Zellulosederivatfasern, Mehrkomponentenfasern, natürlichen Fasern, absorbierenden Fasern, elektrisch leitenden Fasern oder Mischungen aus zwei oder mehr dieser nicht elastischen Fasern.

16. Elastisches Verbundmaterial nach den Ansprüchen 14 oder 15, wobei die Partikelmaterialien ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus Aktivkohle, Tone, Stärken und Metalloxiden.

17. Elastisches Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Tenazität des Verbundmaterials (40) in Maschinenrichtung mindestens etwa 10% größer ist als diejenige, die gemessen wurde für ein gleiches Verbundmaterial, das eine im Wesentlichen isotrope, nicht gewebte Bahn von etwa dem gleichen Flächengewicht wie die anisotrope, elastische Faserbahn enthält, jedoch nur elastomere schmelzgeblasene Fasern umfasst.

18. Elastisches Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Tenazität eines etwa 7,6 cm (3 Zoll) breiten Streifens des Verbundmaterials (40) mindestens 392 N/g/m² (etwa 40 p/g/m²) ist.

19. Elastisches Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Tenazität eines 7,6 cm (3 Zoll) breiten Streifens des Verbundmaterials zwischen etwa 441 bis 834 N/g/m² (etwa 45 bis etwa 85 p/g/m²) ist.

20. Elastisches Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die in Falten legbare Schicht (24, 28) eine nicht gewebte Bahn aus Fasern ist.

21. Elastisches Verbundmaterial nach Anspruch 20, wobei die in Falten legbare Schicht (24, 28) ausgewählt ist, aus der Gruppe, die besteht aus einer Bahn aus spinngebundenen Fasern, einer Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern, einer Bahn aus gebundenen, kardierten Fasern, einem mehrschichtigen Material, das mindestens eine der Bahnen aus spinngebundenen Fasern, schmelzgeblasenen Fasern und einer Bahn aus gebundenen, kardierten Fasern enthält.

22. Elastisches Verbundmaterial nach Anspruch 20 oder 21, wobei die in Falten legbare Schicht (24, 28) ein Verbundmaterial aus einer Mischung aus Fasern und einem oder mehreren anderen Materialien enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus Holzpulpe, Stapelfasern, Teilchenmaterialien uns superabsorbierenden Materialien.

23. Elastisches Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei die Schicht aus im Wesentlichen parallelen, elastomeren Filamenten (118) autogen mit mindestens einem Bereich der elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern (126) verbunden ist.

24. Verfahren zum Herstellen eines elastischen Verbundmaterials (40) wobei eine elastische Faserbahn (12, 130) gebildet wird, die elastische Faserbahn (12, 130) ausgedehnt wird, die elastische Faserbahn (12, 130) an voneinander beabstandeten Stellen mit mindestens einer in Falten legbaren Bahn (24, 28) verbunden wird, die ausgestreckte elastische Faserbahn (12, 130) entspannt wird, wodurch die in Falten legbare Bahn (24, 28) zwischen den benachbarten Stellen in Falten gelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Verbundmaterial (40) mit einer verbesserten Tenazität in einer Richtung, beim Ausbilden der elastischen Faserbahn (12, 130) eine anisotrope elastische Faserbahn (12, 130) ausgebildet wird, die um mindestens 60% ausdehnbar ist und um mindestens 55% dieser Ausdehnung zurückkehrt, und die einen Festigkeitsindex von weniger als etwa 0,5 oder mehr als etwa 2 aufweist, indem man mindestens eine Schicht aus im Wesentlichen parallelen Reihen elastomerer Filamente (118) vorsieht, und die elastomeren Filamente (118) mit mindestens einer Schicht aus elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern (126) so verbindet, dass die Filamente (118) und die elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern (126) im Wesentlichen autogen in mindestens einem Bereich ihrer Überschneidungen verbunden sind, um die anisotrope, elastische Faserbahn (12, 130) zu bilden.

25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Verfahrensschritt des Ausbildens von im Wesentlichen parallelen Reihen anisotroper Filamente (118) ein Schmelzspinnen von elastomeren Filamenten (118) auf einer Oberfläche (114) umfasst, um eine Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern (126) zu bilden.

26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Oberfläche (114) sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die zwischen etwa 1 bis etwa 10 Mal der anfänglichen Geschwindigkeit der schmelzgesponnenen elastomeren Filamenten (118) beträgt.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei die im Wesentlichen parallelen Reihen elastomerer Filamente (118) mit einer Schicht aus elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern (126) verbunden sind, indem man mindestens eine Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern (126) direkt auf den elastomeren Filamenten (118) ausbildet.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei die im Wesentlichen parallelen Reihen elastomerer Filamente (118) mit der Schicht aus elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern (126) verbunden werden, indem man die elastomeren Filamente (118) direkt auf mindestens einer Schicht aus elastomeren, schmelzgeblasenen Fasern (126) ausbildet.

29. Verfahren nach Anspruch 25, ferner umfassend den Verfahrensschritt des Kalandrierens der nicht gewebten, elastischen Faserbahn (12, 130), bevor sie mit der in Falten legbaren Bahn (24, 28) verbunden ist.







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