DE60029814T2

DE60029814T2 - Strahlungsvernetzte elastomerische materialien

Info

Publication number: DE60029814T2
Application number: DE60029814T
Authority: DE
Inventors: Jianbin John Cincinnati ZHANG; Hugh Thomas Cincinnati DAUGHERTY; Gerald Matthew West Chester MCNALLY
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 2000-09-15
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2020-09-16
Also published as: CN1382187A; JP2003509563A; EP1228144A1; WO2001019916A1; BR0014033A; WO2001019918A1; CA2384983A1; DE60029814D1; AU7382700A; HK1049176A1; MXPA02002905A; ATE335047T1; JP4689123B2; US20060055089A1; KR20020039345A; EP1228144B1; CN1217788C; KR100479965B1; AU7371400A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein strahlungsvernetztes Relaxationselastomermaterial, das zum Gebrauch in porösen ausdehnbaren Polymerbahnen geeignet ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung makroskopisch gedehnte, dreidimensionale, mit Öffnungen versehene Polymerbahnen.
Auf dem Fachgebiet der Einwegabsorptionsartikel ist es seit langem bekannt, dass die Konstruktion von absorptionsfähigen Vorrichtungen wie Einwegwindeln, Windelhosen, Übungshöschen, Damenbinden, Slipeinlagen, Inkontinenzslips, Bandagen, Wundumschlägen und dergleichen mit elastischen Elementen wünschenswert ist, um den Bereich von Größe, Bewegungsfreiheit und anhaltendem Sitz zu verbessern. Es ist ebenfalls bekannt, dass es bevorzugt wird, dass derartige Produkte, besonders, wenn sie unter heißen und feuchten Bedingungen getragen werden sollen, eine angemessene Durchlässigkeit in allen Bereichen des Artikels bieten, an denen ein unangemessenes Abschließen der Haut zu sensibilisierter Haut oder Hitzeausschlag führen kann. Aufgrund der Beschaffenheit vieler Einwegabsorptionsartikel ist das Risiko von Hautreizungen aufgrund des Einschließens von Feuchtigkeit und anderen Körperausscheidungen zwischen dem elastifizierten Teil des Artikels und der Haut des Trägers erhöht. Elastifizierte Teile von Einwegartikeln führen besonders häufig zu Hautreizungen, da sie dazu neigen, sich dichter an den Körper anzuschmiegen und daher Bereiche der Haut, häufig für längere Zeit, abzuschließen.
Dem Stand der Technik entsprechend sind verschiedene Verfahren bekannt, mit denen Polymerfolien Elastizität verliehen werden kann. Da Materialien mit größerer Elastizität medizinischen Produkten oder Körperpflegeprodukten einen besseren Sitz am Körper verleihen, werden der Luftstrom zu der Haut und der Dampfstrom aus den verschlossenen Bereichen reduziert. Atmungsaktivität (insbesondere Dampf durchlässigkeit) wird immer wichtiger für die Hautgesundheit. In der Technik sind auch verschiedene Verfahren bekannt, um Polymerfolien eine Porosität zu verleihen, um die Atmungsaktivität zu verbessern, jedoch verbleibt ein Bedarf an einer Polymerfolie oder -bahn, die sowohl eine angemessene Elastizität als auch Porosität bereitstellt und für einen strapazierfähigen, dauerhaften Gebrauch in Kleidungsstücken, insbesondere Einwegkleidungsstücken, angepasst werden kann.
Dem Stand der Technik entsprechen Einwegwindeln und andere Absorptionsartikel, die für eine bequemere Passform und einen besseren Auslaufschutz mit elastifizierten Beinbündchen oder elastifizierten Taillenbändern ausgestattet sind. Häufig wird die Elastizität durch eine Wärmebehandlung von polymeren Materialien erreicht, die zu einem erwünschten Kräuseln oder Raffen eines Teils der Windel führt. Ein derartiges Behandlungsverfahren ist im US-Patent Nr. 4,681,580, erteilt an Reising et al. am 21. Juli 1987, offenbart. Andere Verfahren zum Verleihen von Elastizität werden im US-Patent Nr. 5,143,679, erteilt an Weber et al. am 1. September 1992, und den US-Patenten Nr. 5,156,793, erteilt an Buell et al. am 20. Okt. 1992, und 5,167,897, erteilt an Weber et al. am 1. Dez. 1992, gelehrt.
Elastifizierte Abschnitte eines Einwegabsorptionsartikels können eine Hautpflegezusammensetzung aufweisen, die darauf angeordnet wird. Die Hautpflegezusammensetzung kann eine Hautpflegelotion sein, um die Hautreizung des Trägers zu verringern oder die Hautgesundheit zu fördern. Zum Beispiel sind typische Hautpflegebehandlungen in US-Patent 5,643,588, „Diaper Having a Lotioned Topsheet", erteilt an Roe, Bakes & Warner am 1. Juli 1997; und US-Patent 5,635,191, „Diaper Having a Lotioned Topsheet Containing a Polysiloxane Emollient", erteilt an Roe & Mackey am 3. Juni 1997; und US-Patentanmeldung Nr. 08/962,310 „Absorbent Articles Having Cuffs with Skin Care Composition Disposed Thereon", eingereicht am 31. Oktober 1997 von Thomas Edward Schulte et al., beschrieben. Hautpflegezusammensetzungen, die auf elastifizierten Abschnitten sowie der Oberschicht angeordnet werden, können im Vergleich zu einer Behandlung nur der Oberschicht eine bezüglich der Hautoberfläche größere Übertragung der Hautpflegezusammensetzung ermöglichen. Außerdem kann die Anwendung sowohl auf elastifizierte als auch nicht elastische Bestandteile die Abgabe größerer Mengen der Hautpflegezusammensetzung auf einen gegebenen Bereich des Trägers und/oder die Abgabe von Hautpflegezusammensetzungen mit unterschiedlichen Formulierungen für unterschiedliche Hautvorteile ermöglichen.
Verschiedene Mittel, um elastische ebene Polymerfolien poröser zu machen, sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie beispielsweise Stanzen, Schlitzen oder Heißnadelperforation. Bei Anwendung einer der vorstehend genannten Techniken auf thermoplastische elastomere Folien geht die Verbesserung der Durchlässigkeit jedoch mit einer Verschlechterung des Grads der zuverlässigen elastischen Leistung einher. Bei runden Öffnungen in einer ebenen Folie ist zum Beispiel bekannt, dass sich aus einer angelegten Spannung von S₁ eine örtliche Spannung von S₂ ergibt, die orthogonal zur angelegten Spannung über die Öffnungen hinweg verläuft. Diese örtliche Spannung S₂ ist höher als S₁ und kann eine Größenordnung bis zum Dreifachen der angelegten Spannung erreichen. Bei nicht runden Öffnungen kann die Spannungskonzentration sogar noch höher sein. Infolgedessen werden die Ränder der Öffnungen zu Ausgangspunkten für die Rissbildung, da die Ränder des Materials die Ränder der Öffnungen in der Ebene der angelegten Spannung bilden. Bei herkömmlichen thermoplastischen elastischen Folien fördern derartige Öffnungen die Rissbildung, die sich im Laufe der Zeit fortsetzen und schließlich zum katastrophalen Bruch der Folie führen kann. Beim Einsatz in elastifizierten Teilen von Einwegabsorptionsartikeln führt dieser Bruch zum Verlust von wichtigen elastischen Eigenschaften, einschließlich des Verlustes von Bequemlichkeit, Passform und Gebrauchseignung des Absorptionsartikels.
Dem Stand der Technik entsprechende Bahnenstrukturen, die eine angemessene Durchlässigkeit bieten, so dass sie für den Einsatz als mit der Haut des Trägers in Berührung kommende Oberflächen von Einwegabsorptionsartikeln bevorzugt werden, gab es bisher in zwei grundlegenden Ausführungsformen, d. h. als ihrem Wesen nach fluiddurchlässige Strukturen, wie faserförmige Vliese, und fluidundurchlässige Materialien, wie Polymerbahnen, denen mittels Perforation ein bestimmter Grad von Fluiddurchlässigkeit verliehen wurde, um einen Fluid- und Feuchtigkeitsfluss durch sie hindurch zu ermöglichen. Keine dieser Ausführungsformen ist typischerweise elastisch, daher werden beide im Allgemeinen für Bereiche von Absorptionsartikeln verwendet, die zwar fluiddurchlässig, jedoch nicht dehnbar sein müssen, wie die Körperkontaktschicht einer Menstruationseinlage.
Das US-Patent Nr. 3,929,135, erteilt an Thompson am 30. Dezember 1975, dessen Rechte übertragen wurden, schlägt eine geeignete, den Körper berührende, durchlässige polymere Bahn für Einwegartikel vor. Thompson lehrt eine makroskopisch gedehnte, dreidimensionale Oberschicht, umfassend ein flüssigkeitsundurchlässiges polymeres Material. Das Polymermaterial wird jedoch so ausgebildet, dass es verjüngte Kapillaren aufweist, wobei die Kapillaren eine Basisöffnung in der Ebene der Oberschicht und eine Spitzenöffnung, die in engem Kontakt mit dem absorbierenden Pad liegt, das im absorbierenden Einwegverband verwendet wird, aufweisen. Das von Thompson gelehrte Polymermaterial ist im Allgemeinen jedoch kein Elastomer, und bei Thomson hängt die Herstellung der gewünschten dreidimensionalen Struktur von den unelastischen Eigenschaften der warmverformten Einschichtfolie ab.
Ein weiteres Material, welches im Zusammenhang mit Einwegabsorptionsartikeln als Körperkontaktoberfläche eingesetzt worden ist, wird im US-Patent Nr. 4,342,314, erteilt an Radel et al. am 3. Aug. 1982, offenbart. Das Patent von Radel et al. offenbart eine verbesserte, makroskopisch gedehnte, dreidimensionale Kunststoffbahn, umfassend ein geordnetes Kontinuum aus Kapillarnetzwerken, beginnend an und sich erstreckend aus einer Oberfläche der Bahn und endend in Form von Öffnungen an der gegenüber liegenden Oberfläche davon. Bei einer bevorzugten Ausführungsform nimmt die Größe der Kapillarnetzwerke in Richtung des Flüssigkeitstransports ab.
Die makroskopisch gedehnten, dreidimensionalen Kunststoffbahnen des in den vorstehend erwähnten Patenten von Thompson und Radel et al., deren Rechte übertragen wurden, allgemein beschriebenen Typs zeigten aufgrund der anhand der Öffnungen erzielten Durchlässigkeit eine ausreichende Dampfdurchlässigkeit. Aufgrund der Beschränkungen durch das Material verfügen derartige Bahnen im Allgemeinen jedoch nicht über die erforderliche Elastizität, die der sich daraus ergebenden Bahn signifikante elastomere Eigenschaften verleihen würde. Dieses Manko schränkt den Einsatz derartiger Bahnen in elastifizierten Teilen eines Absorptionsartikels wesentlich ein.
Eine Verbesserung der oben erwähnten Bahn von Radel et al. zum Gebrauch in Einwegabsorptionsartikeln ist in der übertragenen, ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung S. N. 08/816,106 mit dem „Titel Tear Resistant Porous Extensible Web", eingereicht am 14. März 1997 im Namen von Curro et al. (hiernach Curro '106 genannt), offenbart. Die vorstehend erwähnte Anmeldung von Curro et al. offenbart elastifizierte Polymerbahnen im Allgemeinen gemäß dem vorstehend erwähnten Patent von Radel et al., die aus Elastomermaterialien hergestellt werden können, die im Stand der Technik bekannt sind und Laminate aus Polymermaterialien sein können. Laminate dieser Art können durch Coextrusion von Elastomermaterialien und weniger elastischen Hautschichten hergestellt werden und können in den Körper umschließenden Abschnitten von Absorptionskleidungsstücken wie den Taillenbandabschnitten und Beinbündchen verwendet werden.
Elastifizierte polymere Bahnen können aus dem Stand der Technik entsprechenden elastomeren Materialien hergestellt werden und können Laminate aus polymeren Materialien sein, wie im US-Patent Nr. 5,501,679, erteilt an Krueger et al. am 26. März 1996, offenbart. Laminate dieses Typs werden im Allgemeinen durch Coextrusion von elastomeren Materialien und unelastischen Hautschichten, gefolgt von einer Dehnung des Laminats über die Elastizitätsgrenze der Hautschichten hinaus mit anschließender elastischer Erholung des Laminats, hergestellt. Elastomere Bahnen oder Folien, wie die vorstehend beschriebenen, können in den am Körper anliegenden Teilen von Bekleidungsstücken, wie Taillenbändern, Beinbündchen und Seitenfeldern, eingesetzt werden, sind im Allgemeinen jedoch nicht durchlässig genug, um bei längerem Tragen unerwünschte Hautreizungen zu verhindern.
Trotz der oben erwähnten Verbesserungen bei Elastomermaterialien zum Gebrauch in Einwegabsorptionsartikeln erfordern die Gebrauchsbedingungen der Artikel kontinuierlich weitere technologische Verbesserungen, um die Artikelleistung und den Benutzerkomfort zu erhöhen. Zum Beispiel betreffen die derzeitigen Gebrauchsbedingungen für Absorptionsartikel oder andere Körperpflegeprodukte Wärme, Feuchtigkeit, Belastung oder Kombinationen davon. Einige elastomere Materialien verlieren bei Körpertemperatur ihre elastischen Eigenschaften und Formbeständigkeit, insbesondere, wenn sie belastet oder gedehnt werden. Der Verlust der elastischen Eigenschaften und der Formbeständigkeit führt zu einem Durchhängen und einer schlechten Passform des Absorptionsartikels und, in schweren Fällen, eventuell zum Auslaufen des Absorptionsartikels.
Ferner ist herausgefunden worden, dass, wenn Hautpflegezusammensetzungen (einschließlich verschiedener Hautkonditioniermittel, Hautpflegesalben, Hautausschlagbehandlungslotionen und dergleichen) und bestimmte der oben erwähnten Polymerbahnen für längere Zeiträume in Kontakt stehen, die Lotion das Elastomerpolymer abbauen kann, wodurch die Leistung der Polymerbahn bedeutend herabgesetzt wird. Aufgrund von Materialeinschränkungen erfahren solche Bahnen folglich tendenziell eine Degradierung der Eigenschaften, wenn sie lotioniert werden. Wenn die Lotion zum Beispiel mit der Elastomerschicht des coextrudierten Laminats, das in der oben erwähnten Anmeldung von Curro '106 offenbart ist, ausreichend in Kontakt steht, kann das Elastomermaterial (z. B. Blockcopolymer) abgebaut werden, wodurch die gewünschten Elastomereigenschaften der Bahn verringert werden. Dieser Nachteil kann die Verwendung solcher Bahnen in elastifizierten Abschnitten eines Absorptionsartikels auf nichtlotionierte Bestandteile beschränken.
Dementsprechend wäre es wünschenswert, eine Elastomerbahn bereitzustellen, die gestaltet ist, um ihre Elastomereigenschaften zu bewahren, wenn sie als ein Bestandteil in einem Einwegabsorptionsartikel verwendet wird und auf sie eine Hautpflegezusammensetzung aufgetragen wird.
Es wäre auch wünschenswert, ein Elastomermaterial (einschließlich Fasern, Strängen, Bahnen, Folien und geformten Folien) bereitzustellen, welche die elastischen Eigenschaften unter tatsächlichen Gebrauchsbedingungen des Endprodukts über einen spezifizierten Zeitraum beibehalten können, zum Beispiel bis zu 10 Stunden bei Körpertemperatur unter andauernder Belastung.
Es wäre auch wünschenswert, solch ein Elastomermaterial bereitzustellen, dass sich bezüglich der Form anpasst und atmungsaktiv und dampfdurchlässig ist.
Es wird ferner gewünscht, ein Elastomermaterial bereitzustellen, das zum Gebrauch in einer durchlässigen Elastomerbahn geeignet ist, welche gestaltet ist, um die Auswirkungen einer angewendeten Beanspruchung auf die Bahn von den Rändern der Öffnungen zu lösen und somit die Einleitung einer Rissinitiierung zu verzögern oder zu verhindern.
Genauer wäre es in einer bevorzugten Ausführungsform wünschenswert, eine makroskopisch gedehnte, dreidimensionale, mit Öffnungen versehene Elastomerbahn bereitzustellen, die dazu in der Lage ist, ihre dreidimensionale Form im Wesentlichen wiederzugewinnen, nachdem sie einer angewendeten Beanspruchung ausgesetzt worden ist.
Außerdem ist es wünschenswert, solch ein Elastomermaterial bereitzustellen, das für Körperpflegeprodukte und Gesundheitspflegeprodukte wie Windelhosen, Übungshöschen, Einwegwindeln mit Verschlüssen, Inkontinenzkleidungs stücke, Damenbinden, Slipeinlagen, Wundumschläge, Bandagen und Wickel kostengünstig ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft strahlungsvernetzte Elastomermaterialien mit verbesserten Eigenschaften bei erhöhter Temperatur und mit verbesserter Lotionsbeständigkeit. Das Elastomermaterial kann allein oder mit Hautschichten verwendet werden, um eine Elastomerfolie wie eine coextrudierte Folie und/oder Formfolie zu bilden. Als eine Formfolie kann das Material der vorliegenden Erfindung eine poröse, makroskopisch gedehnte, dreidimensionale Elastomerbahn bereitstellen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Elastomerbahn zur Verwendung in elastifizierten oder den Körper umschließenden Abschnitten von Einwegabsorptionsartikeln, wie Seitenfeldern, Taillenbändern, Bündchen, oder von Gesundheitspflegeprodukten, wie Einwegwindeln, Umschlägen, Bandagen und Wickeln, geeignet. Die durchlässigen, dehnbaren polymeren Bahnen der vorliegenden Erfindung können auch in anderen Teilen der Absorptionsartikel verwendet werden, bei denen ein dehnbares oder atmungsaktives Material gewünscht ist, wie Oberschichten oder Unterschichten. Das Material der vorliegenden Erfindung stellt die zusätzlichen Vorteile einer verbesserten erhöhten Leistung (z. B. Körpertemperatur) und Lotionsbeständigkeit bereit.
Das Elastomermaterial der vorliegenden Erfindung weist bei Körpertemperatur und unter Belastung oder Spannung für einen spezifizierten Zeitraum mit oder ohne aufgetragene Lotion vorzugsweise verbesserte Elastomereigenschaften auf. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Elastomermaterial Blockcopolymere, wie Polystyrol-Butadien-Polystyrol-Blockcopolymere mit einem Styrolgehalt-Überschuss von etwa 10 Gewichtsprozent; mindestens ein thermoplastisches Harz, wie Vinylaren, oder Polyolefine; und ein Prozessöl, insbesondere ein Kohlenwasserstofföl mit niedriger Viskosität, wie Mineralöl. Antioxidationsmittel können je nach Bedarf hinzugefügt werden.
Das Elastomermaterial der vorliegenden Erfindung kann zu Fasern, Strängen, Folien, einschließlich Monolithfolien oder vielschichtigen Folien, mit mindestens einer wesentlich weniger elastomeren Hautschicht, wie polyolefinartigen Materialien, einschließlich Polyethylen und Polypropylen, verarbeitet werden. Die elastomeren Folien sind nützlich für die Bildung von makroskopisch gedehnten, dreidimensionalen elastomeren Bahnen.
Auch offenbart wird ein Verfahren zum Herstellen eines Elastomermaterials der vorliegenden Erfindung, umfassend das Bereitstellen einer Mehrschicht-Elastomerfolie, das Stützen der Folie auf einer Formstruktur und das Anwenden einer Fluiddruckdifferenz über die Dicke der Mehrschichtfolie. Die Fluiddruckdifferenz ist ausreichend groß, um die Mehrschichtfolie dazu zu bringen, sich an die Stützstruktur anzupassen und mindestens in Teilen der geformten Folie aufzubrechen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Während die Beschreibung mit den Ansprüchen schließt, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung speziell angeben und genau beanspruchen, wird angenommen, dass die vorliegende Erfindung aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen, besser verständlich wird, worin:
1 eine vergrößerte, teilweise segmentierte, perspektivische Darstellung einer dem Stand der Technik entsprechenden polymeren Bahn eines im US-Patent Nr. 4,342,314, dessen Rechte übertragen wurden, allgemein offenbarten Typs ist;
2 eine vergrößerte, teilweise segmentierte, perspektivische Darstellung einer bevorzugten elastomeren Bahn der vorliegenden Erfindung mit zwei Schichten polymerer Folie ist, von denen eine elastomer ist;
3 eine weiter vergrößerte Teilansicht einer Bahn des Typs ist, der allgemein in 2 gezeigt ist, wobei sie jedoch detaillierter die Bahnkonstruktion einer alternativen elastischen Bahn der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 eine vergrößerte Querschnittansicht einer bevorzugten Mehrschichtfolie einer elastomeren Bahn der vorliegenden Erfindung mit einer elastomeren Schicht zwischen zwei Hautschichten ist;
5 eine Draufsicht auf Öffnungsformen, projiziert in die Ebene der ersten Oberfläche einer alternativen elastomeren Bahn der vorliegenden Erfindung, ist;
6 eine vergrößerte Querschnittansicht eines verbindenden Elements entlang der Schnittlinie 6-6 von 5 ist;
7 eine weitere vergrößerte Querschnittansicht eines verbindenden Elements entlang der Schnittlinie 7-7 von 5 ist;
8A bis 8C schematische Darstellungen eines Querschnitts einer Öffnung einer elastomeren Bahn der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Spannungszuständen sind;
9 eine vergrößerte optische Mikroaufnahme, die die erste Oberfläche einer elastomeren Bahn der vorliegenden Erfindung zeigt, die ein geordnetes Muster von ungefähr 1 mm großen quadratischen Öffnungen aufweist, ist;
10 eine vergrößerte perspektivische Darstellung einer Mikroaufnahme mit einem Rasterelektronenmikroskop der zweiten Oberfläche der in 9 dargestellten elastomeren Bahn in ungedehntem Zustand ist;
11 eine vergrößerte perspektivische Darstellung einer Mikroaufnahme mit einem Rasterelektronenmikroskop der zweiten Oberfläche der in 9 dargestellten elastomeren Bahn, gespannt bis zu einer Dehnung von ungefähr 100%, ist;
12 eine vergrößerte perspektivische Darstellung einer Mikroaufnahme mit einem Rasterelektronenmikroskop einer Öffnung einer elastomeren Bahn der vorliegenden Erfindung, die nach der Dehnung und elastischen Erholung Rauigkeiten aufweist, ist;
13 eine teilweise segmentierte perspektivische Darstellung eines Einwegkleidungsstücks, umfassend die elastomere Bahn der vorliegenden Erfindung, ist;
14 eine vereinfachte, teilweise segmentierte Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform von Seitenfeldern eines Einwegkleidungsstücks ist;
15 eine vereinfachte, teilweise als Explosionsansicht ausgeführte perspektivische Darstellung einer allgemein zur Bildung der in 2 dargestellten Bahnenstruktur nützlichen Laminatstruktur ist;
16 eine perspektivische Ansicht eines röhrenförmigen Elements, gebildet durch Rollen einer ebenen Laminatstruktur des in 15 allgemein dargestellten Typs mit dem gewünschten Krümmungsradius und Verbinden der freien Enden derselben, ist;
17 eine vereinfachte schematische Darstellung eines bevorzugten Verfahrens und einer bevorzugten Vorrichtung zum Tiefziehen und Perforieren einer elastomeren Folie in allgemeiner Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist;
18 eine vergrößerte, teilweise segmentierte perspektivische Darstellung einer alternativen elastomeren Bahn der vorliegenden Erfindung ist; und
19 eine vergrößerte Querschnittdarstellung der Bahn aus 18 entlang der Schnittlinie 19-19 ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck „umfassend", dass die verschiedenen Bestandteile, Inhaltsstoffe oder Schritte bei der Umsetzung der vorliegen den Erfindung gemeinsam eingesetzt werden können. Entsprechend schließt der Ausdruck „umfassend" die einschränkenderen Ausdrücke „bestehend aus" und „im Wesentlichen bestehend aus" ein.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „elastisch" oder „elastomer" auf jedes Material, das durch eine von außen angelegte Kraft gedehnt oder verformt werden kann und das nach dem Entlasten im Wesentlichen seine ursprünglichen Abmessungen oder seine ursprüngliche Form wiedererlangt und dabei nur eine geringe dauerhafte Verformung (von in der Regel nicht mehr als etwa 20%) aufweist. Der Ausdruck „elastomer" bezieht sich auf jedes Material, das die vorstehend genannten elastischen Eigenschaften zeigt.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „thermoplastisch" auf jedes Material, das ohne große oder ohne jegliche Veränderung der physikalischen Eigenschaften geschmolzen und wieder ausgehärtet werden kann (unter Annahme einer minimalen oxidativen Degradation).
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Hautschicht" auf eine Schicht jeglichen thermoplastischen Polymers oder jeglicher Polymermischung, die im Wesentlichen weniger elastomer ist als die Elastomerschicht. Die Hautschicht wird als „im Wesentlichen weniger elastomer" angesehen, wenn die permanente Verformung der Hautschicht mindestens etwa 20% größer als diejenige der elastomeren Schicht ist. Die permanente Verformung bezieht sich auf die Verformung eines Materials, die in einer ausreichenden Zeit gemessen wird, nachdem das Material von einer spezifischen Dehnung entlastet worden ist, um zu ermöglichen, dass das Material vollständig zurück geht.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „prozentuale Dehnung" auf die Differenz zwischen der Länge eines elastomeren Materials, gemessen, während das Material durch eine angelegte Kraft gedehnt wird, und der Länge des Materials in seinem unverformten oder ungedehnten Zustand, geteilt durch die Länge des Materials in seinem unverformten Zustand, multipliziert mit 100. Zum Beispiel weist ein Material in seinem unverformten oder ungedehnten Zustand eine Dehnung von 0% auf.
Wie hier verwendet, beziehen sich die Ausdrücke „bleibende Verformung" oder „Prozentsatz der bleibenden Verformung" auf den Prozentsatz der Verformung eines elastomeren Materials, gemessen, nachdem das Material sich eine bestimmte Zeit lang in einem entspannten Zustand befunden hat (d. h. 60 Sekunden bei den hierin beschriebenen Prüfverfahren), nachdem das Material von einer bestimmten Dehnung entlastet worden ist, ohne das Material jedoch vollständig zurückschnellen zu lassen. Der Prozentsatz der Verformung wird als [(Nullbelastungsdehnung nach einem Zyklus – anfängliche Probenmesslänge von Zyklus 1)/(anfängliche Probenmesslänge von Zyklus 1)] × 100 ausgedrückt. Die Nullbelastungsdehnung bezieht sich auf den Abstand zwischen den Backen am Anfang des zweiten Zyklus, bevor eine Belastung durch die Zugprüfmaschine registriert wird.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Spannungsrelaxation" auf den Prozentanteil des Spannungs- oder Belastungsverlustes zwischen der maximalen Belastung oder Kraft, welcher nach dem Dehnen eines Elastomermaterials bei einer spezifischen Dehngeschwindigkeit auf eine vorbestimmte Länge (oder die Belastung oder Kraft, die bei einer bestimmten Anfangslänge gemessen wird) aufgetreten ist, und die verbleibende Belastung oder Kraft, die gemessen wird, nachdem die Probe für einen spezifizierten Zeitraum bei der Länge oder Dehnung gehalten worden ist. Die Relaxation wird als Prozentsatz des Verlustes der ursprünglichen Belastung ausgedrückt, der bei einer bestimmten Dehnung eines elastomeren Materials aufgetreten ist.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Hysterese" auf die Differenz zwischen der Energie, die zum Dehnen des Elastomermaterials erforderlich ist, und der Energie, die durch das Elastomermaterial vor dem Zurückziehen aus einer spezifizierten Dehnung zurückgehalten wird. Durch das Dehnen einer Elastomermaterialprobe auf eine spezifizierte Dehnung, in der Regel auf eine 200%ige Dehnung, und das Zurückkehren zur Nullbelastung wird ein Hysteresezyklus vollendet.
Andere Begriffe sind hierin an der Stelle definiert, an der sie zuerst erwähnt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Elastomermaterials, das zum Gebrauch in einem Einwegabsorptionsartikel geeignet ist, wird nun mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Wenngleich die bevorzugten Ausführungsformen eine makroskopisch gedehnte, dreidimensionale, flüssigkeitsdurchlässige Polymerbahn umfassenen, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Das hierin offenbarte Material kann genauso gut als eine monoplanare Bahn, eine Faser, einschließlich eines Faserbestandteils einer Faser-Vliesbahn, und als ein Strang geeignet und nützlich sein und kann eine Zweikomponentenfaser (oder „Konjugat"-Faser) sein. Eine Bahn des hierin offenbarten Materials kann durch eine ebene, flüssigkeitsundurchlässige Folie, eine mit Öffnungen versehene flache Folie, eine geschlitzte Folie oder eine andere geeignete modifizierte dünne Folie gebildet werden, die zum Gebrauch in Einwegabsorptionsartikeln geeignet ist. Fasern, Stränge und ebene Bahnen (oder „Lagen") des Materials können durch Verfahren hergestellt werden, die im Stand der Technik zur Verarbeitung von Elastomermaterialien bekannt sind. Dreidimensionale Formfolien, einschließlich koextrudierter Formfolien, können durch die hierin offenbarten Verfahren hergestellt werden.
1 ist eine vergrößerte, teilweise segmentierte, perspektivische Darstellung einer dem Stand der Technik entsprechenden, makroskopisch gedehnten, dreidimensionalen, faserähnlichen, fluiddurchlässigen polymeren Bahn 40, welche sich als in hohem Maße geeignet für die Verwendung als Oberschicht in Einwegabsorptionsartikeln, wie Windeln und Damenbinden, erwiesen hat. Die dem Stand der Technik entsprechende Bahn stimmt im Allgemeinen überein mit den Lehren des US-Patents Nr. 4,342,314, erteilt an Radel et al. am 3. Aug. 1982. Die fluiddurchlässige Bahn 40 weist eine Vielzahl von Öffnungen auf, z. B. Öffnungen 41, welche durch eine Vielzahl von miteinander verbundenen faserähnlichen Elementen gebildet werden, z. B. faserähnlichen Elementen 42, 43, 44, 45 und 46, die in der ersten Oberfläche 50 der Bahn miteinander verbunden sind. Jedes faserähnliche Element umfasst ein Basisteil, z. B. Basisteil 51, das in Ebene 52 der ersten Oberfläche 50 angeordnet ist. Jedes Basisteil weist ein Seitenwandteil auf, z. B. Seitenwandteil 53, das an jedem Rand desselben befestigt ist. Die Seitenwandteile erstrecken sich im Allgemeinen in Richtung der zweiten Oberfläche 55 der Bahn. Die sich überschneidenden Seitenwandteile der faserähnlichen Elemente sind miteinander über die erste und die zweite Oberfläche der Bahn verbunden und enden im Wesentlichen gleichzeitig miteinander in der Ebene 56 der zweiten Oberfläche 55.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Basisteil 51 ein mikroskopisches Muster von Oberflächenunregelmäßigkeiten 58, die im Allgemeinen übereinstimmen mit den Lehren des US-Patents Nr. 4,463,045, erteilt an Ahr et al. am 31. Juli 1984. Das mikroskopische Muster von Oberflächenunregelmäßigkeiten 58 sorgt für eine im Wesentlichen nichtglänzende sichtbare Oberfläche, wenn die Bahn von Lichtstrahlen getroffen wird.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann die vorgenannte Bahn eine Vielzahl von viel kleineren Kapillarnetzwerken (nicht dargestellt) in der ersten Oberfläche 50 der Bahn enthalten, wie vom US-Patent Nr. 4,637,819, erteilt an Ouellette et al. am 20. Januar 1987, gelehrt. Es wird angenommen, dass die von den kleineren fluidlenkenden Kapillarnetzwerken bewirkte zusätzliche Durchlässigkeit der Bahn der vorliegenden Erfindung bei der Verwendung als dehnbarer, durchlässiger Teil eines Einwegabsorptionsartikels eine wirkungsvollere Funktion ermöglicht.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Verbindungsglieder" oder „verbindende Elemente" auf einige oder alle Elemente der Elastomerbahn, deren Abschnitte zur Definition der primären Öffnungen durch ein kontinuierliches Netzwerk dienen. Typische Verbindungsglieder schließen faserähnliche Elemente des oben erwähnten Patents '314 von Radel et al. sowie des US-Patents Nr. 5,514,105, erteilt an Goodman, Jr., et al. am 7. Mai 1996, dessen Rechte übertragen wurden, ein. Wie der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen entnom men werden kann, sind die verbindenden Elemente in sich ununterbrochen, wobei die angrenzenden verbindenden Elemente in beidseitig aneinander grenzenden Übergangsbereichen ineinander übergehen.
Die einzelnen verbindenden Elemente können am besten mit Bezug auf 1 allgemein als diejenigen Teile der elastomeren Bahn beschrieben werden, die zwischen zwei beliebigen benachbarten primären Öffnungen angeordnet sind, die in der ersten Oberfläche 50 beginnen und sich bis zur zweiten Oberfläche 55 erstrecken. Auf der ersten Oberfläche der Bahn bilden die verbindenden Elemente zusammen ein ununterbrochenes Netzwerk, oder Muster, wobei das ununterbrochene Netzwerk aus verbindenden Elementen die primären Öffnungen bildet und auf der zweiten Oberfläche der Bahn die verbindenden Seitenwände der verbindenden Elemente zusammen ein unterbrochenes Muster aus sekundären Öffnungen bilden.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „durchgehend", wenn er zur Beschreibung der ersten Oberfläche der Elastomerbahn verwendet wird, auf den ununterbrochenen Charakter der ersten Oberfläche, die im Allgemeinen in der Ebene der ersten Oberfläche liegt. Daher kann jeder Punkt auf der ersten Oberfläche von jedem anderen Punkt und allen anderen Punkten auf der ersten Oberfläche erreicht werden, ohne im Wesentlichen die erste Oberfläche in der Ebene der ersten Oberfläche zu verlassen. Gleichermaßen bezieht sich der Ausdruck „unterbrochen", wie hier zur Beschreibung der zweiten Oberfläche der Elastomerbahn verwendet, auf den unterbrochenen Charakter der zweiten Oberfläche, die im Allgemeinen in der Ebene der zweiten Oberfläche liegt. Daher kann jeder Punkt auf der zweiten Oberfläche nicht von jedem anderen Punkt auf der zweiten Oberfläche erreicht werden, ohne im Wesentlichen die zweite Oberfläche in der Ebene der zweiten Oberfläche zu verlassen.
Im Allgemeinen bezieht sich der Ausdruck „makroskopisch", wie hierin verwendet, auf konstruktive Merkmale oder Elemente, die für das normale menschliche Auge leicht sichtbar sind, wenn der senkrechte Abstand zwischen dem Auge des Betrachters und der Ebene der Bahn etwa 30,48 cm (12 Zoll) beträgt. Umgekehrt bezieht sich der Ausdruck „mikroskopisch" auf konstruktive Merkmale oder Elemente, die für das normale menschliche Auge nicht leicht sichtbar sind, wenn der senkrechte Abstand zwischen dem Auge des Betrachters und der Ebene der Bahn etwa 30,48 cm (12 Zoll) beträgt.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „makroskopisch gedehnt", wenn er zur Beschreibung der dreidimensionalen Elastomerbahnen, -bänder und -folien verwendet wird, auf Elastomerbahnen, -bänder und -folien, die veranlasst wurden, sich derart an die Oberfläche einer dreidimensionalen Formstruktur anzupassen, dass beide Oberflächen davon das dreidimensionale Muster der Formstruktur aufweisen. Derartige makroskopisch gedehnte Bahnen, Bänder und Folien werden in der Regel durch Prägen (d. h. wenn die Formstruktur ein Muster aufweist, das hauptsächlich aus erhöhten Elementen besteht), Tiefziehen (d. h. wenn die Formstruktur ein Muster aufweist, das hauptsächlich aus Kapillarnetzwerkvertiefungen besteht) oder durch Extrusion einer harzhaltigen Schmelze auf die Oberfläche einer Formstruktur eines der beiden Typen dazu gebracht, sich an die Oberfläche der Formstrukturen anzupassen.
Im Gegensatz dazu bezieht sich der Ausdruck „eben", wenn er hierin zur Beschreibung von Kunststoffbahnen, -bändern und -folien verwendet wird, auf den allgemeinen Gesamtzustand der Bahn, des Bandes oder der Folie, wenn diese durch das bloße Auge in einer makroskopischen Größenordnung betrachtet werden. Zum Beispiel würde eine undurchlässige extrudierte Folie oder eine durchlässige extrudierte Folie, die außerhalb der Ebene der Folie keine signifikanten makroskopischen Verformungen aufweist, im Allgemeinen als eben beschrieben werden. Daher liegt bei einer durchlässigen, ebenen Bahn der Rand des Materials an den Öffnungen im Wesentlichen in der Ebene der Bahn, wodurch die auf die Ebene der Bahn wirkenden Dehnungen direkt an die Ausgangspunkte für die Rissbildung an den Öffnungen gekoppelt werden.
Bei der makroskopischen Dehnung werden aus der Mehrschichtfolie der elastomeren Bahn der vorliegenden Erfindung dreidimensionale verbindende Elemente geformt, die als kanalähnlich beschrieben werden können. Ihr zweidimensionaler Querschnitt kann auch als „U-förmig" beschrieben werden, wie in dem oben erwähnten Patent von Radel et al., oder allgemeiner als „nach oben konkav geformt", wie in dem oben genannten Patent von Goodman, Jr., et al. offenbart. „Nach oben konkav geformt", wie hier verwendet, beschreibt die Ausrichtung der kanalähnlichen Form im Hinblick auf die Oberflächen der Elastomerbahn, wobei die Basis im Allgemeinen in der ersten Oberfläche liegt und die Schenkel des Kanals von der Basis in die Richtung der zweiten Oberfläche verlaufen und wobei die Kanalöffnung im Wesentlichen in der zweiten Oberfläche liegt. Im Allgemeinen, wie nachfolgend mit Bezug auf 5 beschrieben, wird bei einer Ebene, die sich orthogonal zur Ebene der ersten Oberfläche durch die Bahn erstreckt und sich mit zwei beliebigen angrenzenden primären Öffnungen überschneidet, der sich ergebende Querschnitt eines dazwischen angeordneten verbindenden Elements eine im Allgemeinen nach oben hin konkav verlaufende Form haben, die im Wesentlichen U-förmig sein kann.
Ein Nachteil, der mit den makroskopisch gedehnten, dreidimensionalen, fluiddurchlässigen Polymerbahnen des Stands der Technik verbunden ist, ist der, dass trotz ihrer überlegenen Atmungsfähigkeit und den überlegenen Fluidhandhabungseigenschaften sie im allgemeinen nicht elastisch genug sind, um in stark gedehnten Teilen der absorbierenden Einwegartikel, wie Taillenbändern und Beinmanschetten, verwendet zu werden. Nicht mit Öffnungen versehene ebene elastische Polymerbahnen, die eine geeignete Dehnbarkeit für die Verwendung bei absorbierenden Einwegartikeln zeigen, weisen auch Nachteile auf. Insbesondere weisen nicht mit Öffnungen versehene ebene elastische Polymerbahnen keine passende Porosität für die Verwendung in den Körper berührenden Teilen eines absorbierenden Artikels auf.
Dem Stand der Technik entsprechen mehrere Verfahren, mit denen undurchlässige, ebene, elastifizierte polymere Bahnen durchlässiger gemacht werden können, wie Stanzperforation, Schlitzperforation und Heißnadelperforation. Bei Anwendung einer der vorstehend genannten Techniken auf thermoplastische elastomere Folien geht die Verbesserung der Durchlässigkeit jedoch in der Regel mit einer Verschlechterung des Grads des zuverlässigen elastischen Leistungsvermögens einher. Nach der Perforation mittels herkömmlicher Verfahren werden die Ränder der Öffnungen zu Ausgangspunkten für die Rissbildung, wenn Kräfte auf die Bahn wirken, da sie in der Ebene der angelegten Spannung liegen. Bei herkömmlichen thermoplastischen, elastischen Folien wird die Spannung, die auf die Bahn wirkt, zur Bildung von Rissen an den Öffnungen führen, die sich im Laufe der Zeit fortsetzen und schließlich zum katastrophalen Bruch der Folie führen. Wenn die Form der Öffnungen nicht rund, sondern zum Beispiel viereckig oder dreieckig oder eine andere polygone Form ist, steigt das Risiko einer Rissbildung aufgrund der Spannungskonzentrationen an den winkligen Überschneidungspunkten der Seiten.
Es ist entdeckt worden, dass, wenn eine ebene Elastomerbahn in eine makroskopisch gedehnte, dreidimensionale, flüssigkeitsdurchlässige Bahn, die im Allgemeinen gemäß den Lehren des oben erwähnten Patents '314 Radel et al. beschrieben wurde, ausgebildet werden kann, die sich ergebende dreidimensionale elastische Bahn die Vorteile einer hohen Porosität und einer hohen Elastizität als auch einer Zuverlässigkeit und einer hohen Festigkeit zeigt. Solch eine Verbesserung ist in der oben erwähnten ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung S. N. 08/816,106 mit dem Titel „Tear Resistant Porous Extensible Web", eingereicht am 14. März 1997 im Namen von Curro et al., (nachstehend Curro '106) offenbart. Die Erfindung von Curro benutzt eine Mehrschicht-Polymerbahn, die eine Elastomerschicht in Kombination mit mindestens einer Hautschicht umfasst und die Mehrschichtbahn zu einer makroskopisch gedehnten, dreidimensionalen Konfiguration ausbildet.
Das Material der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung gegenüber dem Elastomermaterial, das in der oben erwähnten Erfindung des Patents Curro '106 offenbart ist, und verbessert insbesondere die Lotionsbeständigkeit der resultierenden Bahn und verbessert die Körpertemperaturleistung der Bahn. Diese Verbesserungen werden durch eine kosteneffektive Materiallösung erreicht, welche die Formulierung und Nachbehandlung der Elastomerbestandteilschicht betrifft. Eine bevorzugte Formulierung umfasst Blockcopolymere, und eine bevorzugte Nachbehandlung umfasst das Vernetzen, wobei das bevorzugte Verfahren durch Elektronenstrahlung ausgeführt wird.
Vorzugsweise ist die Elastomerschicht selbst dazu in der Lage, bei Raumtemperatur und in einem nicht geöffneten, ebenen Zustand einer 50%igen bis 1500%igen Dehnung unterzogen zu werden, wobei die maximale Dehnung vor der Vernetzung durchgeführt wird und die Dehnung proportional zu dem Grad der Elektronenstrahlung abnimmt. Das Elastomer kann entweder ein reines Elastomer oder eine Mischung mit einer elastomeren Phase oder einem elastomeren Inhaltsstoff sein, die bzw. der bei Umgebungstemperatur, einschließlich Körpertemperatur, immer noch beträchtliche elastomere Eigenschaften aufweist.
Die Hautschicht der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise dünner und wesentlich weniger elastisch als die elastomere Schicht und kann im Grenzfall generell unelastisch sein. In Verbindung mit der elastomeren Schicht der vorliegenden Erfindung kann mehr als eine Hautschicht verwendet werden, und diese wird bzw. werden im Allgemeinen die elastischen Eigenschaften des Elastomers verändern. Wenn mehr als eine Hautschicht verwendet wird, können die Hautschichten die gleichen oder unterschiedliche Materialeigenschaften aufweisen.
2 ist eine vergrößerte, teilweise segmentierte, perspektivische Darstellung einer makroskopisch gedehnten, dreidimensionalen, elastomeren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, im Allgemeinen als 80 bezeichnet. Die geometrische Konfiguration der fluiddurchlässigen, elastomeren Bahn 80 ist im Allgemeinen ähnlich derjenigen einer dem Stand der Technik entsprechenden Bahn 40, darge stellt in 1, und entspricht im Allgemeinen den Lehren des vorstehend erwähnten Patents '314 von Radel et al. Weitere geeignete Folienkonfigurationen sind im US-Patent Nr. 3,929,135, erteilt an Thompson am 30. Dezember 1975, dem US-Patent Nr. 4,324,246, erteilt an Mullane, et al. am 13. April 1982, und dem US-Patent Nr. 5,006,394, erteilt an Baird am 9. April 1991, beschrieben.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer elastomeren Bahn 80 der vorliegenden Erfindung weist eine Vielzahl von primären Öffnungen auf, z. B. primäre Öffnungen 71, die in Ebene 102 der ersten Oberfläche 90 durch ein ununterbrochenes Netzwerk aus verbindenden Elementen, z. B. Elementen 91, 92, 93, 94, 95, miteinander verbunden sind. Die primären Öffnungen 71, wie auf die Ebene der ersten Oberfläche 90 projiziert, haben vorzugsweise die Form von Polygonen, z. B. Quadraten, Sechsecken usw., in einem geordneten oder zufälligen Muster. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst jedes verbindende Element ein Basisteil, z. B. Basisteil 81, angeordnet in Ebene 102, und jedes Basisteil verfügt über ein Seitenwandteil, z. B. Seitenwandteile 83, befestigt an den Rändern derselben. Die Seitenwandteile 83 erstrecken sich im Allgemeinen in Richtung der zweiten Oberfläche 85 der Bahn und überschneiden sich mit den Seitenwänden der benachbarten verbindenden Elemente. Die sich überschneidenden Seitenwandabschnitte sind miteinander zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche der Bahn verbunden und enden im Wesentlichen gleichlaufend miteinander, um eine sekundäre Öffnung, z. B. die sekundären Öffnungen 72 in der Ebene 106 der zweiten Oberfläche 85, zu bilden. Eine detaillierte Beschreibung der porösen makroskopisch gedehnten, dreidimensionalen Elastomerbahn ist in der oben erwähnten Patentanmeldung Curro '106 offenbart.
3 ist eine weitere vergrößerte Teilansicht einer Bahn, im Allgemeinen ähnelnd dem Typ der Bahn 80 in 2, jedoch einen alternativen, der vorliegenden Erfindung entsprechenden Bahnenaufbau darstellend. Die geformte, polymere Mehrschichtfolie 120 der Bahn 80 umfasst vorzugsweise mindestens eine elastomere Schicht 101 und mindestens eine Hautschicht 103. Während 3 eine zweischichtige Ausführungsform mit der Hautschicht 103 dichter an der ersten Oberfläche 90 zeigt, wird angenommen, dass die Reihenfolge der Schichtung der geformten Folie 120 keine Einschränkung darstellt. Während gegenwärtig zwar bevorzugt wird, dass die polymeren Schichten, wie in 3 dargestellt, im Wesentlichen gleichzeitig in der Ebene der zweiten Oberfläche enden, wird jedoch gegenwärtig nicht angenommen, dass dies unerlässlich ist, d. h. eine oder mehrere Schichten können sich weiter in Richtung der zweiten Oberfläche erstrecken als die anderen. Die elastomere Schicht umfasst von etwa 20% bis etwa 95% der Gesamtdicke der Folie, und jede Hautschicht umfasst von etwa 1% bis etwa 40% der Gesamtdicke der Folie. In der Regel weist die Elastomerfolie eine Dicke von etwa 12,7 μm bis etwa 508 μm (0,5 mil bis etwa 20 mil), vorzugsweise von etwa 25,4 μm bis 127 μm (1,0 mil bis 5,0 mil) auf. Jede Hautschicht ist in der Regel von etwa 1,27 μm bis etwa 127 μm (0,05 mil bis etwa 5 mil) dick und vorzugsweise von etwa 2,54 μm bis etwa 38,1 μm (0,1 mil bis etwa 1,5 mil) dick. In einer Ausführungsform ist die Elastomerschicht etwa 81,28 μm (3,2 mil) dick, und jede Hautschicht ist etwa 3,81 μm (0,15 mil) dick.
Eine besonders bevorzugte Mehrschicht-Polymerfolie 120 der Bahn 80 ist als Querschnitt in 4 dargestellt und weist eine elastomere Schicht 101, angeordnet zwischen zwei Hautschichten 103, auf. Die elastomere Schicht 101 umfasst bevorzugt ein thermoplastisches Elastomer mit mindestens einem elastomeren Teil und mindestens einem thermoplastischen Teil. Das thermoplastische Elastomer umfasst in der Regel eine im Wesentlichen ununterbrochene amorphe Matrix mit über dieser verteilten glasigen oder kristallinen Bereichen. Ohne die Absicht, durch eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass die unterbrochenen Bereiche als effektive physikalische Vernetzungen wirken und somit bewirken, dass das Material einen elastischen Speicher aufweist, wenn das Material einer angewendeten Beanspruchung ausgesetzt und nachfolgende entlastet wird. Bevorzugte thermoplastische elastomere Materialien schließen Blockcopolymere und Mischung davon ein. Die thermoplastischen Elastomermaterialien, die zum Gebrauch in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen Styrol-Buta dien-Styrol- oder andere solche üblichen Styrol-Blockcopolymere ein. Die Hautschichten umfassen vorzugsweise im Wesentlichen weniger elastomere Materialien, wie Polyolefine mit Dichten von mehr als etwa 0,90 g/cm³, die zur thermoplastischen Verarbeitung zu dünnen Folien fähig sind. Diese Hautschicht sollte eine ausreichende Anhaftung an die elastische Schicht aufweisen, so dass sie sich vor oder nach dem Dehnen der Bahn nicht vollständig von ihr löst. Die hierin für den Einsatz als Hautschicht geeigneten Materialien sollten die gewünschten Schmelzfließeigenschaften aufweisen, so dass sie zusammen mit der elastomeren Schicht erfolgreich zu einer Mehrschichtfolie verarbeitet werden können. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der Mehrschicht-Polymerfolie 120 ist die Coextrusion.
Im Allgemeinen kann ein Elastomermaterial der vorliegenden Erfindung mit gewünschten elastischen Eigenschaften und Spannungsrelaxationseigenschaften aus einer Zusammensetzung hergestellt werden, die mindestens ein elastomeres Blockcopolymer, ein optionales thermoplastisches Polymer und ein Prozessöl mit niedriger Viskosität umfasst. Eine bevorzugte Zusammensetzung umfasst zu etwa 55 Gew.-% ein olefinisches Styrol-Triblock-Copolymer, zu etwa 15 Gew.-% Polystyrol und ungefähr 30 Gew.-% Mineralöl. Die Zusammensetzungen können ferner weitere Zusatzstoffe enthalten, wie Antioxidationsmittel, Antiblockiermittel und Antirutschmittel. In der Regel beträgt der Anteil an Antioxidationsmitteln nicht mehr als 1%, vorzugsweise nicht mehr als 0,5% des Gesamtgewichts der elastomeren Zusammensetzungen.
Eine Reihe von Blockcopolymeren kann verwendet werden, um die elastomeren Zusammensetzungen herzustellen, die zur Herstellung der Elastomerfolie, der -faser, des -strangs oder der lage mit niedriger Spannungsrelaxation der vorliegenden Erfindung nützlich sind. Lineare Blockcopolymere, wie A-B-A-Tri-block-Copolymere, A-B-A-B-Tetrablock-Copolymere, A-B-A-B-A-Pentablock-Copolymere oder dergleichen, sind auf der Basis des Endblockgehalts und dem durchschnittlichen Molekulargewicht des Endblocks geeignet ausgewählt.
Solche Blockcopolymere umfassen im Allgemeinen einen elastomeren Blockanteil B und einen thermoplastischen Blockanteil A. Die Blockcopolymere, die zum diesbezüglichen Gebrauch geeignet sind, weisen unter der Glasumwandlungstemperatur (T_g) des thermoplastischen Blockanteils generell eine dreidimensionale physikalische vernetzte oder verschlungene Struktur auf. Die Blockcopolymere, die zum diesbezüglichen Gebrauch geeignet sind, sind thermoplastisch und elastomer. Die Blockcopolymere sind thermoplastisch in dem Sinne, dass sie oberhalb der T_g des Endblocks mehrere Male ohne Änderung oder mit nur geringer Änderung der physikalischen Eigenschaften (unter Annahme einer minimalen oxidativen Degradation) verformt und wieder ausgehärtet werden können.
Bei derartigen Copolymeren besteht der Blockanteil A aus den Hartblöcken, abgeleitet von Materialien, deren Glasübergangstemperatur ausreichend hoch ist, um bei der Gebrauchstemperatur des Polymers kristalline oder glasige Bereiche zu bilden. Derartige Hartblöcke bilden im Allgemeinen mit anderen Hartblöcken in den Copolymeren starke physikalische Verhakungen oder Agglomerate. Der Hartblockanteil A umfasst ein Polyvinylaren, das von Monomeren wie Styrol, α-Methylstyrol, anderen Styrolderivaten oder Mischungen davon stammt. Der Hartblockanteil A ist vorzugsweise Polystyrol mit einem Molekulargewicht-Zahlenmittel von etwa 1.000 bis etwa 200.000, vorzugsweise von etwa 2.000 bis etwa 100.000, mehr bevorzugt von etwa 5.000 bis etwa 60.000. In der Regel umfasst der Hartblockanteil A von etwa 10% bis etwa 80%, vorzugsweise von etwa 20% bis etwa 50%, mehr bevorzugt von etwa 25% bis etwa 35% des Gesamtgewichts des Copolymers.
Das Material, das den B-Block bildet, wird über eine ausreichend niedrige Glasumwandlungstemperatur bei der Gebrauchstemperatur des Polymers verfügen, so dass die kristallinen oder glasigen Bereiche bei diesen Arbeitstemperaturen nicht gebildet werden. Der B-Block wird somit als ein Weichblock betrachtet. Der Weichblockanteil B ist in der Regel ein olefinisches Polymer, stammt von kon jugierten, aliphatischen Dienmonomeren mit etwa 4 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen oder linearen Alkenmonomeren mit etwa 2 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen. Geeignete Dienmonomere schließen Butadien, Isopren und dergleichen ein. Geeignete Alkenmonomere schließen Ethylen, Propylen, Butylen und dergleichen ein. Der Weichblockanteil B umfasst vorzugsweise ein im Wesentlichen amorphes Polyolefin wie Ethylen-/Propylenpolymere, Ethylen-Butylenpolymere, Polyisopren, Polybutadien und dergleichen oder Mischungen davon mit einem Molekulargewicht-Zahlenmittel von etwa 1.000 bis etwa 300.000, vorzugsweise von etwa 10.000 bis etwa 200.000 und mehr bevorzugt von etwa 20.000 bis etwa 100.000. In der Regel umfasst der Weichblockanteil B von etwa 20 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 50 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-%, mehr bevorzugt von etwa 65 Gew.-% bis etwa 75 Gew.-% des Gesamtgewichts des Copolymers.
Besonders geeignete Blockcopolymere zum Gebrauch in dieser Erfindung umfassen mindestens einen im Wesentlichen elastomeren Mittelblockanteil B und mindestens zwei im Wesentlichen thermoplastische Endblockanteile A. Ebenfalls zum diesbezüglichen Gebrauch geeignet sind Triblock-Copolymere mit thermoplastischen Endblöcken A und A', wobei A und A' von unterschiedlichen Vinylarenmonomeren stammen können. Der Olefinblock umfasst in der Regel mindestens etwa 50 Gewichtsprozent des Blockcopolymers. Die Nichtsättigung in Olefindoppelbindungen kann selektiv hydriert werden. Zum Beispiel kann ein Polyisoprenblock selektiv reduziert werden, um einen Ethylen-Propylen-Block zu bilden. Der Vinylarenblock umfasst in der Regel mindestens etwa 10 Gewichtsprozent des Blockcopolymers. Für hohe elastische Eigenschaften und niedrige Spannungsrelaxationseigenschaften wird jedoch ein höherer Vinylarengehalt mehr bevorzugt. Die Blockcopolymere können auch radial sein und drei oder mehrere Arme aufweisen, wobei jeder Arm ein B-A-, B-A-B-A-Copolymer oder ähnliche Copolymerart ist und die B-Blöcke an oder in der Nähe von dem mittleren Abschnitt des radialen Polymers angeordnet sind. Gute Ergebnisse können zum Beispiel mit vier, fünf oder sechs Armen erzielt werden.
Das Blockcopolymer kann in der elastomeren Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung in einer wirksamen Menge verwendet werden, um die gewünschten anfänglichen elastischen Eigenschaften und Spannungsrelaxationseigenschaften zu erreichen. Das Blockcopolymer ist in der elastomeren Zusammensetzung im Allgemeinen in einer Menge 20 bis 80 Gewichtsprozent, vorzugsweise von etwa 30 bis etwa 70 Gewichtsprozent und mehr bevorzugt von etwa 40 bis etwa 60 Gewichtsprozent der elastomeren Zusammensetzung vorhanden.
Zum Gebrauch in der vorliegenden Erfindung geeignet sind Styrol-Olefin-Styrol-Triblock-Copolymere wie Styrol-Butadien-Styrol (S-B-S), Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol (S-EB-S), Styrol-Ethylen/Propylen-Styrol (S-EP-S), Styrol-Isopren-Styrol (S-I-S) und Mischungen davon. Die Blockcopolymere können allein, in einer Mischung von Blockcopolymeren oder in einer Mischung eines oder mehrerer Blockcopolymere mit einem oder mehreren thermoplastischen Polymeren wie Polystyrol, Poly(α-methylstyrol), Polypropylen, Polyethylen, Polybutylen, Polyisopren, Copolymeren von Ethylen mit verschiedenen dem Stand der Technik entsprechenden Monomeren oder Mischungen davon eingesetzt werden. Die eingesetzten Blockcopolymere enthalten bevorzugt nur geringe Mengen derartiger anderer Polymere, am meisten bevorzugt gar keine derartigen anderen Polymere.
Insbesondere bevorzugte Blockcopolymere zum diesbezüglichen Gebrauch sind Polystyrol-Butadien-Polystyrol-Blockcopolymere mit einem Styrolgehalt-Überschuss von etwa 10 Gewichtsprozent. Bei einem höheren Styrolgehalt weisen die Polystyrol-Endblockanteile im Allgemeinen ein relativ hohes Molekulargewicht auf. Solche linearen Blockcopolymere von Styrol-Butadien-Styrol (S-B-S) sind im Handel unter der Handelsbezeichnung der Serie KRATON^® D von Shell Chemical Company, Houston, TX, USA und als Copolymere, die unter der Handelsbezeichnung VECTOR^® von Dexco Polymers, Houston, TX, USA vermarktet werden, erhältlich. Alle hierin beschriebenen Styrol-Olefin-Blockcopolymere sind zum Gebrauch in den Elastomermaterialien der vorliegenden Erfindung entweder allein oder in Mischungen davon geeignet.
Verschiedene thermoplastische Polymere können in dem Elastomermaterial der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Geeignete thermoplastische Polymere können sich entweder mit den Hartblöcken oder den Weichblöcken der Blockcopolymere verbinden, um ein verschlungenes dreidimensionales Netzwerk zu bilden. Thermoplastische Polymere, wie Polyphenylenoxid und Polyvinylarene, die Polystyrol, Poly(α-methylstyrol), Polyvinyltoluol und dergleichen einschließen, sind in der vorliegenden Erfindung nützlich. Diese Polymere sind mit den styrolartigen Hartblöcken des Blockcopolymers chemisch kompatibel. Thermoplastische Polymere, wie Polyethylen, Polypropylen, Copolymere von Olefinen, wie Copolymere von Ethylen mit Propylen, 1-Buten, 1-Hexan, 1-Octen, Vinylacetat, Methacrylat, Acrylsäure und dergleichen, sind in der vorliegenden Erfindung auch nützlich. Diese Polymere sind mit olefinischen Weichblöcken der Blockcopolymere chemisch kompatibel. Es wird für vorteilhaft gehalten, dass die Bestandteile mit entweder den Hartblöcken oder den Weichblöcken des Blockcopolymers kompatibel sind, so dass sie leichter eine verschlungene dreidimensionale Netzstruktur bilden, wobei sie sich physisch nicht in bedeutendem Maße von der Netzstruktur trennen.
Die thermoplastischen Polymere oder Harzmischungen liegen in einer Menge von 3 bis 60 Gewichtsprozent, vorzugsweise von etwa 5 bis etwa 40 Gewichtsprozent und mehr bevorzugt von etwa 10 bis etwa 30 Gewichtsprozent der in der vorliegenden Erfindung verwendeten elastomeren Zusammensetzung mit niedriger Spannungsrelaxation vor.
Obwohl sowohl Endblock-assoziierende Polymere wie Polystyrol, niedermolekulare aromatische Kohlenwasserstoffharze als auch Weichblock-assozierende Polymere wie Polypropylen oder Polyethylen eine niedrigere Schmelzviskosität bereitstellen und eine Verarbeitbarkeit der Zusammensetzung fördern können, ist herausgefunden worden, dass ein zusätzliches Verarbeitungshilfsmittel, wie Kohlenwasserstofföl, zur weiteren Senkung der Viskosität und Verbesserung der Verarbeitbarkeit von Nutzen ist. Das Öl setzt die Viskosität der elastomeren Zusammensetzung herab, so dass die elastomere Zusammensetzung leichter verarbeitet werden kann. Das Prozessöl neigt jedoch dazu, die elastomere Retention und die Festigkeitseigenschaften bei Zugbelastung der Zusammensetzungen herabzusetzen. Das Prozessöl ist in einer Menge von 5 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% und mehr bevorzugt von etwa 15 bis etwa 45 Gew.-% der elastomeren Zusammensetzung vorhanden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Prozessöl mit der Zusammensetzung kompatibel und wird bei der Verarbeitungstemperatur im Wesentlichen nicht zerstört. Zum diesbezüglichen Gebrauch geeignet sind Kohlenwasserstofföle, welche linear, verzweigt, cyclisch, aliphatisch oder aromatisch sein können. Vorzugsweise ist das Prozessöl ein weißes Mineralöl, das unter der Handelsbezeichnung BRITOL^® von der Witco Company, Greenwich, CT, USA erhältlich ist. Als das Prozessöl wird auch ein andere Mineralöl unter der Handelsbezeichnung DRAKEO^® von Pennzoil Company Penrenco Division, Karns City, PA, USA bevorzugt.
Im Allgemeinen kann eine elastomere Zusammensetzung mit gewünschten elastischen Eigenschaften aus einer Zusammensetzung hergestellt werden, die im Wesentlichen nur ein Blockcopolymer umfasst. Eine derartige Zusammensetzung wird aufgrund der hohen Viskosität sowie der hoch dehnbaren und klebrigen Natur der Zusammensetzung im Allgemeinen jedoch sehr schwer zu verarbeiten sein. Außerdem erschwert die der elastomeren Zusammensetzung eigene Klebrigkeit die Handhabung. Die Zusammensetzung kann zum Beispiel zu einer Folie verarbeitet werden, die dazu neigt, an den Verarbeitungseinrichtungen zu haften, und nur schwer von den Verarbeitungseinrichtungen entfernt werden kann, oder die Zusammensetzung neigt nach der Verarbeitung und dem Aufwickeln zum Zusammenkleben und ist für eine weitere Verarbeitung zum Endprodukt nur sehr schwer wieder abzuwickeln.
Es wurde festgestellt, dass das Mischen des unverdünnten Blockcopolymers mit anderen thermoplastischen Polymeren sowie Prozessölen die Verarbeitbarkeit und Handhabbarkeit der Zusammensetzung verbessert. Die thermoplastischen Polymere und Prozessöle neigen dazu, die Viskosität der Zusammensetzung zu verringern, und sorgen für eine verbesserte Verarbeitbarkeit der Zusammensetzung. Um die Verarbeitbarkeit und Handhabung der Zusammensetzung weiter zu verbessern, insbesondere wenn eine Folie aus solch einer elastomeren Zusammensetzung gewünscht wird, kann mindestens eine Hautschicht eines im Wesentlichen weniger elastomeren Materials mit der elastomeren Zusammensetzung coextrudiert werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die elastomere Zusammensetzung mit den thermoplastischen Zusammensetzungen coextrudiert, um eine elastomere Mittelschicht zwischen zwei Hautschichten, von denen jede im Wesentlichen mit einer Seite der Mittelschicht verbunden ist, zu bilden. Die zwei Hautschichten können das gleiche oder unterschiedliche thermoplastische Materialien sein.
Ein Nachteil der elastomeren Zusammensetzung, die aus Blockcopolymeren besteht, ist, dass sich die Bahn zersetzen kann, wenn sie mit einer Lotion, zum Beispiel einer Hautpflegelotion, kombiniert wird, die auf die Oberfläche der Bahn aufgetragen wird, um den Hautzustand oder die Hautgesundheit zu schützen oder zu verbessern. Wie hier verwendet, beziehen sich die Ausdrücke „Lotionen" und „Hautpflegezusammensetzungen" im Wesentlichen auf ölartige Zusammensetzungen. Typische Lotionen sind in US-Patent Nr. 5,607,760, erteilt am 4. März 1997; US-Patent Nr. 5,609,587, erteilt am 11. März 1997; US-Patent Nr. 5,635,191, erteilt am 3. Juni 1997; und US-Patent Nr. 5,643,588, erteilt am 1. Juli 1997, und in den ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldungen mit den Seriennummern 09/041,509, 09/041,232 und 09/041,266, die jeweils am 12. März 1998 eingereicht wurden; US-Patentanmeldung mit Seriennr. 09/316,691, eingereicht am 21. Mai 1999; US-Patentanmeldung mit Seriennr. 09/407,950, eingereicht am 28. September 1999; und US-Patentanmeldung mit Seriennr. 09/466,343, eingereicht am 17. Dezember 1999, be schrieben. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass bestimmte Bestandteile der Lotion, insbesondere die Bestandteile auf Erdölbasis und/oder andere weichmachende Bestandteile, teilweise in den Thermoplasten und/oder Blockcopolymeren der elastomeren Zusammensetzung löslich sind oder diese plastifizieren. Wenn die Lotionen mit der Elastomerschicht einer Elastomerbahn in ausreichenden Kontakt treten, kann die elastische Leistung der Bahn bedeutend verschlechtert werden.
Die Degradation der elastischen Leistung schränkt die Nützlichkeit der Bahn in Anwendungen wie Bestandteilen von Einwegabsorptionsartikeln ein. Um eine vorzeitige Degradation der Elastomerbahn der vorliegenden Erfindung zu verhindern, ist entdeckt worden, dass die Bahn durch Vernetzen der Elastomerbahn eine bedeutende Verbesserung bei der Beständigkeit gegen Lotionsdegradation aufweist. Wie unten weiter gezeigt werden wird, geht die vorteilhafte Erhöhung der Lotionsbeständigkeit mit einer Erhöhung der elastischen Körpertemperaturleistung des Materials einher. Aus diesem Grund stellt das Material der vorliegenden Erfindung mindestens zwei Vorteile als elastischer Bestandteil in Einwegabsorptionsartikeln bereit, von denen jeder einzelne eine bedeutende Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik darstellt.
Das Vernetzen des Blockcopolymermaterials wird erreicht, indem das Endmaterial (z. B. Folie, Band oder Faser) einer Bestrahlung durch Strahlungsverfahren, die im Stand der Technik bekannt sind, ausgesetzt wird. Die Strahlungsquelle ist vorzugsweise ein Elektronenstrahlgenerator, jedoch kann prinzipiell auch eine Gammastrahlungsquelle verwendet werden. Die angewendete Strahlungsintensität kann teilweise in Abhängigkeit der Dicke der Folie variieren. Die Strahlung kann in rad gemessen und in Megarad (Mrad) ausgedrückt werden. Eine geeignete Strahlungsdosierung für flache Folien mit einem Flächengewicht von etwa 70 Gramm pro Quadratmeter (g/m²) scheint im Allgemeinen zwischen 0 und 35 Mrad zu betragen und kann zwischen etwa 1 und 25 Mrad liegen und beträgt derzeit vorzugsweise etwa 3 bis 15 Mrad.
Das Material kann der Strahlung bei einem reduzierten, erhöhten Druck oder Atmosphärendruck unter verschiedenen Spülgasen, einschließlich Luft, Stickstoff, Argon, ausgesetzt werden, und es kann bei Raumtemperatur oder bei einer reduzierten oder erhöhten Temperatur ausgeführt werden. Es wird angenommen, dass der Druck und die Temperatur nur derart ausgewählt werden müssen, dass sie die physikalischen Eigenschaften des Materials nicht beeinträchtigen. Zum Beispiel sollte das Verfahren zur Bestrahlung des Materials unter dem Schmelzpunkt der Folie selbst ausgeführt werden. Die Bestrahlung kann durch Anordnen des Artikels unter einer Strahlungsquelle oder zwischen zwei oder mehreren Strahlungsquellen ausgeführt werden. Die Bestrahlung kann als diskontinuierliches Verfahren mit jeweils einer Probe oder kontinuierlich in einer kontinuierlichen Bahnverarbeitung ausgeführt werden.
Die Strahlungsquelle ist vorzugsweise ein Elektronenstrahlspender, jedoch kann prinzipiell auch eine Gammastrahlungsquelle verwendet werden, wie oben erwähnt. In einem typischen Elektronenstrahlverfahren werden Elektronen erzeugt, wenn eine hohe Spannung auf Wolframdrahtfäden im Inneren einer Vakuumkammer angelegt wird. Die Fäden werden elektrisch erwärmt, glühen durch Wärme weiß und erzeugen eine Elektronenwolke. Die Elektronen werden danach bei äußerst hohen Geschwindigkeiten aus der Wolke in Bereiche mit weniger Spannung gedrängt. Nach dem Verlassen der Vakuumkammer durch Titanfolie dringen sie in die Bahnmaterialien ein und führen die Vernetzung durch.
Je nach der Ausführung kann die Elektronenstrahlung entweder ein diskontinuierliches Verfahren oder ein kontinuierliches Verfahren für Fasern, Vliesbahnen aus Fasern oder Folienbahnverfahren sein. Zur diskontinuierlichen Verarbeitung von Bahnmaterialien werden die Bahnmaterialien in einer Kammer angeordnet, und Elektronenstrahlen werden zu der Bahnoberfläche beschleunigt und dringen in die Bahn ein. Nachdem eine ausreichende Strahlungsmenge in die Bahn eingedrungen ist, wird die Strahlung angehalten und das Bahnmaterial entfernt. Im Allgemeinen wird angenommen, dass kontinuierliche Verarbeitungsverfahren primär für Bahnmaterialien vorteilhaft sind, welche sowohl Vliesbahnen als auch Folienbahnen einschließen. Bei der kontinuierlichen Verarbeitung wird ein Vorhang von Elektronenstrahlen bei hoher Geschwindigkeit erzeugt, wenn Bahnmaterialien bei einer gleichmäßigen Geschwindigkeit durchgeleitet werden. Verschiedene Verfahren sind im Stand der Technik für eine solche diskontinuierliche und kontinuierliche Bahnverarbeitung bekannt. Die Elektronenstrahlbehandlung kann auch zusammen mit der Materialherstellung ausgeführt werden, so dass es nicht notwenig ist, das Material von dem Vernetzungsverfahren getrennt herzustellen.
Der Vernetzungsgrad, der in dem Material hervorgerufen wird, hängt primär von der Strahlungsdosierung und der Penetrationstiefe ab. Die Dosierung kann als die Energiemenge definiert werden, die auf dem Material angelagert wird. Die Dosierungseinheiten sind gewöhnlich rad oder üblicher Megarad (Mrad). Die Dosierung kann wie folgt formuliert werden: Dosierung = K·I/Sworin

D: = Dosierung (Mrad)
K: = Ausbeute des Elektronenstrahlsystems
I: = Elektronenstrom (mA)
S: = Bahngeschwindigkeit (m/min)

Die Penetrationstiefe wird durch die Spannung bestimmt. Höhere Spannungen erzeugen eine höhere Geschwindigkeit der Elektronen für eine tiefere Penetration. Für bestimmte Bahndicken wird die Elektronenspannung für eine optimale Penetration normalerweise auf vorbestimmte Werte festgelegt, und der Elektronenstrom wird je nach dem Behandlungsgrad (Dosis) und der gewünschten Bahngeschwindigkeit auch auf vorbestimmte Werte festgelegt. Ein derzeit bevorzugtes Elektro nenstrahlgerät und -verfahren für kontinuierliche Bahnen können von Energy Sciences, Inc., Wilmington, Mass., USA bezogen werden.
Die Hautschicht ist vorzugsweise mindestens teilweise kompatibel oder mischbar mit einem Bestandteil der elastomeren Blockcopolymere, so dass zwischen der mittleren elastomeren Schicht und der Hautschicht eine ausreichende Adhäsion für die weitere Verarbeitung und Handhabung besteht. Die Hautschicht kann thermoplastische Polymere oder Mischungen thermoplastischer Polymere und elastomerer Polymere umfassen, so dass die Hautschicht wesentlich weniger elastomer als die mittlere elastomere Schicht ist. In der Regel ist die bleibende Verformung der Hautschicht mindestens etwa 20%, vorzugsweise mindestens etwa 30%, mehr bevorzugt mindestens etwa 40% größer als diejenige der elastomeren Mittelschicht. Thermoplastische Polymere, die zur Verwendung als die Hautschicht geeignet sind, können ein Polyolefin sein, das von Monomeren wie Ethylenen, Propylenen, Butylenen, Isoprenen, Butadienen, 1,3-Pentadienen, α-Alkenen, einschließlich 1-Butenen, 1-Hexenen und 1-Octenen, und Mischungen dieser Monomere und Ethylencopolymeren, wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren (EVA), Ethylen-Methacrylat-Copolymeren (EMA) und Ethylen-Acrylsäure-Copolymeren, einem Polystyrol, einem Poly(α-methylstyrol), einem Polyphenylenoxid und Mischungen davon stammt. Zusätzlich können Verbindungsschichten verwendet werden, um die Adhäsion zwischen der mittleren elastomeren Schicht und der thermoplastischen Hautschicht zu fördern.
5 ist eine Draufsicht alternativer Formen der primären Öffnungen, projiziert in die Ebene der ersten Oberfläche einer alternativen elastomeren Bahn der vorliegenden Erfindung. Obwohl ein sich wiederholendes Muster gleichmäßiger Formen bevorzugt wird, kann die Form der primären Öffnungen, z. B. Öffnungen 71, im Allgemeinen kreisförmig, polygonal oder gemischt sein und die Öffnungen können in einem geordneten oder zufälligen Muster angeordnet sein. Obwohl nicht dargestellt, versteht es sich, dass die projizierte Form auch elliptisch, tropfenför mig oder jede andere Form sein kann, d. h. es wird davon ausgegangen, dass die vorliegende Erfindung von der Form der Öffnungen unabhängig ist.
Die verbindenden Elemente sind in sich ununterbrochen, wobei angrenzende verbindende Elemente in beidseitig aneinander grenzenden Übergangszonen oder -bereichen, z. B. Übergangsbereichen 87, dargestellt in 5, ineinander übergehen. Im Allgemeinen werden die Übergangsbereiche durch den größten Kreis definiert, der anliegend an drei beliebige benachbarte Öffnungen beschrieben werden kann. Es wird davon ausgegangen, dass bei bestimmten Mustern von Öffnungen der beschriebene Kreis der Übergangsbereiche an mehr als drei angrenzenden Öffnungen anliegen kann. Zur Verdeutlichung kann angenommen werden, dass die verbindenden Elemente im Wesentlichen in der Mitte der Übergangsbereiche anfangen oder enden, wie die verbindenden Elemente 97 und 98. Ebenso können die Seitenwände der verbindenden Elemente beschrieben werden als mit den Seitenwänden von angrenzenden verbindenden Elementen verbunden in Bereichen, die Berührungspunkten entsprechen, an denen der beschriebene Kreis des Übergangsbereichs an einer angrenzenden Öffnung anliegt.
Mit Ausnahme der Übergangsbereichen sind die quer zu einer Mittelachse zwischen dem Anfang und dem Ende von verbindenden Elementen verlaufenden Querschnitte im Allgemeinen vorzugsweise gleichmäßig U-förmig. Der quer verlaufende Querschnitt muss jedoch nicht entlang der gesamten Länge des verbindenden Elements gleichmäßig sein, und bei bestimmten Öffnungskonfigurationen wird er entlang des größten Teils der Länge nicht gleichmäßig sein. Wie aus den Schnittdarstellungen in 5 hervorgeht, kann bei dem verbindenden Element 96 das Breitenmaß 86 des Basisteils 81 entlang der Länge des verbindenden Elements wesentlich variieren. Insbesondere in Übergangszonen oder -bereichen 87 gehen verbindende Elemente in angrenzende verbindende Elemente über, und quer verlaufende Querschnitte in. den Übergangszonen oder -bereichen können im Wesentlichen nicht gleichmäßige U-Formen oder keine erkennbare U-Form aufweisen.
Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass die Bahn der vorliegenden Erfindung aufgrund des im Querschnitt der in 8A bis 8C schematisch und in den Mikroaufnahmen 9–11 bildlich dargestellten Mechanismus zuverlässiger (d. h. widerstandsfähig gegen katastrophalen Bruch) ist, wenn sie dehnungsinduzierter Spannung unterworfen ist. 8A zeigt eine primäre Öffnung 71 in der Ebene 102 der ersten Oberfläche 90 und eine sekundäre Öffnung 72 in der Ebene 106 der zweiten Oberfläche 85, entfernt von der Ebene 106 der ersten Oberfläche 90 der Bahn 80, in entspanntem Zustand. Wenn die Bahn 80 in die allgemein durch die Pfeile in 8B dargestellte Richtung gedehnt wird, wird die erste Oberfläche 90 gedehnt, und die primäre Öffnung 71 wird ebenfalls bis zu einer verformten Konfiguration gedehnt. Der Umfang der primären Öffnung 71 wird jedoch von den verbindenden Elementen in einer ununterbrochenen ersten Oberfläche gebildet. Aus diesem Grund weist die Öffnung 71 keine „Ränder" oder Ausgangspunkte für die Rissbildung auf, welche die elastische Verlässlichkeit der Bahn beeinträchtigen. Die Ränder der sekundären Öffnung 72, als potenzielle Ausgangspunkte für die Rissbildung, unterliegen keiner nennenswerten dehnungsinduzierten Spannung, bis die Bahn bis zu dem Punkt gedehnt wird, an dem Ebene 102 sich nicht mehr entfernt von Ebene 106 der ersten Oberfläche 90 befindet, wie in 8C dargestellt. An dem Punkt, an dem die Ebenen 102 und 106 sich nicht mehr entfernt voneinander befinden, beginnt die Bahn 80, sich im Wesentlichen wie eine ebene, durchlässige Bahn zu verhalten.
Es ist aufschlussreich, das Verhältnis der Gesamtbahntiefe „D" in 8A zu der Foliendicke „T" in 8A einer nicht gedehnten Elastomerbahn zu berücksichtigen. Dieses Verhältnis D/T kann als „Ziehverhältnis" bezeichnet werden, da es sich auf die Menge Folie bezieht, die aufgrund des Umformungsvorgangs der vorliegenden Erfindung aus der Ebene der ersten Oberfläche gezogen wird. Der Anmelder nimmt an, dass im Allgemeinen eine Erhöhung des Ziehverhältnisses die Reißfestigkeit erhöht, indem die zweite Oberfläche weiter entfernt von der ersten Oberfläche angeordnet wird.
Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass die elastomere Schicht 101 der vorliegenden Erfindung der Basis 81 der verbindenden Elemente, die eine ununterbrochene Bahn in der ununterbrochenen ersten Oberfläche 90 bilden, ermöglicht, sich zu dehnen, wenn die Bahn 80 belastet oder gedehnt wird. Die Hautschicht 103 unterstützt die Aufrechterhaltung der dreidimensionalen Natur der Bahn trotz der angelegten Spannung und sorgt auf diese Weise dafür, dass die Zugdehnung der ununterbrochenen ersten Oberfläche 90 und die sich daraus ergebende Verformung der primären Öffnungen 71 mindestens teilweise von der unterbrochenen zweiten Oberfläche getrennt und die Dehnung an den sekundären Öffnungen 72 auf diese Weise minimiert wird. Daher wird die dehnungsinduzierte Spannung an der ununterbrochenen ersten Oberfläche der Bahn im Wesentlichen von der potenziellen dehnungsindizierten Spannung an den Ausgangspunkten für die Rissbildung auf der unterbrochenen zweiten Oberfläche mindestens so lange entkoppelt, bis die sekundären Öffnungen beginnen, in die Ebene der ersten Oberfläche einzutreten. Diese wesentliche Dissoziation oder Entkopplung der dehnungsinduzierten Spannung der Bahn von der dehnungsinduzierten Spannung an den sekundären Öffnungen erhöht die Bahnverlässlichkeit wesentlich, indem wiederholte und anhaltende Dehnungen der Bahn bis zu etwa 100%, 200%, 300%, 400% oder mehr ohne Defekte der Bahn aufgrund von Rissbildung an den Öffnungen ermöglicht wird.
Es wird angenommen, dass die Mikroaufnahmen der 9–11 den in 8A–8C schematisch beschriebenen Mechanismus bildlich darstellen. 9 ist eine optische Mikrofotografie, welche die erste Oberfläche und die primären Öffnungen einer Bahn darstellt, die durch die Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildet werden. Bei einer so ausgebildeten, nicht gedehnten Konfiguration bildet die ununterbrochene erste Oberfläche der in 9 dargestellten Ausführungsform der Bahn im Allgemeinen ein regelmäßiges Muster von 1 mm großen, quadratischen primären Öffnungen, die auf allen Seiten etwa 1 mm voneinander entfernt sind. 10 und 11 sind Rasterelektronenmikroskopaufnahmen, die die unterbrochene zweite Oberfläche der in 9 dargestellten Ausführungsform der Bahn, dargestellt in einem etwas anderen Maßstab, zeigen. 10 zeigt die zweite Oberfläche einer elastomeren Bahn, im Allgemeinen in einer Ebene, die im ungedehnten Zustand von der Ebene der ersten Oberfläche entfernt ist. 11 zeigt die zweite Oberfläche einer Bahn im Zustand einer Dehnung von ungefähr 100%. Wie in 11 dargestellt, bleiben die Ränder der sekundären Öffnungen von der Ebene der ersten Oberfläche entfernt. Obwohl eine leichte Verformung der sekundären Öffnungen stattfindet, verbleiben die Ränder in einem im Wesentlichen spannungslosen Zustand. Wiederum ist es diese erhebliche Entkopplung der dehnungsinduzierten Spannung der Bahn von der dehnungsinduzierten Spannung an den sekundären Öffnungen, welche die Zuverlässigkeit der Bahn signifikant erhöht.
Das unterschiedliche elastische Verhalten von ebenen Mehrschichtfolien oder Fasern mit einer verhältnismäßig weniger elastischen Hautschicht, die über ihre Elastizitätsgrenze hinaus gedehnt wird, entspricht dem Stand der Technik, wie in dem vorstehend erwähnten US-Patent von Krueger et al. sowie in den US-Patenten Nr. 5,376,430, erteilt an Swenson et al. am 27. Dezember 1994, und 5,352,518, erteilt an Muramoto et al. am 4. Oktober 1994, beschrieben. Wie in der Technik gezeigt, kann die Hautschicht nach der elastischen Erholung im Anschluss an die Dehnung über die Elastizitätsgrenzen der Hautschicht hinaus aufgrund der sich ergebenden größeren Oberfläche der Hautschicht in Relation zur elastomeren Schicht eine mikroskopische Mikrotextur von unregelmäßigen Spitzen und Tälern bilden.
Ebenso kann beim ersten Dehnen einer Bahn der vorliegenden Erfindung die Hautschicht des gedehnten Teils über ihre Elastizitätsgrenze hinaus belastet werden. Aufgrund der elastomeren Schicht kann die Bahn zwar im Wesentlichen in ihre makroskopische, dreidimensionale Konfiguration, die vor dem Dehnen bestanden hat, zurückkehren, die Teile der Hautschicht, die über ihre Elastizitätsgrenze hinaus gedehnt wurden, können jedoch aufgrund des während der unelastischen Dehnung erzeugten zusätzlichen Materials nicht in eine Konfiguration zurückkehren, die vor dem Dehnen bestanden hat. Während der Erholung nach der Dehnung bildet die Hautschicht eine mikroskopische Mikrotextur aus unregelmäßigen Spitzen und Tälern, die allgemeiner als sich in Querrichtung erstreckende Rauigkeiten beschrieben werden kann, wie in der Mikroaufnahme in 12 gezeigt. Die Rauigkeiten entstehen auf den verbindenden Elementen im Wesentlichen in gleichmäßigen Mustern, in der Regel quer zur Richtung der Dehnung und in der Regel radial um die primären Öffnungen herum angeordnet. Abhängig vom Grad der Dehnung der Bahn können die Rauigkeiten im Wesentlichen auf die ununterbrochene erste Oberfläche der Bahn beschränkt sein oder sich allgemeiner im Wesentlichen über die gesamte Oberfläche der verbindenden Elemente erstrecken.
Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass die sich in Querrichtung erstreckenden Rauigkeiten aus mindestens zwei Gründen vorteilhaft für die elastomere Bahn sind. Erstens verleihen die Rauigkeiten der elastomeren Bahn eine weichere Gesamttextur oder Griffigkeit. Zweitens können die radial um die primären Öffnungen angeordneten und sich in Richtung der sekundären Öffnungen erstreckenden Rauigkeiten zu einer Verbesserung der fluidlenkenden Eigenschaften führen, wenn sie als den Körper berührende Lage eines Einwegabsorptionsartikels eingesetzt werden.
Eine typische Ausführungsform einer Elastomerbahn der vorliegenden Erfindung, die in einem Einwegabsorptionsartikel in Form einer Windel 400 benutzt wird, ist in 13 dargestellt. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Windel" auf ein Kleidungsstück, das im Allgemeinen von Kleinkindern und inkontinenten Personen um den unteren Rumpf des Trägers getragen wird. Es sei jedoch klargestellt, dass die elastomere Bahn der vorliegenden Erfindung ebenfalls für andere Absorptionsartikel, wie Inkontinenzslips, Übungshöschen, Damenbinden und dergleichen, verwendet werden kann. Die in 13 dargestellte Windel 400 ist ein vereinfachter Absorptionsartikel, der eine Windel vor dem Anlegen an einen Träger darstellen könnte. Es sei jedoch klargestellt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die bestimmte Art oder Konfiguration beschränkt ist, die in 13 dargestellt ist. Eine besonders bevorzugte typische Ausführungsform eines Einwegabsorptionsartikels in Form einer Windel wird im US-Patent Nr. 5,151,092, erteilt an Buell et al. am 29. September 1992, gelehrt.
13 ist eine perspektivische Ansicht der Windel 400 in ihrem nicht zusammengezogenen Zustand (d. h. mit entfernter elastisch erzeugter Kontraktion), wobei Teile der Struktur weggeschnitten wurden, um den Aufbau der Windel 400 deutlicher zu zeigen. Der Teil der Windel 400, der den Träger berührt, zeigt in Richtung des Betrachters. Die Windel 400 ist in 13 dargestellt als vorzugsweise eine flüssigkeitsdurchlässige Oberschicht 404, eine flüssigkeitsundurchlässige Unterschicht 402, verbunden mit der Oberschicht 404, und einen Absorptionskern 406, angeordnet zwischen der Oberschicht 404 und der Unterschicht 402 umfassend. Zusätzliche konstruktive Merkmale, wie elastische Beinbündchenelemente und Befestigungsmittel zum Fixieren der Windel am Körper des Trägers, können ebenfalls enthalten sein.
Zwar können die Oberschicht 404, die Unterschicht 402 und der Absorptionskern 406 in einer Reihe von gut bekannten Anordnungen zusammengefügt werden, jedoch ist eine bevorzugte Windelkonfiguration allgemein in US-Patent Nr. 3,860,003 an Buell, erteilt am 14. Januar 1975, beschrieben. Alternativ bevorzugte Konfigurationen für Einwegwindeln hierin sind auch in US-Patent Nr. 4,808,178 an Aziz et al., erteilt am 28. Februar 1989; US-Patent Nr. 4,695,278 an Lawson, erteilt am 22. September 1987; und US-Patent Nr. 4,816,025 an Foreman, erteilt am 28. März 1989, offenbart.
13 zeigt eine typische Ausführungsform der Windel 400, in welcher die Oberschicht 404 und die Unterschicht 402 coextensiv sind und Längen- und Breitenmaße aufweisen, die im Allgemeinen größer als diejenigen des Absorptionskerns 406 sind. Die Oberschicht 404 ist mit der Unterschicht 402 verbunden und liegt auf dieser auf, dadurch den Umriss der Windel 400 bildend. Der Umriss definiert den äußeren Umfang oder die Ränder der Windel 400. Der Umriss umfasst die Endränder 401 und die Längsränder 403.
Die Größe der Unterschicht 402 wird von der Größe des Absorptionskerns 406 und der ausgewählten genauen Ausführung der Windel bestimmt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Unterschicht 402 eine modifizierte Sanduhrform auf, die sich mindestens etwa 1,3 Zentimeter bis etwa 2,5 Zentimeter (etwa 0,5 bis etwa 1,0 Zoll) entlang des gesamten Umrisses der Windel über den Absorptionskern 406 hinaus erstreckt.
Die Oberschicht 404 und die Unterschicht 402 sind in einer beliebigen geeigneten Weise miteinander verbunden. Wie hier verwendet, umfasst der Ausdruck „verbunden" Konfigurationen, bei denen die Oberschicht 404 mit der Unterschicht 402 durch direktes Befestigen der Oberschicht 404 an der Unterschicht 402 direkt verbunden ist, und Konfigurationen, bei denen die Oberschicht 404 durch Befestigen der Oberschicht 404 an Zwischenelementen, die wiederum an der Unterschicht 402 befestigt sind, indirekt mit der Unterschicht 402 verbunden ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Oberschicht 404 und die Unterschicht 402 durch Befestigungsmittel (nicht dargestellt), wie einem Klebstoff oder einem anderen Befestigungsmittel, das dem Stand der Technik entspricht, entlang des Umrisses der Windel direkt aneinander befestigt. Zum Beispiel kann eine gleichmäßige, ununterbrochene Schicht eines Klebstoffs, eine in einem Muster aufgebrachte Schicht eines Klebstoffs oder eine Matrix aus einzelnen Linien oder Punkten eines Klebstoffs eingesetzt werden, um die Oberschicht 404 an der Unterschicht 402 zu befestigen.
Die Endränder 401 bilden einen Taillenbereich, der bei einer bevorzugten Ausführungsform ein Paar elastomerer Seitenfelder 420 umfasst, die sich bei einer verlängerten Konfiguration seitlich aus den Endrändern 401 der Windel 400 heraus erstrecken. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfassen elastomere Seitenfelder 420 die elastomere Bahn der vorliegenden Erfindung. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Bahn der vorliegenden Erfin dung bei Verwendung als elastomere Seitenfelder weiter verarbeitet, um durch Verbinden einer oder vorzugsweise beider Seiten mit faserförmigen Vliesmaterialien mittels dem Stand der Technik entsprechender Verfahren, wie Verkleben, ein Verbundlaminat zu bilden, das ein weiches, nachgiebiges elastifiziertes Element ergibt.
Faserförmige Vliesmaterialien, die zur Verwendung in einem Verbundlaminat der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen Vliesbahnen aus synthetischen Fasern (wie Polypropylen, Polyester oder Polyethylen), Naturfasern (wie Holz, Baumwolle oder Rayon) oder Kombinationen aus Naturfasern und synthetischen Fasern ein. Geeignete Vliesmaterialien können durch verschiedene Verfahren, wie Kardieren, Schmelzspinnen, Wasserstrahlverfestigung und andere, den Fachleuchten der Vliesherstellung bekannte Verfahren, gebildet werden. Ein gegenwärtig bevorzugtes Faservliesmaterial ist kardiertes Polypropylen, im Handel erhältlich von Fiberweb aus Simpsonville, S. C., USA.
Faservliesmaterialien können durch eines der zahlreichen, dem Stand der Technik entsprechenden Bindungsverfahren mit der elastomeren Bahn verbunden werden. Geeignete Bindungsverfahren schließen Verkleben, z. B. durch eine gleichmäßige, ununterbrochene Schicht Klebstoff, eine in einem Muster aufgebrachte Schicht Klebstoff, oder eine Matrix aus einzelnen Linien, Spiralen oder Punkten eines Klebstoffs, oder andere Verfahren, wie Heißverkleben, Druckbinden, Ultraschallbinden, dynamisch-mechanisches Binden, oder jedes andere geeignete und dem Stand der Technik entsprechende Mittel zum Befestigen oder Kombinationen dieser Befestigungsmittel ein. Typische Bindungsverfahren sind auch in der PCT-Anmeldung WO 93/09741 mit der Bezeichnung „Absorbent Article Having a Nonwoven and Apertured Film Coversheet", veröffentlicht am 27. Mai 1993 im Namen von Aziz et al. als Erfinder, offenbart.
Nach dem Verbinden mit einem faserförmigen Vliesmaterial kann die Verbundstoffbahn dazu neigen, aufgrund der relativen Starrheit des gebundenen Vlieses weniger elastomer zu sein. Um den Vliesstoff elastischer zu machen und dem Verbundlaminat wieder eine Elastizität zu verleihen, kann die Verbundbahn durch Verfahren und Vorrichtungen verarbeitet werden, die zum Elastifizieren von „Nulldehnungs"-Laminaten durch stufenweises Dehnen verwendet werden, wie in dem oben erwähnten Patent von Buell et al. '092 sowie den oben erwähnten Patenten von Weber et al. '897, Buell et al. '793 und Weber et al. '679 offenbart ist. Die resultierende elastifizierte „Nulldehnungs"-Verbundbahn weist dann für einen erweiterten Gebrauch und eine komfortable Anpassung in einem Absorptionskleidungsstück ein weiches, tuchähnliches Gefühl auf.
Seitenfelder 420 können in jeder geeigneten Art und Weise, die dem Stand der Technik entspricht, an der Windel befestigt werden. Zum Beispiel, wie in 13 dargestellt, können Seitenfelder 420 durch Befestigungsmittel (nicht dargestellt), wie einem Klebstoff oder einem anderen Befestigungsmittel, das dem Stand der Technik entspricht, direkt an der Unterschicht 402 befestigt werden. Eine besonders bevorzugte Konfiguration für Seitenfelder 420 ist in 14 dargestellt, eine Konfiguration, die umfassender in den gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldungen S. N. 08/707,346, von LaVon et al., eingereicht am 3. September 1996, und S. N. 08/155,048, eingereicht am 19. November 1993, offenbart ist.
Wie in 14 gezeigt ist, besteht das Seitenfeld 420 vorzugsweise aus zwei Bahnen oder Streifen 421 und 422. Streifen 421 und 422 können zwei einzelne Streifen sein, oder alternativ durch Umbiegen eines einzelnen Streifens am Vorderrand 424 und Versetzen der sich daraus ergebenden zwei Streifenlängen in einer nicht parallelen Art und Weise, gebildet werden. Wenn zwei einzelne Streifen verwendet werden, können diese mit einem geeigneten Klebstoff am Vorderrand 424 miteinander und gleichzeitig mit der Klebebandstreifen 423 verbunden werden. Seitenfeld 420 kann mit der Unterschicht 402 an dem Verbindungsbereich 425 geeignet verbunden werden und insbesondere auf die Art, die in der oben erwähnten Patentanmeldung LaVon et al. '346 offenbart ist. Es ist zwar nicht erforderlich, dass die Seitenfeldpaare identisch sind, bevorzugt sind sie jedoch Spiegelbilder voneinander.
Bandstreifenbefestigungsmittel, beispielsweise Klebebandstreifen 423, werden typischerweise an mindestens einem Paar der elastischen Seitenfelder 420 angebracht, um eine Befestigungsvorrichtung für das Halten der Windel am Träger zu liefern. Die Bandstreifenbefestigungsmittel können beliebige sein, die im Stand der Technik gut bekannt sind, wie das Befestigungsband, das in dem oben erwähnten Patent Buell '092 und dem US-Patent 3,848,594 an Buell, erteilt am 19. November 1974, offenbart ist.
Weitere elastische Elemente (nicht dargestellt) der vorliegenden Erfindung können angrenzend an den Umriss der Windel 400 angeordnet sein. Elastische Elemente befinden sich vorzugsweise entlang jedes seitlichen Randes 403, so dass die elastischen Elemente dazu neigen, die Windel 400 an die Beine des Trägers zu ziehen und dort zu halten. Zusätzlich können die elastischen Elemente angrenzend an einen oder beide Endränder 401 der Windel 400 angeordnet sein, um ein Taillenband und/oder Beinbündchen bereitzustellen. Zum Beispiel wird ein geeignetes Taillenband im US-Patent 4,515,595, Kievit et al, erteilt am 7. Mai 1985, offenbart. Des Weiteren werden ein Verfahren und eine Vorrichtung, die zum Herstellen einer Einwegwindel mit elastisch kontrahierbaren, elastischen Elementen geeignet sind, im US-Patent 4,081,301, Buell, erteilt am 28. März 1978, beschrieben.
Die elastischen Elemente sind in elastisch zusammenziehbarer Weise an der Windel 400 befestigt, so dass die elastischen Elemente in einer normalerweise uneingeschränkten Konfiguration die Windel 400 wirkungsvoll zusammenziehen oder raffen. Die elastischen Elemente können auf mindestens zwei Arten in elastisch zusammenziehbarer Weise befestigt werden. Zum Beispiel können die elastischen Elemente gedehnt und befestigt werden, während sich die Windel 400 in einem nicht zusammengezogenen Zustand befindet. Zusätzlich kann die Windel 400, zum Beispiel durch Plissieren, zusammengezogen werden, und die elastischen Elemente können an der Windel 400 befestigt und mit dieser verbunden werden, während sich die elastischen Elemente im entspannten oder ungedehnten Zustand befinden. Die elas tischen Elemente können sich entlang eines Teils der Länge der Windel 400 ausdehnen. Alternativ können die elastischen Elemente die gesamte Länge der Windel 400, oder jede anderen Länge, verlängern, die sich dazu eignet, eine elastisch zusammenziehbare Linie zu bilden. Die Länge der elastischen Elemente wird von der Ausführung der Windel bestimmt.
Die elastischen Elemente können in einer Vielzahl von Konfigurationen vorliegen. Beispielsweise kann die Breite der elastischen Elemente von ungefähr 0,25 Millimeter (0,01 Zoll) bis ungefähr 25 Millimeter (1,0 Zoll) oder mehr variiert werden, die elastischen Elemente können einen einzelnen Strang eines elastischen Materials umfassen, oder sie können mehrere parallele oder nicht parallele Stränge eines elastischen Materials umfassen, oder die elastischen Elemente können rechteckig oder gekrümmt sein. Weiterhin können die elastischen Elemente durch eine der verschiedenen Möglichkeiten, die dem Stand der Technik entsprechen, an der Windel befestigt sein. Zum Beispiel können die elastischen Elemente in einer Vielzahl von Mustern ultraschallverschweißt oder mittels Wärme und Druck mit der Windel 400 verbunden sein, oder die elastischen Elemente können einfach an dieWindel 400 geklebt sein.
Wie in 13 dargestellt, enthält der Absorptionskern 406 vorzugsweise ein Flüssigkeitsverteilungselement 408. Bei einer bevorzugten Konfiguration, wie in 13 dargestellt, enthält der Absorptionskern 406 vorzugsweise ferner eine Aufnahmeschicht oder ein Aufnahmeelement 410, die bzw. das mit dem Flüssigkeitsverteilungselement 408 verbunden ist und die bzw. das sich zwischen dem Flüssigkeitsverteilungselement 408 und der Oberschicht 404 befindet. Die Aufnahmeschicht oder das Aufnahmeelement 410 kann aus mehreren unterschiedlichen Materialien bestehen, einschließlich Vlies- oder Gewebebahnen aus synthetischen Fasern, einschließlich Polyester, Polypropylen oder Polyethylen, Naturfasern, wie Baumwolle oder Cellulose, Mischungen derartiger Fasern oder anderen gleichwertigen Materialien oder Kombinationen derartiger Materialien.
Bei der Verwendung wird die Windel 400 durch Positionieren des hinteren Taillenbandbereichs unter dem Rücken des Trägers und durch derartiges Ziehen des Restes der Windel 400 zwischen den Beinen des Trägers, dass der vordere Taillenbandbereich über der Vorderseite des Trägers positioniert wird, an einen Träger angelegt. Anschließend werden die elastomeren Seitenfelder so weit gedehnt, wie es für eine bequeme Passform erforderlich ist, und der Klebebandstreifen oder andere Befestigungselemente werden vorzugsweise an nach außen zeigenden Bereichen der Windel 400 befestigt. Durch die Seitenfelder 420, die eine elastomere Bahn der vorliegenden Erfindung umfassen, kann die Windel an unterschiedlich große Kinder angepasst werden, zum Beispiel in einer Art und Weise, die für eine geschlossene, bequeme Passform mit Atmungsaktivität sorgt.
Es wird zwar eine Einwegwindel als bevorzugte Ausführungsform eines Bekleidungsstücks, das eine elastomere Bahn der vorliegenden Erfindung umfasst, dargestellt, diese Offenbarung soll sich jedoch nicht auf Einwegwindeln beschränken. Andere Einwegkleidungsstücke können ebenfalls eine elastomere Bahn der Erfindung in verschiedenen Teilen für zusätzlichen Tragekomfort, zusätzliche Passform und zusätzliche Atmungsaktivität einschließen. Ebenfalls wird in Erwägung gezogen, dass sogar langlebige Kleidungsstücke, wie Unterwäsche und Schwimmbekleidung, von den strapazierfähigen, durchlässigen, dehnbaren Eigenschaften einer elastomeren Bahn der vorliegenden Erfindung profitieren könnten.
Die Mehrschichtfolie 120 der vorliegenden Erfindung kann mit herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtfolien auf herkömmlichen Coextrusionsanlagen zur Folienherstellung verarbeitet werden. Im Allgemeinen können Polymere zu Folien schmelzverarbeitet werden, indem entweder ein Gieß- oder Blasfolienextrusionsverfahren angewendet wird, die beide in „Plastics Extrusion Technology", 2. Ausgabe, von Allan A. Griff (Van Nostrand Reinhold – 1976) beschrieben sind. Gießfolie wird durch eine lineare Schlitzdüse extrudiert. Im Allgemeinen wird die flache Bahn auf einer großen, bewegten, polierten Metallwalze gekühlt. Sie kühlt schnell ab und wird von der ersten Walze abgezogen, geht über eine oder mehrere Hilfswalzen, dann durch einen Satz gummibeschichteter Zug- oder „Abzug"-Walzen und schließlich zu einem Wickler.
Bei der Blasfolienextrusion wird die Schmelze aufwärts durch eine schmale, ringförmige Düsenöffnung extrudiert. Dieses Verfahren wird auch als „Schlauchfolienextrusion" bezeichnet. Durch die Mitte der Düse wird Luft eingeblasen, um den Schlauch aufzublähen und auszuweiten. Auf diese Weise wird eine sich bewegende Blase gebildet, deren Größe durch die Steuerung des Innenluftdrucks konstant gehalten wird. Der Folienschlauch wird durch Luft gekühlt, die durch einen oder mehrere, den Schlauch umgebende Kühlringe geblasen wird. Anschließend wird der Schlauch zusammenfaltet, indem er durch ein Paar Zugwalzen in einen flachen Rahmen und in einen Wickler gezogen wird.
Ein Coextrusionsverfahren erfordert mehr als einen Extruder und entweder einen Coextrusions-Verteilerblock oder ein Mehrfachverteiler-Düsensystem oder eine Kombination der beiden, um die Mehrschichtfolienstruktur zu erzielen. US-Patent Nr. 4,152,3 87 und 4,197,069, beide am 1. Mai 1979 bzw. 8. April 1980 an Cloeren erteilt, offenbaren das Verteilerblock-Prinzip der Coextrusion. Mehrere Extruder sind an den Verteilerblock angeschlossen, der bewegliche Flussteiler einsetzt, um die Geometrie jedes einzelnen Fließkanals direkt proportional zum Volumen des durch die Fließkanäle fließenden Polymers zu verändern. Die Fließkanäle sind so konstruiert, dass an ihrem Konfluenzpunkt die Materialien mit derselben Fließgeschwindigkeit und demselben Druck zusammenfließen, so dass Dehnungen zwischen den Flächen und Fließinstabilitäten vermieden werden. Sobald die Materialien im Verteilerblock zusammengeführt sind, fließen sie als Verbundstruktur in eine einzelne Verteilerdüse. Bei einem derartigen Verfahren ist es wichtig, dass die Schmelzviskositäten und Schmelztemperaturen des Materials sich nicht zu stark voneinander unterscheiden. Andernfalls kann es zu Fließinstabilitäten in der Düse kommen, die zu einer schlechten Steuerung der Schichtdickenverteilung in der Mehrschichtfolie führen.
Eine Alternative zur Verteilerblock-Coextrusion ist ein eine Mehrfachverteiler- oder Flügelraddüse, wie in den vorstehend erwähnten US-Patenten Nr. 4,152,387, 4,197,069 und US-Patent Nr. 4,533,308, erteilt am 6. August 1985 an Cloeren, offenbart. Während beim Verteilerblock-System Schmelzenströme außerhalb des Düsenkörpers und vor dem Eintritt in den Düsenkörper zusammengeführt werden, verfügt bei einer Mehrfachverteiler- oder Flügelraddüse jeder Schmelzenstrom über einen eigenen Verteiler in der Düse, wobei die Polymere sich unabhängig in ihren entsprechenden Verteilern ausbreiten. Die Schmelzenströme werden in der Nähe des Düsenausgangs zusammengeführt, wobei jeder Schmelzenstrom die volle Düsenbreite hat. Bewegliche Flügelräder ermöglichen das Einstellen des Ausgangs jedes Fließkanals direkt proportional zum Volumen des durch ihn hindurch fließenden Materials, wodurch die Schmelzen mit derselben linearen Fließgeschwindigkeit, demselben Druck und der gewünschten Breite zusammenfließen können.
Da die Schmelzflusseigenschaften und Schmelztemperaturen von Polymeren stark variieren, hat der Einsatz einer Flügelraddüse mehrere Vorteile. Die Düse empfiehlt sich aufgrund ihrer thermischen Isolationseigenschaften, wobei Polymere mit sehr unterschiedlichen Schmelztemperaturen, zum Beispiel von bis zu 80°C (175°F), zusammen verarbeitet werden können.
Jeder Verteiler in einer Flügelraddüse kann für ein spezifisches Polymer konstruiert und auf dieses zugeschnitten werden. Daher wird der Fluss jedes Polymers ausschließlich durch die Konstruktion seines Verteilers beeinflusst und nicht durch Kräfte, die andere Polymere ausüben. Dies ermöglicht das Coextrudieren von Materialien mit sehr unterschiedlichen Schmelzviskositäten zu Mehrschichtfolien. Außerdem bietet die Flügelraddüse ebenfalls die Möglichkeit, die Breite der einzelnen Verteiler anzupassen, so dass eine innere Schicht vollständig von der äußeren Schicht umgeben werden kann, ohne dass Ränder freiliegen. Die vorstehend erwähnten Patente offenbaren ebenfalls den kombinierten Einsatz von Verteilerblock-Systemen und Flügelraddüsen zum Erzielen komplexerer Mehrschichtstrukturen.
Die Mehrschichtfolien der vorliegenden Erfindung können eine oder mehrere Schichten umfassen, wobei mindestens eine der Schichten elastomer ist. Es wird ebenfalls in Erwägung gezogen, dass mehrere elastomere Schichten verwendet werden können, wobei jede elastomere Schicht mit einer oder zwei Hautschichten verbunden ist. Bei einer dreischichtigen Folie weist die Kernschicht 101 einander gegenüber liegende erste und zweite Seiten auf, wobei eine Seite im Wesentlichen ununterbrochen mit einer Seite jeder äußeren Hautschicht 103 verbunden wird, bevor Spannung an die Bahn angelegt wird. Dreischichtige Folien, wie Mehrschichtfolie 120, dargestellt in 4, umfassen vorzugsweise einen mittleren elastomeren Kern 101, der von etwa 10 bis 90 Prozent der Gesamtdicke der Folie umfassen kann. Die äußeren Hautschichten 103 sind im Allgemeinen, jedoch nicht zwangsläufig, identisch und können von etwa 5 bis 45 Prozent der Gesamtdicke der Folie umfassen. Obwohl eine elastomere Schicht im Allgemeinen im Wesentlichen ohne Einsatz von Klebstoffen mit einer oder zwei Hautschichten verbunden wird, können Klebstoffe oder Verbindungsschichten verwendet werden, um die Haftung zwischen den Schichten zu fördern. Verbindungsschichten können, sofern verwendet, je etwa 5 bis 10 Prozent der Gesamtdicke der Folie umfassen.
Nachdem die elastomere Mehrschichtfolie coextrudiert worden ist, wird sie vorzugsweise einer Formstruktur zugeführt, um perforiert und gekühlt zu werden, wodurch eine makroskopisch gedehnte, dreidimensionale, durchlässige, elastomere Bahn der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Im Allgemeinen kann die Folie durch das Ziehen einer derartigen Folie gegen ein Formsieb oder eine andere Formstruktur mittels Vakuum und Führen eines Luft- oder Wasserstroms über die äußere Oberfläche der Folie geformt werden. Derartige Verfahren sind im vorstehend erwähnten Patent von Radel et al. sowie im US-Patent Nr. 4,154,240, erteilt an Lucas et al., die beide hierin durch Bezugnahme eingeschlossen sind, beschrie ben. Die Formgebung einer dreidimensionalen, elastomeren Bahn kann alternativ durch Aufbringen eines flüssigen Stroms mit einem für die Formgebung ausreichenden Kraft- und Massefluss erzielt werden, wie im US-Patent Nr. 4,695,422, erteilt an Curro et al., dessen Rechte übertragen wurden, offenbart. Alternativ kann die Folie geformt werden, wie im US-Patent Nr. 4,552,709, erteilt an Koger et al., dessen Rechte übertragen wurden, beschrieben. Vorzugsweise ist die elastomere Bahn gleichmäßig makroskopisch gedehnt und durchlässig durch das Verfahren der Stützung der Formstruktur in einer Fluiddruckdifferenzzone durch ein stationäres Trägerelement, wie in den US-Patenten Nr. 4,878,825 und 4,741,877, beide erteilt an Mullane, Jr., deren Rechte übertragen wurden, gelehrt.
Obwohl nicht dargestellt, würde das Verfahren der vorliegenden Erfindung, das ein herkömmliches Formsieb mit einer Stützstruktur aus Drahtgewebe verwendet, ebenfalls eine Bahn innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung ergeben. Die Erhebungen eines Formsiebs aus Drahtgewebe würden eine makroskopisch gedehnte, dreidimensionale Bahn mit einem Muster aus Wellen in der ersten Oberfläche ergeben, wobei die Wellen den Erhebungen des Siebs entsprechen. Die Wellen würden jedoch im Allgemeinen in der Ebene der ersten Oberfläche verbleiben, entfernt von der Ebene der zweiten Oberfläche. Der Querschnitt der verbindenden Elemente würde im Allgemeinen nach oben hin konkav geformt bleiben, wobei die verbindenden Seitenwände der verbindenden Elemente so enden würden, dass sie, im Wesentlichen in der Ebene der zweiten Oberfläche, sekundäre Öffnungen bilden würden.
Eine besonders bevorzugte Formstruktur umfasst eine fotogeätzte Laminatstruktur, wie in 15 gezeigt, die eine vergrößerte, teilweise segmentierte, perspektivische Darstellung einer fotogeätzten Laminatstruktur des Typs zeigt, der verwendet wird, um Kunststoffbahnen des in 2 allgemein dargestellten Typs zu bilden. Die Laminatstruktur 30 ist vorzugsweise im Allgemeinen gemäß den Lehren des vorstehend erwähnten Patents von Radel et al. konstruiert und umfasst die einzelnen Schichten 31, 32 und 33. Ein Vergleich von 3 mit der in 2 darge stellten elastomeren Bahn 80 lässt die Übereinstimmung der primären Öffnung 71 in der Ebene 102 der elastomeren Bahn 80 mit der Öffnung 61 in der obersten Ebene 62 der fotogeätzten Laminatstruktur 30 erkennen. Ebenso entspricht die Öffnung 72 in der Ebene 106 der elastomeren Bahn 80 der Öffnung 63 in der untersten Ebene 64 der fotogeätzten Laminatstruktur 30.
Die oberste Oberfläche der fotogeätzten Laminatstruktur 30 in der obersten Ebene 62 kann mit einem mikroskopischen Muster von Vorsprüngen 48 versehen werden, ohne den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Dies wird vorzugsweise durch Auftragen einer Fotolackschicht, die dem gewünschten mikroskopischen Muster der Oberflächenunregelmäßigkeiten entspricht, auf die Oberseite einer ebenen fotogeätzten Schicht 31 und einen sich daran anschließenden zweiten Fotoätzvorgang erreicht. Der zweite Fotoätzvorgang ergibt eine Schicht 31 mit einem mikroskopischen Muster von Vorsprüngen 48 auf der obersten Oberfläche der verbundenen Elemente, definierend die fünfeckig geformten Öffnungen, d. h. Öffnung 41. Das mikroskopische Muster von Vorsprüngen entfernt die erste Oberfläche im Wesentlichen nicht von der Ebene der ersten Oberfläche. Die erste Oberfläche wird im makroskopischen Maßstab wahrgenommen, während die Vorsprünge im mikroskopischen Maßstab wahrgenommen werden. Die Ausbildung einer Laminatstruktur, die ein derartiges Muster von Vorsprüngen 48 auf ihrer obersten Schicht einsetzt, wird im Allgemeinen im vorstehend erwähnten Patent von Ahr et al. offenbart.
Verfahren zur Ausbildung von Laminatstrukturen des in 2 allgemein offenbarten Typs werden im vorstehend erwähnten Patent von Radel et al. offenbart. Die fotogeätzten Laminatstrukturen werden vorzugsweise mittels herkömmlicher Techniken zu einem röhrenförmigen Formelement 520 gerollt, wie im Allgemeinen in 16 dargestellt, und ihre gegenüber liegenden Enden werden im Allgemeinen gemäß den Lehren von Radel et al. verbunden, um ein nahtloses, röhrenförmiges Formelement 520 herzustellen.
Die äußerste Oberfläche 524 des röhrenförmigen Formelements 520 wird eingesetzt, um die mit dieser in Kontakt gebrachte elastomere Mehrschichtbahn zu bilden, während die innerste Oberfläche 522 des röhrenförmigen Elements die Kunststoffbahn während des Formgebungsvorgangs im Allgemeinen nicht berührt. Das röhrenförmige Element kann, bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, als Formungsoberfläche auf dem Tiefzieh-/Perforationszylinder 555 in einem Verfahren des Typs eingesetzt werden, der in dem vorstehend erwähnten Patent von Lucas et al. ausführlich beschrieben ist. Eine besonders bevorzugte Vorrichtung 540 des in dem besagten Patent offenbarten Typs ist in 17 schematisch dargestellt. Sie umfasst Tiefzieh- und Perforationsmittel 543 und Mittel zur Beförderung der Folie mit konstanter Geschwindigkeit und zum Aufwickeln 545, die, wenn gewünscht, im Wesentlichen identisch mit und im Wesentlichen funktionsgleich mit den entsprechenden Teilen der Vorrichtung sein können, die im US-Patent Nr. 3,674,221, erteilt an Riemersma am 4. Juli 1972, dargestellt und beschrieben ist. Der Rahmen, das Lager, die Stützen usw., die im Hinblick auf die Funktionselemente der Vorrichtung 540 notwendigerweise bereitgestellt werden müssen, sind nicht detailliert dargestellt oder beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu vereinfachen und deutlicher zu schildern und zu offenbaren, wobei davon ausgegangen wird, das derartige Details für Personen offensichtlich wären, die über ein normales Fachwissen auf dem Fachgebiet der Konstruktion von Kunststofffolien verarbeitenden Maschinen verfügen.
Kurz gesagt umfasst Vorrichtung 540, schematisch dargestellt in 17, zum Beispiel Mittel zur ununterbrochenen Aufnahme eines Streifens einer thermoplastischen Folie 550 vom Coextruder 559 und zur Umwandlung dieser Folie in eine tiefgezogene und perforierte Folie 551. Folie 550 wird vorzugsweise direkt vom Coextrusionsvorgang geliefert, während sie sich immer noch oberhalb ihrer thermoplastischen Temperatur befindet, so dass sie vor dem Abkühlen vakuumgeformt werden kann. Alternativ kann Folie 550 erwärmt werden, indem heiße Luftströme auf eine Oberfläche der Folie geleitet werden, während angrenzend an die gegenüber liegende Oberfläche der Folie ein Vakuum angelegt wird. Zur Aufrechterhaltung einer ausreichenden Kontrolle über Folie 550, um im Wesentlichen eine Runzelung und/oder makroskopische Dehnung der Folie zu vermeiden, umfasst Vorrichtung 540 Mittel zur Aufrechterhaltung einer konstanten Spannung der Folie in Maschinenlaufrichtung sowohl vor als auch hinter einer Zone, in der die Temperatur höher als die thermoplastische Temperatur der Folie ist, in der die Spannung, die dazu neigt, die Folie makroskopisch zu dehnen, in Maschinenlaufrichtung und quer zur Maschinenlaufrichtung jedoch im Wesentlichen Null ist. Die Spannung ist erforderlich, um einen laufenden Streifen thermoplastischer Folie zu steuern und zu glätten; die Nullspannungszone ergibt sich aus der ausreichend hohen Temperatur der Folie in der Zone, um ein Tiefziehen und Perforieren der Folie zu ermöglichen.
Wie aus 17 zu ersehen ist, umfasst das Tiefzieh- und Perforationsmittel 543 einen drehbar montierten Tiefzieh-Perforationszylinder 555 mit geschlossenen Enden 580, eine nicht rotierende Dreifach-Vakuumverteilerbaugruppe 556 und ein optionales Mittel für heiße Luftströme (nicht dargestellt). Die Dreifach-Vakuumverteilerbaugruppe 556 umfasst drei Verteiler, bezeichnet als 561, 562 und 563. Ebenfalls in 17 dargestellt ist eine elektrisch betriebene Auslauf-/Kühlwalze 566 und eine Walze mit weicher Oberfläche (z. B. aus Neopren niedriger Dichte) 567, die zusammen mit der Kühlwalze angetrieben wird. Kurz gesagt wird durch die Bereitstellung von Mitteln (nicht dargestellt) zur unabhängigen Steuerung des Grads des Vakuums in den drei Vakuumverteilern ein thermoplastischer Streifen einer Folie, die rings um einen Teil des Tiefzieh-Perforationszylinders 555 verläuft, nacheinander von Verteiler 561 einem ersten Vakuumpegel, von Verteiler 562 einem zweiten Vakuumpegel und von Verteiler 563 einem dritten Vakuumpegel unterworfen. Wie hiernach ausführlicher beschrieben, ermöglicht das durch Verteiler 561 an die Folie angelegte Vakuum die Aufrechterhaltung der Spannung der einlaufenden Folie, das von Verteiler 562 angelegte Vakuum die Perforation der Folie und das von Verteiler 563 angelegte Vakuum das Abkühlen der Folie auf eine Temperatur unterhalb ihrer thermoplastischen Temperatur und dadurch das Erzeugen der Spannung der auslaufenden Folie. Falls gewünscht, kann die die Folie berührende Oberfläche des Tiefzieh-Perforationszylinders 555 vor dem Erreichen des Vakuumverteilers 562 durch dem Stand der Technik entsprechende (und daher nicht dargestellte) Mittel vorgewärmt werden, um die Anpassung von Kunststofffolien, bestehend aus zäh fließenden Polymeren, während des Tiefziehvorgangs zu verbessern. Der Walzenspalt 570 zwischen der Kühlwalze 566 und der Walze mit der weichen Oberfläche 567 wird nur mit der Nennlast belastet, da hoher Druck die dreidimensionalen, tiefgezogenen Elemente glätten würde, die in der vorstehend beschriebenen Art und Weise in der Folie gebildet werden. Selbst Nenndruck im Walzenspalt 570 unterstützt das vom Verteiler 563 angelegte Vakuum bei der Trennung der nachgeschalteten Spannung (d. h. der Walzenaufwickelspannung) vom Tiefzieh-Perforationsteil des Tiefzieh-Perforationszylinders 555 und ermöglicht es dem Walzenspalt 570, die tiefgezogene und perforierte Folie vom Tiefzieh-Perforationszylinder 555 abzuziehen. Normalerweise kühlt die mittels Vakuum durch die Folie in den Verteiler 563 gesaugte Umgebungsluft zwar die Folie unter ihre thermoplastische Temperatur, das Fließen von Kühlmittel durch die Kühlwalze, wie durch die Pfeile 573, 574 in 17 dargestellt, ermöglicht darüber hinaus jedoch auch die Handhabung von dickeren Folien durch die Vorrichtung oder den Betrieb der Vorrichtung mit höheren Geschwindigkeiten.
Das Tiefzieh- und Perforationsmittel 543 umfasst den drehbar montierten Tiefzieh-Perforationszylinder 555, Mittel (nicht dargestellt) zum Drehen des Zylinders 555 mit einer gesteuerten Umfangsgeschwindigkeit, die nicht rotierende Dreifach-Vakuumverteilerbaugruppe 556 innerhalb des Tiefzieh-Perforationszylinders 555, Mittel (nicht dargestellt) zum Anlegen von gesteuerten Vakuumpegeln in den drei Vakuumverteilern 561, 562 und 563, umfassend die Dreifachverteilerbaugruppe 556 und optionale Mittel für Heißluftströme (nicht dargestellt). Der Tiefzieh-Perforationszylinder 555 kann durch allgemeines Befolgen der Lehren im vorstehend erwähnten Patent von Lucas et al. konstruiert werden, wobei jedoch die röhrenför mige Laminat-Formungsoberfläche der vorliegenden Erfindung die darin offenbarte perforierte, röhrenförmige Formungsoberfläche ersetzt.
Zusammenfassend kann man sagen, dass der erste Vakuumverteiler 561 und der dritte Vakuumverteiler 563, angeordnet innerhalb des Tiefzieh-Perforationszylinders 555, es ermöglichen, eine im Wesentliche konstante vorgeschaltete bzw. nachgeschaltete Spannung in einem laufenden Folienstreifen aufrechtzuerhalten, während der mittlere Teil der Folie, der an den zweiten Vakuumverteiler 562 innerhalb des Tiefzieh-Perforationszylinders 555 angrenzt, die Spannung beeinträchtigender Wärme und Vakuum zum Tiefziehen und Perforieren der Folie ausgesetzt ist.
Während eine bevorzugte Anwendung der offenbarten fotogeätzten Laminatstruktur ein Vakuumverfahren zur Folienformung ist, wie im Allgemeinen in dem vorstehend erwähnten Patent von Lucas et al. umrissen, dessen Rechte übertragen wurden, wird angenommen, dass fotogeätztes Laminat bildende Strukturen der vorliegenden Erfindung mit gleicher Leichtigkeit eingesetzt werden könnten, um direkt eine dreidimensionale Kunststoffstruktur der vorliegenden Erfindung zu formen. Solch ein Verfahren würde das Auftragen eines erwärmten flüssigen Kunststoffmaterials, in der Regel eines thermoplastischen Harzes, direkt auf die Formungsoberfläche durch das Beaufschlagen des erwärmten flüssigen Kunststoffmaterials mit einem ausreichend hohen pneumatischen Differenzdruck, um das Material an das Abbild der perforierten, Laminat bildenden Oberfläche anzupassen, das Abkühlen des flüssigen Materials zum Aushärten und das anschließende Entfernen der dreidimensionalen Kunststoffstruktur von der Formungsoberfläche beinhalten.
Während die in 2 im Allgemeinen offenbarte Bahnausführungsform eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, kann jede beliebige Anzahl von verbindenden Elementen, z. B. sekundären, tertiären usw., in Bahnstrukturen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Ein Beispiel einer derartigen Struktur ist in 18 dargestellt, welche ebenfalls eine Variante der nach oben hin konkav geformten Querschnitte von verbindenden Elementen zeigt. Das in 18 dargestellte Netzwerk aus Öffnungen umfasst eine primäre Öffnung 301, gebildet durch eine Vielzahl von primären verbindenden Elementen, z. B. den Elementen 302, 303, 304 und 305, die miteinander in der obersten Ebene 307 der Bahn 300 verbunden sind, wobei die Öffnung ferner durch das sekundäre verbindende Element 313 an einer Zwischenebene 314 in kleinere sekundäre Öffnungen 310 und 311 unterteilt ist. Die primäre Öffnung 310 ist weiter durch das tertiäre verbindende Element 320 in noch kleinere sekundäre Öffnungen 321 bzw. 322 in einer noch weiter darunter liegenden Ebene 325 innerhalb der Bahn 300 unterteilt. Wie aus 19 hervorgeht, welche entlang der Schnittlinie 19-19 der 18 vorgenommen wurde, sind die Ebenen 314 und 325 im Allgemeinen parallel zur und zwischen der obersten Ebene 307 und der untersten Ebene 330 angeordnet.
In der in 17 und 18 dargestellten Ausführungsform der Bahn sind die primären und sekundären verbindenden Elemente weiter mit sich überschneidenden tertiären verbindenden Elementen verbunden, z. B. tertiären verbindenden Elementen 320, welche ebenfalls einen im Allgemeinen nach oben hin konkav geformten Querschnitt entlang ihrer Länge aufweisen. Die sich überschneidenden primären, sekundären und tertiären verbindenden Elemente enden im Wesentlichen gleichzeitig miteinander in der Ebene 330 der zweiten Oberfläche 332, um eine Vielzahl von Öffnungen in der zweiten Oberfläche der Bahn zu bilden, z. B. Öffnungen 370, 371 und 372. Es ist klar, dass die verbundenen primären, sekundären und tertiären verbindenden Elemente zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche der Bahn 300 ein geschlossenes Netzwerk bilden, das jede primäre Öffnung, z. B. Öffnung 301 in der ersten Oberfläche 331 der Bahn, mit einer Vielzahl von sekundären Öffnungen, z. B. Öffnungen 370, 371 und 372, in der zweiten Oberfläche 332 der Bahn verbindet.
Wie anerkannt werden wird, können die im Allgemeinen nach oben hin konkav geformten verbindenden Elemente, die in Bahnen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, im Wesentlichen entlang ihrer gesamten Länge gerade sein.
Alternativ können sie krummlinig sein, zwei oder mehr im Wesentlichen gerade Segmente umfassen oder anderweitig in jede gewünschte Richtung entlang eines beliebigen Teils ihrer Länge ausgerichtet sein. Es besteht keine Notwendigkeit, dass die verbindenden Elemente miteinander identisch sein müssen. Darüber hinaus können die vorstehend erwähnten Formen in jeder gewünschten Art und Weise kombiniert werden, um ein gewünschtes Muster zu ergeben. Ungeachtet der schließlich ausgewählten Form unterstützt der nach oben hin konkav verlaufende Querschnitt entlang der jeweiligen Längen der verbundenen verbindenden Elemente die Elastifizierung der elastomeren Bahnen der vorliegenden Erfindung sowie den dreidimensionalen Abstand.
Für Fachleute wird offensichtlich sein, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel ist es vorstellbar, falls es gewünscht ist, Bahnen der vorliegenden Erfindung herzustellen, bei denen ein vorbestimmter Teil der Bahn die Übertragung von Fluid verhindern kann, den Tiefprägevorgang ohne Aufbrechen der zweiten Oberfläche der Bahn durchzuführen. Das US-Patent Nr. 4,395,215, erteilt an Bishop am 26. Juli 1983, dessen Rechte übertragen wurden, und das US-Patent Nr. 4,747,991, erteilt an Bishop am 31. Mai 1988, dessen Rechte übertragen wurden, offenbaren vollständig, wie röhrenförmige Formstrukturen, die zur Herstellung dreidimensional ausgedehnter Folien, die gleichmäßig tiefgeprägt, jedoch nur in bestimmten Bereichen durchlässig sind, konstruiert werden.
Es wird angenommen, dass die hierin enthaltene Beschreibung einen Fachmann in die Lage versetzen wird, die vorliegende Erfindung in vielen und unterschiedlichen Formen auszuführen. Nichtsdestotrotz werden die folgenden Ausführungsbeispiele und Analyseverfahren zum Zwecke der Veranschaulichung der vorteilhaften elastischen Verlässlichkeit bei Körpertemperatur und der Lotionsbeständigkeit von besonders bevorzugten Elastomermaterialien der vorliegenden Erfindung dargelegt.
PRÜFVERFAHREN
A. ZUGFESTIGKEIT UND REISSDEHNUNG
Die anhand dieses Verfahrens festgestellten Eigenschaften können mit der Dehnbarkeit der elastomeren Folie korrelieren. Diese Eigenschaften sind im Hinblick auf die Wahl eines Materials relevant, das zum Gebrauch als der elastische Bestandteil eines Absorptionsartikels, insbesondere von Windelhosen, Übungshöschen, Windeln mit Verschlüssen oder einem anderen Absorptionskleidungsstück für Erwachsene geeignet ist, der im Wesentlichen gedehnt wird, wenn er angezogen wird.
Eine kommerzielle Zugprüfmaschine von Instron Engineering Corp., Canton, MA, USA oder SINTECH-MTS Systems Corporation, Eden Prairie, MN, USA wird für diesen Test verwendet. Die Folien werden zu Proben geschnitten, die in der MD (der Maschinenlaufrichtung der Folie) 2,54 cm (1'') breit und in der CD (der Querrrichtung bei einem Winkel von 90° von MD) 10,16 cm (4'') lang sind. Das Gerät wird an einen Computer angeschlossen, um die Prüfgeschwindigkeit und andere Prüfparameter steuern und Daten erfassen, berechnen und dokumentieren zu können. Die Zugspannungs-Zugdehnungseigenschaften der Folie werden mithilfe des ASTM-Verfahrens D882-83 bestimmt. Diese Zugfestigkeitseigenschaften werden bei Raumtemperatur (etwa 20°C) gemessen. Die Vorgehensweise ist wie folgt:

(1) angemessene Klemmbacken und Lastzellen für den Test wählen; die Klemmbacken sollten breit genug sein, um in die Probe zu passen, in der Regel werden 2,54 cm (1'') breite Klemmbacken verwendet; die Lastzellen werden derart gewählt, dass die Zugwirkung der geprüften Probe zwischen 25% und 75% der Kapazität der Lastzellen oder des verwendeten Lastbereichs liegt, in der Regel wird eine Lastzelle von 22,7 kg (50 lb) verwendet;
(2) das Gerät gemäß den Herstelleranweisungen kalibrieren;
(3) die Messlänge auf 5,08 cm (2'') einstellen;
(4) die Probe gemäß Herstelleranweisungen auf die flache Oberfläche der Klemmbacken legen;
(5) die Kreuzkopfgeschwindigkeit auf eine konstante Geschwindigkeit von 508 mm/min (20''/min) einstellen und gleichzeitig Daten erfassen; und
(6) die Zugfestigkeitseigenschaften, einschließlich der Reißdehnung und der Last bei einer Dehnung von 100% und von 200% berechnen und dokumentieren.

B. Hystereseprüfung in zwei Durchgängen
Die Eigenschaften, die durch dieses Verfahren bestimmt werden, können damit in Wechselbeziehung stehen, welche Kräfte der Verbraucher ausgehend von den Seitenfeldern, dem Taillenband oder anderen elastischen Bestandteilen fühlt, wenn das Produkt anfangs angebracht wird, und wie sich das Produkt anpasst, nachdem es angezogen wurde.
Eine kommerzielle Zugprüfmaschine von Instron Engineering Corp., Canton, MA, USA oder SINTECH-MTS Systems Corporation, Eden Prairie, MN, USA wird für diesen Test verwendet. Die Folien werden in Prüflinge mit einer Breite von 2,54 cm (1'') in Maschinenlaufrichtung mal einer Länge von 10,16 cm (4'') in Querrichtung geschnitten. Das Gerät wird an einen Computer angeschlossen, um die Prüfgeschwindigkeit und andere Prüfparameter steuern und Daten erfassen, berechnen und dokumentieren zu können. Die Hysterese in zwei Durchgängen wird bei Raumtemperatur gemessen. Die Vorgehensweise ist wie folgt:

(1) angemessene Klemmbacken und Lastzellen für den Test wählen; die Klemmbacken sollten breit genug sein, um in die Probe zu passen, in der Regel werden 2,54 cm (1'') breite Klemmbacken verwendet; die Lastzellen werden derart gewählt, dass die Reaktion der geprüften Probe zwischen 25% und 75% der Kapazität der Lastzellen oder des verwendeten Lastbereichs liegt, in der Regel wird eine Lastzelle von 22,7 kg (50 lb) verwendet;
(2) das Gerät gemäß Herstelleranweisungen kalibrieren;
(3) die Messlänge auf 5,08 cm (2'') einstellen;
(4) die Probe gemäß Herstelleranweisungen auf die flache Oberfläche der Klemmbacken legen;
(5) die Kreuzkopfgeschwindigkeit auf eine konstante Geschwindigkeit von 508 mm/min (20''/min) einstellen;
(6) die Hystereseprüfung in zwei Durchgängen starten und gleichzeitig Daten erfassen; die Hystereseprüfung in zwei Durchgängen besteht aus den folgenden Schritten:
a) auf eine 200%ige Dehnung bei der konstanten Geschwindigkeit von 508 mm/min (20''/min) gehen;
b) die Stellung 30 Sekunden lang halten;
c) auf eine Zugdehnung von 0% bei der konstanten Geschwindigkeit von 508 mm/min (20''/min) gehen;
d) die Stellung 60 Sekunden lang halten;
e) auf eine 50%ige Dehnung bei der konstanten Geschwindigkeit von 508 mm/min (20''/min) gehen;
f) die Stellung 30 Sekunden lang halten; und
g) auf eine Zugdehnung von 0% gehen; und
(9) die Eigenschaften, einschließlich der Spannungsrelaxation bei 200%iger Dehnung, und den Prozentsatz berechnen und dokumentieren.

C. Spannungsrelaxationsprüfung bei Dauerbelastung
Dieses Verfahren bestimmt die Fähigkeit des Materials, einer gepressten Relaxation standzuhalten, wodurch eine dauerhafte Anpassung über die maximale Tragezeit eines Absorptionsartikels bei 37,8°C (100°F) (etwa Körpertemperatur) bereitgestellt wird. Die durch dieses Verfahren bestimmten Eigenschaften können mit den Kräften in Wechselbeziehung stehen, welche der Verbraucher ausgehend von dem Seitenfeld, dem Taillenband oder anderen elastischen Bestandteilen des Produkts fühlt, und damit, wie sich das Produkt bei Körpertemperatur anpasst, nachdem es für einen spezifizierten Zeitraum getragen worden ist.
Eine kommerzielle Zugprüfmaschine von Instron Engineering Corp., Canton, MA, USA oder SINTECH-MTS Systems Corporation, Eden Prairie, MN, USA wird für diesen Test verwendet. Die Folien werden zu Prüflingen mit einer Breite von 2,54 cm (1'') in Maschinenlaufrichtung mal einer Länge von 5,08 cm (2'') in Querrichtung geschnitten. Eine Messlänge von 2,54 cm (1'') auf der Probe markieren und die Probe außerhalb der markierten Messlänge mit Klebeband umwickeln, um eine bessere Oberfläche für das Anbringen der Klemmbacken zu erhalten. Das Gerät wird an einen Computer angeschlossen, um die Prüfgeschwindigkeit und andere Prüfparameter steuern und Daten erfassen, berechnen und dokumentieren zu können. Die Spannungsrelaxation bei Dauerbelastung wird bei 37,8°C (100°F) (etwa der menschlichen Körpertemperatur) gemessen. Die Vorgehensweise ist wie folgt:

(1) angemessene Klemmbacken und Lastzellen für den Test wählen; die Klemmbacken sollten breit genug sein, um für die Probe zu passen, in der Regel werden 2,54 cm (1'') breite Klemmbacken verwendet; die Lastzellen werden derart gewählt, dass die Reaktion der geprüften Probe zwischen 25% und 75% der Kapazität der Lastzellen oder des verwendeten Lastbereichs liegt, in der Regel wird eine Lastzelle von 22,7 kg (50 lb) verwendet;
(2) das Gerät gemäß Herstelleranweisungen kalibrieren;
(3) die Messlänge auf 2,54 cm (1'') einstellen;
(4) die Probe gemäß Herstelleranweisungen auf die flache Oberfläche der Klemmbacken legen;
(5) die Kreuzkopfgeschwindigkeit auf eine konstante Geschwindigkeit von 25,4 mm/min (10''/min) einstellen;
(6) die Spannungsrelaxationsprüfung bei Dauerbelastung starten und gleichzeitig Daten erfassen; die Spannungsrelaxationsprüfung bei Dauerbelastung hat die folgenden Schritte:
a) auf eine 200%ige Dehnung bei der konstanten Geschwindigkeit von 25,4 mm/min (10''/min) gehen;
b) die Stellung 30 Sekunden lang halten;
c) zu einer Zugdehnung von 0% bei der konstanten Geschwindigkeit von 25,4 mm/min (10''/min) gehen;
d) die Stellung 60 Sekunden lang halten;
e) zu einer 50%igen Dehnung bei der konstanten Geschwindigkeit von 25,4 mm/min (10''/min) gehen;
f) die Stellung 10 Stunden lang halten; und
g) auf eine Zugdehnung von 0% gehen; und
(7) die Eigenschaften, einschließlich Anfangs- und Endbelastung (d. h. die Enddauerbelastung) und prozentualen Verlusts, berechnen und dokumentieren.

Der prozentuale Verlust ist die Spannungsrelaxation bei Dauerbelastung nach 10 Stunden und wird als [(Anfangsbelastung bei 50% Dehnung in Durchgang 2 – Endbelastung bei 50% Dehnung in Durchgang 2 nach 10 Stunden)/Anfangsbelastung bei 50% Dehnung in Durchgang 2] × 100 ausgedrückt.
D. Lotionsbeständigkeit (Verzögerung der Degradation)
Dieser Test misst die Zeitverzögerung bis zum katastrophalen Bruch einer Bahn der vorliegenden Erfindung aufgrund der Degradation des Materials durch die aufgetragene Lotion. Je länger die Zeit bis zum Bruch, desto lotionsbeständiger das Material.
Der Test wird bei Raumtemperatur und einer relativen Feuchtigkeit von etwa 50% durchgeführt. Das zu prüfende Folienmaterial wird zu Prüflingen geschnitten, die in der MD (der Maschinenlaufrichtung der Folie) 76,2 mm (3'') breit und in der CD (die Querrichtung liegt in einem Winkel von 90° zu der Maschinenlaufrichtung) 76,2 mm (3'') lang sind. Jeder Prüfling wird in Querrichtung etwa um 100 gedehnt und an einer flachen Oberfläche wie einer steifen Pappe befestigt. Der Prüfling kann zum Beispiel durch Klammern befestigt werden.
Die Lotion wird durch Vermischen der folgenden geschmolzenen (d. h. flüssigen) Bestandteile hergestellt: Petrolatum (erhältlich von Witco Corp., Greenwich, CT, USA als Perfecta^®), Stearylalkohol (erhältlich von The Procter & Gamble Company, Cincinnati, OH, USA als CO1897) und Aloeextrakt (erhältlich von Madis Botanicals, Inc., South Hackensack, NJ, USA als Veragel Lipoid in Kaydol) hergestellt. Die Gewichtsprozentanteile dieser Bestandteile sind in der nachstehenden Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle I
Die Lotion wird auf eine Temperatur von 63 und 74°C (145 und 165 Grad F) erwärmt, um sie für das Auftragen auf die gedehnten Prüflinge weich zu machen. Unter Verwendung eines Wattestäbchens (z. B. eines Q-TIP^®), wird ein Lotionsband aufgetragen, das über die gesamte Breite von 76,2 mm (3'') des Prüflings in der Nähe der Mitte des Prüflings verläuft. Die Lotion sollte durch Verschmieren der Lotion in eine Richtung aufgetragen werden und dann zurück über denselben Bereich, um eine ausreichende Lotionsabdeckung zu gewährleisten. Wenn die Menge der Lotion nicht ausreicht, um den gesamten Prüfling mit einem Lotionsband abzudecken, sollte die Anwendung mit mehr Lotion, die sich auf dem Wattestäbchen befindet, wiederholt werden. Das Wattestäbchen sollte nicht hart auf den Prüfling gepresst werden, sondern nur genug, um die Lotion zu verschmieren.
Die gedehnten und lotionierten Prüflinge werden in einen Ofen gegeben, der auf eine Temperatur von 38°C (100 Grad F) eingestellt ist. Die Zeit bis zum Bruch des Prüflings wird gemessen und aufgezeichnet. Der Bruch ist ein kompletter Bruch des Bahnmaterials, so dass jeder Originalprüfling zu mindestens zwei Abschnitten der Originalbahn führt.
BEISPIELE
Extrudierbare und formbare Elastomerzusammensetzungen werden durch Mischen verschiedener Mengen eines styrolartigen Elastomercopolymers, wie der Serie KRATON^® D, wie D101 von Shell Chemical Company, Houston, TX, USA, oder der VECTOR^®-Serie, wie VECTOR 6400 von Dexco Polymers, Houston, TX, USA, eines Vinylarenharzes, wie Polystyrol PS210 von Nova Chemical, Inc. Monaca, PA, USA, und Mineralölen, wie BRITOL^®, erhältlich von Witco., Greenwich, CT, USA, und DRAKEOL^®, erhältlich von Penrenco Company, Karns City, PA, USA, hergestellt, um eine elastomere Mischung zu bilden. Eine ebene coextrudierte Mehrschichtfolie wird hergestellt und danach durch Verfahren, die oben offenbart worden sind, zu einer Elastomerbahn mit im Allgemeinen der Konfiguration gebildet, die in den Mikrofotografien von 9–11 dargestellt ist.
Die coextrudierte Folie umfasst drei Schichten, wie in 4 dargestellt. Die mittlere Elastomerschicht umfasst ein Styrol-Triblock-Copolymer, das mit Polystyrol und Mineralöl gemischt ist. Die Hautschichten umfassen Polyolefinmaterial und weisen in der Regel jeweils eine Dicke von etwa 0,0038 mm (0,15 mil) auf. Die Gesamtdicke der Folie beträgt ungefähr 0,09 mm (3,5 mil), wobei die elastomere Schicht ungefähr 75–90% der Dicke ausmacht. Eine elastomere Einschichtfolie wird auch mit Verfahren hergestellt, die im Allgemeinen dem Stand der Technik zur Herstellung einer Folie mit eine Dicke von etwa 0,072 mm (2,8 mil) entsprechen. Die Folien werden gemäß den hierin vorstehend beschriebenen Prüfverfahren zu geeigneten Probengrößen geschnitten.
Beispiele der zum diesbezüglichen Gebrauch geeigneten elastomeren Zusammensetzung sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die Menge jedes Bestandteils ist in Gewichtsprozent der elastomeren Zusammensetzung angegeben. TABLE 1: Elastomere Zusammensetzungen (Gewichtsprozent)
wobei KRATON^® von Shell Chemical Co., Houston, TX, USA erhältlich ist; Polystyrol PS 210 von Nova Chemicals, Inc., Monaca, PA, USA erhältlich ist; Mineralöl von Witco., Greenwich, CT, USA erhältlich ist.
Die physikalischen Eigenschaften von extrudierten Einschichtfolien der elastomeren Zusammensetzungen aus Tabelle 1 sind in Tabellen 2, 3 und 4 dargestellt. Mit Einschichtfolien ist gemeint, dass die Folien eben sind, d. h. nicht mit der Hautschicht coextrudiert werden und nicht nachbehandelt werden, um dreidimensionale Form folien zu bilden, wie oben beschrieben. Die physikalischen Eigenschaften werden durch die oben beschriebenen PRÜFVERFAHREN bestimmt. Alle physikalischen Eigenschaften in Tabelle 2, 3 und 4 werden auf einem gleichen Flächengewicht der Folienproben ausgedrückt, d. h. sie werden basierend auf dem Flächengewicht normalisiert. Tabellen 2, 3 und 4 zeigen die mechanischen Eigenschaften der elastomeren Materialzusammensetzungen von Tabelle 1 mit unterschiedlichen Graden der Strahlungsbehandlung mit Elektronenstrahlen. Wie dargestellt, wird durch Elektronenstrahlbehandlung des elastomeren Materials der vorliegenden Erfindung die Spannungsrelaxation unter Dauerbelastung bei erhöhter Temperatur für 10 Stunden überraschend verringert.
TABELLE 2: Eigenschaften von Zusammensetzung 1 (Einschichtfolie) aus Tabelle 1
TABELLE 3 Eigenschaften von Zusammensetzung 2 (Einschichtfolie) aus Tabelle 1
TABELLE 4 Eigenschaften von Zusammensetzung 3 (Einschichtfolie) aus Tabelle 1
Wie in Tabelle 2, 3 und 4 dargestellt, weist jede der Einschichtfolien der vorliegenden Erfindung bei einer Strahlungsbehandlung mit einer höheren Elektronenstrahlmenge erhöhte Modulen auf, wie durch die Spannungen bei 100%iger und 200%i ger Dehnung angezeigt wird. Die Dauerbelastung nimmt auch mit erhöhten Modulen zu, wie durch die Enddauerbelastung bei 50% gezeigt wird. Überraschenderweise wird die Spannungsrelaxation bei zehnstündiger Dauerbelastung und erhöhter Temperatur bedeutend verringert. Diese Verringerung ist zum Gebrauch als Dehnmaterialien in Einwegabsorptionsartikeln von großem Nutzen. Die Eigenschaft der verringerten Spannungsrelaxation bei Dauerbelastung der vorliegenden Erfindung ermöglicht, dass zum Beispiel eine Windel für längere Zeiträume bei Körpertemperaturen besser sitzt. Aus diesem Grund werden das Durchhängen, Erschlaffen und andere Sitzprobleme verringert.
Ein kommerzielle Qualität einer formulierten, auf S-B-S basierenden Blockcopolymerzusammensetzung KRATON^® D2104 wurde zu zwei Materialien der vorliegenden Erfindung extrudiert: 1) einer Einschichtfolie und 2) einer coextrudierten, dreidimensionalen, mit Öffnungen versehenen Folie, die durch die hierin beschriebenen Verfahren hergestellt wird. Die nachstehende Tabelle 5 zeigt die mechanischen Eigenschaften der Einschichtfolie, und die nachstehende Tabelle 6 zeigt die mechanischen Eigenschaften der coextrudierten, mit Öffnungen versehenen Folie.
TABELLE 5 Eigenschaften der Einschichtfolie von KRATON^® D2104
TABELLE 6: Eigenschaften der dreidimensionalen, coextrudierten, mit Öffnungen versehenen Folie
Die dreidimensionale coextrudierte, mit Öffnungen versehene Elastomerbahn der vorliegenden Erfindung (die Bahn aus Tabelle 6) kann eine verlässliche elastische Leistung durch wiederholte und anhaltende Bahnzugdehnungen von bis zu 100%, 200%, 300% oder 400% oder mehr aufweisen, ohne die Bahnelastizität oder -durchlässigkeit bedeutend zu beeinflussen. Im Allgemeinen weist die Bahn einen höheren Modul in der ersten Dehnung auf, da die Hautschichten eine nicht elastische Dehnung erfahren. Demnach wird angenommen, dass sich in den Bereichen der unelastischen Zugdehnung der Hautschicht auf den verbindenden Elementen mikroskopische Rauigkeiten bildeten, die zu einem niedrigeren und im Allgemeinen konstanten Bahnenmodul führten.
Wenngleich eine genaue Messung schwierig ist, kann die Messlänge der dreidimensionalen, coextrudierten, mit Öffnungen versehenen Elastomerbahn von der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche für ein Ziehverhältnis von etwa 10:1 in der Größenordnung von 1 mm liegen. In einer ungedehnten Konfiguration, wie gebildet, kann die durchgehende erste Oberfläche ein regelmäßiges Muster von flüssigkeitsdurchlässigen Öffnungen von 1 mm² bilden, die um etwa 1 mm an allen Seiten beabstandet sind. Die sekundären Öffnungen waren etwas kleiner als die primären Öffnungen, wodurch der Bahn ein offener, durchlässiger Bereich von ungefähr 12 bis 16% verliehen wurde.
Wie in Tabelle 5 und 6 dargestellt, weist jede der Folien der vorliegenden Erfindung bei einer Strahlungsbehandlung mit größeren Elektronenstrahlmengen einen erhöhten Modul auf, wie durch die Spannungen bei 100%iger und 200%iger Dehnung angezeigt wird. Die Dauerbelastung wird mit einem erhöhten Modul ebenfalls erhöht, wie durch die Enddauerbelastung bei 50% dargestellt ist. Überraschenderweise wird die Spannungsrelaxation bei einer zehnstündigen Dauerbelastung bei erhöhter Temperatur bedeutend verringert. Diese Verringerung ist, wie oben erläutert, für Materialien von großem Nutzen, die als Dehnmaterialien in Einwegabsorptionsartikeln verwendet werden. Die Eigenschaft der verringerten Spannungsrelaxation bei Dauerbelastung ermöglicht, dass zum Beispiel eine Windel für längere Zeiträume bei Körpertemperaturen besser sitzt. Aus diesem Grund werden das Durchhängen, Erschlaffen und andere Sitzprobleme verringert.
Ein kommerzielle Qualität einer formulierten, auf S-B-S basierenden Blockcopolymerzusammensetzung KRATON^® D2104 wurde zu zwei Materialien der vorliegenden Erfindung extrudiert: 1) einer Einschichtfolie und 2) einer coextrudierten, dreidimensionalen, mit Öffnungen versehenen Folie, die durch die hierin beschriebenen Verfahren hergestellt wird (d. h. die gleichen zwei Materialien, die zur Herstellung in Tabelle 5 und 6 verwendet wurden). Die Lotionsbeständigkeit dieser zwei Materialien der vorliegenden Erfindung wurde geprüft, und die Ergebnisse sind in Tabelle 7 dargestellt.
TABELLE 7: Lotionsbeständigkeit von Eigenschaften einer coextrudierten, mit Öffnungen versehenen Folie
Wie in Tabelle 7 dargestellt, nimmt die Lotionsbeständigkeit der mit Elektronenstrahlen behandelten Materialien der vorliegenden Erfindung bedeutend zu. Dies führt zu einer vorteilhaften Beständigkeit der lotionierten Bestandteile von Einwegabsorptionsartikeln, zum Beispiel Windeln. Während die mit Elektronenstrahlen vorbehandelten Folien oder dreidimensional ausgebildeten, mit Öffnungen versehenen Folien der vorliegenden Erfindung innerhalb von Stunden brechen können, brechen die mit Elektronenstrahl behandelten Materialien nicht innerhalb des Zeitraums, der normalerweise erforderlich ist, damit Einwegabsorptionsartikel wirksam sind.

Claims

Strahlungsvernetztes Elastomermaterial zur Verwendung in Einwegabsorptionsartikeln, wobei das Material Folgendes umfasst: a) 20 bis 80 Gew.-% eines elastomeren Blockcopolymers mit mindestens einem Hartblock aus Polyvinylaren und mindestens einem Weichblock aus Polyolefin; b) 3 bis 60 Gew.-% mindestens eines thermoplastischen Harzes; und c) 5 bis 60 Gew.-% eines Prozessöls; wobei das vernetzte Elastomermaterial eine Lotionsbeständigkeit von mehr als 2 Stunden aufweist.
Vernetztes Elastomermaterial nach Anspruch 1, wobei das vernetzte Elastomermaterial eine Spannungsrelaxation von weniger als 20 Prozent nach einer 200%-Dehnung bei Raumtemperatur und eine Spannungsrelaxation von weniger als 45 Prozent nach 10 Stunden bei 38°C (100°F) und einer 50%-Dehnung aufweist.
Vernetztes Elastomermaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das elastomere Blockcopolymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus A-B-A-Triblock-Copolymeren, A-B-A-B-Tetrablock-Copolymeren, A-B-A-B-A-Pentablock-Copolymeren und Mischungen davon, wobei A ein Hartblock ist und von 10% bis 80% des Gesamtgewichts des Copolymers aufweist und B ein Weichblock ist und von 20% bis 90% des Gesamtgewichts des Copolymers aufweist.
Vernetztes Elastomermaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Hartblock ein Polymer ist, das von Vinylaren-Monomeren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Styrol, α-Methylstyrol, anderen Styrolderivaten und Mischungen davon, stammt und der Weichblock ein Polymer ist, das von Monomeren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen, Propylen, Butylen, Isoprenen, Butadien und Mischungen davon, stammt.
Vernetztes Elastomermaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Hartblock Polystyrol ist und der Weichblock ein Polymer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyisopren, Polybutadien, Polyethylen/-propylen), Poly(ethylen/-butylen), hydriertem Poly(isopren/-butadien) und Mischungen davon, ist.
Vernetztes Elastomermaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Hartblock ein Molmassen-Zahlenmittel im Bereich von 1.000 bis 200.000, vorzugsweise von 2.000 bis 100.000 und mehr bevorzugt von 5.000 bis 60.000 aufweist und der Weichblock ein Molmassen-Zahlenmittel im Bereich von 1.000 bis 300.000, vorzugsweise von 10.000 bis 200.000 und mehr bevorzugt von 20.000 bis 100.000 aufweist.
Vernetztes Elastomermaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das thermoplastische Harz eine Glasumwandlungstemperatur im Bereich von 58°C bis 180°C, vorzugsweise von 70°C bis 150°C und mehr bevorzugt von 90°C bis 130°C aufweist.
Vernetztes Elastomermaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das thermoplastische Harz von Monomeren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Styrol, α-Methylstyrol, anderen Styrolderivaten, Vinyltoluol, Phenylenoxid und Mischungen davon, stammt und ein Molmassen-Zahlenmittel im Bereich von 600 bis 150.000, vorzugsweise von 5.000 bis 150.000 und mehr bevorzugt von 10.000 bis 100.000 aufweist.
Vernetztes Elastomermaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das thermoplastische Harz Polystyrol mit einem Molmassen-Zahlenmittel im Bereich von 5.000 bis 150.000 ist.
Coextrudierte Elastomerfolie zur Verwendung in Einwegabsorptionsartikeln, wobei die Folie umfasst eine Elastomerschicht mit einer gegenüberliegenden ersten und zweiten Oberfläche und mindestens eine im Wesentlichen weniger elastomere Hautschicht, die im Wesentlichen durchgehend mit einer der ersten oder der zweiten Oberfläche der Elastomerschicht verbunden ist, wobei die Elastomerschicht aus dem vernetzten Elastomermaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt ist.
Folie nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Elastomerschicht von 20% bis 95% der Gesamtdicke der Folie aufweist und die Hautschicht von 1% bis 40% der Gesamtdicke der Folie aufweist.
Folie nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Folie zwei Hautschichten umfasst, wobei jede der Hautschichten im Wesentlichen durchgehend mit einer der gegenüberliegenden Oberflächen der Elastomerfolie verbunden ist.
Folie nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Hautschicht ein thermoplastisches Polymer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefin, Ethylencopolymeren, Polystyrol, Poly(α-methylstyrol), Polyphenylenoxid und Mischungen davon, umfasst.
Folie nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Faser-Vliesmaterial, welches mit mindestens einer Oberfläche der Folie verbunden ist.
Einwegabsorptionsartikel, welcher an dem Körper einer Person anliegend zu tragen ist, wobei der Artikel mindestens einen elastifizierten Teil aufweist, der aus dem vernetzten Elastomermaterial oder der vernetzten Elastomerfolie nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt ist.
Artikel nach Anspruch 15, wobei der elastifizierte Teil ein Taillenband, ein Seitenfeld, ein Bündchen, eine Oberschicht oder eine Unterschicht ist.