DE69019483T2

DE69019483T2 - Vielseitig streckbares, elastisches Verbundmaterial und dessen Herstellungsverfahren.

Info

Publication number: DE69019483T2
Application number: DE69019483T
Authority: DE
Inventors: Michael Tod Morman
Original assignee: Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc
Priority date: 1989-12-15
Filing date: 1990-12-12
Publication date: 1995-10-05
Anticipated expiration: 2010-12-13
Also published as: MX172324B; KR0153472B1; EP0432755B1; DE69019483D1; ES2071732T3; EP0432755A1; US5114781A; CA2030290A1; AU636936B2; BR9006327A; KR910011452A; ZA909777B; AU6805590A; ATE122737T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elastisches, in mindestens zwei Richtungen dehnbares Verbundmaterial sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Kunststoffvliese, die durch Vliesextrusionsverfahren wie z.B. Schmelzblas- und Spinnbindeverfahren hergestellt werden, können so kostengünstig zu Produkten und Produktbestandteilen verarbeitet werden, daß diese Produkte als Wegwerfprodukte gelten können, die nur einmal oder einige wenige Male benutzt werden. Beispiele solcher Produkte sind Windeln, Servietten, Wischtücher, Kleidungsstücke, Matratzenauflagen und Erzeugnisse für die weibliche Hygiene.
Eines der auf diesem Gebiet auftretenden Probleme ist die Bereitstellung eines elastischen Materials, das nachgibt und flexibel ist und sich dabei angenehm anfühlt. Es ist schwierig, ein elastisches Material herzustellen, das nicht das Gefühl von Kunststoff oder Gummi hervorruft. Die Eigenschaften der elastischen Materialien können verbessert werden, indem man ein Laminat aus einem elastischen Material mit einem oder mehreren nichtelastischen Materialien, die ein besseres Gefühl beim Anfassen erzeugen, auf dessen Oberfläche herstellt.
Vliesstoffe, die aus nichtelastischen Polymeren wie z.B. Polypropylen hergestellt werden, gelten im allgemeinen als nichtelastisch. Die mangelnde Elastizität beschränkt gewöhnlich den Einsatz dieser Vliesstoffmaterialien auf Anwendungen, bei denen Elastizität nicht erforderlich oder nicht erwünscht ist.
Verbundstoffe aus elastischen und nichtelastischen Materialien werden hergestellt, indem man nichtelastische Materialien mit elastischen Materialien in einer Art und Weise verbindet, daß das Verbundmaterial insgesamt üblicherweise in eine Richtung gestreckt oder gedehnt werden kann, so daß es in Bekleidungsmaterialien, Kissen oder Auflagen, Windeln und Erzeugnissen für die persönliche Hygiene verwendet werden kann.
In einem solchen Verbundmaterial wird ein nichtelastisches Material mit einer elastischen Lage oder Bahn verbunden, während sich diese in einem gedehnten Zustand befindet, so daß bei Entspannung der elastischen Bahn sich das nichtelastische Material zwischen den Stellen, an denen es mit dem elastischen Material verbunden ist, zusammenzieht. Das so erhaltene elastische Verbundmaterial ist in dem Maße dehnbar, in dem das zwischen den Bindestellen zusammengezogene oder gekräuselte Material eine Streckung oder Dehnung der elastischen Bahn erlaubt. Ein Beispiel für ein Verbundmaterial dieses Typs ist in der US-Patentschrift 4,720,415 (Vander Wielen, et al.), ausgegeben am 19.1.1988, offenbart.
Anstelle des in dem Verbundstoff von Vander Wielen et al. verwendeten nichtelastischen kräuselbaren Materials könnte eine andere, elastische Bahn eingesetzt werden, so daß das resultierende Verbundmaterial in mehr als eine Richtung dehnbar wäre. Ein nur aus elastischen Lagen hergestellter Verbundstoff hätte jedoch den unerwünschten Effekt, daß er sich wie Kunststoff oder Gummi anfühlte, was wiederum durch die Herstellung von Verbundmaterialien ausgeschlossen werden soll.

Definitionen:

Der Begriff "elastisch", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf jedes Material, das bei Anwendung einer Spannkraft dehnbar ist, d.h. um mindestens etwa 60% in die Länge gezogen werden kann (also auf eine gedehnte, gespannte Länge, die mindestens etwa 160% der entspannten, nicht gedehnten Länge ausmacht, gestreckt werden kann), und das sich um mindestens 55% seiner Ausdehnung zurückbildet, wenn die Streckungs- bzw. Dehnungskraft gelöst wird. Ein hypothetisches Beispiel wäre z.B. eine 2,54 cm (1 Inch) lange Probe aus einem Material, das auf mindestens 4,06 cm (1,60 Inch) gedehnt werden kann, und das, nachdem es auf 4,06 cm (1,6 Inch) gedehnt und anschließend losgelassen wurde, sich auf eine Länge von nicht mehr als 3,23 cm (1,27 Inch) zurückbildet. Viele elastische Materialien können um wesentlich mehr als 60% (d.h. auf wesentlich mehr als 160% ihrer Länge im entspannten Zustand) gedehnt werden, z.B. um 100% und mehr, und viele dieser Materialien bilden sich nach Lösung der Dehnungskraft im wesentlichen auf ihre ursprüngliche, entspannte Länge, beispielsweise auf bis zu 105% ihrer ursprünglichen, entspannten Länge zurück.
Der Begriff "nichtelastisch", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf jede Art von Material, das nicht unter die oben angeführte Definition von "elastisch" fällt.
Die Begriffe "zurückbilden" und "Rückbildung" beziehen sich in diesem Zusammenhang auf das Zusammenziehen eines gedehnten Materials nach Beendigung einer Spannkraft, mit der das Material gedehnt oder gestreckt worden war. Wird beispielsweise ein Material einer entspannten, ungedehnten Länge von 2,54 cm (1 Inch) durch Dehnung um 50% auf eine Länge von 3,81 cm (1,5 Inch) gebracht, verlängert es sich um 50% (d.h. 0,5 Inch) und weist eine gedehnte Länge auf, die 150% der entspannten Länge beträgt. Wenn sich dieses gedehnte Material nach Lösen der Spann- und Dehnkraft zusammenzieht, d.h. auf eine Länge von 2,79 cm (1 1/10 Inch) zurückbildet, heißt das, daß sich das Material um 80% (= 1,02 cm; 0,4 Inch) seiner Dehnung von 1,27 cm (0,5 Inch) erholt hat. Die Rückbildung oder Erholung kann folgendermaßen ausgedrückt werden:
[(maximale Dehnungslänge - endgültige Probenlänge)/(maximale Dehnungslänge - ursprüngliche Probenlänge)] x100.
Der Begriff "Vliesstoff", wie er hier verwendet wird, bezeichnet ein Vlies, das eine Struktur aus einzelnen Fasern oder Fäden aufweist, die miteinander verschlungen sind, jedoch nicht in einer erkennbaren, sich wiederholenden Art und Weise. Vliesstoffe wurden in der Vergangenheit durch eine Vielzahl verschiedener Verfahren, z.B. Schmelzblasverfahren, Spinnbindeverfahren und Krempelvliesverfahren, hergestellt.
Der Begriff "Mikrofasern", wie er hier verwendet wird, bezeichnet Fasern mit kleinem Durchmesser, wobei ihr durchschnittlicher Durchmesser nicht mehr als 100 um beträgt, beispielsweise etwa 0,5 bis etwa 50 um; insbesondere beträgt der durchschnittliche Durchmesser von Mikrofasern etwa 4 bis etwa 40 um.
Der Begriff "schmelzgeblasene Fasern", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf Fasern, die hergestellt werden, indem ein geschmolzenes thermoplastisches Material durch eine Vielzahl feiner, üblicherweise kreisförmiger Düsenkapillaren in Form schmelzflüssiger Fäden oder Filamente in einen mit hoher Geschwindigkeit fließenden Gasstrom (z.B. Luftstrom) extrudiert werden, wobei die Fäden aus geschmolzenem thermoplastischen Material verfeinert und somit ihr Durchmesser verringert wird, evtl. auf Mikrofasergröße reduziert wird. Anschließend werden die schmelzgeblasenen Fasern von dem schnell fließenden Gasstrom mitgerissen und auf einer Sammelfläche abgelegt, wo sie eine Bahn aus willkürlich verteilten schmelzgeblasenen Fasern bilden. Solch ein Verfahren ist beispielsweise in der US-Patentschrift 3,849,241 (Buntin) offenbart, die hiermit zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird.
Der Begriff "spinngebundene Fasern", wie er hier verwendet wird, betrifft Fasern mit kleinem Durchmesser, die hergestellt werden, indem ein geschmolzenes thermoplastisches Material in Form von Filamenten aus einer Vielzahl feiner, üblicherweise kreisförmiger Kapillaren einer Spinndüse extrudiert wird, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente anschließend durch Reduktionsstrecken oder andere bekannte Spinnbindungsmechanismen rasch verringert wird. Die Herstellung spinngebundener Vliesstoffe ist in Patentschriften wie der US-PS 4,340,563 (Appel et al.) und US-PS 3,692,618 (Dorschner et al.) beschrieben. Die Offenbarungen dieser beiden Patentschriften werden hiermit zum Zwecke der Bezugnahme zitiert.
Der Begriff "Faser-Faser-Bindung", wie er hier verwendet wird, betrifft Verbindungen, die erzeugt werden, indem einzelne Fasern miteinander verschlungen werden und ohne Einsatz eines Wärmebindungsverfahrens eine zusammenhängende Vliesstruktur bilden. Eine derartige Faserverschlingung ist den Schmelzblasverfahren eigen, kann jedoch ebenso in Verfahren wie z.B. der hydraulischen Verschlingung oder dem Vernadeln erzeugt oder verstärkt werden. Alternativ und/oder zusätzlich kann ein Bindemittel eingesetzt werden, um die erwünschte Bindung zu verstärken und die strukturelle Kohäsion eines Faservlieses zu erhalten. Es können zu diesem Zweck pulverförmige Bindemittel und chemische Bindungsverfahren mit Lösemitteln eingesetzt werden.
Der Begriff "Bahn" oder "Lage", wie er hier verwendet wird, bezeichnet eine Schicht, bei der es sich entweder um einen Film oder eine Vliesbahn handeln kann.
Der Begriff "verengtes Material", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf jedes Material, das in mindestens einer Abmessung zusammengeschnürt wurde, indem eine Spannkraft senkrecht zu der gewünschten Einschnürungs- oder Verengungsrichtung angelegt wurde. Verfahren, die zum Verengen eines Materials in dieser Art und Weise eingesetzt werden können, sind beispielsweise Streck- oder Ziehverfahren.
Der Begriff "verengbares Material", wie er hier verwendet wird, bezeichnet jedes beliebige Material, das verengt werden kann.
Der Begriff "reversibel verengtes Material", wie er hier verwendet wird, bezeichnet einen Stoff, das aus einem Material hergestellt wird, das im verengten Zustand einer Behandlung unterzogen wurde, um ihm ein "Formgedächtnis" zu verleihen, so daß bei Anlegen einer Kraft zum Ausdehnen des Materials in die Abmessungen, wie sie vor der Verengung vorlagen, und bei anschließendem Lösen dieser Kraft sich die behandelten, verengten Teile im allgemeinen auf ihre Verengungsabmessungen zurückbilden. Eine derartige Behandlungsform ist z.B. das Anwenden von Wärme. Im allgemeinen beschränkt sich die Ausdehnung des reversibel verengten Materials auf die Abmessungen, wie sie vor der Verengung vorlagen. Daher führt eine Ausdehnung, die die Abmessungen, wie sie vor der Verengung vorlagen, zu weit überschreitet, zu einem Materialversagen, es sein denn, das Material ist elastisch. Ein reversibel verengtes Material kann mehr als eine Schicht aufweisen, z.B. mehrere Schichten aus spinngebundenem Vlies, mehrere Schichten aus schmelzgeblasenem Vlies, mehrere Schichten aus Krempelvlies oder einem anderen geeigneten Material oder Gemischen davon.
Der Begriff "prozentuale Verengung", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf das durch Messen der Differenz zwischen der nicht verengten Abmessung und der verengten Abmessung des verengbaren Materials und anschließendem Dividieren dieser Differenz durch die nicht verengte Abmessung des verengbaren Materials bestimmte Verhältnis.
Der Begriff "elastisches Verbundmaterial", wie er hier verwendet wird, bezeichnet ein mehrlagiges Material, das imstande ist, sich in mindestens zwei Richtungen zu dehnen und zurückzubilden, und das mindestens eine elastische Schicht aufweist, die an mindestens drei, in nicht linearer Weise angeordneten Stellen mit einem reversibel verengten Material verbunden ist, wobei das reversibel verengte Material zwischen mindestens zwei dieser Stellen zusammengezogen ist. Das elastische Verbundmaterial der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, sich in mindestens einer Richtung, z.B. in Faserrichtung, in dem Maße zu dehnen und zurückzubilden, wie die Fältchen in dem reversibel verengten Material eine Dehnung des elastischen Materials gestatten. Das elastische Verbundmaterial ist auch imstande, sind in mindestens eine andere Richtung, z.B. in eine im allgemeinen parallel zur Verengung des reversibel verengten Materials verlaufenden Richtung (z.B. üblicherweise quer zur Faserrichtung) zu dehnen und zurückzubilden. Das elastische Verbundmaterial kann in diese Richtung bis zu der Breite gedehnt werden, die das reversibel verengte Material vor der Verengung aufwies. Das elastische Verbundmaterial kann sich auf ungefähr seine ursprüngliche Breite (d.h. die Verengungsbreite des reversibel verengten Materials) zurückbilden.
Die Begriffe "Dehnung" oder "prozentuale Dehnung", wie sie hier verwendet werden, beziehen sich auf ein Verhältnis, das bestimmt wird durch Messen der Differenz zwischen der gedehnten und der nicht gedehnten Länge eines elastischen Materials in einer bestimmten Abmessung und Dividieren dieser Differenz durch die nicht gedehnte Länge des elastischen Materials in derselben Abmessung.
Der Begriff "superabsorbierend", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf saugfähige Materialien, die imstande sind, mindestens 5 g einer wäßrigen Flüssigkeit pro Gramm saugfähigen Materials aufzunehmen (z.B. mehr als 20 g destilliertes Wasser pro Gramm absorbierenden Materials), wenn sie 4 Stunden lang in der Flüssigkeit eingetaucht sind, und im wesentlichen die gesamte aufgesaugte Flüssigkeit zu halten, während sie einem Druck von bis zu etwa 10,35 kPA (1,5 psi) ausgesetzt sind.
Der Begriff "Polymer", wie er hier verwendet wird, umfaßt im allgemeinen Homopolymere, Copolymere, z.B. Block-, Pfropf-, statistische und alternierende Copolymere, Terpolymere, etc., sowie Gemische und Modifikationen derselben, ist jedoch nicht auf diese beschränkt. Sofern er nicht anderweitig speziell eingeschränkt ist, betrifft der Begriff "Polymer" alle möglichen geometrischen Konfigurationen des Materials. Diese Konfigurationen umfassen isotaktische, syndiotaktische und Zufallssymmetrien, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
Der Begriff "im wesentlichen bestehend aus", wie er hier verwendet wird, schließt das Vorliegen zusätzlicher Materialien, die die gewünschten Eigenschaften einer bestimmten Zusammensetzung oder eines Produkts nicht wesentlich beeinflussen, nicht aus. Zu Beispielen solcher Materialien zählen, ohne Einschränkung, Farbstoffe, Antioxidantien, Stabilisatoren, grenzflächenaktive Substanzen, Wachse, Fließverstärker, Lösemittel, teilchenförmiges Material und Materialien, die zugegeben werden, um die Verarbeitbarkeit der Zusammensetzung zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung sieht ein elastisches Verbundmaterial nach den unabhängigen Ansprüchen 1 und 14, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach dem unabhängigen Anspruch 15 vor. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung, den Beispielen und den Zeichnungen hervor. Die Ansprüche verstehen sich als erster, nicht einschränkender Versuch einer Definition der Erfindung in allgemeinen Worten.
Die vorliegende Erfindung sieht ein elastisches Material, insbesondere ein elastisches Verbundmaterial mit mindestens einer elastischen Lage und vorzugsweise auch einem reversibel verengten Material, vor.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen Verbundmaterials zur Verfügung, das imstande ist, sich in mindestens zwei Richtungen zu dehnen, und das eine oder mehrere Schichten aus reversibel verengtem Material aufweist, das an mindestens zwei Stellen mit einer oder mehreren Schichten einer elastischen Bahn verbunden ist, wobei das reversibel verengte Material zwischen diesen Stellen zusammengezogen wird.
Das elastische Verbundmaterial, das sich in mindestens zwei Richtungen dehnt, kann durch Streckung einer elastischen Bahn, Verbinden eines reversibel verengten Materials mit der gestreckten elastischen Bahn an mindestens drei, in nicht linearer Weise angeordneten Stellen, und Entspannen der gestreckten elastischen Bahn, so daß das reversibel verengte Material zwischen mindestens zwei dieser Stellen zusammengezogen wird, hergestellt werden.
Das reversibel verengte Material kann mit der gedehnten elastischen Bahn verbunden werden, indem die Materialien übereinandergelegt werden und Wärme und/oder Druck auf die übereinandergelegten Materialien ausgeübt wird. Alternativ können die Schichten durch Einsatz anderer Bindungsverfahren und -materialien verbunden werden, z.B. durch Klebemittel, selbstklebende Haftmittel, durch Ultraschallschweißen, hydraulische Verschlingungsverfahren, Hochleistungselektronenstrahlen und/oder Laser.
Das so erhaltene elastische Verbundmaterial kann sich in mindestens einer Richtung, z.B. in Faserrichtung, in dem Maße dehnen und zurückbilden, wie die Fältchen in dem reversibel verengten Material eine Dehnung des elastischen Materials gestatten. Das elastische Verbundmaterial ist auch in der Lage, sich in mindestens eine andere Richtung, z.B. in eine im allgemeinen parallel zur Verengung des reversibel verengten Materials verlaufende Richtung zu dehnen und zurückzubilden. Die Verengung des reversibel verengten Materials kann quer zur Faserrichtung verlaufen, und das elastische Verbundmaterial kann in diese Richtung üblicherweise bis zu der ursprünglichen Breite des reversibel verengten Materials gedehnt werden. Das elastische Verbundmaterial kann sich ungefähr zu seiner ursprünglichen Breite (d.h. der Verengungsbreite des verengten Materials) zurückbilden.
Bei der als Bestandteil des elastischen Verbundmaterials eingesetzten elastischen Bahn kann es sich um eine selbsthaftende elastomere Klebeschicht handeln. Handelt es sich bei der elastischen Bahn um ein Vlies aus elastischen Fasern oder selbsthaftenden elastomeren Klebefasern, können die Fasern schmelzgeblasene Fasern sein. Die schmelzgeblasenen Fasern können schmelzgeblasene Mikrofasern einschließen.
Das als Bestandteil des elastischen Verbundmaterials eingesetzte, reversibel verengte Material wird aus einem verengbaren Material hergestellt. Dieses Material wird verengt, indem es in eine im allgemeinen senkrecht zur gewünschten Richtung der Verengung verlaufende Richtung gezogen wird. Bestimmten verengten Materialien kann ein "Formgedächtnis" verliehen werden, so daß diese Materialien bei Anwendung einer Kraft zum Dehnen der verengten Materialien auf die Abmessungen, wie sie vor der Verengung vorlagen, und anschließendem Lösen dieser Kraft im allgemeinen zu ihren Verengungsabmessungen zurückkehren. Ein derartiges "Formgedächtnis" kann verengten Materialien verliehen werden, indem diese erwärmt und anschließend - immer noch im verengten Zustand - wieder abgekühlt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das reversibel verengte Material aus jedem beliebigen verengbaren Material hergestellt werden, das dahingehend behandelt werden kann, daß es solche Formgedächtniseigenschaften annimmt. Verengbare Materialien dieser Art können z.B. in Form von Krempelvliesen, spinngebundenen Vliesen oder schmelzgeblasenen Vliesen vorliegen. Die schmelzgeblasenen Vliese können schmelzgeblasene Mikrofasern einschließen. Das reversibel verengte Material kann auch mehrere Lagen, wie z.B. mehrere spinngebundene und/oder schmelzgeblasene Lagen, aufweisen. Das reversibel verengte Material kann aus Polymeren wie z.B. Polyolefinen hergestellt sein. Beispiele dieser Polyolefine sind Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen, Polyethylen-Copolymere, Polypropylen-Copolymere, Polybutylen-Copolymere und Kombinationen derselben.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Verfahren zur Bildung eines elastischen Verbundmaterials.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Verfahren zur Bildung eines reversibel verengten Materialbestandteils eines elastischen Verbundmaterials.
Fig. 3A ist ein beispielhafter Differenzscanning- Kalorimeterscan eines verengbaren Materials vor der Wärmebehandlung.
Fig. 3B ist ein beispielhafter Differenzscanning- Kalorimeterscan eines reversibel verengten Materials, d.h. nach der Behandlung im verengten Zustand.
Fig. 4 ist eine vergrößerte Mikrophotographie eines beispielhaften reversibel verengten Materials, das als Bestandteil eines elastischen Verbundmaterials verwendet wird.
Fig. 5 ist eine vergrößerte Mikrophotographie eines beispielhaften verengbaren Materials.
Fig. 6 ist eine Draufsicht eines beispielhaften verengbaren Materials vor dem Spannen und Verengen.
Fig. 6A ist eine Draufsicht eines beispielhaften reversibel verengten Materials.
Fig. 6B ist eine Draufsicht eines beispielhaften elastischen Verbundmaterials einschließlich eines reversibel verengten Materials in teilweise gedehntem Zustand.
Fig. 7 ist eine Darstellung eines beispielhaften Bindungsmusters, das zur Verbindung der Bestandteile eines elastischen Verbundmaterials verwendet wird.
In Fig. 1 ist bei 10 ein Verfahren zur Bildung eines elastischen Verbundmaterials, das in mindestens zwei Richtungen gedehnt werden kann, schematisch dargestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein reversibel verengtes Material 12 von einer Vorratsrolle 14 abgewickelt und in die durch den betreffenden Pfeil angezeigte Richtung geführt, während sich die Vorratsrolle 14 in die durch den sie betreffenden Pfeil angezeigte Richtung dreht. Das reversibel verengte Material 12 läuft durch einen Walzenspalt 16 einer ersten, durch die Stapelwalzen 20 und 22 gebildeten S-Walzenanordnung 18.
Das reversibel verengte Material 12 kann mittels bekannter Vliesextrusionsverfahren, wie z.B. Schmelzblas- oder Spinnbindeverfahren nach dem Stand der Technik, hergestellt werden und direkt durch den Walzenspalt 16 geführt werden, ohne daß es vorher auf einer Vorratsrolle aufbewahrt wird.
Eine elastische Bahn 32 wird von einer Vorratsrolle 34 abgewickelt und in die durch den betreffenden Pfeil angezeigte Richtung geführt, wenn sich die Vorratsrolle 34 in die durch den sie betreffenden Pfeil angezeigte Richtung dreht. Die elastische Bahn 32 läuft durch einen Walzenspalt 24 einer zweiten, durch die Stapelwalzen 28 und 30 gebildeten S-Walzenanordnung 26. Die elastische Bahn 32 kann durch Extrusionsverfahren, z.B. Schmelzblasverfahren oder Filmextrusionsverfahren, hergestellt und direkt durch den Walzenspalt 24 geführt werden, ohne daß sie vorher auf einer Vorratsrolle aufbewahrt wird.
Das reversibel verengte Material 12 verläuft durch den Walzenspalt 16 der ersten S-Walzenanordnung 18 in einer umgekehrt S-förmigen Bahn, wie sie durch die bei den Stapelwalzen 20 und 22 angegebenen Drehrichtungspfeile angezeigt wird. Von der ersten S-Walzenanordnung 18 aus verläuft das reversibel verengte Material 12 durch den Druckspalt 40, der von Verbindungswalzen 42 und 44 einer Verbindungswalzenanordnung 46 gebildet wird. Gleichzeitig läuft die elastische Bahn 32 durch den Walzenspalt 24 der zweiten S-Walzenanordnung 26 in einer umgekehrt S-förmigen Bahn, wie sie durch die bei den Stapelwalzen 28 und 30 angegebenen Drehrichtungspfeile angezeigt ist. Von der zweiten S-Walzenanordnung 26 aus läuft die elastische Bahn 32 durch den Druckspalt 40, der von den Verbindungswalzen 42 und 44 einer Verbindungswalzenanordnung 46 gebildet wird.
Das reversibel verengte Material 12 kann zwischen der S- Walzenanordnung 18 und dem Druckspalt der Verbindungswalzenanordnung 46 gespannt werden, indem die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Walzen der ersten 5-Walzenanordnung 18 so gesteuert wird, daß sie geringer ist als die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Verbindungswalzen 42 und 44 der Verbindungswalzenanordnung 46. Da das reversibel verengte Material 12 seine Verengungsabmessungen auch ohne Verengungskraft beibehält, ist es nicht nötig, große Spannkräfte auf das reversibel verengte Material 12 aufrechtzuerhalten, um dieses in dem verengten Zustand zu halten. Es muß nur für die Spannung gesorgt werden, die erforderlich ist, um die Kontrolle des reversibel verengten Materials zu gewährleisten.
Die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Walzen der zweiten S-Walzenanordnung 26 wird so gesteuert, daß sie niedriger ist als die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Verbindungswalzen der Verbindungswalzenanordnung 46, so daß die elastische Bahn 32 zwischen der zweiten S-Walzenanordnung 26 und dem Druckspalt 40 der Verbindungswalzenanordnung 46 gespannt und gedehnt wird.
Durch Einstellen der Differenz der Walzengeschwindigkeiten wird die elastische Bahn 32 so gespannt, daß sie in ihrem gestreckten Zustand verbleibt, während das reversibel verengte Material 12 mit der gedehnten elastischen Bahn 32 während des Durchlaufs durch die Verbindungswalzenanordnung 46 verbunden wird, um ein elastisches Verbundlaminat 50 zu bilden, das zu einer Aufwickelrolle 52 geführt wird, die sich mit einer linearen Umfangsgeschwindigkeit dreht, die etwa gleich oder niedriger als die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Verbindungswalzen 42 und 44 ist. Alternativ kann das elastische Verbundlaminat 50 zu einer Haltebox (nicht gezeigt) geführt werden, um der gedehnten elastischen Bahn 32 zu ermöglichen, sich zusammenzuziehen und das verengte Material 12 zu kräuseln.
Herkömmliche Antriebsmittel und andere konventionelle Einrichtungen, die in Verbindung mit der Vorrichtung von Fig. 1 verwendet werden können, sind wohlbekannt und aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht in der schematischen Darstellung von Fig. 1 gezeigt.
Wenn es sich bei den Verbindungswalzen 42 und 44 um erwärmte Verbindungswalzen handelt, die das verengte Material 12 und die gedehnte elastische Bahn 32 thermisch verbinden, kann es wünschenswert sein, daß das elastische Verbundmaterial 50 nach dem Austritt aus dem Druckspalt 40 der Verbindungswalzenanordnung 46 sofort zu einer Haltebox geführt wird, wo es in einem entspannten, ungestreckten Zustand so lange aufbewahrt wird, bis sich die elastische Bahn ausreichend abgekühlt hat; damit soll vermieden werden, daß sich die elastische Bahn noch in gestrecktem Zustand abkühlt und dabei ihre Fähigkeit, sich aus den während des Verbindungsvorgangs angenommenen gestreckten Abmessungen wieder zusammenzuziehen, ganz oder teilweise verliert. Es hat sich gezeigt, daß elastische Bahnen, insbesondere solche mit niedrigem Flächengewicht, ihre Fähigkeit, sich zusammenzuziehen oder in ihre ursprünglichen, nicht gestreckten Abmessungen zurückzukehren, verlieren können, wenn sie bei ihrer Erweichungstemperatur oder einer höheren Temperatur längere Zeit unter Spannung gehalten werden. Eine kurze Erholungsperiode in entspanntem Zustand unmittelbar nach dem Verbindungsvorgang hat sich als wünschenswert erwiesen, um der elastischen Bahn mit niedrigem Flächengewicht die Möglichkeit zu geben, zu kontrahieren und das verengte Material zusammenzuziehen, so daß das gebundene Vlies seine Elastizität in dieser Richtung in dem Maße erhält, wie das zwischen den Verbindungsstellen gekräuselte, verengte Material eine Dehnung der elastischen Bahn erlaubt.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des aus einem reversibel verengten Material gebildeten Bestandteils 12 eines elastischen Verbundmaterials 50. Ein verengbares Material 60 wird von einer Vorratsrolle 62 abgewickelt und in die durch den betreffenden Pfeil angezeigte Richtung geführt, während sich die Vorratsrolle 62 in die durch den jeweiligen Pfeil angedeutete Richtung dreht. Das verengbare Material 60 läuft durch den Walzenspalt 64 einer von den Antriebswalzen 68 und 70 gebildeten Antriebswalzenanordnung 66 und anschließend über die Ablenkrollen 72 und 74.
Das verengbare Material 60 kann mittels bekannter Vliesextrusionsverfahren, wie z.B. bekannten Schmelzblas- oder Spinnbindeverfahren, hergestellt und direkt durch den Walzenspalt 64 geführt werden, ohne daß es zuerst auf einer Vorratsrolle aufbewahrt wird.
Nachdem das verengbare Material 60 durch den Walzenspalt 64 der Antriebswalzenanordnung 66 und die Ablenkrollen 72 und 74 geführt wurde, läuft es über eine Reihe von Dampfzylindern 76-86 in einer Reihe von umgekehrt S- förmigen Schleifen, wie sie durch die betreffenden Drehrichtungspfeile an den Dampfzylindern angezeigt sind. Die Dampfzylinder 76-86 weisen üblicherweise einen Außendurchmesser von etwa 24 Inch auf; es können jedoch auch Behälter in anderen Größen verwendet werden. Die Kontakt- oder Verweildauer des verengbaren Materials auf den Dampfzylindern für die Wärmebehandlung variiert in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, z.B. der Dampfzylindertemperatur, dem Materialtyp und dem Flächengewicht des Materials. Beispielsweise kann zur Durchführung der Wärmebehandlung ein verengtes Vlies aus spinngebundenem Polypropylen für eine Kontaktdauer von 5 bis etwa 300 Sekunden über eine Reihe von Dampfzylindern, die auf eine gemessene Temperatur von etwa 90 bis etwa 150ºC (194-302ºF) erwärmt wurden, geleitet werden. Insbesondere kann die Temperatur in einem Bereich von etwa 125 bis etwa 143ºC liegen und die Verweildauer etwa 2 bis etwa 50 Sekunden betragen.
Da die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Antriebswalzen 68 und 70 der Antriebswalzenanordnung 66 so reguliert wird, daß sie niedriger ist als die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Dampfzylinder 76-86, wird das verengbare Material 60 zwischen den Dampfzylindern 76-86 und dem Walzenspalt 64 der Antriebswalzenanordnung 66 gespannt. Durch geeignetes Einstellen der Differenz der Walzengeschwindigkeiten wird das verengbare Material 60 so gespannt, daß es sich um ein gewünschtes Maß verengt, und es wird in dem verengten Zustand gehalten, während es über die erwärmten Dampfzylinder 76-86 läuft. Mit diesem Vorgang wird dem verengbaren Material 60 ein Formgedächtnis für den verengten Zustand verliehen. Das verengbare Material 60 wird anschließend in dem verengten Zustand abgekühlt, während es über die Ablenkrolle 88 läuft, und ergibt das reversibel verengte Material 12, d.h. ein Material, das bei Anwendung einer Dehnungskraft in eine Richtung, die im allgemeinen parallel zur Richtung der Verengung verläuft, auf mindestens seine ursprünglichen, vor der Verengung vorliegenden Abmessungen gedehnt werden kann und sich anschließend, wenn die Dehnungskraft gelöst wird, auf ungefähr seine reversibel verengten Abmessungen zurückbildet.
Bei dem verengbaren Material 60 kann es sich um ein Vliesmaterial wie z.B. ein spinngebundenes Vlies, ein schmelzgebundenes Vlies oder ein Krempelvlies handeln. Ist das verengbare Material 60 ein Vlies aus schmelzgeblasenen Fasern, kann es schmelzgeblasene Mikrofasern beinhalten. Das verengbare Material 60 kann aus jedem Material hergestellt werden, das in verengtem Zustand so behandelt werden kann, daß es bei Anwendung einer Dehnungskraft auf seine ursprünglichen Abmessungen, d.h. wie sie vor der Verengung vorlagen, gedehnt werden kann, und nach anschließendem Lösen dieser Kraft wieder in seinen verengten Zustand zurückkehrt. Es können z.B. bestimmte Polymere wie Polyolefine, Polyester und Polyamide unter geeigneten Bedingungen einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um dem Material ein solches Formgedächtnis zu verleihen. Entsprechende Polyolefine umfassen Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen, Poly(methylpenten), Polyethylen- Copolymere, Polypropylen-Copolymere oder Polybutylen- Copolymere, oder mehrere derselben. Polypropylene, die sich als zweckmäßig erwiesen haben, umfassen z.B. das von der Himont Corporation unter dem Handelsnamen PC-973 erhältliche Polypropylen, das von der Exxon Chemical Company unter dem Handelsnamen Exxon 3445 erhältliche Polypropylen und das von der Shell Chemical Company unter dem Handelsnamen DX 5A09 erhältliche Polypropylen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das verengbare Material 32 ein mehrlagiges Material, das z.B. mindestens eine Lage aus spinngebundenem Vlies aufweist, die mit mindestens einer Lage aus schmelzgeblasenem Vlies, Krempelvlies oder einem anderen geeigneten Material verbunden ist. Bei dem verengbaren Material 60 kann es sich beispielsweise um ein mehrlagiges Material handeln, das eine erste Lage aus spinngebundenem Polypropylen mit einem Flächengewicht von etwa 6,8 bis 271,3 g/m² (0,2 bis etwa 8 oz/yd²), eine Lage aus schmelzgeblasenem Polypropylen mit einem Flächengewicht von etwa 6,8 bis 135,6 g/m² (0,2 bis etwa 4 oz/yd²), und eine zweite Lage aus spinngebundenem Polypropylen mit einem Flächengewicht von etwa 6,8 bis 271,3 g/m² (0,2 bis etwa 8 oz/yd²) aufweist. Alternativ kann es sich bei dem verengbaren Material 60 um eine einzelne Materialschicht handeln, z.B. ein spinngebundenes Vlies mit einem Flächengewicht von etwa 6,8 bis 339,1 g/m² (0,2 bis etwa 10 oz/yd²) oder ein schmelzgeblasenes Vlies mit einem Flächengewicht von etwa 6,8 bis 271,3 g/m² (0,2 bis etwa 8,0 oz/yd²).
Das verengbare Material 60 kann auch ein Verbundmaterial aus einem Gemisch aus zwei oder mehreren verschiedenen Fasern oder einem Gemisch aus Fasern und teilchenförmigem Material sein. Solche Gemische können hergestellt werden, indem Fasern und/oder teilchenförmiges Material zu dem Gasstrom, in dem schmelzgeblasene Fasern mitgeführt werden, zugegeben werden, so daß eine gründliche Verschlingung und Verflechtung der schmelzgeblasenen Fasern und anderen Materialien, z.B. Zellstoff, Stapelfasern und teilchenförmigem Material, z.B. Hydrokolloid- (Hydrogel- )teilchen, die im allgemeinen als superabsorbierende Materialen bezeichnet werden, bewirkt wird, bevor die schmelzgeblasenen Fasern auf einer Sammelvorrichtung aufgefangen werden und eine zusammenhängende Bahn aus willkürlich verteilten schmelzgeblasenen Fasern und anderen Materialien bilden, wie in der vorher erwähnten US-PS 4,100,324 offenbart ist.
Handelt es sich bei dem verengbaren Material 60 um ein Faservlies, sollten die Fasern durch eine Faser-Faser- Bindung miteinander verbunden sein, um eine zusammenhängende Bahnstruktur zu bilden, die imstande ist, einer Verengung standzuhalten. Eine Faser-Faser-Bindung kann durch Verschlingung einzelner schmelzgeblasener Fasern erzielt werden. Die Faserverschlingung ist ein inhärenter Vorgang bei Schmelzblasverfahren, kann jedoch auch durch andere Methoden, z.B. der hydraulischen Verschlingung oder dem Vernadeln, erzeugt oder verstärkt werden. Alternativ und/oder zusätzlich kann ein Wärmebindungsverfahren oder ein Bindemittel verwendet werden, um die gewünschte Kohärenz der Bahnstruktur zu verbessern.
Obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte Vorgehensweise festgelegt werden soll, sollte das verengbare Material 60 durch die Wärmebehandlung für eine bestimmte Zeit in einen Temperaturbereich gebracht werden, von dem man annimmt, daß darin eine zusätzliche Polymerkristallisation stattfindet, während sich das Material im verengten Zustand befindet. Da bestimmte Faserarten durch Verfahren wie z.B. dem Schmelzblasen oder der Spinnbindung, bei denen die Fasern sehr schnell abkühlen, gebildet werden, geht man davon aus, daß die faserbildenden Polymere nicht stark kristallisiert sind; das heißt, die Polymere werden hart, bevor die Kristallisation abgeschlossen ist. Es wird davon ausgegangen, daß eine zusätzliche Kristallisation durch Erhöhen der Materialtemperatur auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts des Materials bewirkt werden kann. Wenn diese zusätzliche Kristallisation erfolgt, während sich das Material in dem verengten Zustand befindet, wird angenommen, daß dem Material ein Formgedächtnis bezüglich des verengten Zustands verliehen wird.
Fig. 3A stellt ein Beispiel für einen Differenzscanning- Kalorimeterscan eines spinngebundenen Polypropylenmaterials mittels eines Thermoanalysators, der unter der Bezeichnung "Model 1090 Thermal Analyzer" von der Fa. Du Pont Instruments erhältlich ist, dar. Fig. 3B stellt ein Beispiel für einen Differenzscanning-Kalorimeterscan eines spinngebundenen Polypropylenmaterials desselben Typs, das verengt und wärmebehandelt wurde, dar. Differenzscanning- Kalorimetrie kann eingesetzt werden, um zu zeigen, daß verengbare Materialien, wie z.B. spinngebundene Vliesstoffe, die verengt und wärmebehandelt wurden, eine größere Schmelzwärme zeigen als die gleichen Materialien, die keiner Wärmebehandlung unterzogen worden waren. Das heißt, daß die Schmelzwärme eines reversibel verengten Materials üblicherweise mindestens etwa 5%, beispielsweise etwa 5 bis etwa 15%, höher ist als die eines Materials, bevor es reversibel verengt wurde.
Zudem setzt der Schmelzvorgang bei verengten und wärmebehandelten Materialien bereits bei niedrigeren Temperaturen ein als bei ihren nicht-wärmebehandelten Gegenstücken. Das heißt, daß der Schmelzvorgang bei einem reversibel verengten Material üblicherweise bei einer um mindestens etwa 5ºC, beispielsweise etwa 5 bis etwa 15ºC niedrigeren Temperatur einsetzt als bei einem Material, das noch nicht reversibel verengt wurde. Es wird angenommen, daß eine größere Schmelzwärme das Resultat einer zusätzlichen Kristallisation ist, die während der Wärmebehandlung stattfindet. Was die niedrigere Temperatur für das Einsetzen des Schmelzvorgangs betrifft, so geht man davon aus, daß sie das Resultat gestörter oder deformierter Kristalle ist, die sich während der Wärmebehandlung des sich im verengten Zustand befindlichen Materials gebildet haben.
Das Spannen und die Wärmebehandlung des nichtelastischen verengbaren Materials 60 führt auch zu einer Kräusel- und Knickbildung des Materials, wie in Fig. 4 gezeigt ist, insbesondere im Vergleich zu dem unbehandelten Material, das in Fig. 5 gezeigt ist. Es wird angenommen, daß die Kräusel und Knicke zu den Dehnungs- und Rückbildungseigenschaften des Materials beitragen. Reversibel verengte Materialien und Verfahren zu ihrer Herstellung sind beispielsweise in der US-Patentschrift 4,965,122 "Reversibly Necked Materials" von M.T. Morman, eingereicht am 23. September 1988, offenbart, die hier zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird.
Die elastische Bahn 32 kann aus jedem beliebigen Material, das sich in Form von Bahnen herstellen läßt, gemacht sein. Im allgemeinen kann jedes geeignete, elastomere Fasern bildende Harz oder jedes Gemisch, das ein solches enthält, für die elastomeren Fasern, Fäden, Filamente und/oder Stränge oder die Vliesstoffe aus elastomeren Fasern, Fäden, Filamenten und/oder Strängen gemäß der Erfindung verwendet werden, ebenso wie jedes geeignete, elastomere Filme bildende Harz oder jedes Gemisch, das ein solches enthält, für die elastomeren Filme gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Zweckmäßige elastische Bahnen können ein Flächengewicht im Bereich von etwa 5 g/m² bis etwa 300 g/m², beispielsweise etwa 5 bis etwa 150 g/m², aufweisen.
Die elastische Bahn 32 kann zum Beispiel aus Block- Copolymeren der allgemeinen Formel A-B-A' hergestellt sein, wobei A und A' jeweils ein thermoplastischer Polymerendblock ist, der einen Styrolanteil, z.B. ein Poly-(vinylaren) enthält, und B ein elastomerer Polymermittelblock, z.B. ein konjugiertes Dien- oder ein niederes Alkenpolymer, ist. Die elastische Bahn 32 kann beispielsweise aus (Polystyrol/Poly(ethylen-butylen)/Polystyrol-)Block- Copolymeren, die unter dem Warenzeichen "KRATON G" von der Shell Chemical Company erhältlich sind, gebildet sein. Ein solches Block-Copolymer ist z.B. das "KRATON G-1657".
Weitere Beispiele für elastomere Materialien, die zur Bildung der elastischen Bahn 32 verwendet werden können, umfassen elastomere Polyurethanmaterialien, wie z.B. jene, die unter dem Warenzeichen "ESTANE" von der Fa. B.F. Goodrich & Co. erhältlich sind, elastomere Polyamidmaterialien, z.B. jene, die unter dem Warenzeichen "PEBAX" von der Rilsan Company erhältlich sind, und elastomere Polyestermaterialien, z.B. jene, die unter der Handelsbezeichnung "Hytrel" von der Fa. E.I. DuPont De Nemours & Company erhältlich sind. Die Bildung elastischer Bahnen aus elastischen Polyestermaterialien ist z.B. in der US- Patentschrift 4,741,949 (Morman et al.) offenbart, die hiermit zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird. Die elastische Bahn 32 kann auch aus elastischen Copolymeren von Ethylen und mindestens einem Vinylmonomer, z.B. Vinylacetaten, ungesättigten aliphatischen Monocarbonsäuren und Estern dieser Monocarbonsäuren gebildet sein. Die elastischen Copolymere und die Bildung elastischer Bahnen aus diesen elastischen Copolymeren ist beispielsweise in der US-Patentschrift 4,803,117 offenbart.
Dem elastomeren Polymer können Verarbeitungshilfsmittel zugesetzt werden. Zum Beispiel kann ein Polyolefin mit dem elastomeren Polymer (z.B. dem elastomeren Blockcopolymer der Formel A-B-A) zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit der Zusammensetzung vermischt werden. Das Polyolefin muß, nachdem es derart vermischt und einer geeigneten Kombination aus erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur ausgesetzt wurde, mit dem elastomeren Polymer extrudierbar sein. Polyolefinmaterialien, die sich für solche Gemische eignen, umfassen z.B. Polyethylen, Polypropylen und Polybutylen, einschließlich Polyethylen-, Polypropylen- und Polybutylen-Copolymere. Ein besonders gut geeignetes Polyethylen kann unter der Handelsbezeichnung "Petrothaene NA 601" (hier auch als "PE NA 601" oder "Polyethylen NA 601" bezeichnet) von der U.S.I. Chemical Company bezogen werden. Von den Polyolefinen können zwei oder mehr verwendet werden. Extrudierbare Mischungen aus elastomeren Polymeren und Polyolefinen sind z.B. in der US- Patentschrift 4,663,220 (Wisneski et al.) offenbart, die hiermit zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird.
Bei der elastischen Bahn 32 kann es sich auch um eine selbsthaftende elastomere Klebeschicht handeln. Zum Beispiel kann das elastische Material selbst klebrig sein, oder es kann den oben beschriebenen extrudierbaren elastomeren Zusammensetzungen ein kompatibles klebrigmachendes Harz zugegeben werden, um eine elastomere Bahn zu bilden, die als Haftkleber dienen kann, um z.B. mit einem gespannten, reversibel verengten, nichtelastischen Vlies verbunden zu werden. Was die klebrigmachenden Harze und die klebrig gemachten extrudierbaren elastomeren Zusammensetzungen betrifft, so sei auf die Harze und Zusammensetzungen verwiesen, die in der US-Patentschrift 4,787,699 offenbart werden, welche hiermit zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird.
Es kann jedes beliebige klebrig machende Harz verwendet werden, das mit dem elastomeren Polymer verträglich ist und den hohen Verarbeitungstemperaturen (z.B. bei der Extrudierung) standhält. Wird das elastomere Polymer (z.B. das elastomere Block-Copolymer der Formel A-B-A) mit Verarbeitungshilfsmitteln wie z.B. Polyolefinen oder Extenderweichmacherölen vermischt, sollte das Klebeharz auch mit diesen zugemischten Materialien kompatibel sein. Im allgemeinen werden bevorzugt hydrierte Kohlenwasserstoffharze aufgrund ihrer guten Temperaturbeständigkeit als klebrigmachende Harze eingesetzt. Beispiele für hydrierte Kohlenwasserstoffharze sind die Klebrigmacher der "REGALREZ "- und der "ARKON P"-Serie. "ZONATAK 501 lite" ist ein Beispiel für ein Terpenkohlenwasserstoff-Harz. Kohlenwasserstoffharze vom Typ "REGALREZ " sind von der Fa. Hercules Incorporated erhältlich, die Harze der "ARKON P"- Serie von der Fa. Arakawa Chemical (U.S.A.) Incorporated. Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf den Gebrauch dieser drei klebrigmachenden Harze beschränkt; es können auch andere Klebeharze, die mit den weiteren Komponenten der Zusammensetzung kompatibel sind und den hohen Verarbeitungstemperaturen standhalten, verwendet werden.
Ein selbsthaftendes elastomeres Klebemittel kann beispielsweise etwa 40 bis etwa 80 Gew.-% eines elastomeren Polymers, etwa 5 bis etwa 40 Gew.-% eines Polyolefins und etwa 5 bis etwa 40 Gew.-% eines Klebeharzes enthalten. Eine besonders zweckmäßige Zusammensetzung umfaßt z.B. etwa 61 bis etwa 65 Gew.-% "KRATON G-1657", etwa 17 bis etwa 23 Gew.-% "Polyethylen NA601" und etwa 15 bis etwa 20 Gew.-% "REGALREZ 1126".
Bei der elastischen Bahn 32 kann es sich auch um ein mehrlagiges Material handeln, das zwei oder mehrere individuelle, kohärente Bahnen oder Filme aufweist. Ferner kann es sich bei der elastischen Bahn 32 um ein mehrlagiges Material handeln, bei dem eine oder mehrere der Schichten ein Gemisch aus elastischen und nichtelastischen Fasern oder teilchenförmigem Material enthält. Als Beispiel für den letztgenannten Typ einer elastischen Vliesbahn sei auf die US-Patentschrift 4,209,563 verwiesen, die hiermit zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird; darin werden elastomere und nicht-elastomere Fasern vermischt und bilden ein einzelnes, kohärentes Vlies aus willkürlich verteilten Fasern. Ein anderes Beispiel für ein derartiges elastisches Verbundvlies kann mittels eines Verfahrens, wie es in der bereits erwähnten US-Patentschrift 4,741,949 offenbart ist, hergestellt werden. Diese Patentschrift offenbart ein elastisches Vliesmaterial, das ein Gemisch aus schmelzgeblasenen thermoplastischen Fasern und anderen Materialien enthält. Die Fasern und anderen Materialien werden in dem Gasstrom, der die schmelzgeblasenen Fasern mit sich führt, verbunden, so daß ein eng verschlungenes Geflecht aus schmelzgeblasenen Fasern und anderen Materialien, z.B. Zellstoff, Stapelfasern oder teilchenförmigem Material, wie z.B. Hydrokolloid-(Hydrogel-)Teilchen, die üblicherweise als superabsorbierendes Material bezeichnet werden, entsteht, bevor die Fasern auf einer Sammelvorrichtung aufgefangen werden und ein kohärentes Vlies aus willkürlich verteilten Fasern bilden.
Es wird nun nochmals Bezug auf Fig. 1 genommen, gemäß welcher die Verbindungswalzenanordnung 46 eine gemusterte Kalanderwalze, z.B. eine Stiftprägewalze, zusammen mit einer glatten Amboßwalze sein kann. Die Kalanderwalze oder die glatte Amboßwalze, oder beide, können erwärmt sein, und der Druck zwischen diesen beiden Walzen kann mit Mitteln nach dem Stand der Technik so eingestellt sein, daß sowohl die gegebenenfalls gewünschte Temperatur als auch der gewünschte Bindungsdruck zur Verfügung stehen, um das reversibel verengte Material 12 mit der elastischen Bahn 32 unter Bildung eines elastischen Verbundmaterials 50 zu verbinden.
Reversibel verengte Materialien können mit der elastischen Bahn 32 an mindestens zwei Stellen durch ein geeignetes Verfahren, z.B. ein Wärmebindungs- oder Ultraschallbindungsverfahren, verbunden werden. Es wird angenommen, daß bei Wärme- und/oder Ultraschallbindungsverfahren zumindest Teile von mindestens einem der Materialien erweicht werden, und zwar üblicherweise von der elastischen Bahn, da die zur Herstellung der elastischen Bahn 32 verwendeten elastomeren Materialien einen niedrigeren Erweichungspunkt aufweisen als die Bestandteile des reversibel verengten Materials 12. Die Verbindung kann durch Aufbringen von Wärme und/oder Druck auf die übereinandergelegte elastische Bahn 32 und das reversibel verengte Material 12 hergestellt werden, indem diese Teile (oder die obenliegende Schicht) auf mindestens die Erweichungstemperatur des Materials mit der niedrigsten Erweichungstemperatur erwärmt werden. Auf diese Weise entsteht eine verläßlich starke und dauerhafte Bindung zwischen den erweichten und anschließend wieder erhärteten Teilen der elastischen Bahn 32 und des reversibel verengten Materials 12.
Die reversibel verengten Materialien sollten mit der gespannten elastischen Bahn an mindestens drei Stellen verbunden werden, die so angeordnet sind, daß sich bei Lösen der auf die elastische Bahn wirkenden Spannkraft zwischen mindestens zwei der Stellen Fältchen oder Kräusel in dem reversibel verengten Material bilden. Ferner sollten die drei Stellen so angeordnet sein, daß, wenn das elastische Verbundmaterial in eine Richtung gedehnt wird, die im wesentlichen parallel zur Richtung der Verengung verläuft (d.h. eine Richtung, die im wesentlichen senkrecht zu der auf das verengbare Material während des Verengungsprozesses wirkenden Spannkraft verläuft), die Rückbildung der elastischen Bahn die Rückbildung des reversibel verengten Materials weitgehend in dessen verengte Abmessungen unterstützt. Die drei oder mehr Stellen sollten in einer nichtlinearen Art und Weise angeordnet sein und beispielsweise ein Dreiecks- oder ein polygonales Muster an Stellen bilden, an denen das reversibel verengte Material mit der elastischen Bahn verbunden ist.
Was das Wärmebindungsverfahren betrifft, so ist dem Fachmann bekannt, daß die Temperatur, auf die die Materialien oder zumindest deren Verbindungsstellen zum Zwecke der Wärmebindung erwärmt werden, nicht nur von der Temperatur der erwärmten Walze(n) oder anderer Wärmequellen abhängt, sondern auch von der Verweildauer der Materialien auf den erwärmten Flächen, den Materialzusammensetzungen, den Flächengewichten der Materialien sowie deren spezifischer Wärme und Wärmeleitfähigkeit. Angesichts der vorliegenden Offenbarung können jedoch die Verfahrensbedingungen, die zur Herstellung einer ausreichenden Verbindung bei einer vorgegebenen Materialkombination erforderlich sind, ohne weiteres bestimmt werden.
Alternativ können das reversibel verengte Material 12 und die elastische Bahn 32 unter Verwendung anderer Verbindungsverfahren und -materialien, wie z.B. Haftmittel, Selbstkleber, Lösungsmittelschweißverfahren, hydraulische Verschlingungsverfahren, Hochleistungs-Elektronenstrahlen, und/oder Laser, miteinander verbunden werden.
Da die gespannte elastische Bahn 32 mit dem reversibel verengten Material 12 verbunden ist und das reversibel verengte Material nur in eine Richtung dehnbar ist, tendiert das verengte Material dazu, eine begrenzende Wirkung auf den Dehnungsgrad des elastischen Verbundmaterials in der Richtung, in der das reversibel verengte Material nicht gedehnt werden kann, üblicherweise die Faserrichtung, auszuüben. In dem Maße, in dem das reversibel verengte Material dem Zusammenziehen einen gewissen Widerstand entgegensetzt, ist die elastische Bahn nicht imstande, vollständig in ihre ungedehnten Abmessungen zurückzukehren, wenn sie erst einmal mit dem reversibel verengten Material verbunden ist. Dies setzt voraus, daß die Strecke, über die die elastische Bahn gedehnt werden kann, wenn sie mit dem reversibel verengten Material verbunden ist, größer ist als die gewünschte Dehnung des elastischen Verbundmaterials in die Richtung, in die das verengte Material nicht ohne weiteres gedehnt werden kann (z.B. die Faserrichtung). Wenn beispielsweise ein elastisches Verbundmaterial hergestellt werden soll, das um etwa 100% in Faserrichtung dehnbar ist (d.h. auf eine Länge, die etwa 200% seiner ursprünglichen, entspannten Länge entspricht), kann es nötig sein, eine elastische Vliesbahn von 100 cm Länge in Faserrichtung auf eine Länge von beispielsweise 220 cm zu dehnen (was einer Längenzunahme von 120% entspricht) und die gedehnte elastische Vliesbahn an mindestens drei Stellen (die voneinander beabstandet in nichtlinearer Weise angeordnet sind) mit einem 220 cm langen reversibel verengten Material zu verbinden. Der so hergestellte elastische Verbundstoff wird anschließend entspannt, und selbst wenn die elastische Bahn imstande ist, in ihre ursprüngliche Länge von 100 cm zurückzukehren, wird das mit der Bahn verbundene reversibel verengte Material eine vollständige Rückbildung verhindern, und der Verbundstoff wird eine entspannte Länge von beispielsweise 110 cm annehmen. In dem reversibel verengten Material werden sich zwischen mindestens zwei der Verbindungsstellen Fältchen oder Kräusel bilden. Das so erhaltene Verbundmaterial von 110 cm Länge läßt sich in Faserrichtung auf die Länge von 220 cm dehnen, d.h. es wurde ein Verbundstoff geschaffen, der um etwa 100% in Faserrichtung dehnbar ist (d.h. auf eine Länge, die etwa 200% seiner ursprünglichen, entspannten Länge beträgt). In diesem hypothetischen Beispiel schränkt die ursprüngliche Länge des reversibel verengten Materials die erzielbare Verlängerung des Verbundstoffs in Faserrichtung ein, da das reversibel verengte Material als "Sperre" dienen würde, um eine weitere oder übermäßige Dehnung der elastischen Bahn in Faserrichtung unter dem Einfluß von Streck- oder Dehnungskräften, die unterhalb der Versagensgrenze des reversibel verengten, zusammengezogenen Materials liegen, zu verhindern.
Die Verhältnis der ursprünglichen Abmessungen des reversibel verengten Materials 12 zu seinen Abmessungen nach der Verengung bestimmt die ungefähren Dehnungsgrenzen des elastischen Verbundmaterials in Richtung der Verengung, üblicherweise quer zur Faserrichtung.
Im folgenden wird auf Fig. 6, 6A und 6B Bezug genommen. Falls beispielsweise ein elastisches Verbundmaterial, das ein reversibel verengtes Material aufweist, hergestellt werden soll, welches in eine Richtung, die im allgemeinen parallel zur Verengung des verengbaren Materials (z.B. quer zur Faserrichtung) um 150% dehnbar ist (d.h. auf eine Länge, die etwa 250% seiner ursprünglichen, entspannten Länge beträgt) und welches in die dazu rechtwinklig verlaufende Richtung (z.B. in Faserrichtung) um 100% (d.h. auf eine Länge, die etwa 200% seiner ursprünglichen, entspannten Länge beträgt) dehnbar ist, wird ein Stück eines verengbaren Materials (schematisch und nicht maßstabgerecht in Fig. 6 dargestellt) mit einer Breite "A" von beispielsweise 250 cm so gespannt, daß es sich auf eine schmälere Breite "B" von etwa 100 cm verengt (siehe Fig. 6A). Die Spannkräfte sind als Pfeile C und C' in Fig. 6A dargestellt. Das gespannte, verengte Material wird in verengtem Zustand einer Wärmebehandlung unterzogen, um ihm ein Formgedächtnis hinsichtlich seiner verengten Form (Fig. 6A) zu verleihen. Das resultierende reversibel verengte Material wird dann im verengten Zustand mit einer elastischen Bahn verbunden, die etwa die gleiche Breite "B" wie das gespannte, verengte Material aufweist und quer zur Faserrichtung auf mindestens etwa die gleiche Breite "A" wie die ursprüngliche Abmessung des verengten Materials vor dessen Verengung dehnbar ist. Die elastische Bahn kann z.B. etwa 100 cm messen und auf eine Breite von mindestens 250 cm dehnbar sein. Das gespannte, verengte Material gemäß Fig. 6A und die elastische Bahn (nicht gezeigt) werden übereinandergelegt und an mindestens drei voneinander beabstandeten, in nicht-linearer Weise angeordneten Stellen miteinander verbunden, während die elastische Bahn mit einer Dehnung in Faserrichtung von etwa 120% gehalten wird (d.h. gestreckt auf etwa 220% ihrer ursprünglichen, entspannten Abmessung in Faserrichtung), da, wie bereits erwähnt, das verengte Material dazu neigt, ein vollständiges Zurückkehren der elastischen Bahn in ihre Ausgangslänge in Faserrichtung zu verhindern.
Die miteinander verbundenen Schichten läßt man anschließend entspannen, was zur Bildung von Fältchen oder Kräuseln zwischen mindestens zwei der Verbindungsstellen in dem reversibel verengten Material führt. Das so entstandene elastische Verbundmaterial, das schematisch und nicht unbedingt maßstabgerecht in Fig. 6B dargestellt ist, hat eine Breite "B" von etwa 100 cm und kann bei einer Dehnung von etwa 150% mindestens auf die ursprüngliche Breite "A" von 250 cm des verengbaren Materials gestreckt werden (d.h. es ist auf etwa 250% seiner ursprünglichen verengten Breite "B" dehnbar). Das elastische Verbundmaterial ist imstande, zu seiner Ausgangsbreite "B" von etwa 100 cm zurückzukehren, da die Rückbildung der elastischen Bahn auf ihre Ausgangsbreite "B" das daran befestigte, reversibel verengte Material bei der Rückbildung auf dessen verengte Breite "B" unterstützt. Desweiteren ist das elastische Verbundmaterial auf etwa 100% in Faserrichtung dehnbar, was dem Ausmaß entspricht, in dem die Fältchen oder Kräusel in dem reversibel verengten Material eine Dehnung der elastischen Bahn in diese Richtung ermöglichen. Wie aus diesem Beispiel hervorgeht, braucht die Strecke, um die die elastische Bahn quer zur Faserrichtung dehnbar sein sollte, bevor sie mit dem reversibel verengten Material verbunden wird, nur so groß zu sein wie die Strecke, um die sich das elastische Verbundmaterial quer zur Faserrichtung dehnen soll. Wie jedoch bereits festgestellt, sollte die Strecke, um die die elastische Bahn in Faserrichtung dehnbar sein sollte, bevor sie mit dem reversibel verengten Material verbunden wird, größer sein als die Strecke, um die sich das Verbundmaterial in Faserrichtung dehnen soll.
Aufgrund der Falten in dem reversibel verengten Material ist das elastische Verbundmaterial in der Lage, sich in einer Reihe von Richtungen, die nicht weitgehend parallel zur Faserrichtung sind, zu dehnen und zurückzubilden, z.B. in eine Richtung, die um etwa 45º von der Faserrichtung abweicht. In ähnlicher Weise ist es dem elastischen Verbundmaterial aufgrund der Verengung des reversibel verengten Materials möglich, sich in einer Reihe von Richtungen, die nicht weitgehend parallel zur Richtung der Verengung sind, zu dehnen und zurückzubilden, z.B. in eine Richtung, die um etwa 45º von der Richtung der Verengung abweicht. Da die Falten in dem reversibel verengten Material und die Richtung der Verengung so ausgerichtet sein können, daß sie eine Dehnung und Rückbildung in im allgemeinen senkrechten Richtungen erlauben, und da die Falten und die Verengung eine Dehnung und Rückbildung in eine ganze Reihe von Richtungen erlauben, hat das elastische Verbundmaterial die Fähigkeit, sich in weitgehend alle Längs- und Breitenrichtungen des Materials zu dehnen und zurückzubilden.

Beispiele 1 bis 5

Die elastischen Verbundmaterialien der Beispiele 1 bis 5 wurden durch Verbinden einer elastischen Bahn mit mindestens einem reversibel verengten Material hergestellt. In den Tabellen 1, 3, 6, 8 und 10 sind Grab- Zugversuchsdaten für Kontrollproben und Proben aus verengtem, gebundenem elastischen Verbundmaterial angegeben. Die Grab-Zugversuche wurden auf einem Prüfgerät mit konstanter Dehnungsgeschwindigkeit, dem "Instron Model 1122 Universal Testing Instrument", unter Verwendung von Proben der Maße 4 x 6 Inch durchgeführt. Die Flächen der Greifbacken des Prüfgeräts maßen 1 x 1 Inch, die Kreuzkopfgeschwindigkeit war auf 12 Inch pro Minute eingestellt. Für jede Probe wurden die folgenden mechanischen Eigenschaften bestimmt: Spitzenbelastung ("peak load"), Maximum der gesamten aufgenommenen Energie ("peak total energy absorbed; Peak TEA") und Prozentsatz der Dehnung ("percent elongation").
Die Proben wurden auch mehreren Zyklen auf dem "Instron Model 1122"-Prüfgerät mit einer "Microcon II"-50 kg-Meßdose unterzogen; die Ergebnisse sind in den Tabellen 2, 4, 5, 7, 9 und 11 angegeben. In diesem Durchlauftest wiesen die Greifbackenflächen des Prüfgeräts eine Breite von 3 Inch und eine Höhe von 1 Inch (in Prüfrichtung) auf; die Proben wurden in Stücke von 3 x 7 Inch (d.h. 7 Inch in Prüfrichtung) geschnitten und individuell in Gramm gewogen. Die verwendete Meßlänge betrug 4 Inch. Die Aufzeichnungs- und die Kreuzkopfgeschwindigkeit wurden auf 20 Inch pro Minute eingestellt, die Einheit wurde in Übereinstimmung mit dem Standardverfahren auf Null gestellt, austariert und geeicht. Die maximale Ausdehnungsgrenze für eine Zykluslänge wurde auf eine Strecke festgesetzt, die durch Berechnung von 56% der "Dehnung bis zum Bruch" aus dem Grab-Zugversuch bestimmt wurde. Die Proben wurden dem Kreislauf viermal bis zur spezifizierten Zykluslänge unterzogen; im fünften Zyklus wurden sie zum Bruch gebracht. Die Prüfvorrichtung war so eingestellt, daß sie die Spitzenbelastung in Pound-Force und die maximale aufgenommene Energie in Inch Pound-Force pro Inch²* für jeden Zyklus maß. Im fünften Zyklus (Bruchzyklus) wurden die Spitzendehnung, die Spitzenbelastung und das Maximum der gesamten aufgenommenen Energie (TEA) gemessen. Die in den Energiemessungen verwendete Fläche (d.h. die Oberfläche des getesteten Materials) ist die Meßlänge (4 Inch) x Probenbreite (3 Inch), was 12 Inch² ergibt. Die Ergebnisse der Grab-Zugversuche und der Zyklustests wurden für das gemessene Flächengewicht standardisiert.
Das Maximum der gesamten aufgenommenen Energie (Total Energy Absorbed; TEA), wie in den Beispielen und den zugehörigen Tabellen verwendet, wird als die Gesamtenergie unter einer Spannungs-Dehnungskurve (Belastungs-Dehnungskurve) bis zum "Spitzen-"Punkt oder der maximalen Belastung definiert. Die TEA wird in Einheiten von Arbeit/(Länge)² oder Ncm/cm²(Pound-Force * Inch/(Inch)²) ausgedrückt. Diese Werte wurden standardisiert, indem man das Flächengewicht der Probe in g/m² (oz/yd²) teilte, was Einheiten von [Ncm/cm²]/[g/m²] (((lbs*Inch)/Inch²)/oz/yd²) ergab.
Die Spitzenbelastung, wie in den Beispielen und zugehörigen Tabellen verwendet, wird als die maximale Belastung oder Kraft definiert, die bei der Dehnung der Probe auf eine bestimmte Länge oder bis zum Bruch auftritt. Die Spitzenbelastung wird in Einheiten der Kraft (N, lbs) ausgedrückt, die für das Flächengewicht des Materials standardisiert wurden, was zu einer Zahl ausgedrückt in Einheiten von N/[g/m²] (lbs/[oz/yd²]) führte.
Die Dehnung oder Spitzendehnung wird auf die gleiche allgemeine Weise definiert, wie es in dem eingangs aufgeführten Paragraph "Definitionen" angegeben ist; für die Beispiele und zugehörigen Tabellen kann sie noch spezieller als die relative Längenzunahme eines Probestücks während des Zugversuchs bei Spitzenbelastung definiert werden. Die Spitzendehnung wird in Prozent, d.h. [(Längenzunahme)/(Ausgangslänge)] X 100 ausgedrückt.
Die bleibende oder dauerhafte Verformung nach einem Dehnungszyklus, wie in den Beispielen und den zugehörigen Tabellen verwendet, wird als Verhältnis von Längenzunahme der Probe nach einem Zyklus geteilt durch die maximale Dehnung während des Durchlaufens des Zyklus definiert. Die bleibende Verformung wird in Prozent ausgedrückt, d.h. [(endgültige Probenlänge - ursprüngliche Probenlänge)/(maximale Dehnung während des Zyklus - ursprüngliche Probenlänge)] x 100. Die bleibende Verformung nimmt Bezug auf die Rückbildung durch die Formulierung [bleibende Verformung = 100 - Rückbildung], wenn die Rückbildung in Prozent ausgedrückt ist.
In den Tabellen 2, 4, 5, 7, 9 und 11 (in denen die Ergebnisse der Zyklusprüfung angegeben sind) entspricht der für die bleibende Verformung des Verbundmaterials angegebene Wert in der Reihe "dauerhafte Verformung" und in der Spalte mit der Überschrift "bis zum Bruch" dem Wert für die Spitzendehnung (d.h. die Spitzendehnung bis zum Bruch), gemessen während des fünften (letzten) Dehnungszyklus. In diesen Tabellen entsprechen die Zyklustestergebnisse, die in der Spalte "bis zum Bruch" für die elastomere Bahn angegeben sind, den Werten, die von dem "Instron"-Prüfgerät abgelesen wurden, als die elastomere Bahn bis zur Dehnungsspitze gedehnt wurde (i.e. Dehnung bei Spitzenbelastung, als die Probe bis zum Bruch getestet wurde), gemessen während des fünften (letzten) Dehnungszyklus für das elastische Verbundmaterial, in das die betroffene elastomere Bahn integriert war.

BEISPIEL 1

Reversibel verengte, spinngebundene Materialien

Es wurden mehrere verengbare Vliesbahnen aus auf herkömmliche Weise hergestelltem spinngebundenen Polypropylen mit einem Flächengewicht von etwa 13,6 g/m² (0,4 oz/yd²) auf einem Prüfgerät des Typs "Instron Model 1122 Universal Testing Instrument" geprüft. Die Durchschnittsergebnisse für vier Proben sind in Tabelle 1 unter der Überschrift "Spinnvlies-Kontrollprobe Nr. 1" angegeben. Die gesamte aufgenommene Energie in Faserrichtung ist in der mit "TEA in Faserrichtung" überschriebenen Spalte angegeben. Die Spitzenbelastung in Faserrichtung ist in der entsprechend überschriebenen Spalte aufgeführt. Die Spitzendehnung in Faserrichtung ist ebenfalls in einer entsprechend überschriebenen Spalte angegeben. Die gesamte aufgenommene Energie quer zur Faserrichtung ist in der mit "TEA quer zur Faserrichtung" überschriebenen Spalte angegeben. Die Spitzenbelastung quer zur Faserrichtung ist in der entsprechend überschriebenen Spalte aufgeführt. Die Spitzendehnung quer zur Faserrichtung ist ebenfalls in einer entsprechend überschriebenen Spalte angegeben.
Eine Rolle des oben angeführten spinngebundenen Vlieses mit einem Flächengewicht von etwa 13,6 g/m² (0,4 oz/yd²) und einer Breite von etwa 190,5 cm (75 Inch) wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 44,53 - 44,84 m/min (146-147 Fuß/min) abgewickelt und lief über eine Reihe von drei Dampfzylinderanordnungen, von denen jede 12 Dampfzylinder enthielt, die sich mit einer Geschwindigkeit von 49,11, 51,24 bzw. 53,38 m/min (161, 168 bzw. 175 Fuß/min) drehten. Das spinngebundene Vlies wurde mit einer Geschwindigkeit von 54,29 m/min (178 Fuß/min) auf eine Aufwickelrolle gewickelt. Der Unterschied in der Geschwindigkeit zwischen der Abwickel- und der Aufwickelrolle führte zu einer Verengung des Materials auf eine endgültige Breite von etwa 73,7 - 78,7 cm (29-31 Inch) bei einer Verengung von etwa 61 bis etwa 59 %. Die Dampfzylinder der ersten beiden Anordnungen wurden auf Raumtemperatur gehalten, die Dampfzylinder der letzten Anordnung wurden auf einer Temperatur von etwa 135ºC (275ºF) gehalten, so daß das spinngebundene Vlies im verengten Zustand erwärmt wurde. Auf einem Prüfgerät des Typs "Instron Model 1122 Universal Testing Instrument" wurde ein Grab-Zugversuch durchgeführt; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 unter der Überschrift "Reversibel verengtes Spinnvlies Nr. 1A" angegeben.
Eine andere Rolle des oben beschriebenen "Lurgi"- Spinnvlieses mit einem Flächengewicht von etwa 13,6 g/m² (0,4 oz/yd²) und einer Breite von etwa 167,6 cm (66 Inch) wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 43,31 m/min (142 Fuß/min) abgewickelt und lief über eine Reihe von drei Dampfzylinderanordnungen, von denen jede 12 Dampfzylinder enthielt, die sich mit einer Geschwindigkeit von 48,50, 51,24 bzw. 52,46 m/min (159, 168 bzw. 172 Fuß/min) drehten. Das spinngebundene Vlies wurde mit einer Geschwindigkeit von 53,68 m/min (176 Fuß/min) auf eine Aufwickelrolle gewickelt. Der Unterschied in der Geschwindigkeit zwischen der Abwickel- und der Aufwickelrolle führte zu einer Verengung des Materials auf eine endgültige Breite von etwa 66,04 cm (26 Inch) bei einer Verengung von etwa 60 %. Die Dampfzylinder der ersten beiden Anordnungen wurden auf Raumtemperatur gehalten, die Dampfzylinder der letzten Anordnung wurden auf einer Temperatur von etwa 140ºC (284ºF) gehalten, so daß das spinngebundene Vlies im verengten Zustand erwärmt wurde. Auf einem Prüfgerät des Typs "Instron Model 1122 Universal Testing Instrument" wurde ein Grab-Zugversuch durchgeführt; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 unter der Überschrift "Reversibel verengtes Spinnvlies Nr. 1B" angegeben.

Elastische Bahn

Ein Gemisch aus etwa 63 Gew.-% KRATON G-1657, 20 Gew.-% Polyethylen NA-601 und 17 Gew.-% REGALREZ 1126 mit einem Schmelzfluß von etwa 15 g/10 min, gemessen bei 190ºC unter einer Belastung von 2160 g, einer Dehnung von etwa 750%, einem Dehnungsmodul von etwa 1,2 MPa (175 psi) bei 100%, und einem Dehnungsmodul von etwa 1,55 MPa (225 psi) bei 300% wurde unter Verwendung einer herkömmlichen Schmelzblasvorrichtung mit eingelassener Düsenspitze zu einer elastischen Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern verarbeitet. Eine vierreihige Schmelzblasdüsenanordnung wurde unter folgenden Bedingungen betätigt: Düsenbereichstemperatur etwa 261ºC bis etwa 286ºC (etwa 503 bis etwa 548ºF), Polymerschmelztemperatur in der Düse etwa 255ºC bis etwa 277ºC (etwa 491 bis etwa 532ºF), Primärlufttemperatur etwa 284 bis etwa 292ºC (etwa 544 bis etwa 557ºF), Druck am Düseneingang/-spitze etwa 0,59 bis etwa 0,97 MPa (etwa 85 bis etwa 140 psi), Formungsvakuum etwa 5,08 cm (2 Inch) Wasser, vertikale Formungsdistanz etwa 27,94 cm (11 Inch), Formdrahtgeschwindigkeit etwa 18,6 m/min (61 Fuß/min), und Wicklergeschwindigkeit etwa 20,44 m/min (67 Fuß/min). Die elastische Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern hatte ein Flächengewicht von etwa 125 g/m² und eine Breite von etwa 132,1 cm (52 Inch). Zur Vereinfachung der Handhabung wurde das elastische schmelzgeblasene Vlies auf einem Polypropylenfilm ausgebildet. Die elastische Bahn (ohne den Polypropylenfilm) wurde auf dem "Instron Model 1122 Universal Testing Instrument" geprüft, die Ergebnisse sind in Tab.1 und 2 unter der Überschrift "Elastomer- Kontrollprobe Nr. 1" angegeben. In Tabelle 2 wurden die im letzten Zyklus (d.h. "bis zum Bruch") gesammelten Daten für das Elastomer-Kontrollmaterial bei der Bruchdehnung quer zur Faserrichtung und der Bruchdehnung in Faserrichtung des in Tabelle 1 gezeigten NSBL-Nr.1-Materials als 217% bzw. 83% gelesen.
Das 132,1 cm (52 Inch) breite elastische Vlies aus schmelzgeblasenen Fasern wurde unter Verwendung einer 55,88 cm-(22 Inch-)Umrollvorrichtung des Typs "Face Coating Line Rewinder" der Black-Clawson Company vorgestreckt. Die Abwickelgeschwindigkeit war auf etwa 9,15 m/min (30 Fuß/min), die Aufwickelgeschwindigkeit auf etwa 19,22 m/min (63 Fuß/min) eingestellt, was zu einer Verengung oder Einschnürung des Materials führte. Wenn sich das verengte elastische Material der Aufwickelrolle näherte, wurde es auf eine Breite von etwa 77,5 cm (30,5 Inch) gespalten. Die gespaltene, vorgestreckte Bahn wurde auf der Prüfvorrichtung des Typs "Instron Model 1122 Universal Testing Instrument" einer Prüfung unterzogen; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 unter der Überschrift "Vorgestrecktes Elastomer Nr. 1" angegeben. Aus Tabelle 1 geht hervor, daß das Dehnen des Elastomers seine physikalischen Eigenschaften kaum beeinflußte.

Elastisches Verbundmaterial

Die Rolle mit dem "reversibel verengten Spinnvlies Nr. 1A" wurde in die oberste Position einer Rollenabwickelvorrichtung mit drei Positionen gesetzt; die oberste Abwickelwiderstandsbremse wurde auf 0,455 MPa (66 psi) eingestellt. Die Rolle mit dem "vorgestreckten Elastomer Nr. 1" wurde auf die mittlere Position gesetzt. Die Rolle mit dem "reversibel verengten Spinnvlies Nr. 1B" wurde auf die unterste Position der Rollenabwickelvorrichtung mit drei Positionen gesetzt; die unterste Abwickelwiderstandsbremse wurde auf 0,587 MPa (85 psi) eingestellt. Die Verbindungswalzen arbeiteten mit einer Geschwindigkeit von etwa 9,15 m/min (30 Fuß/min), die Walze zum Abwickeln der elastischen Bahn arbeitete mit einer Geschwindigkeit von etwa 8,54 m/min (28 Fuß/min).
Das verengte spinngebundene Material und die elastische schmelzgeblasene Bahn wurden unter Verwendung einer erwärmten Verbindungswalzenanordnung miteinander verbunden. Die Temperatur der Kalanderwalze und der Amboßwalze wurde auf 52ºC (127ºF) eingestellt, der Walzendruck betrug 138 kPa (20 psi), was etwa 621 N/cm (355 Pound pro linearem Inch (pli)) entsprach.
Fig. 7 zeigt das Muster der gravierten Kalanderwalze in etwa 5-facher Vergrößerung. Das Bindungsmuster der Musterwalze wies ungefähr 46,5 Stifte oder Bindungspunkte pro cm² (300 Stifte/Inch²) auf, die einen Bindungsbereich von etwa 15% schufen. Die Linien, die die Stifte oder Bindungspunkte verbinden, sind skizzierte Linien und in dem Gravurmuster der Kalanderwalze nicht vorhanden. Unmittelbar nach dem Bindevorgang ließ man das Verbundmaterial entspannen.
Das auf diese Weise hergestellte, in mehrere Richtungen dehnbare, elastische Verbundmaterial wurde auf dem "Instron Model 1122 Universal Testing Instrument" geprüft; die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 2 unter der Überschrift "NSBL Nr. 1" aufgeführt. Verglichen mit dem verengbaren "Spinnvlies Kontroll-Nr. 1" waren alle Ergebnisse des Grab- Zugversuchs bei "NSBL Nr. 1" niedriger, mit Ausnahme der Werte für die Dehnung in und quer zur Faserrichtung, die deutlich höher waren. Verglichen mit dem reversibel verengten, spinngebundenen Kontrollmaterial (reversibel verengtes Spinnvlies Nr. 1A und 1B) waren alle Ergebnisse des Grab-Zugversuchs bei dem elastischen Verbundmaterial niedriger, mit Ausnahme der Werte für die Dehnung in und quer zur Faserrichtung, die deutlich höher waren. Verglichen mit der elastischen schmelzgeblasenen Bahn zeigte das elastische Verbundmaterial in etwa die gleichen Ergebnisse während des Zyklusdurchlaufs, wies aber höhere Werte für die gesamte aufgenommene Energie (TEA) und die Spitzendehnung am Bruchpunkt des elastischen Verbundmaterials auf (Tabelle 2).

Vergleichsbeispiel 1A

Es wurde ein elastisches Verbundmaterial unter Verwendung der gleichen Materialien wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die elastische Bahn ein Flächengewicht von 75 g aufwies und nicht vorgedehnt wurde, bevor sie mit dem reversibel verengten, spinngebundenen Polypropylen verbunden wurde.
Die reversibel verengten, spinngebundenen Polypropylenvliesbahnen und die schmelzgeblasene elastische Bahn wurden unter Verwendung einer erwärmten Verbindungswalzenanordnung mit gleicher Temperatur und gleichem Druck sowie unter Verwendung des gleichen Bindungsmusters wie in Beispiel 1 verbunden. Auf keine der Abwickelrollen wurde eine Bremskraft ausgeübt, außer einer Kraft, die für eine Spannung sorgte, die ausreichte, um die Kontrolle über die Materialien zu behalten. Daher behielt das reversibel verengte, spinngebundene Material in etwa seine verengte Breite, und die elastische Bahn blieb ungedehnt.
Das so entstandene elastische Verbundmaterial wurde auf dem "Instron Model 1122 Universal Testing Instrument" geprüft, die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 2 unter der Überschrift "Verbundstoff Nr. 1" angegeben. Verglichen mit "NSBL Nr. 1" waren die Eigenschaften des Verbundstoffs Nr. 1 unverändert, mit der Ausnahme, daß die Dehnung quer zur Faserrichtung bei dem Verbundstoff Nr. 1 größer war und die Dehnung in Faserrichtung bei NSBL Nr. 1 größer war.

Beispiel 2

Eine Rolle mit dem "reversibel verengten Spinnvlies Nr. 1A" aus Beispiel 1 mit einem Flächengewicht von 13,6 g/cm² (0,4 oz/yd²) wurde in die oberste Position einer Rollenabwickelvorrichtung mit drei Positionen gesetzt. Eine Rolle der vorgestreckten elastischen schmelzgeblasenen Bahn aus Beispiel 1 mit einem Flächengewicht von 125 g (vorgedehntes Elastomer Nr. 1) wurde auf die mittlere Position gesetzt. Eine Rolle "reversibel verengtes Spinnvlies Nr. 1B", ebenfalls aus Beispiel 1, wurde auf die unterste Position der Rollenabwickelvorrichtung mit drei Positionen gesetzt. Die Verbindungswalzen arbeiteten mit einer Geschwindigkeit von etwa 9,46 m/min (31 Fuß/min), die Walze zum Abwickeln der elastischen Bahn arbeitete mit einer Geschwindigkeit von etwa 6,1 m/min (20 Fuß/min), um die elastische Bahn weiter zu dehnen. Die reversibel verengten spinngebundenen Polypropylenvliesbahnen und die elastische schmelzgeblasene Bahn wurden unter Verwendung einer erwärmten Verbindungs walzenanordnung mit gleicher Temperatur und gleichem Druck sowie unter Verwendung des gleichen Bindungsmusters wie in Beispiel 1 miteinander verbunden. Die Materialeigenschaften nach dem Grab-Zugversuch wurden unter Verwendung des Prüfgeräts vom Typ Instron Model 1122 Universal Testing Instrument geprüft, die Ergebnisse sind in Tabelle 3, 4 und 5 unter der Überschrift "NSBL Nr. 2A" angegeben.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurde ein elastisches Verbundmaterial unter Verwendung des gleichen Materials und mit dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Verbindungswalzen mit einer Geschwindigkeit von etwa 9,46 m/min (31 Fuß/min) und die Abwickelrolle für die elastische Bahn mit einer Geschwindigkeit von etwa 3,05 m/min (10 Fuß/min) arbeiteten, um die elastische Bahn weiter zu dehnen. Die reversibel verengten spinngebundenen Polypropylenvliesbahnen und die elastische schmelzgeblasene Bahn wurden unter Verwendung einer erwärmten Verbindungswalzenanordnung mit gleicher Temperatur und gleichem Druck sowie unter Verwendung des gleichen Bindungsmusters wie in Beispiel 2 miteinander verbunden. Die Materialeigenschaften nach dem Grab-Zugversuch wurden unter Verwendung des Prüfgeräts vom Typ "Instron Model 1122 Universal Testing Instrument" geprüft, die Ergebnisse sind in Tabelle 3, 4 und 5 unter der Überschrift "NSBL Nr. 2B" angegeben. Ein Vergleich zwischen NSBL Nr. 2A und NSBL Nr. 2B zeigt, daß die Spitzen-TEA (maximale gesamte aufgenommene Energie) des NSBL Nr. 2A größer ist, da das Material in dem Zyklus auf eine größere Länge gebracht wird. Der Anstieg der Spitzen- TEA kann auch bei der Elastomer Kontrollprobe Nr. 1 festgestellt werden, wenn diese den Bearbeitungskreislauf in Faserrichtung auf 46%, 34% und 167% durchläuft. Aus Tabelle 4 und 5 geht hervor, daß NSBL Nr. 2A und Nr. 2B eine höhere Gesamtenergie und Spitzenbelastung während des letzten Zyklus aufgrund der "permanenten Sperre" (d.h. der Dehnungsgrenze der elastischen Bahn), verursacht durch die spinngebundenen Schichten des Verbundstoffs, aufweisen.

Beispiel 3

Ein elastisches Verbundmaterial wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und in dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß die elastische schinelzgeblasene Bahn mit einer Abwickelgeschwindigkeit von 9,15 m/min (30 Fuß/min) und einer Aufwickelgeschwindigkeit von 26,84 m/min (88 Fuß/min) bei einem Zugverhältnis von etwa 2,9 vorgedehnt wurde. Die Verbindungswalzen arbeiteten mit einer Geschwindigkeit von etwa 9,15 m/min (30 Fuß/min) und die Abwickelrolle für die elastische Bahn mit einer Geschwindigkeit von etwa 6,1 m/min (20 Fuß/min), um das elastische Material weiter zu dehnen. Die reversibel verengten spinngebundenen Polypropylenvliesbahnen und die vorgedehnte elastische schmelzgeblasene Bahn wurden unter Verwendung glatter Verbindungswalzen verbunden, um eine maximale Verbindungsfläche zu schaffen. Die Temperatur der Verbindungswalzen betrug 32ºC (90ºF), der Kalanderwalzendruck betrug 138 kPa (20 psi) (was in etwa 621 N/cm (355 pli) entspricht). Die Materialeigenschaften nach dem Grab-Zugversuch wurden unter Verwendung des Prüfgeräts vom Typ "Instron Model 1122 Universal Testing Instrument" geprüft, die Ergebnisse sind in Tabelle 6 und 7 unter der Überschrift "NSBL Nr. 3A" angegeben.

Vergleichsbeispiel 3

Ein elastisches Verbundmaterial wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und in dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 3 hergestellt, einschließlich der elastischen schmelzgeblasenen Bahn, die mit einer Abwickelgeschwindigkeit von 9,15 m/min (30 Fuß/min) und einer Aufwickelgeschwindigkeit von 26,84 m/min (88 Fuß/min) vorgedehnt war. Die Verbindungswalzen arbeiteten mit einer Geschwindigkeit von etwa 9,15 m/min (30 Fuß/min), die Abwickelrolle für die elastische Bahn arbeitete ebenfalls mit einer Geschwindigkeit von etwa 9,15 m/min (30 Fuß/min), so daß die elastische Bahn nicht weiter gedehnt wurde. Wie in Beispiel 3 wurden die reversibel verengten spinngebundenen Polypropylenvliesbahnen und die vorgedehnte elastische schmelzgeblasene Bahn unter Verwendung glatter Verbindungswalzen verbunden, um eine große Verbindungsfläche zu schaffen. Die Temperatur der Verbindungswalzen betrug 32ºC (90ºF), der Kalanderwalzendruck betrug 138 kPa (20 psi) (was in etwa 621 N/cm (355 pli) entspricht). Die Materialeigenschaften nach dem Grab-Zugversuch wurden unter Verwendung des Prüfgeräts vom Typ Instron Model 1122 Universal Testing Instrument geprüft, die Ergebnisse sind in Tabelle 6 und 7 unter der Überschrift "NSBL Nr. 3B" angegeben. Wie aus Tabelle 6 und 7 hervorgeht, werden die Dehnungseigenschaften quer zur Faserrichtung durch das Ausmaß der Dehnung der elastischen Bahn in Faserrichtung kaum beeinflußt.

Beispiel 4

Ein elastisches Verbundmaterial wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und in dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Verbindungswalzen arbeiteten mit einer Geschwindigkeit von etwa 10,68 m/min (35 Fuß/min), die Abwickelrolle für die elastische Bahn arbeitete mit einer Geschwindigkeit von etwa 5,19 m/min (17 Fuß/min), um das elastische Material weiter zu dehnen. Die reversibel verengten spinngebundenen Polypropylenvlies bahnen und die vorgedehnte elastische schmelzgeblasene Bahn wurden unter Verwendung glatter Verbindungswalzen verbunden, um eine maximale Verbindungsfläche zu schaffen. Die Temperatur der Verbindungswalzen betrug 32ºC (90ºF), der Kalanderwalzendruck betrug 414 kPa (60 psi). Die Materialeigenschaften nach dem Grab-Zugversuch wurden unter Verwendung des Prüfgeräts vom Typ "Instron Model 1122 Universal Testing Instrument" geprüft, die Ergebnisse sind in Tabelle 8 und 9 unter der Überschrift "NSBL Nr. 4A" angegeben.

Vergleichsbeispiel 4

Ein elastisches Verbundmaterial wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und in dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Verbindungswalzen arbeiteten mit einer Geschwindigkeit von etwa 10,68 m/min (35 Fuß/min), die Abwickelrolle für die elastische Bahn arbeitete ebenfalls mit einer Geschwindigkeit von etwa 10,68 m/min (35 Fuß/min), damit das elastische Material nicht weiter gedehnt wurde. Die reversibel verengten spinngebundenen Polypropylenvliesbahnen und die vorgedehnte elastische schmelzgeblasene Bahn wurden unter Verwendung glatter Verbindungswalzen verbunden, um eine maximale Verbindungsfläche zu schaffen. Die Temperatur der Verbindungswalzen betrug 32ºC (90ºF), der Kalanderwalzendruck betrug 414 kPa (60 psi). Die Materialeigenschaften nach dem Grab-Zugversuch wurden unter Verwendung des Prüfgeräts vom Typ Instron Model 1122 Universal Testing Instrument geprüft, die Ergebnisse sind in Tabelle 8 und 9 unter der Überschrift "NSBL Nr. 4B" angegeben. Wie aus Tabelle 8 und 9 hervorgeht, werden die Zugeigenschaften des resultierenden elastischen Verbundmaterials durch die Verwendung glatter Verbindungswalzen anstelle eines Diamantmusterkalanders kaum beeinflußt.

Beispiel 5

Ein elastisches Verbundmaterial wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und in dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 2 hergestellt. Die Temperatur der erwärmten Verbindungswalze betrug 32ºC (90ºF). Die Verbindungswalzen arbeiteten mit einer Geschwindigkeit von etwa 9,46 m/min (31 Fuß/min), die Abwickelrolle für die elastische Bahn arbeitete mit einer Geschwindigkeit von etwa 6,1 m/min (20 Fuß/min), um das elastische Material weiter zu dehnen, bevor es mit den reversibel verengten Vliesbahnen verbunden wurde. Die reversibel verengten spinngebundenen Polypropylenvliesbahnen und die vorgedehnte elastische schmelzgeblasene Bahn wurden unter Verwendung der Diamantmusterwalze nach Beispiel 1 verbunden. Der Kalanderwalzendruck betrug 138 kPa (20 psi) (was in etwa 621 N/cm (355 pli) entspricht). Die Materialeigenschaften nach dem Grab- Zugversuch wurden unter Verwendung des Prüfgeräts vom Typ "Instron Model 1122 Universal Testing Instrument" geprüft, die Ergebnisse sind in Tabelle 10 und 11 unter der Überschrift "NSBL Nr. 2A" angegeben.

Vergleichsbeispiel 5

Ein elastisches Verbundmaterial wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und in dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 3 hergestellt. Es wurden glatte Verbindungswalzen verwendet, um eine maximale Bindungsfläche zu schaffen. Die Verbindungswalzen arbeiteten mit einer Geschwindigkeit von etwa 9,15 m/min (30 Fuß/min), die Abwickelrolle für die elastische Bahn arbeitete mit einer Geschwindigkeit von etwa 6,1 m/min (20 Fuß/min), um das elastische Material weiter zu dehnen, bevor es mit den reversibel verengten Vliesbahnen verbunden wurde. Die Temperatur der glatten Verbindungswalzen betrug 32ºC (90ºF), der Kalanderwalzendruck betrug 138 kPa (20 psi) (was in etwa 621 N/cm (355 pli) entspricht). Die Materialeigenschaften nach dem Grab- Zugversuch wurden unter Verwendung des Prüfgeräts vom Typ "Instron Model 1122 Universal Testing Instrument" geprüft, die Ergebnisse sind in Tabelle 10 und 11 unter der Überschrift "NSBL Nr. 3A" angegeben. Wie aus Tabelle 10 und 11 hervorgeht, hatte die Verwendung von glatten Verbindungswalzen anstelle der Kalanderwalze mit Diamantmuster kaum Einfluß auf die Eigenschaften nach dem Grab- Zugversuch. Die Verwendung der glatten Verbindungswalzen führte jedoch zu niedrigeren Werten der Spitzen-TEA und der Spitzenbelastung während des Zyklustests quer zur Faserrichtung. Die Materialien wiesen gegenüber den mit Diamantmusterwalzen verbundenen Materialien außerdem höhere Werte bezüglich der dauerhaften Verformung während des Zyklus quer zur Faserrichtung auf. Tabelle 1 Grab-Zugversuch Reversibel verengtes Spinnvlies Nr. Elastomer Kontrollprobe Nr. 1 TEA in Faserrichtung Spitzenbelastung in Faserrichtung Spitzendehnung in Faserrichtung TEA quer zur Faserrichtung Spitzenbelastung quer zur Faserrichtung Spitzendehnung quer zur Faserrichtung Grab-Zugversuch Verbundstoff Nr. 1 Vorgedehntes Elastomer Nr. 1 Spinnvlies Kontrollprobe Nr. 1 TEA in Faserrichtung Spitzenbelastung in Faserrichtung Spitzendehnung in Faserrichtung TEA quer zur Faserrichtung Spitzenbelastung quer zur Faserrichtung Spitzendehnung quer zur Faserrichtung Tabelle 2 Verbundstoff Nr. 1, zyklisch bearbeitet quer zur Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 128% Zyklus: Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung bis zum Bruch NSBL Nr. 1, zyklisch bearbeitet quer zur Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 121% Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung Elastomer Kontrollprobe Nr. 1, zyklisch bearbeitet quer zur Faserrichtung zu einer Dehnung von 121% Zyklus: Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung bis zum Bruch NSBL Nr. 1, zyklisch bearbeitet quer zur Faserrichtung bis zu einer Dehnung vom 121% Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung Elastomer Kontrollprobe Nr. 1. zvklisch bearbeitet in Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 46% Zyklus: Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung bis zum Bruch NBSL Nr. 1, zyklisch bearbeitet in Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 46% Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung Tabelle 3 Grab-Zugversuch Elastomer Kontrollprobe Nr. 1 TEA in Faserrichtung Spitzenbelastung in Faserrichtung Dehnung in Faserrichtung TEA quer zur Faserrichtung Spitzenbelastung quer zur Faserrichtung Dehnung quer zur Faserrichtung Tabelle 4 Elastomer Kontrollprobe Nr. 1, zyklisch bearbeitet in Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 46% Zyklus: Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung bis zum Bruch NSBL Nr. 1, zyklisch bearbeitet in Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 46% Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung Elastomer Kontrollprobe Nr. 1, zyklisch bearbeitet in Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 84% Zyklus: Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung bis zum Bruch NSBL Nr. 2A, zyklisch bearbeitet in Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 84% Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung Elastomer Kontrollprobe Nr. 1, zyklisch bearbeitet in Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 167% Zyklus: Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung bis zum Bruch NSBL Nr. 2B, zyklisch bearbeitet in Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 167% Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung Tabelle 5 Elastomer Kontrollprobe Nr. 1, zyklisch bearbeitet quer zur Faserrichtung zu einer Dehnung von 122% Zyklus: Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung bis zum Bruch NSBL Nr. 2B, zyklisch bearbeitet quer zur Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 122% Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung Elastomer Kontrollprobe Nr. 1, zyklisch bearbeitet quer zur Faserrichtung zu einer Dehnung von 100% Zyklus: Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung bis zum Bruch NSBL Nr. 2A, zyklisch bearbeitet quer zur Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 100% Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung Elastomer Kontrollprobe Nr. 1, zyklisch bearbeitet quer zur Faserrichtung zu einer Dehnung von 92% Zyklus: Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung bis zum Bruch NSBL Nr. 2B, zyklisch bearbeitet quer zur Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 92% Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung Tabelle 6 Grab-Zugversuch Vorgedehntes Elastomer Kontrollprobe Nr. 1 TEA in Faserrichtung Spitzenbelastung in Faserrichtung Dehnung in Faserrichtung TEA quer zur Faserrichtung Spitzenbelastung quer zur Faserrichtung Dehnung quer zur Faserrichtung Tabelle 7 NSBL Nr. 3A, zyklisch bearbeitet in Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 78% Zyklus: Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung bis zum Bruch NSBL Nr. 3B, zyklisch bearbeitet in Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 40% Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung NSBL Nr. 3B, zyklisch bearbeitet quer zur Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 73% Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung NSBL Nr. 3A, zyklisch bearbeitet quer zur Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 84% Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung Tabelle 8 Grab-Zugversuch Durchschn. der reversibel verengten Spinnvliese Nr. 1 & 2 Elastomer Kontrollprobe Nr. 1 TEA in Faserrichtung Spitzenbelastung in Faserrichtung Dehnung in Faserrichtung TEA quer zur Faserrichtung Spitzenbelastung quer zur Faserrichtung Dehnung quer zur Faserrichtung vorgedehntes Elastomer Nr. 1 Kontrollprobe Nr. 1 TEA in Faserrichtung Spitzenbelastung in Faserrichtung Spitzendehnung in Faserrichtung TEA quer zur Faserrichtung Spitzenbelastung quer zur Faserrichtung Spitzendehnung quer zur Faserrichtung Tabelle 9 NSBL Nr. 4A, zyklisch bearbeitet in Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 60% Zyklus: Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung bis zum Bruch NSBL Nr. 4A, zyklisch bearbeitet in Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 107% Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung NSBL Nr. 4B, zyklisch bearbeitet quer zur Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 128% Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung Tabelle 10 TEA in Faserrichtung Spitzenbelastung in Faserrichtung Dehnung in Faserrichtung TEA quer zur Faserrichtung Spitzenbelastung quer zur Faserrichtung Dehnung quer zur Faserrichtung Tabelle 11 NSBL Nr. 2A, zyklisch bearbeitet in Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 84% Zyklus: Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung bis zum Bruch NSBL Nr. 3A, zyklisch bearbeitet in Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 77% Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung NSBL Nr. 2A, zyklisch bearbeitet quer zur Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 100% Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung NSBL Nr. 3A, zyklisch bearbeitet quer zur Faserrichtung bis zu einer Dehnung von 83% Spitzen-TEA Spitzenbelastung dauerhafte Verformung

Verwandte Anmeldungen

Diese Anmeldung gehört zu einer Gruppe von gemeinsam übertragenen Patentanmeldungen, die am gleichen Tag eingereicht wurden. Die Gruppe umfaßt die vorliegende Erfindung sowie das US-Patent Nr. 5,116,662 mit dem Titel "Multi-Direction Stretch Composite Elastic Material" im Namen von Michael T. Morman. Der Gegenstand der letztgenannten Anmeldung wird hiermit zum Zwecke der Bezugnahme zitiert, eine Kopie davon liegt bei.

Claims

1. Elastisches Verbundmaterial, das in mindestens zwei Richtungen dehnbar ist und folgendes aufweist:

mindestens eine elastische Bahn; und

mindestens ein reversibel verengtes Material, das mit der elastischen Bahn an mindestens drei, in nicht linearer Weise angeordneten Stellen verbunden ist, wobei das reversibel verengte Material zwischen mindestens zwei der Stellen zusammengezogen ist.

2. Elastisches Verbundmaterial, das in mindestens zwei Richtungen dehnbar ist und folgendes aufweist:

mindestens eine elastische Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern; und

mindestens eine reversibel verengte Vliesbahn aus Polypropylenfasern, die mit der elastischen Bahn an mindestens drei, in nicht linearer Weise angeordneten Stellen verbunden ist, wobei die reversibel verengte Vliesbahn zwischen mindestens zwei der Stellen zusammengezogen ist.

3. Materialien nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem reversibel verengten Material um ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wirkwaren, offengewebten Stoffen, Vliesmaterialien und/oder einem Verbundmaterial, das ein Gemisch aus Fasern und einem oder mehreren anderen Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zellstoff, Stapelfasern, teilchenförmigem Material und superabsorbierenden Materialien aufweist, handelt.

4. Material nach Anspruch 2 oder 3, wobei es sich bei dem Vliesmaterial um ein Vlies ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem gebundenen kardierten Faservlies, einem Vlies aus spinngebundenen Fasern, einem Vlies aus schmelzgeblasenen Fasern und einem mehrschichtigen Material, das mindestens eine dieser Vliesbahnen enthält, handelt.

5. Material nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei die Fasern ein Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Polyestern und Polyamiden aufweisen.

6. Materialien nach Anspruch 2 oder 5, wobei das Polyolefin aus der Gruppe bestehend aus einem Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen, aus Polyethylen-Copolymeren, Polypropylen-Copolymeren und Polybutylen-Copolymeren oder mehreren derselben ausgewählt ist.

7. Material nach einem der Ansprüche 2 oder 4 bis 6, wobei ein Vlies aus schmelzgeblasenen Fasern Mikrofasern enthält.

8. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elastische Bahn ein elastomeres Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus elastischen Polyestern, elastischen Polyurethanen, elastischen Polyamiden, Copolymeren aus Ethylen und mindestens einem Vinylmonomer, und elastischen A-B-A'-Blockcopolymeren aufweist, wobei es sich bei A und A' um gleiche oder verschiedene thermoplastische Polymere und bei B um einen elastomeren Polymerblock handelt.

9. Material nach Anspruch 2 oder 8, wobei das elastomere Polymer mit einem Verarbeitungshilfsmittel vermischt ist.

10. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elastische Bahn ein elastisches Vlies aus schmelzgeblasenen Fasern ist.

11. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elastische Bahn eine selbsthaftende elastomere Klebeschicht ist.

12. Material nach Anspruch 2 oder 11, wobei die selbsthaftende elastoinere Klebeschicht aus einer Mischung aus einem elastomeren Polymer und einem klebrigen Harz gebildet ist, wobei die Mischung gegebenenfalls ein Verarbeitungshilfsmittel enthält.

13. Material nach Anspruch 2 oder 11, wobei die selbsthaftende elastomere Klebeschicht ein selbsthaftendes elastomeres Klebevlies aus schmelzgeblasenen Fasern ist.

14. Material nach einem der Ansprüche 2 oder 10 bis 13, wobei das Vlies aus schmelzgeblasenen Fasern Mikrofasern enthält.

15. Verfahren zur Herstellung eines elastischen, in mindestens zwei Richtungen dehnbaren Verbundmaterials, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

Strecken einer elastischen Bahn;

Verbinden der gestreckten elastischen Bahn mit mindestens einem reversibel verengten Material an mindestens drei, in nicht linearer Weise angeordneten Stellen; und

Entspannen der gestreckten elastischen Bahn, so daß sich das verengte Material zwischen mindestens zwei der Stellen zusammenzieht.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die elastische Bahn um mindestens etwa 25% gestreckt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei die elastische Bahn eine selbsthaftende elastomere Klebeschicht ist, die mit mindestens einem reversibel verengten Material eine Bindung eingeht.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die elastische Bahn und mindestens ein reversibel verengtes Material mittels eines Verfahrens ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wärmebindung, Druckbindung, Ultraschallbindung und Laserbindung verbunden werden.