DE60123351T2

DE60123351T2 - Verfahren zur Herstellung einer elastischen Verbundfolie

Info

Publication number: DE60123351T2
Application number: DE2001623351
Authority: DE
Inventors: Satoru Kawanoe-shi Tange
Original assignee: Unicharm Corp
Current assignee: Unicharm Corp
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: AU6550001A; SG101469A1; US6736917B2; BR0104944A; CA2355924A1; ES2270964T5; MY126091A; EP1184014A3; KR100791865B1; AU781448B2; JP3658301B2; DE60123351T3; EP1184014B1; ES2270964T3; EP1184014B2; KR20020018598A; CN1267073C; CA2355924C; JP2002069816A; US20020023710A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer elastisch dehn- und kontrahierbaren Verbundbahn, bestehend aus einer elastisch dehn- und kontrahierbaren Bahn und einer unelastisch dehnbaren Faserbahn.
Die japanische Patent-Offenlegungsschrift 1996-504693A beschreibt eine mehrlagige elastische Einlage als ein Beispiel dieser Art von Verbundbahn und ein Verfahren zu deren Herstellung. Dieses Herstellungsverfahren für eine mehrlagige elastische Einlage umfasst das Übereinanderanordnen einer gummielastischen Lage und einer unelastischen Faserlage, deren intermittierendes Verbinden, das Dehnen der Kombination bis in die Nähe der Bruchdehnungsgrenze der unelastischen Faserlage und schließlich das Entspannen der Kombination.
Bei der mit dem vorstehend beschriebenen bekannten Herstellungsverfahren erhaltenen Verbundbahn (elastische Einlage) kann die gummielastische Lage nach Aufheben der Spannung nicht wieder ihre ursprünglichen Abmessungen annehmen. Der resultierende Unterschied in den Abmessungen bewirkt manchmal eine bleibende Verformung in der Verbundbahn. Diese bleibende Verformung ist ein erster Faktor, der die Verbundbahn in der Dehnungsrichtung länger werden lässt als vor dem Dehnen. Außerdem unterliegt die unelastische Faserlage beim Dehnen einer plastischen Verformung, so dass ihre Abmessungen nach dem Dehnen größer als davor sind. Wenn die Gummilage entspannt wird, bewirkt dieser Unterschied in den Abmessungen, dass das scheinbare Volumen der unelastischen Faserlage zunimmt. Das größere Volumen wird zu einem zweiten Faktor, der die Abmessungen der Verbundbahn gegenüber vor dem Dehnen vergrößert, indem eine Erholung der gummielastischen Lage verhindert wird, das heißt indem deren elastische Kontraktion begrenzt wird. Aufgrund dieser beiden Faktoren weist die Verbundbahn, wenn sie erneut bis in die Nähe der Bruchdehnungsgrenze der unelastischen Faserlage gedehnt wird, eine prozentual geringere Dehnung als beim erstmaligen Dehnen bis in die Nähe der Bruchdehnungsgrenze der unelastischen Faserlage auf.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Herstellen einer Verbundbahn, das den Einfluss des vorstehend beschriebenen ersten Faktors in dem bekannten Herstellungsverfahren verringern und daher den Bereich vergrößern kann, der eine elastische Dehnung und Kontraktion der Bahn zulässt.
Um dieses Ziel zu erreichen, ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer in einer Richtung elastisch dehn- und kontrahierbaren Verbundbahn gerichtet, wobei eine elastisch dehn- und kontrahierbare
erste Bahn mit einer oberen und einer unteren Fläche in einer Richtung kontinuierlich zugeführt wird, eine unelastisch dehnbare zweite Bahn aus thermoplastischen Kunststofffasern auf mindestens eine Fläche der ersten Bahn aufgebracht wird und die erste und die zweite Bahn in einer Richtung intermittierend miteinander verbunden werden.
In dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren für die Verbundbahn ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass

(a) die erste Bahn kontinuierlich in der einen Richtung zugeführt und in der einen Richtung in einem Bereich, der ihre elastische Dehnung und Kontraktion zulässt, gedehnt wird,
(b) man die gedehnte erste Bahn unter der Wirkung ihrer elastischen Kontraktionskraft kontrahieren lässt und
(c) nach dem Kontrahieren die zweite Bahn auf mindestens eine Fläche der ersten Bahn aufgebracht und in der einen Richtung intermittierend mit der ersten Bahn verbunden wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nach dem Schritt (c) außerdem

(d) eine sekundäre Dehnung durchgeführt, bei der die beiden miteinander verbundenen Bahnen in der einen Richtung in dem Bereich, der eine elastische Dehnung und Kontraktion der ersten Bahn zulässt, gedehnt werden, und
(e) eine sekundäre Kontraktion durchgeführt, bei der man die beiden gedehnten Bahnen unter der Wirkung der elastischen Kontraktionskraft der ersten Bahn kontrahieren lässt.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Verbundbahn.
2 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Herstellen der Verbundbahn.
Das Verfahren zum Herstellen einer elastisch dehn- und kontrahierbaren Verbundbahn nach der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer durch Anwendung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung hergestellten elastisch dehn- und kontrahierbaren Verbundbahn 1.
Die Verbundbahn 1 ist zur Verwendung als ein flüssigkeitsdurchlässiges oder -undurchlässiges Deckmaterial für einen Wegwerf-Trageartikel wie zum Beispiel eine Wegwerfwindel, eine Damenbinde, einen Wegwerf-Arztkittel oder dergleichen geeignet und weist eine obere Lage 2 und eine untere Lage 3 auf, die an Verbindungsbereichen 4 durch Verschmelzen miteinander verbunden sind. Die Verbundbahn 1 ist von den Richtungen der zueinander senkrechten doppelseitigen Pfeile, wie durch gestrichelte Linien angedeutet, mindestens in der Richtung Y-Y elastisch dehn- und kontrahierbar.
Die obere Lage 2 der Verbundbahn 1 ist von den Richtungen X-X und Y-Y mindestens in der Richtung Y-Y unelastisch dehnbar. Diese obere Lage 2 besteht aus einer Masse von kontinuierlich zwischen den Verbindungsbereichen 4 und 4 verlaufenden thermoplastischen Kunststofffasern, vorzugsweise langen Faser und besonders bevorzugt einer Masse von kontinuierlichen Fasern 6. Bei der bevorzugten oberen Lage 2 sind die Fasern 6 in Verbindungsbereichen 4 miteinander verschmolzen, zwischen den Verbindungsbereichen 4 jedoch vereinzelt, so dass sie weder miteinander verschweißt noch mechanisch eng miteinander verschlungen sind. Die Länge eines Abschnitts der einzelnen Fasern 6, die sich zwischen benachbarten Verbindungsbereichen 4 erstrecken, zum Beispiel die Länge eines Abschnitts der Faser 6a, die sich zwischen den Verbindungsbereichen 4a und 4a erstreckt, ist größer als die lineare Entfernung zwischen den Verbindungsbereichen 4a und 4a. Das heißt, die Faser 6 erstreckt sich über eine obere Fläche der unteren Lage 3, wobei sie unregelmäßige Kurven beschreibt. Wird die Verbundbahn in der Richtung Y-Y gedehnt, ändern die Fasern 6 ihre Ausrichtung zwischen den Verbindungsbereichen 4 und 4, um linear in der Richtung Y-Y zu verlaufen. Wenn sich die Verbundbahn 1 wieder kontrahiert, beschreiben die Fasern 6 wieder Kurven.
Die untere Lage 3 der Verbundbahn 1 ist in der Richtung Y-Y und vorzugsweise in beiden Richtungen X-X und Y-Y
elastisch dehn- und kontrahierbar. Die untere Lage 3 besteht aus einer Masse von kurzen, langen oder kontinuierlichen Fasern aus elastischen Materialien wie zum Beispiel thermoplastischen Elastomeren oder alternativ aus einer aus solchen elastischen Materialien hergestellten Folie oder dergleichen. Im Falle von Fasern hat die untere Lage die Form eines Vlieses oder Gewebes, vorzugsweise integriert durch mechanisches Verschlingen oder Verschmelzen der Fasern. Die untere Lage 3 arbeitet so, dass sie sich
elastisch dehnt, wenn die Verbundbahn 1 von einer äußeren Kraft in der Richtung Y-Y gedehnt wird, und ein Zusammenziehen der Verbundbahn 1 bewirkt, wenn diese von der Kraft entlastet wird.
2 zeigt ein Diagramm eines Herstellungsverfahrens für die in 1 gezeigte Verbundbahn 1. Auf der linken Seite der Zeichnung sind ein erstes Endlosband 31 und ein zweites Endlosband 32, die beide nach rechts laufen, einander gegenüberliegend angeordnet, um dazwischen einen ersten Dehnungsschritt 71 und einen ersten Kontraktionsschritt 72 durchzuführen. Ein erster Extruder 33 und ein zweiter Extruder 34 sind über den Endlosbändern 31 bzw. 32 angeordnet. Die Extruder 33 und 34 weisen jeweils mehrere in einer Reihe quer zu den Endlosbändern 31 und 32 angeordnete Düsen 37 und 38 auf. Ein Saugkanal 31a und 32a ist direkt unter dem Extruder 33 und 34 durch das Endlosband 31 und 32 hindurch angeordnet. Am ersten Dehnungsschritt 71 sind ein Paar erster Rollen 73 und ein Paar zweiter Rollen 74 beteiligt. Die zweite Rolle 74 dreht sich mit einer höheren Geschwindigkeit als die erste Rolle 73. Am ersten Kontraktionsschritt 72 sind mehrere im Wesentlichen in Maschinenrichtung angeordnete dritte Rollen 76 beteiligt. Die vorderste dritte Rolle 76 läuft mit einer Umfangsgeschwindigkeit nahe der der zweiten Rolle 74, die folgenden dritten Rollen 76 laufen langsamer mit nach hinten hin abnehmenden Umfangsgeschwindigkeiten und die hinterste dritte Rolle wird so geregelt, dass sie in ihrer Umfangsgeschwindigkeit mit der ersten Rolle 73 übereinstimmt. Eine Führungsrolle 75 ist vor und hinter dem ersten Kontraktionsschritt 72 vorgesehen.
Mehrere Ströme von elastisch dehn- und kontrahierbaren ersten Endlosfasern 41 aus thermoplastischem Elastomer werden aus den Düsen 37 des ersten Extruders 33 ausgebracht und unter der Saugwirkung des Kanals 31a auf das erste Endlosband 31 geleitet. Die ersten Endlosfasern 41 werden vorzugsweise über dem ersten Endlosband 31 miteinander verschmolzen und zu einer ersten Bahn 41a in Form eines Vlieses ausgelegt. Die erste Bahn 41a wird in Maschinenrichtung transportiert und dann in einem bestimmten Dehnverhältnis soweit erforderlich in Maschinenrichtung gedehnt. Die erste Bahn 41a wird bis zum ersten Kontraktionsschritt 72 transportiert, wo sie von der Spannung entlastet wird und sich zusammenziehen (kontrahieren) kann, während sie durch die in abnehmender Umfangsgeschwindigkeit angeordneten dritten Rollen 76 geführt wird. Nach dem Kontrahieren wird die
erste Bahn 41a zum zweiten Endlosband 32 weitertransportiert. Mehrere Ströme von unelastisch dehnbaren zweiten Endlosfasern 52 aus thermoplastischem Kunstharz werden aus den Düsen 38 des zweiten Extruders 34 ausgebracht und unter der Saugwirkung des Kanals 32a auf die erste Bahn 41a geleitet, um eine zweite Bahn 52a zu bilden.
Die aufeinandergelegten ersten und zweiten Bahnen 41a und 52a werden zwischen ein Paar Heißprägerollen 47 geführt und durch Verschmelzen an in Abständen in Maschinenrichtung angeordneten Verbindungsbereichen 4 miteinander verbunden (siehe 1), um die in 1 gezeigte Verbundbahn 1 zu bilden.
Bei Bedarf kann die Verbundbahn 1 gesteuert werden, um sie in Maschinenrichtung weiterzutransportieren und zu einer zweiten Verbundbahn 1a zu verarbeiten. Ein in Maschinenrichtung folgender nächster Schritt ist ein zweiter Dehnungsschritt 82 mit einem Paar vierter Rollen 84 und einem Paar fünfter Rollen 85, in dem die Verbundbahn 1 in einem bestimmten Dehnverhältnis soweit erforderlich in Maschinenrichtung gedehnt wird. In dem zweiten Dehnungsschritt 82 läuft die fünfte Rolle 85 mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit als die vierte Rolle 84. Nach Passieren der fünften Rollen 85 wird die Verbundbahn 1 weitertransportiert und läuft in ein Paar Transportrollen 57 ein, die mit fast derselben Umfangsgeschwindigkeit laufen wie die ersten Rollen 73. Die in dem zweiten Dehnungsschritts 82 gedehnte Verbundbahn 1 wird in dem zweiten Kontraktionsschritt 82 mit den fünften Rollen 85 und den Transportrollen 57 von der Spannung entlastet, unter der Wirkung der elastischen Kontraktionskraft der ersten Bahn 41a kontrahieren gelassen und danach als die zweite Verbundbahn 1a um eine Rolle gewickelt. Wenn die in 1 gezeigte Verbundbahn 1 einem einzelnen Zyklus aus Dehnung und Kontraktion unterzogen wird, ergibt sich die zweite Verbundbahn 1a, die für ähnliche Zwecke wie die Verbundbahn 1 geeignet ist.
In dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren für die Verbundbahn 1 kann zum Beispiel SEPS oder dergleichen als das thermoplastische Elastomer verwendet werden, das das Ausgangsmaterial für die ersten Endlosfasern 41 bildet. Die Verwendung von ersten Endlosfasern 41 mit einem Faserdurchmesser von 18 μm ergibt eine erste Bahn 41a mit einem Basisgewicht von 31,9 g/m². Diese erste Bahn 41a weist in Maschinenrichtung eine Reißfestigkeit von 2,35 N pro Breite von 50 mm und eine Bruchdehnung von 447 % auf. Im ersten Dehnungsschritt 71 liegt das Dehnverhältnis in einem Bereich, der eine elastische Dehnung und Kontraktion der ersten Bahn 41a zulässt, sowie innerhalb der Bruchdehnung der zweiten Bahn 52a. Ein 100 mm langes Stück der
ersten Bahn 41a kann zum Beispiel im ersten Dehnungsschritt 71 um 120 % seiner ursprünglichen Länge gedehnt werden, das heißt auf eine Länge von 220 mm. Dieses Stück lässt man im ersten Kontraktionsschritt 72 auf eine Länge von 113,5 mm kontrahieren. Das heißt, wenn die erste Bahn 41a um 120 % ihrer ursprünglichen Länge gedehnt wird, wird eine bleibende Verformung von 13,5 mm (13,5 %) pro 100 mm der ersten Bahn 41a erzeugt. Diese bleibende Verformung wird vorstellbar der Neuausrichtung der ersten Endlosfasern 41 in der ersten Bahn 41a zugeschrieben. Eine solche bleibende Verformung wird im Allgemeinen verringert, wenn die erste Bahn 41a die Form einer elastischen Folie hat.
Beispiele für thermoplastische Kunstharze zur Verwendung als Ausgangsmaterial für die zweiten Endlosfasern 52 sind unter anderem Polypropylen, eine Mischung von Polypropylen und einem Terpolymer aus Propylen, Ethylen und Buten im Gewichtsverhältnis von 60:40, Polyester, Polyethylen und dergleichen. Als ein Beispiel kann die vorstehend genannte Mischung von Polypropylen und Terpolymer verwendet werden, um die zweiten Endlosfasern 52 mit einem Durchmesser von 17,5 μm und einer prozentualen Dehnung von 311 % zu bilden und aus diesen Fasern 52 die zweite Bahn 52a mit einem Basisgewicht von 15,0 g/m² zu bilden.
Zur Illustration des Falls, bei dem diese zweite Bahn 52a mit der vorstehend genannten ersten Bahn 41a verbunden ist, die durch Dehnung um 120 % und anschließende Kontraktion und Messung einer Länge von 113,5 mm erhalten wird, um die Verbundbahn 1 zu bilden, führt die Dehnung der Verbundbahn 1 um 100 % im zweiten Dehnungsschritt 82 und die anschließende Kontraktion im zweiten Kontraktionsschritt 77 zu der zweiten Verbundbahn 1a, die eine elastische Erholung von 93 % aus einer Dehnung von 100 % und eine bleibende Restverformung von 7 % aufweist.
Zum Vergleich mit dieser Verbundbahn 1 wurde eine bekannte elastische Einlage durch Verbinden der 113,5 mm langen ersten Bahn 41a vor dem ersten Dehnen mit der 113,5 mm langen zweiten Bahn 52b erhalten. Die elastische Einlage wurde um 100 % gedehnt und dann kontrahieren gelassen. Die elastische Erholung betrug 80 %, bei einer bleibenden Restverformung von 20 %. Die stärkere bleibende Verformung lag mehr in der elastischen Einlage als in der Verbundbahn 1 vor. Wie der Vergleich zeigt, weist die Verbundbahn 1 gegenüber der bekannten elastischen Einlage eine bessere
elastische Erholung, eine höhere elastische Dehnung und
einen größeren Bereich der elastischen Dehnung und Kontraktion auf.
Bei dem Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung wird die unelastisch dehnbare zweite Bahn 52a mit einer Bruchdehnung von 40 % oder höher, vorzugsweise 70 % oder höher und besonders bevorzugt 100 % oder höher bezogen auf die Maschinenrichtung und die Querrichtung in mindestens der Maschinenrichtung verwendet. Die elastisch dehn- und kontrahierbare erste Bahn 41a weist vorzugsweise eine höhere Bruchdehnung als die zweite Bahn 52a auf. Besonders bevorzugt behält die erste Bahn 41a ihre Fähigkeit zur
elastischen Dehnung und Kontraktion auch bei der Bruchdehnung der zweiten Bahn 52a. Die Verbundbahn 1 mit einem Aufbau aus dieser ersten und zweiten Bahn 41a und 52a kann bis in die Nähe der Bruchdehnungsgrenze der zweiten Bahn 52a gedehnt werden. Wenn die Endlosfasern 52, die die zweite Bahn 52a bilden, durch mechanisches Verschlingen oder Verschmelzen miteinander verbunden sind, werden die Fasern 52 vorzugsweise im zweiten Dehnungsschritt 76 weitgehend aus der Verbindung befreit und dadurch vereinzelt. Dadurch erhöht sich das Volumen der zweiten Bahn 52a beim Kontrahieren, so dass die Verbundbahn 1 einen weicheren Hautkontakt bietet.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Verbundbahn 1 in einer dreilagigen Struktur gebildet werden, indem die zweite Bahn 52a auf obere und untere Flächen der ersten Bahn 41a gelegt wird. In diesem Fall können die mit den
oberen und unteren Flächen der ersten Bahn 41a verbundenen zweiten Bahnen 52a und 52a dieselben Eigenschaften aufweisen oder sich in einer der Eigenschaften Basisgewicht, Dichte, Art des thermoplastischen Kunstharzes zum Bilden der Endlosfasern 52, Faserdurchmesser und Faserlänge unterscheiden. Die gezeigten ersten und zweiten Endlosfasern 41 und 52 können in kurze Fasern mit einer Länge von 50 mm
oder weniger oder in lange Fasern mit einer Länge von ungefähr 50 bis 300 mm geändert werden.
Bei dem Herstellungsverfahren für eine elastisch dehn- und kontrahierbare Verbundbahn nach der vorliegenden Erfindung werden eine elastisch dehn- und kontrahierbare Bahn, die durch eine Abfolge von Dehnung und Kontraktion zur Beseitigung eines großen Teils der bleibenden Verformung erhalten wird, und eine unelastisch dehnbare Bahn aufeinandergelegt und dann miteinander verbunden. Daher weist die resultierende Verbundbahn im Vergleich zu einer elastischen Einlage, die mit einem herkömmlichen Herstellungsverfahren erhalten wird, bei dem eine elastisch dehn- und kontrahierbare Bahn und eine unelastisch dehnbare Bahn aufeinandergelegt und dann miteinander verbunden werden, einen größeren Bereich der elastischen Dehnung und Kontraktion auf.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer in einer Richtung elastisch dehn- und kontrahierbaren Verbundfolie, wobei eine elastisch dehn- und kontrahierbare erste Bahn mit einer oberen und einer unteren Fläche in der einen Richtung kontinuierlich zugeführt wird, eine unelastisch dehnbare zweite Bahn aus thermoplastischen Kunststofffasern auf mindestens eine Fläche der ersten Bahn aufgebracht wird, und die erste und die zweite Bahn in einer Richtung intermittierend miteinander verbunden werden, wobei (a) die erste Bahn kontinuierlich in der einen Richtung zugeführt und in der einen Richtung in einem Bereich, der ihre elastische Dehnung und Kontraktion zulässt, gedehnt wird, (b) man die gedehnte erste Bahn unter ihrer elastischen Kontraktionskraft kontrahieren lässt, und (c) nach dem Kontrahieren die zweite Bahn auf mindestens eine Fläche der ersten Bahn aufgebracht und in der einen Richtung intermittierend mit der ersten Bahn verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1 wobei nach dem Schritt (c): (d) eine sekundäre Dehnung durchgeführt wird, bei der die beiden miteinander verbundenen Bahnen in der einen Richtung in dem Bereich, der eine elastische Dehnung und Kontraktion der ersten Bahn zulässt, gedehnt werden, und (e) eine sekundäre Kontraktion durchgeführt wird, bei der man die beiden gedehnten Bahnen unter der elastischen Kontraktionskraft der ersten Bahn kontrahieren lässt.
Verfahren nach Anspruch 2 wobei die thermoplastischen Kunststofffasern in der zweiten Bahn durch mechanisches Verwirren oder Verschmelzen miteinander verbunden und im Schritt (c) aus der Verbindung befreit und dadurch vereinzelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 wobei die zweite Bahn mit der oberen und der unteren Fläche der ersten Bahn verbunden wird und die mit der oberen bzw. der unteren Fläche der ersten Bahn verbundenen zweiten Bahnen sich in einer der Eigenschaften Flächenmasse und Dichte der Bahn; Art des thermoplastischen Kunstharzes; Durchmesser und Länge der Fasern voneinander unterscheiden.
Verfahren nach Anspruch 1 wobei die erste Bahn entweder in Form eines elastisch dehn- und kontrahierbaren Vlieses oder Gewebes aus thermoplastischen Kunststofffasern oder in Form einer elastisch dehn- und kontrahierbaren Folie aus einem thermoplastischen Kunstharz vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1 wobei die thermoplastischen Kunststofffasern in der zweiten Bahn kontinuierliche, lange oder kurze Fasern sind.