PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60109220T2 02.03.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001118701
Titel Elastisch dehnbarer Vliesstoff und zugehöriges Herstellungsverfahren
Anmelder Uni-Charm Corp., Shikokuchuo, Ehime, JP
Erfinder Kobayashi, Toshio, Mitoyo-gun, Kagawa-ken 769-1602, JP;
Ohata, Hiroyuki, Mitoyo-gun, Kagawa-ken 769-1602, JP
Vertreter Strehl, Schübel-Hopf & Partner, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60109220
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 19.01.2001
EP-Aktenzeichen 013004973
EP-Offenlegungsdatum 25.07.2001
EP date of grant 09.03.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.03.2006
IPC-Hauptklasse B32B 5/04(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse C12N 15/10(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      D04H 13/00(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft eine Verbundlage mit einer elastischen Dehnbarkeit und insbesondere eine Verbundlage mit einer elastischen Lage und einem inelastischen lagenartigen Faserstoffverbund.

In der japanischen Patentveröffentlichung der internationalen PCT-Anmeldung 1996-504693 sind eine mehrschichtige elastische Stoffbahn, die mindestens eine elastische Schicht auf Gummibasis und mindestens eine inelastische Faserschicht aufweist, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung beschrieben. In dieser Stoffbahn ist die inelastische Faserschicht an in Abstand voneinander angeordneten Bindepunkten mit der elastischen Schicht auf Gummibasis verbunden und bildet an jedem Paar der benachbarten Bindepunkte Kräuselungen. Die inelastische Faserschicht in dieser Stoffbahn wird im Laufe des Verfahrens bis in die Nähe ihrer Bruchdehnung gedehnt. Dieses Verfahren aus dem Stand der Technik zur Herstellung der Stoffbahn beinhaltet die Schritte des Anordnens der inelastischen Faserschicht, in der die Komponentenfasern gar nicht oder nur teilweise gedehnt sind, auf der elastischen Schicht auf Gummibasis in ihrem entspannten Zustand, das Warmversiegeln oder Klebebonden dieser beiden Schichten miteinander an den in Abstand voneinander angeordneten Bindepunkten, das anschließende Dehnen dieser beiden Schichten in der Nähe einer Bruchdehnung der inelastischen Faserschicht und schließlich das Wiederentspannen von ihnen. Wenn diese Stoffbahn für Wegwerfwindeln oder dergleichen verwendet wird, bietet die inelastische Faserschicht in der auf diese Weise erhaltenen Stoffbahn eine vorteilhafte Eigenschaft, die einem Gewebe eigen ist, wodurch verhindert wird, dass die elastische Schicht auf Gummibasis, welche einen elastischen Film oder dergleichen aufweist, in direkten Kontakt mit dem Körper des Trägers einer Windel gelangt. Abhängig von der Wahl der inelastischen Faserschicht bietet die Stoffbahnoberfläche ein weiches, flauschiges und angenehmes Gefühl und kann zusätzlich davon abgegebene Körperflüssigkeiten absorbieren.

In der japanischen Patentveröffentlichung A 1994-184897 sind ein dehnbares Verbundlagenmaterial, das zumindest in zwei Richtungen dehnbar ist, und ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben. Dieses dehnbare Verbundlagenmaterial weist mindestens eine dehnbare Lage und mindestens ein eingehalstes Lagenmaterial auf, das an mindestens drei nicht-linear angeordneten Punkten mit der dehnbaren Lage verbunden ist. Das eingehalste Lagenmaterial bildet eine Schrumpfung zwischen jedem Paar der benachbarten Punkte. Das Verfahren zur Herstellung dieses zusammengesetzten dehnbaren Lagenmaterials beinhaltet die Schritte des Dehnens des für das Einhalsen geeigneten Lagenmaterials und des dadurch erfolgenden Einhalsens dieses Lagenmaterials, des Anordnens des eingehalsten Lagenmaterials, das unter einer Dehnungskraft steht, auf der dehnbaren Lage, die auch unter einer Dehnungskraft steht, des Zusammenfügens dieser beiden Lagen an drei nicht-linear angeordneten Punkten und des anschließenden Entspannens der dehnbaren Lage und des abschließenden Entspannens des eingehalsten Lagenmaterials zwischen mindestens zwei der drei Bindepunkte. Gemäß einer in dieser Veröffentlichung beschriebenen Ausführungsform werden durch ein Spunbondverfahren erhaltene Polypropylenfasern als das einzuhalsende Lagenmaterial verwendet.

In der erwähnten japanischen Patentveröffentlichung der internationalen PCT-Anmeldung 1996-504693 ist kein spezifisches Beispiel der inelastischen Faserschicht beschrieben.

Das Basisgewicht des in der japanischen Patentveröffentlichung A 1994-184897 beschriebenen dehnbaren Verbundlagenmaterials ist größer als das Basisgewicht des zugeführten Rohmaterials, weil die einzuhalsende Lage unter Spannung der dehnbaren Lage zugeführt und mit dieser verbunden wird und diese beiden Lagen dann entspannt werden. In dieser Hinsicht unterscheidet sich die dehnbare Verbundlage von der in der japanischen Patentveröffentlichung der internationalen PCT-Anmeldung 1995-504693 beschriebenen mehrschichtigen elastischen Stoffbahn. Die durch das Spunbondverfahren erhaltenen Polypropylenfasern, welche für das eingehalste Lagenmaterial in dem dehnbaren Verbundlagenmaterial verwendet werden, können auch für eine der die mehrschichtige elastische Stoffbahn bildenden inelastischen Faserschichten verwendet werden.

Die Lage auf Gummibasis und die inelastische Faser lassen sich leicht miteinander heißversiegeln, wenn die thermischen Erweichungstemperaturen oder Schmelzpunkte dieser beiden Bestandteile dicht beieinander liegen. Soweit es eine Rolle spielt, ist es im Allgemeinen bevorzugt, dass die Polypropylenfaser mit einer verhältnismäßig niedrigen thermischen Erweichungstemperatur mit der Lage auf Gummibasis mit einer verhältnismäßig niedrigen thermischen Erweichungstemperatur kombiniert wird. Die Polypropylenfaser ist in Hinblick auf ihre verhältnismäßig geringen Kosten das bevorzugte Material.

Es ist bevorzugt, den Durchmesser der Polypropylenfasern zu minimieren, um die weiche und flauschige inelastische Faserschicht unter Verwendung durch das Spunbondverfahren hergestellter Polypropylenfasern zu erhalten, wie es im Stand der Technik der Fall war. Die Kristallisation schreitet jedoch fort, während die Polypropylenfaser im Laufe des Spinnens gedehnt und verdünnt wird. Folglich ist es unmöglich, die inelastische Faserschicht aus diesem Polypropylen zusammen mit der elastischen Schicht auf Gummibasis mit einem gewünschten hohen Dehnungsverhältnis zu dehnen. Die Elastizitätsgrenze der auf diese Weise erhaltenen mehrschichtigen elastischen Stoffbahn ist verhältnismäßig gering. Andererseits kann das Dehnen der Polypropylenfaser im Laufe des Spinnens moderiert werden, um das Fortschreiten der Kristallisation zu vermeiden, und es können daher sowohl die inelastische Faserschicht aus dem Polypropylen als auch die elastische Schicht auf Gummibasis mit einem verhältnismäßig hohen Dehnungsverhältnis gedehnt werden. Auf diese Weise kann die Elastizitätsgrenze der sich ergebenden mehrschichtigen elastischen Stoffbahn verbessert werden. Ein solcher Prozess zur Herstellung der mehrschichtigen elastischen Stoffbahn kann jedoch den Durchmesser der Polypropylenfaser nicht ausreichend verringern, um die weiche und flauschige inelastische Faserschicht zu erhalten. Es ist im Allgemeinen auch schwierig, die elastische Schicht auf Gummibasis und die Polypropylenfaser miteinander heißzuversiegeln, so dass sich die sich ergebende mehrschichtige elastische Stoffbahn weich anfühlen kann, sofern die Differenz ihrer Schmelzpunkte verhältnismäßig groß ist.

Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, bei der die elastische Schicht und die inelastische Faserschicht aus dem Stand der Technik aufweisenden dehnbaren Verbundlage den Faserdurchmesser ausreichend zu verringern, damit sich die inelastische Faserschicht besser anfühlt, und um das Heißversiegeln dieser elastischen Schicht und der inelastischen Faserschicht miteinander zu erleichtern.

Die vorstehend dargelegte Aufgabe wird durch die erste Erfindung in Bezug auf eine dehnbare Verbundlage und die zweite Erfindung in Bezug auf ein Verfahren zum Herstellen dieser Verbundlage gelöst.

Die erste Erfindung schlägt eine Verbesserung der dehnbaren Verbundlage vor, die eine elastische Lage mit einer Dehnbarkeit in wenigstens einer von zwei orthogonalen Richtungen und einen lagenähnlichen Faserstoffverbund mit einer Dehnbarkeit in einer der zwei Richtungen aufweist, wobei der Faserstoffverbund mit mindestens einer Fläche der elastischen Lage verbunden ist.

Die durch diese erste Erfindung erreichte Verbesserung besteht darin, dass die elastische Lage in der einen Richtung um mindestens 80 % dehnbar ist und dass der Faserstoffverbund eine inelastische Dehnbarkeit aufweist und mit der elastischen Lage an Bindepunkten, die in den beiden Richtungen in unterbrochener Weise angeordnet sind, verbunden ist, Verbundfasern, welche den Faserstoffverbund bilden, zwischen jedem Paar der in der einen Richtung benachbarten Punkte gekrümmt sind, so dass sie länger sind als eine Abmessung, die zwischen jedem Paar der benachbarten Punkte definiert ist, und zusammen mit der elastischen Lage in der einen Richtung dehnbar sind, wobei die Komponentenfasern aus Fasern gebildet sind, die jeweils Ethylen/Propylen-Copolymer, das 0,5 bis 10 Gew.-% Ethylen enthält, Ethylen/Propylen/Buten, das 0,5 – 10 Gew.-% Ethylen und 0,5 – 15 Gew.-% Buten enthält, oder einer Mischung von mindestens zwei ausgewählten dieser Copolymere mit 100 – 10 Gew.-% aufweisen.

Die erste Erfindung, die sich auf die dehnbare Verbundlage bezieht, weist die folgenden bevorzugten Ausführungsformen auf:

  • (1) Die Fasern weisen eine Mischung von einem der Copolymere und von Propylen-Homopolymer auf, und der Anteil des Homopolymers beträgt 0 – 90 Gew.-%.
  • (2) Die elastische Lage und der Faserverbund sind an den Bindepunkten miteinander heißversiegelt.

Die zweite Erfindung schlägt eine Verbesserung des Verfahrens zum Herstellen einer Verbundlage vor, umfassend eine in einer Richtung inelastisch dehnbare erste Bahn aus thermoplastischen Kunstfasern und eine mindestens in der einen Richtung elastisch dehnbare zweite Bahn aus thermoplastischem Kunstharz, wobei die erste Bahn mit mindestens einer Fläche der zweiten Bahn verbunden wird, so dass die Verbundlage in der einen Richtung elastisch dehnbar ist.

Die Verbesserung gemäß der zweiten Erfindung besteht darin, dass die erste Bahn durch Fasern gebildet wird, die jeweils Ethylen/Propylen-Copolymer mit 0,5 bis 10 Gew.-% Ethylen, Ethylen/Propylen/Buten mit 0,5 bis 10 Gew.-% Ethylen und 0,5 bis 15 Gew.-% Buten oder eine Mischung von mindestens zwei dieser ausgewählten Copolymere mit 100 bis 10 Gew.-% aufweisen, wobei die erste Bahn eine Bruchdehnung von mindestens 150 % aufweist und die zweite Bahn in der einen Richtung um mindestens 80 % elastisch dehnbar ist, wobei die erste und die zweite Bahn miteinander verbunden und gedehnt werden, um die dehnbare Verbundlage durch die folgenden Schritte zu bilden:

  • a) ständiges Zuführen der ersten Bahn in der einen Richtung,
  • b) ständiges Zuführen der zweiten Bahn in der einen Richtung und Anordnen der zweiten Bahn auf der ersten Bahn,
  • c) Verbinden der ersten und der zweiten Bahn, die in Schritt b) aufeinander angeordnet wurden, miteinander in unterbrochener Weise in der einen Richtung und wahlweise auch in der dazu orthogonalen Richtung,
  • d) Dehnen der ersten und der zweiten Bahn, die in Schritt c) miteinander verbunden wurden, in der einen Richtung und wahlweise auch in der dazu orthogonalen Richtung innerhalb der Elastizitätsgrenze der zweiten Bahn und innerhalb der Bruchdehnung der ersten Bahn und
  • e) Kontrahierenlassen der ersten und der zweiten Bahn, die in Schritt d) gedehnt wurden, um die Verbundlage zu erhalten.

1 ist eine perspektivische Ansicht, in der eine elastisch dehnbare Verbundlage gemäß dieser Erfindung dargestellt ist,

2 ist ein Diagramm, in dem eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen der elastisch dehnbaren Verbundlage schematisch dargestellt ist, und

3 ist ein 2 ähnliches Diagramm, in dem eine alternative Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen der elastisch dehnbaren Lage dargestellt ist.

Einzelheiten einer elastisch dehnbaren Verbundlage und eines Verfahrens zum Herstellen von dieser gemäß dieser Erfindung werden anhand der nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung gegebenen Beschreibung besser verständlich werden.

Eine in 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestellte elastisch dehnbare Verbundlage weist eine obere Schicht 2 und eine untere Schicht 3 auf, die durch Heißsiegeln an mehreren Bindepunkten 4 miteinander verbunden sind. Die Verbundlage 1 hat durch doppelköpfige Pfeile X – X und Y – Y angegebene Richtungen, die zueinander orthogonal sind, und sie ist zumindest in der Richtung Y – Y elastisch dehnbar, wie durch gedachte Linien angegeben ist.

Die obere Schicht 2 der Verbundlage 1 ist zumindest in der Richtung Y – Y der zwei Richtungen X – X und Y – Y inelastisch dehnbar. Diese obere Schicht 2 ist aus zusammenhängenden Fasern 6 aus thermoplastischem Kunstharz zusammengesetzt, wobei die einzelnen zusammenhängenden Fasern 6 vorzugsweise ausschließlich an den Bindepunkten 4 und nicht in einem Bereich, der sich um die Bindepunkte 4 erstreckt, miteinander heißversiegelt sind. Zwischen jedem Paar der Bindepunkte 4, die aneinander in Y-Y-Richtung angrenzen, beschreiben die jeweiligen zusammenhängenden Fasern 6 eine unregelmäßige Krümmung, die in einer geraden Linie zwischen diesen benachbarten Bindepunkten 4 länger ist, und sie erstrecken sich auf die obere Fläche der unteren Schicht 3. Die zusammenhängenden Fasern 6 werden reorientiert, so dass sie in einer geraden Linie zwischen jedem Paar der Bindepunkte 4 nebeneinander in Y-Y-Richtung verlaufen, wenn die Verbundlage 1 in Y-Y-Richtung gedehnt wird. Diese zusammenhängenden Fasern 6 können aus 0,5 – 10 Gew.-% Ethylen enthaltendem statistischem Ethylen/Propylen-Copolymer oder 0,5 – 10 Gew.-% Ethylen und 0,5 – 15 Gew.-% Buten enthaltendem statistischem Ethylen/Propylen-Copolymer oder aus 100 -50 Gew.-% von einem dieser Copolymere bestehen. Die zusammenhängenden Fasern 6 können zusätzlich zu diesen Copolymeren 0 – 90 Gew.-% Propylen-Homopolymer enthalten.

Die untere Schicht 3 der Verbundlage 1 besteht aus einer in Y-Y-Richtung elastisch dehnbaren Lage, die vorzugsweise in Y-Y-Richtung sowie in X-X-Richtung um mindestens 80 %, vorzugsweise 200 %, elastisch dehnbar ist und nach dem Dehnen um 80 % auf weniger als das 1,3-Fache ihrer Anfangslänge zusammenziehbar ist. Diese untere Schicht 3 kann aus einer kardierten Bahn aus elastischem Garn, einem schmelzgesponnenen Vlies aus elastischem Garn, einem Spinnvlies aus elastischem Garn, einem Gewebe aus elastischem Garn, einem Film aus thermoplastischem Elastomer oder dergleichen bestehen. Das thermoplastische Elastomer kann ein Elastomer auf Olefinbasis, Styrolbasis, Esterbasis, Urethanbasis oder dergleichen sein.

Es ist, ohne vom Schutzumfang dieser Erfindung abzuweichen, möglich, diese obere Schicht 2 und untere Schicht 3 unter Verwendung einer Ultraschallversiegelungstechnik an Stelle der Heißversiegelungstechnik miteinander zu verbinden. Falls die zusammenhängenden Fasern 6 der oberen Schicht 2 und die Textur der unteren Schicht 3 das Zusammenfügen von ihnen unter Verwendung einer mechanischen Verflechtungstechnik ermöglichen, kann eine andere Verarbeitung in der Art einer Nadeldurchstechung oder einer Hochdruck-Wassersäulen-Strahlausstoßung für diese mechanische Verflechtung verwendet werden. Vorzugsweise hat jeder der Bindepunkte 4 eine Fläche von 0,03 – 10 mm2, und die Gesamtfläche der Bindepunkte 4 belegt 1 – 50 % der Fläche der Verbundlage 1.

Das Dehnen der Verbundlage 1, beispielsweise in Y-Y-Richtung, bewirkt, dass die untere Schicht 3 in Y-Y-Richtung elastisch gedehnt wird, und die auf diese Weise gedehnte untere Schicht 3 erzwingt das Reorientieren der zusammenhängenden Fasern 6 der oberen Schicht 2 und das inelastische Dehnen von ihnen in Y-Y-Richtung. Die zum Dehnen der Verbundlage 1 erforderliche Kraft gleicht im Wesentlichen der zum Dehnen der unteren Lage 3 allein erforderlichen Kraft. Dies liegt daran, dass die zusammenhängenden Fasern 6 der oberen Schicht 2 lediglich reorientiert werden, wenn die Verbundlage 1 gedehnt wird, und die obere Schicht 2 hat daher fast keinen Einfluss auf die Kraft, die zum Dehnen der Verbundlage 1 erforderlich ist. Wenn die Verbundlage 1 weiter gedehnt wird, wobei die untere Schicht 3 elastisch verformt wird, werden die mehr oder weniger gekrümmten zusammenhängenden Fasern 6 daher zwischen jeweiligen Paaren der Bindepunkte 4, die in Y-Y-Richtung benachbart sind, geradegerichtet. Die Kraft, die zum noch weiteren Dehnen der Verbundlage 1 aus diesem Zustand erforderlich ist, gleicht der zum Dehnen der unteren Schicht 3 erforderlichen Kraft, zuzüglich der Kraft, die erforderlich ist, um die zusammenhängenden Fasern 6 zu dehnen, die bereits geradegerichtet worden sind.

2 zeigt schematisch eine Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen der Verbundlage 1. Ein Endlosriemen 30 verläuft bei Betrachtung in 2 von links nach rechts. Auf der linken Seite ist ein erster Extruder 1 zum Herstellen eines Spinnvlieses oberhalb des Riemens 30 bereitgestellt und ein Saugmechanismus 31A unterhalb des Riemens 30 bereitgestellt. Der erste Extruder 31 weist mehrere quer zum Riemen 30 angeordnete Düsen auf. Diese Düsen geben erste zusammenhängende Fasern 35 aus 2 Gew.-% Ethylen enthaltendem statistischem Ethylen/Propylen-Copolymer (MI = 45 g/10 min, Schmelzpunkt 140 °C, wie entsprechend dem Japanese Industrial Standard K67582 gemessen wurde) ab, die gedehnt und zu einem Faserdurchmesser kleiner als 17 &mgr;m, beispielsweise einem Faserdurchmesser von 11 &mgr;m verdünnt werden, wenn sie von den Düsen ausgestoßen werden. Die ersten zusammenhängenden Fasern 35 werden auf dem Riemen 30 gesammelt, so dass sie unregelmäßige Kurven beschreiben und dadurch eine erste Bahn 41 bilden, die einem spunnbonded Vlies entspricht. Vorzugsweise werden die Bedingung, unter der die Düsen die ersten zusammenhängenden Fasern 35 abgeben sollten, und die Bedingung, unter der der Riemen 30 läuft, so eingerichtet, dass die folgende Anforderung erfüllt wird: In der ersten Bahn 41 sollten die angesammelten und auf dem Riemen 30 aufeinander gelegten zusammenhängenden Fasern 35 nicht dicht miteinander versiegelt sein, und selbst wenn sie miteinander versiegelt werden, könnten sie leicht im nachfolgenden Schritt voneinander getrennt werden. Die ersten zusammenhängenden Fasern 35 des Copolymers können selbst dann eine Bruchdehnung von mindestens 150 % beibehalten, nachdem sie gedehnt und verdünnt wurden, weil in diesen zusammenhängenden Fasern 35 keine erhebliche Kristallisation abläuft.

Rechts des ersten Extruders 31 sind ein zweiter Extruder 32 zum Bilden eines schmelzgesponnenen Vlieses und ein Saugmechanismus 32A bereitgestellt. Der zweite Extruder 32 weist auch mehrere quer zum Riemen 30 angeordnete Düsen auf. Diese Düsen geben zweite schmelzgesponnene zusammenhängende Fasern 40 mit einem Durchmesser von 12 &mgr;m bei einer Rate von 30 g/m2 auf die erste Bahn 41 ab. Diese zusammenhängenden Fasern 40 bestehen aus einem elastisch dehnbaren thermoplastischen Kunstharz, beispielsweise styrolbasiertem Elastomer mit MI = 70 g/10 min und einem Schmelzpunkt von 80 °C, gemessen nach JIS K67582. Die zweiten schmelzgesponnenen zusammenhängenden Fasern 40 werden auf der ersten Bahn 41 gesammelt, so dass sie unregelmäßige Kurven beschreiben und dadurch eine zweite Bahn 42 bilden. Die Bedingung, unter der der zweite Extruder 32 arbeitet, ist so eingerichtet, dass die zweiten zusammenhängenden Fasern 40 in der zweiten Bahn 42 aufeinander gelegt und miteinander versiegelt werden können, um eine Lage zu bilden, die in Laufrichtung des Riemens 30, vorzugsweise in Laufrichtung und auch in der dazu senkrechten Richtung, elastisch dehnbar ist. Die zweite Bahn 42 ist um mindestens 80 % elastisch dehnbar und im Fall des styrolbasierten Elastomers zumindest in Laufrichtung des Riemens 30 um etwa 700 % dehnbar. Die zweiten zusammenhängenden Fasern 40 haben vorzugsweise eine Bruchdehnung, die höher als jene der ersten zusammenhängenden Fasern 35 ist.

Die erste Bahn 41 und die zweite Bahn 42, die aufeinander gelegt sind, laufen durch einen Spalt, der zwischen vertikal gepaarten Prägewalzen 34, 34 angeordnet ist, woraufhin diese beiden Bahnen 41, 42 unter Erwärmung in unterbrochener Weise zumindest in ihrer Längsrichtung, in der sie verlaufen, vorzugsweise auch in der dazu senkrechten Richtung, unter Erwärmen gegeneinander gedrückt werden, so dass diese erste Bahn 41 und diese zweite Bahn 42 in unterbrochener Weise miteinander heißversiegelt werden können, um eine erste Verbundbahn 43 zu bilden.

Die erste Verbundbahn 43 läuft dann durch zwischen dem ersten, dem zweiten bzw. dem dritten Walzenpaar 36, 37 bzw. 38 definierte Spalte. Das erste Walzenpaar 36 und das dritte Walzenpaar 38 drehen sich mit einer gemeinsamen Geschwindigkeit, die höher als die Geschwindigkeit ist, mit der sich das zweite Walzenpaar 37 dreht. Die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem ersten Walzenpaar 36 und dem zweiten Walzenpaar 37 ist so eingerichtet, dass die erste Verbundbahn 43 bei einer Raumtemperatur in der Größenordnung von 10 – 60 °C, vorzugsweise in der Größenordnung von 15 – 40 °C, zu einem gewünschten Verhältnis gedehnt werden kann. Anschließend wird zwischen dem zweiten Walzenpaar 37 und dem dritten Walzenpaar 38 die erste Verbundbahn 43 zu ihrer anfänglichen Länge elastisch zusammengezogen, um eine zweite Verbundbahn 44 zu bilden.

Das Dehnen der ersten Verbundbahn 43 bewirkt, dass die ersten zusammenhängenden Fasern 35 in der ersten Bahn 41 innerhalb ihrer Bruchdehnung zwischen jedem Paar benachbarter Bereiche, in denen die ersten zusammenhängenden Fasern 35 miteinander heißversiegelt wurden, gedehnt werden und dabei plastisch verformt werden. Daher wird die Länge der ersten zusammenhängenden Fasern 35 vergrößert und ihr Durchmesser verringert. Gleichzeitig wird die durch die zweiten zusammenhängenden Fasern 40 gebildete zweite Bahn 42 zwischen jedem Paar benachbarter Bereiche, in denen die zweiten zusammenhängenden Fasern 35 innerhalb der Elastizitätsgrenze der zweiten zusammenhängenden Fasern 40 miteinander heißversiegelt wurden, elastisch gedehnt. In diesem Schritt des Dehnens der ersten Verbundbahn 43 werden die ersten zusammenhängenden Fasern 35 der ersten Bahn 41, die zuvor heißversiegelt oder mechanisch miteinander verwoben wurden, abgesehen von den Bereichen, in denen sie durch das Paar der Prägewalzen 35 miteinander heißversiegelt wurden, fast vollständig voneinander getrennt. Vorzugsweise wird die Heißversiegelungswirkung, die zuvor zwischen den ersten zusammenhängenden Fasern 35 und der zweiten Bahn 42 hergestellt wurde, auch in diesem Schritt des Dehnens der ersten Verbundbahn 43 im Wesentlichen aufgelöst. Das Verhältnis, in dem die erste Verbundbahn 43 gedehnt wird, hängt von der Bruchdehnung der ersten zusammenhängenden Fasern 35 und der elastischen Dehnungsgrenze der zweiten zusammenhängenden Fasern 40 ab. Im Allgemeinen beträgt dieses Verhältnis 50 – 300 %.

Die zweite Verbundbahn 44 wird aufgenommen und zu einer geeigneten Abmessung geschnitten, um eine Verbundlage 1 zu bilden. Die erste Bahn 41 und die zweite Bahn 42 in der zweiten Verbundbahn 44 sind dafür bestimmt, die obere Schicht 2 und die untere Schicht 3 der in 1 dargestellten Verbundlage 1 zu bilden. Die Punkte auf der zweiten Verbundbahn 44, an denen sie dem Heißversiegeln durch das Paar von Prägewalzen 34 unterzogen wurde, sind dafür vorgesehen, die Bindepunkte 4 auf der Verbundlage 1 zu bilden.

In diesem Schritt kann das Paar von Prägewalzen 34 auf eine Temperatur in der Nähe des Schmelzpunkts der zweiten zusammenhängenden Fasern 40, beispielsweise auf eine verhältnismäßig niedrige Temperatur von 110 °C, erwärmt werden. Dies liegt daran, dass die Schmelzpunktdifferenz zwischen den ersten zusammenhängenden Fasern 35 und den zweiten zusammenhängenden Fasern 40 kleiner ist als wenn die ersten zusammenhängenden Fasern 35 aus Propylen-Homopolymer bestehen. Es ist durch Erwärmen des Paars der Prägewalzen 34 auf eine solche Temperatur möglich, die Schwierigkeit zu vermeiden, dass die zweiten zusammenhängenden Fasern 40 mit einem verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt an den Prägewalzen 34 haften könnten oder übermäßig geschmolzen werden könnten. Es sei bemerkt, dass, wenn das Propylen-Homopolymer zur Bildung der ersten zusammenhängenden Fasern 35 verwendet wird, das Paar der Prägewalzen auf eine Temperatur von 125 – 130 °C oder darüber erwärmt werden muss und daher die zweiten zusammenhängenden Fasern 40 leicht geschmolzen werden können und an den Prägewalzen haften können.

Die ersten zusammenhängenden Fasern 35 des Ethylen/Propylen-Copolymers zeigen selbst während dieses Dehnungs- und Verdünnungsschritts kein erhebliches Fortschreiten der Kristallisation. Daher können die ersten zusammenhängenden Fasern 35 in ausreichendem Maße einem hohen Dehnungsverhältnis der zweiten zusammenhängenden Fasern 42 folgen, so dass ihr Durchmesser auch weiter verringert wird, wenn sie durch das erste bis dritte Walzenpaar 3638 in dem nachfolgenden Schritt weiter gedehnt werden. Beispielsweise kann die erste Verbundbahn 43, in der die ersten zusammenhängenden Fasern 35 einen Durchmesser von 11 &mgr;m aufweisen, in Y-Y-Richtung um 80 % gedehnt werden, wobei die ersten zusammenhängenden Fasern 35 auf einen Durchmesser von 9 &mgr;m verringert werden. Andererseits wurde herausgefunden, dass die zusammenhängenden Fasern von Propylen-Homopolymer mit einem Durchmesser von 11 &mgr;m, die an Stelle der ersten zusammenhängenden Fasern 35 verwendet werden, die Dehnbarkeit der ersten Verbundbahn 43 infolge der im Laufe des Dehnens fortschreitenden Kristallisation von Polypropylen auf 60 % begrenzen. Dementsprechend wurde die Verringerung des Durchmessers der Polypropylenfasern auf 10 &mgr;m begrenzt. Wenngleich die erste Verbundbahn 43, bei der die zusammenhängenden Polypropylenfasern mit einem Durchmesser von 22 &mgr;m an Stelle der ersten zusammenhängenden Fasern 35 verwendet werden, ohne eine erhebliche Kristallisation des Polypropylens um 80 % gedehnt werden konnten, betrug der sich ergebende Faserdurchmesser des Polypropylens 19 &mgr;m. Wie anhand dieser Ergebnisse verständlich sein wird, ist die Verwendung der aus Ethylen/Propylen-Copolymer hergestellten ersten zusammenhängenden Fasern 35 in der Hinsicht vorteilhaft, dass die zweite Verbundbahn 44 die erste Bahn 41 mit einem ausreichend verringerten Faserdurchmesser erhalten kann, um einerseits ein angenehmes Gefühl, eine Flauschigkeit und ein geeignetes Volumen bereitzustellen und andererseits eine hohe elastische Dehnbarkeit zu erhalten. Auf diese Weise bietet die Verbundlage 1 als das Endprodukt auch ein angenehmes Gefühl und eine hohe elastische Dehnbarkeit.

Die ersten zusammenhängenden Fasern 35, die in der vorstehend beschriebenen Weise funktionieren, sind dafür vorgesehen, die zusammenhängenden Fasern 6 in der in 1 dargestellten Verbundlage 1 zu bilden. Jede der ersten zusammenhängenden Fasern 35 weist 0,5 – 10 Gew.-% Ethylen enthaltendes statistisches Ethylen/Propylen-Copolymer, 0,5 – 10 % Gew.-% Ethylen und 0,5 – 15 Gew.-% Buten enthaltendes statistisches Ethylen/Propylen/Buten-Copolymer oder eine Mischung dieser Copolymere mit 100 – 10 Gew.-% auf. Die ersten zusammenhängenden Fasern 35 können zusätzlich zu diesen Copolymeren 0 – 90 Gew.-% Propylen-Homopolymer enthalten.

Beim Aufbringen der zweiten Verbundbahn 44, d.h. der auf diese Weise erhaltenen Verbundlage 1 auf Wegwert-Sanitärartikel kann die erste Bahn 41 selbst dann, wenn die zweite Bahn 42 ein Material auf Gummibasis enthält, so angeordnet werden, dass sie in Kontakt mit der Haut des Trägers gelangt, um das Problem zu vermeiden, dass ein Schlupfwiderstand, der dem Material auf Gummibasis eigen ist, die Haut des Trägers stimulieren könnte. Nach dem Dehnen und Verdünnen weisen die ersten zusammenhängenden Fasern 35 ihre Flexibilität auf und fühlen sich angenehmer an als unmittelbar nach der Abgabe von dem Extruder. Weil die ersten zusammenhängenden Fasern 35 weder mit sich selbst noch mit der zweiten Bahn 42, außer an den durch Prägen gebildeten Bindepunkten 4, versiegelt sind, ist eine verhältnismäßig schwache, zum Dehnen der zweiten Bahn 42 erforderliche Kraft allein ausreichend, um die zweite Verbundbahn 44 anfänglich zu dehnen. Folglich bildet die zweite Verbundbahn 44 trotz ihrer zweischichtigen Konstruktion eine leicht dehnbare und flexible Lage. Bei dem dargestellten Prozess entsprechen die Basisgewichte der ersten und zweiten Bahnen 41, 42 in der zweiten Verbundbahn 44 jenen unmittelbar nach der Abgabe von den Extrudern 31 bzw. 32. Es sei bemerkt, dass die erste Bahn 41, nachdem die ersten zusammenhängenden Fasern 35 gedehnt und verdünnt wurden, voluminöser und flauschiger wird als unmittelbar nachdem die ersten zusammenhängenden Fasern 35 von dem Extruder abgegeben worden sind. Weiterhin werden die erste und die zweite Bahn 41, 42 in Form von Faseranordnungen bereitgestellt, und die von diesen Faseranordnungen erhaltene zweite Verbundbahn 44 weist im Allgemeinen eine hohe Atmungsfähigkeit auf.

Diese Erfindung kann auch durch Ändern des in 2 dargestellten Prozesses auf verschiedene Arten implementiert werden. Es ist beispielsweise möglich, die zweite Bahn 42 auf den Riemen 30 zu geben, bevor die erste Bahn 41 auf den Riemen 30 gegeben wird, und dann die erste Bahn 41 auf die zweite Bahn 42 zu geben. Es ist auch möglich, solche Mittel, wie eine Nadeldurchstechung oder eine Hochdruck-Wassersäulen-Strahlausstoßung, an Stelle der Prägewalzen 34 zum Verbinden der ersten Bahn 41 und der zweiten Bahn 42 miteinander zu verwenden. Es ist auch eine alternative Anordnung möglich, so dass ein dritter Extruder stromabwärts des zweiten Extruders 32 angeordnet wird. In diesem Fall gibt der dritte Extruder inelastisch dehnbare dritte zusammenhängende Fasern ähnlich den ersten zusammenhängenden Fasern 35 ab, um eine dritte Bahn ähnlich der ersten Bahn 41 auf der zweiten Bahn 42 zu bilden, so dass eine dreischichtige Verbundlage 1 von der ersten Bahn 41 und der zweiten Bahn 42 und dieser dritten Bahn erhalten werden kann. Die dritte Bahn kann hinsichtlich des Harztyps, des Faserdurchmessers und des Aussehens, beispielsweise hinsichtlich der Farbe, der ersten Bahn 41 gleichen oder von dieser verschieden sein.

3 ist ein Diagramm ähnlich 2, worin eine weitere Ausführungsform des Prozesses gemäß dieser Erfindung dargestellt ist. Gemäß dieser Ausführungsform wird die zweite Bahn 42 in Form eines elastisch dehnbaren Films 52 aus thermoplastischem Elastomer von links in 3 in Laufrichtung des Riemens 30 zugeführt. Die erste Bahn 41, die die ersten zusammenhängenden Fasern 35 aufweist, wird auf den Film 52 gegeben. Diese erste Bahn 41 und diese zweite Bahn 42 durchlaufen den Spalt zwischen dem Prägewalzenpaar 34, 34, woraufhin diese erste Bahn 41 und diese zweite Bahn 42 in unterbrochener Weise miteinander heißversiegelt werden, um ähnlich wie bei dem Prozess aus 2 die erste Verbundbahn 43 zu bilden. Die erste Verbundbahn 43 wird weiter durch das erste bis dritte Walzenpaar 3638 gedehnt und dann zusammengezogen, um die zweite Verbundbahn 44 zu bilden. Durch Wärmeversiegeln der ersten Bahn 41 mit der zweiten Bahn 42 in Form des Films 52 auf diese Weise, um die Bindepunkte 4 aus 1 zu bilden, wird gewährleistet, dass diese erste Bahn 41 und diese zweite Bahn 42 selbst dann nicht voneinander getrennt werden, wenn jeder der Bindepunkte 4 so bemessen ist, dass er lediglich 0,03 – 1 mm2 aufweist, oder die Gesamtfläche der Punkte 4 auch so bemessen ist, dass sie lediglich 1 – 10 % der Gesamtfläche der zweiten Verbundlage 44 aufweist, weil die erste Bahn 41 durch die ersten zusammenhängenden Fasern 35 gebildet ist. Es sei bemerkt, dass die Fläche der einzelnen Bindepunkte 4 innerhalb eines Bereichs von 0,03 – 10 mm2 geändert werden kann und dass die Gesamtfläche dieser Punkte 4 innerhalb eines Bereichs von 1 – 50 % der Oberfläche der zweiten Verbundbahn 44 geändert werden kann, falls dies erforderlich ist.

Die durch den erfindungsgemäßen Prozess erhaltene Verbundlage 1 ist hinsichtlich ihrer Dehnbarkeit sowie ihres angenehmen Gefühls ideal und als Gewebe und elastische Elemente geeignet, die für wegwerfbare Windeln, Sanitärtücher, wegwerfbare Unterhosen und wegwerfbare Kleider, wie sie auf dem medizinischen Gebiet verwendet werden, eingesetzt werden.

Der erfindungsgemäße Prozess zur Herstellung der elastisch dehnbaren Verbundlage ermöglicht es, dass das Grundgewicht der Faserbahn in der Verbundlage kleiner ist als wenn die zuvor gedehnte Faserbahn in der Art des Stands der Technik zu der elastischen Bahn zusammengefügt wird, weil die dehnbare Faserbahn in ihrem ungedehnten Zustand mit der elastischen Bahn laminiert und zusammengefügt wird und diese Laminierung dann gedehnt wird. Die Faserbahn wird durch Fasern gebildet, die 100 – 10 Gew.-% Ethylen/Propylen-Copolymer, Ethylen/Propylen/Butan-Copolymer oder dergleichen enthalten. Diese Fasern werden im Laufe des Dehnens und Verdünnens durch Spinnen keinem erheblichen Kristallisationsprozess unterzogen. Daher können die die Faserbahn aufweisende Bahn und die elastische Bahn, die miteinander laminiert und zusammengefügt sind, ohne jede Beschränkung durch die Faserbahn mit einem hohen Verhältnis gedehnt werden, und die zusammenhängenden Fasern können weiter durch Dehnen von ihnen verdünnt werden. Die Schmelzpunktdifferenz zwischen der elastischen Bahn und der Faserbahn ist klein genug, um zu ermöglichen, dass diese beiden Bahnen geeignet zusammengeprägt werden.

Die einzelnen Fasern, welche die Faserbahn bilden, werden einerseits plastisch verformt und verdünnt und andererseits von Wärmeversiegelungs- oder Verflechtungswirkungen befreit, wenn die Verbundlage im Laufe der Herstellung dieser Verbundlage einmal gedehnt wird. Daher ist eine verhältnismäßig kleine zum Dehnen der elastisch dehnbaren Bahn erforderliche Kraft allein ausreichend, um diese Verbundlage anfänglich zu dehnen. Auf diese Weise weist die Verbundlage eine hohe Dehnbarkeit auf und fühlt sich angenehm an.


Anspruch[de]
  1. Dehnbare Verbundlage, umfassend eine elastische Lage mit einer Dehnbarkeit in wenigstens einer von zwei zueinander orthogonalen Richtungen und einem lagenähnlichen Faserstoffverbund mit einer Dehnbarkeit in der besagten einen der zwei Richtungen, wobei der Faserstoffverbund mit mindestens einer Fläche der elastischen Lage verbunden ist,

    wobei die elastische Lage in der besagten einen Richtung um mindestens 80% dehnbar ist; und

    der Faserstoffverbund eine inelastische Dehnbarkeit aufweist und mit der elastischen Lage an in unterbrochener Weise in den beiden Richtungen angeordneten Bindepunkten verbunden ist, wobei die Komponentenfasern, die den Faserstoffverbund bilden, zwischen jedem Paar von in der besagten einen Richtung benachbarten Punkten gekrümmt sind, wobei die Komponentenfasern aus Fasern gebildet sind, die jeweils Etylen/Propylen-Copolymer mit Etylen gewichtsmäßig zu 0,5 bis 10%, Etylen/Propylen/Buten mit Etylen gewichtsmäßig zu 0,5 bis 10% und Buten gewichtsmäßig zu 0,5 bis 15% oder eine Mischung von zumindest zwei aus diesen ausgewählten Copolymeren gewichtsmäßig zu 100 bis 10% aufweisen.
  2. Verbundlage nach Anspruch 1, wobei die Fasern eine Mischung von einem der Copolymere und von Propylen-Homopolymer aufweisen und der Inhalt des Homopolymers gewichtsmäßig zwischen 0 und 90% liegt.
  3. Verbundlage nach Anspruch 1, wobei die elastische Lage und der Faserstoffverbund miteinander an den Bindepunkten heißversiegelt sind.
  4. Verfahren zum Herstellen einer Verbundlage umfassend eine in einer Richtung inelastisch dehnbare erste Bahn aus thermoplastischer Chemiefaser und eine mindestens in der einen Richtung elastisch dehnbare zweite Bahn aus thermoplastischem Kunstharz, wobei die erste Bahn mit mindestens einer Fläche der zweiten Bahn verbunden wird, so dass die Verbundlage in der einen Richtung elastisch dehnbar ist; wobei die erste Bahn durch Fasern gebildet wird, die jeweils Etylen/Propylen-Copolymer mit Etylen gewichtsmäßig zu 0,5 bis 10%, Etylen/Propylen/Buten mit Etylen gewichtsmäßig zu 0,5 bis 10% und guten gewichtsmäßig zu 0,5 bis 15% oder eine Mischung von mindestens zwei aus diesen ausgewählten Copolymeren gewichtsmäßig zu 100 bis 10% aufweisen, und wobei die erste Bahn eine Bruchdehnung von mindestens 150% aufweist und die zweite Bahn in der einen Richtung um mindestens 80% elastisch dehnbar ist; wobei die erste und die zweite Bahn miteinander verbunden und gedehnt werden, um die dehnbare Verbundlage durch die folgenden Schritte zu formen:

    a) ständiges Zuführen der ersten Bahn in der besagten einen Richtung;

    b) ständiges Zuführen der zweiten Bahn in der besagten einen Richtung und Plazieren der zweiten Bahn auf der ersten Bahn;

    c) Verbinden der ersten und der zweiten Bahn, die in Schritt b) aufeinander plaziert wurden, miteinander in unterbrochener Weise in der besagten einen Richtung und wahlweise auch in der dazu orthogonalen Richtung;

    d) Dehnen der ersten und der zweiten Bahn, die miteinander in Schritt c) verbunden wurden, in der einen Richtung und wahlweise auch in der dazu orthogonalen Richtung innerhalb einer Elastizitätsgrenze der zweiten Bahn und innerhalb einer Bruchdehnung der ersten Bahn; und

    e) Kontrahieren lassen der ersten und der zweiten Bahn, die in Schritt d) gedehnt wurden, um die Verbundlage zu erhalten.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste und die zweite Bahn in Schritt d) um mindestens 80% gedehnt werden.
  6. Durch ein Verfahren nach Anspruch 4 erhaltene dehnbare Verbundlage.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com