DE69419413T2

DE69419413T2 - Gemusterter, geprägter vliesstoff, textilartige sperrschicht für flüssigkeiten und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE69419413T2
Application number: DE69419413T
Authority: DE
Inventors: Jennifer Powers; Duane Uitenbroek; Richard Yeo
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1993-04-06
Filing date: 1994-04-06
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2014-04-07
Also published as: DE69419413D1; JPH08508553A; KR960702027A; FR2704243B1; EP0698138A1; TW330599U; CA2099843A1; BR9406751A; WO1994023107A2; EP0698138B1; AU673450B2; FR2704243A1; ZA941609B; AU7136594A; WO1994023107A3; US5399174A; KR100300542B1; ES2133165T3

Description

TECHNISCHER BEREICH

Diese Erfindung betrifft Flüssigkeitsbarrierematerialien, wie etwa die Außenabdeckung von saugfähigen Körperpflegeartikeln, die eine Schicht eines Vliesstoffes mit eingeprägtem Muster umfassen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Vliesstoffe sind für einen großen Anwendungsbereich von Nutzen, einschließlich saugfähiger Körperpflegeprodukte, Bekleidungsstücke, medizinischer Anwendungsmöglichkeiten und Anwendungen im Reinigungsbereich. Körperpflegeprodukte aus Vliesstoff umfassen Babypflegeartikel, wie Windeln, Kinderpflegeartikel, wie Trainingshöschen, Produkte für die weibliche Hygiene, wie Binden und Produkte für die Erwachsenenhygiene, wie Inkontinenzartikel. Vliesstoffbekleidungsstücke umfassen Schutzarbeitsbekleidung und medizinische Bekleidung, wie Operationskittel. Weitere Anwendungen von Vliesstoff im medizinischen Bereich umfassen Vliesstoffwundverbände und chirurgische Verbände. Im Reinigungsbereich finden Vliesstoffe etwa als Handtücher und Wischtücher Verwendung. Weitere Einsatzmöglichkeiten von Vliesstoffen sind bekannt. Die vorangehende Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
Die verschiedenen Eigenschaften von Vliesstoffen bestimmen die Eignung der Vliesstoffe für unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten. Die Vliesstoffe können bearbeitet werden, damit sie verschiedene Kombinationen von Eigenschaften aufweisen und den unterschiedlichen Ansprüchen gerecht werden. Zu den variablen Eigenschaften der Vliesstoffe gehören ihre Gebrauchseigenschaften in Zusammenhang mit Flüssigkeiten, wie etwa Benetzbarkeit, Verteilung und Saugfähigkeit, Reißfestigkeitseigenschaften, wie etwa Zugfestigkeit und Zerreißfestigkeit, Weichheitseigenschaften, Dauerhaf tigkeitseigenschaften, wie etwa Abriebfestigkeit und ästhetische Eigenschaften.
Die Herstellung von Vliesstoffen ist eine hochentwickelte Technik. Im allgemeinen umfassen Vliesstoffe und deren Herstellung die Bildung von Fäden oder Fasern und das Ablegen der Fäden oder Fasern auf solche Weise, daß sich die Fäden oder Fasern überlappen oder verhaken. Je nach dem gewünschten Ausmaß der Bahnintegrität können die Fäden oder Fasern der Bahn dann durch Mittel wie Klebstoff, durch die Anwendung von Wärme oder Druck, oder beides, durch Ultraschallverbindungstechniken oder durch Wasserverhakung oder dergleichen verklebt werden. Im Rahmen dieser allgemeinen Beschreibung gibt es mehrere Verfahren; ein allgemein bekanntes Verfahren ist jedoch als Spinnbindung bekannt, und der daraus entstehende Vliesstoff ist als Spinnvliesstoff bekannt.
Ganz allgemein beschrieben, umfaßt das Verfahren zur Herstellung von Spinnvliesstoff das Extrudieren eines thermoplastischen Materials durch eine Spinndüse und das Ziehen des extrudierten Materials in Fäden mit einem Hochgeschwindigkeitsluftstrom, wodurch eine Wirrfaserbahn auf einer Sammeloberfläche gebildet wird. Ein solches Verfahren wird als Schmelzspinnen bezeichnet. Spinnbindeverfahren werden im allgemeinen in zahlreichen Patenten definiert, einschließlich beispielsweise des US-Patents Nr. 4,692,618 an Dorschner, et al.; US-Patent Nr. 4,340,563 an Appel, et al.; US-Patent Nr. 3,338,992 an Kinney; US-Patent Nr. 3,341,394 an Kinney; US-Patent Nr. 3,502,538 an Levy; US- Patent Nr. 3,502,763 an Hartmann; US-Patent Nr. 3,909,009 an Hartmann; US-Patent Nr. 3,542,615 an Dobo et al.; und des kanadischen Patents Nr. 803,714 an Harmon.
Weitere Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen umfassen die Bildung von Faserbahnen mit Stapelfasern. Bei der Art der Verwendung hier werden polymere Fasern und Fäden ge nerell als polymere Stränge bezeichnet. Unter Fäden werden kontinuierliche Stränge eines Materials verstanden, unter Fasern geschnittene oder diskontinuierliche Stränge, die eine bestimmte Länge aufweisen. Stapelfasern können durch herkömmliche Verfahren, wie Kardierung, Luftablegen oder dergleichen zu verhakten Bahnen geformt werden.
Obwohl die Eigenschaften von Vliesstoffen, wie ihre Gebrauchseigenschaften in Zusammenhang mit Flüssigkeiten, Reißfestigkeitseigenschaften, Weichheitseigenschaften und Dauerhaftigkeitseigenschaften, im Normalfall bei der Herstellung von Vliesstoffen von größter Bedeutung sind, sind das Erscheinungsbild und das Gefühl beim Angreifen von Vliesstoffen oft entscheidend für den Erfolg eines Vliesstoffprodukts. Das Erscheinungsbild und das Gefühl beim Angreifen eines Vliesstoffes sind insbesondere für jene Vliesstoffe wichtig, die freiliegende Bereiche eines Produkts bilden. Beispielsweise ist oft erwünscht, daß sich die Außenabdeckungen von Vliesstoffartikeln tuchähnlich anfühlen und ein ansprechendes dekoratives Aussehen besitzen.
Außenabdeckungen von Körperpflegeprodukten fungieren normalerweise als Flüssigkeitsbarriere und umfassen im Normalfall eher eine massive Folie eines thermoplastischen Materials, etwa eine Polyethylenfolie, als einen Vliesstoff. Daraus ergibt sich, daß solche Materialien oft eine feste, glatte Außenfläche aufweisen, obwohl es viel erstrebenswerter ist, daß solche Materialien sich eher tuchähnlich anfühlen.
Ein Verfahren des Anbringens eines dekorativen Musters an Vliesprodukte ist, mit Tinte ein dekoratives Muster auf die Außenabdeckung zu drucken. Das Drucken ändert jedoch nichts daran, wie sich das Material anfühlt. Ein Verfahren, um das Gefühl beim Angreifen von Vliesstoffen zu verändern und ihnen ein dekoratives Muster zu verleihen, ist das Prägen.
Verschiedene Prägeverfahren von Vliesstoffen und Vliesfolien sind bekannt. Einige Bindungsverfahren zielen hauptsächlich darauf ab, die Reißfestigkeitseigenschaften des Stoffes zu beeinflussen und sind nicht in der Lage, dem Stoff ein besonders dekoratives Muster zu verleihen. Ein solches Beispiel ist ein Verfahren, welches in dem US- Patent Nr. 4,592,943 an Cancian et. al. offenbart wird. Bei diesem Verfahren wird eine Vliesbahn erwärmt, während die Bahn zwischen zwei Gittern durchgeführt wird, so daß die Gitter die Bahn mit einem Muster aus rechteckigen verdichteten Bereichen versehen. Dieses Verfahren ist zwar zur Veränderung der Reißfestigkeitseigenschaften des Stoffes geeignet, doch ist seine Fähigkeit, ein dekoratives Muster auf den Stoff aufzubringen, begrenzt, da die durch die Gitter möglichen Muster beschränkt sind. Ein vielseitigeres Verfahren, Vliesstoffe und Vliesfolien zu prägen, ist das Prägen durch Musterwalzen. Beispielsweise offenbart das US- Patent Nr. 4,774,124 an Shimalla et al. ein Verfahren, bei dem ein Paar Schablonenprägewalzen zum Prägen von Vliesstoff verwendet werden.
GB-A-1,073,181 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Vliesstoff, das die Schritte des Bildens einer Bahn aus polymeren Fäden und des Verklebens der Fäden der Bahn umfaßt.
Trotz der großen Fortschritte in der oben beschriebenen Technik ist dennoch ein Bedarf an verbesserten gemusterten Vliesbahnen und deren Herstellungsverfahren gegeben. Insbesondere besteht ein Bedarf an Flüssigkeitsbarriere-Außenabdeckungsmaterialien mit verbessertem Erscheinungsbild und verbessertem Gefühl beim Angreifen und an verbesserten Verfahren zur Herstellung solcher Materialien.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dementsprechend umfaßt die vorliegende Erfindung einen verbesserten gemusterten Vliesstoff.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein effizienteres und wirtschaftlicheres Verfahren zur Herstellung von gemustertem Vliesstoff zu schaffen.
Des weiteren umfaßt die vorliegenden Erfindung einen Vliesstoff, auf den relativ detaillierte Muster eingeprägt sind, sowie Verfahren, diesen herzustellen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, verbesserte Flüssigkeitsbarriere-Außenabdeckungsmaterialien für Vliesstoffe zu schaffen.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein effizientes und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von gemusterten Flüssigkeitsbarriere-Außenabdeckungsmaterialien zu schaffen.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, Flüssigkeitsbarriere-Außenabdeckungsmaterialien mit relativ detaillierten eingeprägten Mustern und Verfahren, diese herzustellen, zu schaffen.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, Flüssigkeitsbarriere-Außenabdeckungsmaterialien zu schaffen, die sich tuchähnlich anfühlen und verbesserte ästhetische Eigenschaften aufweisen.
Daher wird ein gemusterter Vliesstoff bereitgestellt, der polymere Stränge umfaßt, die eine primäre polymere Komponente umfassen und mit einer wärmeaktivierten polymeren Verbundklebstoffkomponente miteinander verklebt sind, welche die jeweiligen primären Komponenten ohne Druck mit einander verklebt. Der Stoff weist ein eingeprägtes Muster verdichteter Bereiche auf, die durch hochaufstehende Bereiche voneinander getrennt sind. Vorzugsweise ist der Vliesstoff an eine Flüssigkeitsbarrierefolie laminiert und stellt ein Außenabdeckungsmaterial für Produkte, wie etwa saugfähige Körperpflegeartikel und dergleichen, dar. Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt der Vliesstoff polymere Endlosfasern. Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt der Vliesstoff gekräuselte polymere Stränge. Verfahren zur Herstellung dieser Materialien werden ebenfalls durch die vorliegende Erfindung miteingeschlossen.
Der Vliesstoff der vorliegenden Erfindung fühlt sich tuchähnlich an, selbst wenn er an eine Barrierefolie laminiert ist. Darüberhinaus, weist der Stoff, weil er relativ hochaufstehende Bereiche besitzt, wenn er eingeprägt ist, aufgrund der Tiefe des Musters, welches zwischen den hochaufstehenden Bereichen ausgebildet wird, ein relativ ausgeprägtes Muster auf. Darüberhinaus, weil der Vliesstoff mit Klebstoff und ohne Druck vor der Einprägung verklebt wird, sind die hochaufstehenden Bereiche dauerhafter und weniger anfällig auf Abnützung, als wenn das Material einfach nur eingeprägt wäre. Wenn der Vliesstoff mit gekräuselten Fasern oder Fäden hergestellt wird, ist der aufstehende Bereich der nicht geprägten Bereiche noch höher, und das Muster ist noch ausgeprägter.
Nach einer Ausführungsform umfaßt der Vliesstoff der vorliegenden Erfindung polymere Endlosfasern, die sich kontinuierlich entlang der Länge des Stoffes erstrecken. Jeder Faden weist eine primäre polymere Komponente auf, die sich kontinuierlich entlang der Länge der Faser erstreckt. Die Fasern sind ohne Anwendung von Druck, jedoch stattdessen mit einem wärmeaktivierten polymeren Verbundklebstoff miteinander verbunden, der die jeweiligen primären Komponenten miteinander verklebt. Der Stoff wird dann mit einem Muster verdichteter Bereiche, die durch hochaufstehende Bereiche voneinander getrennt sind, eingeprägt.
Die vorliegende Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes wie den oben offenbarten Vliesstoff mit polymeren Endlosfasern. Dieses Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: Das Schmelzspinnen von polymeren, spinngebundenen Endlosfasern; das Ziehen der Endlosfasern; das Abschrecken der Fasern; danach das Sammeln der gezogenen Fasern auf einer beweglichen Formoberfläche zur Bildung einer Vliesstoffbahn aus Endlosfasern; das Verkleben der Fasern der Bahn mit einem polymeren, wärmeaktivierten Klebstoff, um die Bahn ohne Anwendung von Druck zusammenzufügen; und das Einprägen eines Musters verdichteter Bereiche in die Bahn, die durch hochaufstehende Bereiche voneinander getrennt sind. Dieser kontinuierliche Ablauf stellt die Herstellung des Vliesstoffes der vorliegenden Erfindung in einem einzigen Verfahrensablauf bereit.
Nach einer weiteren Ausführungsform umfaßt der Vliesstoff, welcher in der vorliegenden Erfindung enthalten ist, polymere Stränge (Fasern oder Fäden oder beide), die gekräuselt sind. Vorzugsweise weisen die Stränge eine natürliche, schraubenförmige Kräuselung auf, welche dem Stoff zusätzliches Volumen verleiht. Vorzugsweise weisen die Stränge zwischen etwa 5 und etwa 15 Kräuselungen pro Inch Ausdehnung des Stranges auf, wobei 1 Kräuselung pro Zyklus der schraubenförmigen Stränge laut dem in ASTM-3937 beschriebenen Verfahren gezählt wird.
Die vorliegende Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung des zuvor beschriebenen Vliesstoffes, welcher gekräuselte polymere Stränge umfaßt. Dieses Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: Bildung einer Bahn aus gekräuselten polymeren Strängen, welche eine primäre polymere Komponente aufweisen; Verkleben der Fasern der Bahn mit einem wärmeaktivierten polymeren Klebstoff, wodurch die Bahn ohne Anwendung von Druck zusammengefügt wird; Einprägen eines Musters verdichteter Bereiche in die Bahn, die durch hochaufstehende Bereiche voneinander getrennt sind.
Der Vliesstoff der vorliegenden Erfindung wird durch Erwärmung der Bahn verklebt. Der Stoff kann erwärmt werden, indem erwärmte Luft durch die Bahn geblasen wird. Es gibt eine Reihe von geeigneten Verfahren, das wärmeaktivierte Klebstoffpolymer zur Bahn hinzuzufügen. Einem Verfahren zufolge wird das wärmeaktivierte Klebstoffpolymer als ein polymeres Pulver hinzugefügt, und die Bahn wird erwärmt, um das Klebstoffpulver zu aktivieren und die Fasern oder Fäden miteinander zu verkleben. Ein anderes geeignetes Verfahren, das wärmeaktivierte Klebstoffpulver dem Stoff hinzuzufügen, ist, der Bahn Stränge des wärmeaktivierten Klebstoffpolymers zuzufügen und anschließend die Bahn zu erwärmen, um die Klebstoffstränge zu aktivieren. Noch ein anderes Verfahren, dem Stoff das wärmeaktivierte Klebstoffpolymer hinzuzufügen, ist, Mehrkomponentenstränge in den Stoff einzubauen. Die Mehrkomponentenstränge umfassen die primäre polymere Komponente und die wärmeaktivierte Klebstoffkomponente. Die primäre und die Klebstoffkomponente werden in im wesentlichen unterschiedlichen Zonen quer über den Querschnitt der Mehrkomponentenstränge angeordnet und erstrecken sich kontinuierlich entlang der Länge der Mehrkomponentenstränge. Die Klebstoffkomponente stellt mindestens einen Bereich der umfänglichen Oberfläche der Mehrkomponentenstränge kontinuierlich entlang der Länge der Stränge dar. Die Mehrkomponentenstränge werden miteinander verklebt, indem die Bahn auf eine Temperatur erwärmt wird, die ausreicht, die Klebstoffkomponente der Stränge zu aktivieren und die niedriger ist, als die Schmelztemperatur der primären polymeren Komponente der Stränge.
Dadurch werden die Mehrkomponentenstränge an ihren Berührungspunkten verschmolzen.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Mehrkomponentensträngen ist, daß Mehrkomponentenstränge mit einem hohen Grad an natürlicher, schraubenförmiger Kräuselung hergestellt werden können, wenn die entsprechenden Komponenten richtig angeordnet werden. Bei der Herstellung des Stoffes der vorliegenden Erfindung mit Mehrkomponentenendlosfasern in einem kontinuierlichen Spinnbindeverfahren hat es sich als besonders günstig erwiesen, die latente schraubenförmige Kräuselung der Fasern zu aktivieren, bevor die Fäden auf der Formoberfläche gesammelt werden. Dadurch ergibt sich eine aufstehende Stoffbahn, und das Herstellungsverfahren ist relativ kostengünstig.
Vorzugsweise wird der Stoff der vorliegenden Erfindung geprägt, indem die Stoffbahn durch den Quetschbereich zwischen einem Paar Prägewalzen durchgeführt wird, wobei mindestens eine der Walzen erwärmt ist. Die gesamte geprägte Fläche des Stoffes macht vorzugsweise zwischen etwa 5 und etwa 30% der Oberfläche des Stoffes aus.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verbundstoffmaterial bereitgestellt, welches eine Schicht aus Vliesstoff umfaßt, die an eine polymere Folie laminiert ist. Die Vliesstoffschicht umfaßt polymere Stränge, welche eine primäre polymere Komponente umfassen. Die Stränge werden, wie zuvor beschrieben, mit einer wärmeaktivierten polymeren Klebstoffkomponente miteinander verbunden, wodurch die jeweiligen primären Komponenten der Stränge ohne Anwendung von Druck zusammengefügt werden. Der Stoff weist ein eingeprägtes Muster verdichteter Bereiche auf, welche durch hochaufstehende Bereiche voneinander getrennt sind und welche ebenfalls zuvor beschrieben wurden. Vorzugsweise handelt es sich bei der polymeren Folie um eine Flüssigkeitsbarrierefolie, wenn das Verbundstoffmaterial der vorliegenden Erfindung dazu verwendet wird, die Außenabdeckung von Produkten, wie etwa saugfähigen Körperpflegeartikeln, zu bilden. Die Stoffschicht der polymeren Folie kann mit einem Klebstoff laminiert werden oder sie kann während des Prägeschritts laminiert werden, indem die polymere Folie und der Vliesstoff gleichzeitig und gemeinsam durch den Quetschbereich zwischen einem Paar Prägewalzen durchgeführt werden, wobei mindestens eine der Walzen erwärmt wird.
Der Vliesstoff der vorliegenden Erfindung kann zur Herstellung einer Vielzahl von Produkten verwendet werden, einschließlich Körperpflegeartikeln, wie Babywindeln, Inkontinenzprodukten für Erwachsene, saugfähigen Produkten für die weibliche Hygiene und Trainingshöschen. Der Vliesstoff der vorliegenden Erfindung eignet sich auch zur Herstellung von Bekleidungsstücken, medizinischen Produkten und Reinigungsartikeln. Das Verbundstoffmaterial der vorliegenden Erfindung ist insbesondere als Flüssigkeitsbarrierematerial für die Außenabdeckungen von Körperpflegeartikeln, wie etwa Babywindeln, geeignet. Das Verbundstoffmaterial der vorliegenden Erfindung stellt ein Außenabdeckungsmaterial bereit, welches sich tuchähnlich anfühlt und ästhetisch aussieht.
Noch weitere Aufgaben und der breite Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten durch die nachfolgenden Einzelheiten deutlich. Es versteht sich jedoch von selbst, daß die detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur Erläuterungszwecken dienen, da zahlreiche Veränderungen und Modifikationen in Geist und Umfang der Erfindung enthalten sind, was Fachleuten angesichts der nachfolgenden detaillierten Beschreibung deutlich werden wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs zur Herstellung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2A ist eine schematische Darstellung, die den Querschnitt einer nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten Faser mit den polymeren Komponenten A und B in einer Anordnung nebeneinander zeigt.
Fig. 2B ist eine schematische Darstellung, die den Querschnitt einer nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten Faser mit den polymeren Komponenten A und B in einer exzentrischen Mantel/Kern-Anordnung zeigt.
Fig. 2C ist eine schematische Darstellung, die den Querschnitt einer nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten Faser mit den polymeren Komponenten A und B in einer konzentrischen Mantel/Kern-Anordnung zeigt.
Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung von Prägewalzen, die zur Herstellung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine Babywindel, die in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Wie zuvor beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung einen gemusterten Vliesstoff bereit, der sich tuchähnlich anfühlt und ein ästhetisches, dekoratives Muster aufweist. Der Stoff umfaßt polymere Stränge, welche eine primäre polymere Komponente umfassen und welche mit einer wärmeaktivierten polymeren Klebstoffkomponente miteinander verklebt sind, welche die entsprechenden primären Komponenten ohne Anwendung von Druck zusammenfügt. Das dekorative Mus ter wird durch ein eingeprägtes Muster verdichteter Bereiche, die durch hochaufstehende Bereiche voneinander getrennt sind, erzielt. Die vorliegende Erfindung schließt ein Verbundstoffmaterial ein, welches eine Schicht des oben beschriebenen Stoffes umfaßt, der an eine polymere Folie laminiert ist und ein Verfahren zur Herstellung des Vliesstoffes und des Verbundstoffmaterials.
Der Stoff und das Verbundstoffmaterial der vorliegenden Erfindung sind bei der Herstellung von Körperpflegeprodukten, Bekleidungsmaterialien, medizinischen Artikeln und Reinigungsprodukten von großem Nutzen. Körperpflegeprodukte umfassen Babypflegeartikel, wie etwa Babywindeln, Kinderpflegeartikel, wie etwa Trainingshöschen, und Erwachsenenpflegeartikel, wie etwa Inkontinenzprodukte, und Produkte für die weibliche Hygiene. Geeignete Bekleidungsstücke umfassen medizinische Kittel, Arbeitsbekleidung und dergleichen.
Der Stoff der vorliegenden Erfindung umfaßt vorzugsweise polymere Mehrkomponentenendlosfasern, und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Ausführungsform ist in Fig. 1 dargestellt und wird in allen Einzelheiten in der Folge beschrieben. Vorzugsweise umfaßt der Stoff der vorliegenden Erfindung polymere Bikomponentenfasern, wobei es sich bei den beiden polymeren Komponenten um die primäre polymere Komponente und die polymere Klebstoffkomponente handelt. Es versteht sich jedoch von selbst, daß der Stoff der vorliegenden Erfindung auch mit Bikomponentenstapelfasern hergestellt werden kann, welche durch konventionelle Kardierung oder Luftablegetechniken oder dergleichen zu einer Bahn gebildet werden. Eine große Vielfalt von Bikomponentenstapelfasern kann zur Herstellung des Stoffes der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Geeignete, im Handel erhältliche Stapelfasern umfassen Polyethylen/Polypropylen Es (exzentrische Mantel/Kern) Bikomponentenfasern niedriger Dichte, erhältlich bei Danaklon A/S bei Varde, Dänemark, und Polyethylen/Polypropylen Terephthalat exzentrische Mantel/Kern Bikomponentenfasern hoher Dichte, erhältlich bei der BASF Corporation, Fiber Division, Greensboro, North Carolina.
Die Fasern oder Fäden, die zur Herstellung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind vorzugsweise gekräuselt, damit sie höher aufstehen. Die Art der Kräuselung ist vorzugsweise eine natürliche, schraubenförmige Kräuselung. Bikomponentenfasern und Fäden mit einer nebeneinander oder exzentrischen Mantel/Kern-Anordnung können, wie in der Folge beschrieben, schraubenförmig gekräuselt sein. Vorzugsweise weisen die Fasern oder Fäden zwischen etwa 5 und etwa 15 Kräuselungen pro Inch Ausdehnung auf, wobei 1 Kräuselung pro Wiederholungszyklus der schraubenförmigen Fasern oder Fäden gezählt wird. Wenn die Kräuselung weniger als etwa 5 Kräuselungen pro Inch Ausdehnung ausmacht und der Stoff ein geringes Flächengewicht aufweist, ist das Stoffvolumen eher zu gering, um ein voneinander getrenntes, eingeprägtes Muster im Stoff zu bilden, und wenn die Kräuselung größer als etwa 15 Kräuselungen pro Inch Ausdehnung ausmacht, weist der Stoff eher eine ungleichmäßige Dichte auf. Fäden und Fasern mit einer mittleren Kräuselung (5 bis 15 Kräuselungen pro Inch Ausdehnung) ergeben eine Faser mit ausreichendem Volumen und ausreichender Gleichmäßigkeit.
Nach der Bildung der Stoffbahn durch kontinuierliche Spinnbindetechniken oder Stapelfasertechniken werden die Fasern der Bahn mit dem wärmeaktivierten polymeren Klebstoff miteinander verklebt, um die Bahn ohne Anwendung von Druck zusammenzufügen. Das bevorzugte Verfahren des Verklebens der Fäden oder Fasern erfolgt durch Durchluftbinden, wobei erwärmte Luft durch die Bahn durchgeführt wird. Das Durchluftbinden wird weiter unten noch genauer beschrieben. Die Fasern können auch durch andere Mittel von Wärmeanwendung, wie etwa Infraroterwärmung, Ofenerwärmung oder dergleichen miteinander verklebt werden. Durch das Verkleben der Bahn mit wärmeaktiviertem Klebstoff anstatt mit einer anderen Art von Druckbindung, bleibt das Aufstehen der Bahn erhalten, und die Bahnintegrität bleibt während der restlichen Verarbeitungsdauer aufrecht, und die Bahn zersetzt sich nicht während des Prägens, des Weiterleitens oder der anschließenden Verarbeitungsschritte.
Nachdem die Fasern oder Fäden miteinander verklebt sind, wird die Bahn mit einem Muster verdichteter Bereiche geprägt. Vorzugsweise wird das Prägen mit Prägewalzen durchgeführt, wobei mindestens eine der Walzen erwärmt ist. Wenn Prägewalzen verwendet werden, kann der Stoff mit sehr verzweigten Mustern geprägt werden, welche auf dem Stoff deutlich sichtbar sind. Die Temperatur der Prägewalzen kann in Abhängigkeit von den verwendeten Polymeren, den polymeren Komponenten der Fasern oder Fäden, dem Flächengewicht des Stoffes, der Bandgeschwindigkeit und anderen Faktoren variieren, doch sie muß ausreichend sein, um eine Kaltfusionsbindung zwischen den Fasern oder Fäden herbeizuführen. Der verdichtete Bereich, der sich durch das Prägen ergibt, macht vorzugsweise zwischen etwa 5% und etwa 30% des Stoffbereichs aus. Wenn der verdichtete Bereich weniger als etwa 5% ausmacht, ist die Abriebfestigkeit des Stoffes zu gering. Wenn der verdichtete Bereich des Stoffes mehr als etwa 30% ausmacht, ist der Stoff meist zu steif.
Die Stoffbahn ist vorzugsweise an eine polymere Folie, wie etwa eine Flüssigkeitsbarrierefolie, laminiert, wodurch sie sich für flüssigkeitsundurchlässige Außenabdeckungsmaterialien für Bekleidungsstücke, saugfähige Körperpflegeartikel und dergleichen eignet. Die Stoffbahn kann gleichzeitig geprägt und an die polymere Folie laminiert werden, indem die Stoffbahn und die polymere Folie gleichzeitig und gemeinsam durch die Prägewalzen durchgeführt werden. Der Temperatur der Prägewalzen kommt besondere Bedeutung zu, wenn die Schritte des Prägens und des Laminierens gleichzeitig aus geführt werden. Wiederum hängt die richtige Temperatur der Prägewalzen von den bestimmten verwendeten Polymeren und anderen Faktoren ab, wenn jedoch die Temperatur der Prägewalzen zu niedrig ist, kommt es zu einer ungenügenden Laminierung zwischen der Stoffbahn und der polymeren Folie, und wenn die Temperatur der Prägewalzen zu hoch ist, entwickeln sich in der polymeren Folie nadelförmige Lunker, die ein Austreten erlauben würden.
Die polymere Folie kann auch durch andere Mittel als durch Klebstoffbinden an den Stoff laminiert werden. Geeignete Klebstoffe umfassen Heißschmelzklebstoffe und Klebstoffe auf Wasserbasis und Lösemittelbasis. Nach Prägen der Faserbahn kann die Bahn mit dem Klebstoff an die polymere Folie angefügt werden, indem der Klebstoff auf den Stoff oder auf die Folie gesprüht wird und anschließend Stoff und Folie zwischen den Quetschbereich der beiden Kompressionswalzen durchgeführt wird.
Geeignete polymere Folien für das Verbundstoffmaterial der vorliegenden Erfindung umfassen XBPP-4.0 weiche, geblasene, Polypropylen- oder Polyethylenfolie, welche bei der Consolidated Thermoplastics Company, Schaumburg, Illinois, erhältlich ist.
Obwohl der Stoff der vorliegenden Erfindung vorzugsweise mit Bikomponentenendlosfasern oder Bikomponentenstapelfasern hergestellt wird, kann der Stoff der vorliegenden Erfindung auch mit einzelnen Komponentenfasern oder Fäden hergestellt werden. Die primäre polymere Komponente und die primäre Klebstoffkomponente können wie bei Bikomponentenfasern in der Einzelfaser enthalten sein, die primäre polymere Komponente, und die polymere Klebstoffkomponente können stattdessen aber auch separate Fasern oder Fäden sein, die in eine Einzelbahn integriert sind. Nach einem weiteren Verfahren kann der polymere Klebstoff einer Bahn aus Fasern oder Fäden in Form eines polymeren Klebstoffpulvers hinzu gefügt werden. In jedem Fall wird die Stoffbahn auf die gleiche Weise verklebt, als wenn die Stoffbahn Mehrkomponentenfasern oder -fäden umfaßt.
Der Stoff der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise ein Flächengewicht von mindestens 13,56 g/m² (0,4 Unzen pro Quadratyard (Osy)) und eine Dicke in den hochaufstehenden Bereichen von mindestens 0,5 cm (20 mils) auf. Wenn die Dicke der hochaufstehenden Bereiche weniger als etwa 0,5 cm (20 mils) beträgt, wird das eingeprägte Muster weniger sichtbar. Weiter wird bevorzugt, daß die polymeren Komponenten der Fasern oder Fäden und der Grad des Prägens so gewählt werden, daß die verdichteten Bereiche des geprägten Stoffes einen Oberflächenglanz aufweisen, der sich vom flachen Erscheinungsbild der hochaufstehenden Bereiche abhebt, damit das geprägte Muster des Stoffes klar ersichtlich ist.
Wie zuvor beschrieben, umfaßt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen polymeren Stoff, welcher Bikomponenten-Endlosfasern umfaßt. Die Bikomponentenfasern umfassen eine primäre polymere Komponente A und eine polymere Klebstoffkomponente B und weisen einen Querschnitt, eine Länge und eine umfängliche Oberfläche auf. Die primäre Komponente A und die Klebstoffkomponente B sind in im wesentlichen getrennten Zonen quer über den Querschnitt der Bikomponentenfasern angeordnet und erstrecken sich kontinuierlich entlang der Länge der Bikomponentenfasern. Die Klebstoffkomponente B stellt mindestens einen Bereich der umfänglichen Oberfläche der Bikomponentenfasern kontinuierlich entlang der Länge der Bikomponentenfasern dar.
Die Komponenten A und B sind entweder in einer Anordnung nebeneinander, wie in Fig. 2A gezeigt, oder in einer exzentrischen Mantel/Kern-Anordnung, wie in Fig. 2B gezeigt, angeordnet, wenn Fasern mit einer natürlichen, schrauben förmigen Kräuselung erwünscht sind. Wenn ungekräuselte Fasern erwünscht sind, können die Komponenten A und B in einem konzentrischen Mantel/Kern-Muster, wie in Fig. 2C abgebildet, angeordnet werden. Die primäre polymere Komponente A ist der Kern der Fasern und die polymere Klebstoffkomponente B ist der Mantel der Mantel/Kern-Anordnung. Verfahren des Extrudierens von polymeren Mehrfachkomponentenfasern in solchen Anordnungen sind dem Durchschnittsfachmann bekannt.
Zur Ausführung der vorliegenden Erfindung eignen sich eine ganze Reihe von Polymeren, einschließlich Polyolefine (wie Polyethylen und Polypropylen), Polyester, Polyamide, Polyurethane und dergleichen. Die primäre polymere Komponente A und die polymere Klebstoffkomponente B müssen so gewählt werden, daß die daraus resultierende Bikomponentenfaser fähig ist, eine natürliche, schraubenförmige Kräuselung zu entwickeln. Vorzugsweise weist die polymere Klebstoffkomponente B eine Schmelztemperatur auf, die geringer ist, als die Schmelztemperatur der primären polymeren Komponente A.
Vorzugsweise umfaßt die primäre polymere Komponente A Polypropylen oder statistisches Copolymer von Propylen und Ethylen. Die polymere Klebstoffkomponente B umfaßt vorzugsweise Polyethylen oder statistisches Copolymer von Propylen und Ethylen. Bevorzugte Polyethylene umfassen lineare Polyethylene niedriger Dichte und Polyethylen hoher Dichte. Darüberhinaus kann die polymere Klebstoffkomponente B Zusatzstoffe zur Verbesserung der natürlichen, schraubenförmigen Kräuselung der Fasern, zur Verminderung der Verklebungstemperatur der Fasern und zur Steigerung der Abriebfestigkeit, der Reißfestigkeit und der Weichheit des daraus entstehenden Stoffes umfassen.
Wenn Polypropylen die primäre Komponente A und Polyethylen die Klebstoffkomponente B ist, können die Bikomponentenfasern zwischen etwa 20 und etwa 80 Gewichtsprozent Poly propylen und zwischen etwa 20 und etwa 80% Polyethylen umfassen. Insbesondere umfassen die Fasern zwischen etwa 40 und etwa 60 Gewichtsprozent Polypropylen und zwischen etwa 40 und etwa 60 Gewichtsprozent Polyethylen.
Mit Verweis auf Fig. 1 wird ein Verfahrensablauf zur Herstellung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offenbart. Der Verfahrensablauf 10 ist zur Herstellung von bikomponenten Endlosfasern angeordnet, doch versteht es sich von selbst, daß die vorliegende Erfindung Vliesstoffe einschließt, die mit Mehrkomponentenfasern, die mehr als zwei Komponenten aufweisen, hergestellt werden. Beispielsweise kann der Stoff der vorliegenden Erfindung mit Fasern hergestellt werden, die drei oder vier Komponenten aufweisen.
Der Verfahrensablauf 10 umfaßt ein Paar Extruder 12a und 12b zum separaten Extrudieren der primären polymeren Komponente A und der polymeren Klebstoffkomponente B. Die polymere Komponente A wird in den entsprechenden Extruder 12a von einem ersten Trichter 14a eingefüllt, und die polymere Komponente B wird von einem zweiten Trichter 14b in den entsprechenden Extruder eingefüllt. Die polymeren Komponenten A und B werden von den Extrudern 12a und 12b durch entsprechende Polymerleitungen 16a und 16b einer Spinndüse 18 zugeführt. Spinndüsen zum Extrudieren von Bikomponentenfasern sind in der Technik bekannt und werden deshalb hier nicht in allen Einzelheiten beschrieben. Ganz allgemein beschrieben umfaßt die Spinndüse 18 ein Gehäuse, welches einen Spinnsatz enthält, der eine Mehrzahl von Platten umfaßt, die aufeinander geschichtet sind, mit einem Muster von Öffnungen, deren Anordnung Fließkanäle ergibt, um die polymeren Komponenten A und B separat durch die Spinndüse zu führen. Die Spinndüse 18 weist Öffnungen auf, die in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind. Die Spinndüsenöffnungen bilden einen sich abwärts erstreckenden Vorhang von Fasern, wenn die Polymere durch die Spinndüse extru diert werden. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kann die Spinndüse 18 so angeordnet werden, daß sie nebeneinander, exzentrische Mantel/Kern oder konzentrische Mantel/Kern Bikomponentenfasern bildet, wie in Fig. 2A, 2B und 2C dargestellt.
Der Verfahrensablauf 10 umfaßt auch ein Abschreckgebläse 20, welches benachbart zum Faservorhang, der sich von der Spinndüse 18 erstreckt, angeordnet ist. Die Luft vom Abschreckgebläse kühlt die Fasern, die sich von der Spinndüse 18 erstrecken, ab. Die Kühlluft kann von einer Seite des Faservorhangs, wie in Fig. 1 dargestellt, gerichtet sein oder von beiden Seiten des Faservorhangs.
Eine Faserzieheinheit oder ein Aspirator 22 wird unterhalb der Spinndüse 18 angeordnet und empfängt die abgeschreckten Fasern. Faserzieheinheiten oder Aspiratoren zur Verwendung bei Schmelzspinnpolymeren sind, wie oben erwähnt, bekannt. Geeignete Faserzieheinheiten zur Verwendung im Verfahrensabauf der vorliegenden Erfindung umfassen beispielsweise einen linearen Faseraspirator des Typs, wie er in US-Patent Nr. 3,802,817 gezeigt wird und Ejektordruckgefäße des Typs, wie sie in den US-Patenten Nr. 3,692,618 und Nr. 3,423,266 gezeigt werden, deren Offenbarungen hier zum Zwecke der Bezugnahme zitiert werden. Es versteht sich jedoch von selbst, daß andere Typen von Faserzieheinheiten verwendet werden können, um die vorliegende Erfindung auszuführen, wie etwa die Faserzieheinheit, die in dem US-Patent Nr. 4,340,563 offenbart wird, deren Offenbarung hier ebenfalls zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird.
Allgemein beschrieben, umfaßt die Faserzieheinheit 22 eine längliche vertikale Passage, durch welche die Fasern durch das Ansaugen von Luft gezogen werden, welche von den Seiten der Passage eintritt und nach unten durch die Passage fließt. Ein Heizelement 24 liefert der Faserzieheinheit 22 heiße Ansaugluft. Die heiße Ansaugluft zieht die Fasern und die umgebende Luft durch die Faserzieheinheit.
Eine Endlosformoberfläche 26 ist unterhalb der Faserzieheinheit 22 angeordnet und empfängt die Endlosfasern von der Auslaßöffnung der Faserzieheinheit. Die Fasern bilden eine Vliesbahn 27 an der Oberseite der Formoberfläche 26. Die Formoberfläche 26 umläuft Leitwalzen 28. Ein unterhalb der Formoberfläche 26, wo die Fasern abgelegt werden, angeordnetes Vakuum 30 zieht die Fasern gegen die Formoberfläche.
Der Verfahrensablauf 10 umfaßt des weiteren eine Druckwalze 32, welche, zusammen mit der vordersten der Leitwalzen 28, die Bahn empfängt, wenn die Bahn von der Formoberfläche 26 gezogen wird. Darüberhinaus umfaßt der Verfahrensablauf eine drucklose Bondierungsvorrichtung, wie etwa einen Druckluftbinder 36. Druckluftbinder sind Fachleuten bekannt und werden hier nicht in allen Einzelheiten offenbart. Allgemein beschrieben, umfaßt der Durchluftbinder 36 eine perforierte Walze 38, die die Bahn empfängt und eine Abdeckung 40, die die perforierte Walze umgibt.
Ein Paar Prägewalzen, welche eine Musterwalze 42 und eine feststehende Walze 44 umfassen, prägen die Vliesstoffbahn 27 gleichzeitig und laminieren die Bahn an eine polymere Folie 46, und bilden so ein Verbundstoffmaterial 48. Die Walzen 41 und 43 leiten den Vliesstoff 27 und die Folie 46 zu dem Quetschbereich zwischen den Prägewalzen 42 und 44. Schließlich umfaßt der Verfahrensablauf 10 eine Wickelwalze 50 zur Aufnahme des fertiggestellten Verbundstoffmaterials 48.
Die Prägewalzen 42 und 44 sind am besten in Fig. 3 ersichtlich. Die Prägewalze 42 weist ein detailliertes erhöhtes Muster 52 auf, welches die Vliesbahn 27 mit den entsprechenden verdichteten Bereichen 56 versieht. Die ver dichteten Bereiche 56 sind durch hochaufstehende Bereiche 58 voneinander getrennt, welche nicht geprägt werden.
Um den Verfahrensablauf 10 zu betreiben, werden die Trichter 14a und 14b mit dem jeweiligen polymeren Komponenten A und B befüllt. Die polymeren Komponenten A und B werden geschmolzen und durch die jeweiligen Extruder 12a und 12b durch die Polymerleitungen 16a und 16b und die Spinndüse 18 extrudiert. Obwohl die Temperaturen der geschmolzenen Polymere variieren, je nachdem, welche Polymere verwendet werden, betragen die bevorzugten Temperaturen der Polymere zwischen etwa 187,7 und etwa 276,6ºC (zwischen etwa 370 und etwa 530ºF) und insbesondere zwischen 204 und etwa 232 ºC (zwischen 400 und etwa 450ºF), wenn Polypropylen und Polyethylen als Komponenten A und B verwendet werden.
Wenn sich die extrudierten Fäden von der Spinndüse 18 nach unten erstrecken, schreckt ein Luftstrom vom Abschreckgebläse 20 die Fäden zumindest zum Teil ab, und es entwickelt sich eine latente schraubenförmige Kräuselung in den Fäden. Die Kühlluft fließt vorzugsweise in eine Richtung, die im wesentlichen senkrecht zur Faserlänge ist, bei einer Temperatur von etwa 7,22 bis etwa 32,2ºC (etwa 45 bis etwa 90 ºF) und einer Geschwindigkeit von etwa 0,5 m/s bis etwa 2 m/s (etwa 100 bis etwa 400 Fuß pro Minute).
Nach dem Abschrecken werden die Fasern durch einen Strom heißer Luft von dem Heizelement 24 in die vertikale Passage der Faserzieheinheit 22 und durch die Faserzieheinheit gezogen. Die Faserzieheinheit ist vorzugsweise 0,76 bis 1,52 m (30 bis 60 Inch) unterhalb des Bodens der Spinndüse 18 angeordnet. Die Temperatur der von dem Heizelement 24 bereitgestellten Luft ist ausreichend, daß, nach einer gewissen Abkühlung aufgrund der Vermengung mit der kühleren umgebenden Luft, die mit den Fasern angesaugt wird, die Luft die Fasern auf eine Temperatur erwärmt, die zur Aktivierung der latenten Kräuselung erforderlich ist. Die Temperatur, die zur Aktivierung der latenten Kräuselung der Fasern erforderlich ist, beträgt zwischen etwa 43,3ºC (etwa 110ºF) und einer Maximaltemperatur, die unter dem Schmelzpunkt der niedrigeren Schemlzkomponente liegt, welche bei durchluftgebundenen Materialien die zweite Komponente B ist. Die Lufttemperatur von dem Heizelement 24 und demnach die Temperatur, auf welche die Fasern erwärmt werden, kann variiert werden, um verschiedene Grade der Kräuselung zu erreichen. Im allgemeinen bewirkt eine höhere Lufttemperatur eine größere Anzahl von Kräuselungen.
Die gekräuselten Fasern werden durch die Auslaßöffnung der Faserzieheinheit 22 auf die umlaufende Formoberfläche 26 abgelegt. Das Vakuum 20 zieht die Fasern gegen die Formoberfläche 26 und bildet eine unverklebt Vliesbahn 27 aus Endlosfasern. Die Bahn 27 wird dann durch die Druckwalze 32 leicht zusammengedrückt und anschließend im Durchluftbinder 36 durchluftgebunden. Im Durchluftbinder 36 beträgt die Temperatur der Luft über der Schmelztemperatur von Komponente B und unter der Schmelztemperatur von Komponente A, und die Luft wird von der Abdeckung 40 weggeleitet, durch die Bahn 27 und in die perforierte Walze 38. Die heiße Luft schmilzt die polymere Klebstoffkomponente B mit niedrigerem Schmelzpunkt und bildet dadurch Verbindungen zwischen den Bikomponentenfasern, wodurch die Bahn 27 zusammengefügt wird. Wenn Polypropylen und Polyethylen als polymere Komponenten A und B verwendet werden, hat die durch den Durchluftbinder fließende Luft vorzugsweise eine Temperatur zwischen etwa 230 und etwa 280ºF und eine Geschwindigkeit von etwa 100 bis etwa 500 Fuß pro Minute. Die Verweilzeit der Bahn im Durchluftbinder beträgt vorzugsweise weniger als etwa 6 Sekunden. Es versteht sich jedoch von selbst, daß die Parameter des Durchluftbinders von Faktoren, wie etwa der Art der verwendeten Polymere und der Dicke der Bahn, abhängen.
Nachdem die Bahn 27 durchluftgebunden ist, wird sie durch die Leitwalze 41 zu dem Quetschbereich zwischen den Prägewalzen 42 und 44 zusammen mit der polymeren Barrierefolie 46 geführt, welche durch die Leitwalze 43 geführt wird. Abschließend wird die fertiggestellte Bahn auf die Wickelwalze 50 gewickelt und ist für eine weitere Behandlung oder Verwendung bereit.
Obwohl das bevorzugte Verfahren zur Ausführung der vorliegenden Erfindung das Berühren der Mehrkomponentenfasern mit heißer angesaugter Luft einschließt, schließt die vorliegende Erfindung auch andere Verfahren der Aktivierung der latenten schraubenförmigen Kräuselung der Endlosfasern mit ein, bevor die Fasern zu einer Bahn geformt werden. Beispielsweise können die Mehrkomponentenfasern mit heißer Luft in Berührung gebracht werden, nachdem sie abgeschreckt wurden, jedoch dem Aspirator vorgeschaltet. Darüberhinaus können die Mehrkomponentenfasern zwischen dem Aspirator und der Bahnformoberfläche mit heißer Luft in Berührung gebracht werden. Außerdem können die Fasern durch andere Verfahren als durch heiße Luft erwärmt werden, wie etwa indem die Fasern elektromagnetischer Energie, beispielsweise Mikrowellen oder Infrarotstrahlung, ausgesetzt werden.
Die nachfolgenden Beispiele 1-3 zielen darauf ab, besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen und dem Fachmann die Ausführung der vorliegenden Erfindung zu lehren.

BEISPIEL 1

Ein gebundenes kardiertes Vlies mit 23,7 g/m² (0,7 Osy) Flächengewicht mit 0,22 tex (2 denier), gekräuselt aus Polyethylen/Polypropylen Es niedriger Dichte, bikomponente Stapelfasern, erhältlich bei Danaklon A/S. Varde, Dänemark, wurde hergestellt, wobei eine Cardmaster 19724 Kardiermaschine verwendet wurde, welche bei John Hollingsworth On Wheels, Inc., Greenville, South Carolina, erhältlich ist. Die Fasern hatten eine durchschnittliche Länge von 3,81 cm (1,5 Inch) und eine 50 : 50 exzentrische Mantel/Kern-Anordnung. Die Fasern wiesen eine natürliche, schraubenförmige Kräuselung zwischen etwa 10 und etwa 15 Kräuselungen pro 2,54 cm Ausdehnung (Inch) auf, wobei 1 Kräuselung pro Wiederholungszyklus der schraubenförmigen Fasern in Übereinstimmung mit ASTM D-3937 gezählt wurde. Die Bandgeschwindigkeit der Kardiermaschine betrug 0,5 m/s (100 Fuß pro Minute). Die kardierte Bahn wurde durchluftgebunden, und die Temperatur der Luft im Durchluftbinder betrug 128,3ºC (263ºF). Die durchluftgebundene, kardierte Bahn wurde dann von einem Paar Prägewalzen geprägt. Die Musterwalze hatte eine Temperatur von 140,5ºC (285ºF) und die feststehende Walze hatte eine Temperatur von 121ºC (250ºF). Die Walzen übten einen Druck von 241,3 kPa (35 psi) auf den Stoff aus, und die Bandgeschwindigkeit des Prägeschritts betrug 0,15 m/s (30 Fuß pro Minute). Der Stoff wurde gleichzeitig geprägt und wärmelaminiert an eine XBPP-4,0, weiche, geblasene Polypropylenfolie, erhältlich bei der Consolidated Thermoplastics Company, Schaumburg, Illinois. Die Polypropylenfolie hatte eine Dicke von 15,2 um (0,6 mils). Der Stoff wurde mit einem detaillierten dekorativen Muster, welches in Fig. 3 dargestellt ist, geprägt. Das Muster wies eine Verbindungsstelle von 13% auf.

BEISPIEL 2

Ein gebundenes kardiertes Vlies mit 27,1 g/m² (0,8 Osy) Flächengewicht mit 0,2 tex (1,8 denier) Polyethylen/ Polyethylen Terephthalat bikomponente Stapelfasern, erhältlich bei der BASF Corporation, Fiber Division, Greensboro, North Carolina, wurde hergestellt. Die Fasern hatten eine Länge von 3,81 cm (1,5 Inch) und eine 50 : 50 konzentrische Mantel/Kern-Anordnung. Die Fasern wiesen eine natürliche, schraubenförmige Kräuselung von etwa 12 Kräuselungen pro 2,54 cm Ausdehnung (Inch) auf, wobei 1 Kräuselung pro Wiederholungszyklus der schraubenförmigen Fasern laut ASTM D-3937 gezählt wurde. Die Bahn wurde auf einer Cardmaster 19724 Kardiermaschine kardiert, welche bei John Hollingsworth On Wheels, Inc., Greenville, South Carolina, erhältlich ist. Die kardierte Bahn wurde bei 133,8ºC (273 ºF) bei einer Bandgeschwindigkeit von 0,6 m/s (120 Fuß pro Minute) durchluftgebunden. Das gebundene kardierte Vlies wurde dann mit einem detaillierten Muster geprägt, ähnlich jenem, welches in Fig. 3 dargestellt ist. Die Temperatur der Musterwalze betrug 114ºC (238ºF), und die Temperatur der feststehenden Walze betrug 98,8ºC (210ºF). Die Bandgeschwindigkeit des Prägeschritts betrug 0,09 m/s (18 Fuß pro Minute), und der Druck zwischen dem Quetschbereich der Prägewalzen betrug 220 kPa (32 psi). Nach dem Prägen wurde der Stoff an eine 25,4 um (1,0 mil) Polyethylenfolie, erhältlich bei der Consolidated Thermoplastics Company, Schaumburg, Illinois, laminiert. Der Stoff wurde mit H2096 Heißschmelzklebstoff, erhältlich bei der Findley Company, Milwaukee, Wisconsin, an die Folie laminiert, indem der Heißschmelzklebstoff mit einer Menge von 2 Gramm pro Quadratmeter auf die Polyethylenfolie gesprüht wurde, und dann der Stoff und die Folie zwischen ein Paar von Druckwalzen geführt wurden.

BEISPIEL 3

Eine Vliesstoffbahn mit 27,1 g/m² (0,8 Osy) Flächengewicht mit bikomponenten Endlosfasern wurde mit dem in Fig. 1 dargestellten und zuvor beschriebenen Ablauf hergestellt. Die Fasern wurden nebeneinander angeordnet, das Gewichtsverhältnis einer Seite zur anderen Seite betrug 1 : 1. Die Spinnlochgeometrie betrug 0,6 mm D mit einem L/D Verhältnis von 4 : 1, und die Spinndüse hatte 525 Öffnungen, wobei 50 Öffnungen pro 2,54 cm (Inch) in der Maschinenrichtung angeordnet waren. Die Zusammensetzung von Komponente A war 100 Gewichtsprozent PD-3445 Polypropylen von Exxon, Houston, Texas, und die Zusammensetzung von Komponente B war 95 Gewichtsprozent ASPUN 6811A Polyethylen von der Dow Chemical Company, Midland, Michigan. Die Schmelztemperatur im Spinnsatz betrug 232,2ºC (450ºF), und der Spinnlochdurchsatz war 0,5 bis 0,6 GHM. Die Flußgeschwindigkeit der Abschreckluft betrug 29,5 scfm, und die Temperatur der Abschreckluft war umgebend etwa 18,3ºC (65ºF). Die Aspiratoreinfülltemperatur betrug 121,1ºC (250ºF), und der Druck im Spinnbalken war 20, 6 bis 27,6 kPa (3 bis 4 psi). Die gebildete Höhe betrug 25,4 cm (10 Inch). Die Fasern wiesen eine natürliche, schraubenförmige Kräuselung zwischen etwa 3 und etwa 15 Kräuselungen pro 2,54 cm Ausdehnung (Inch) auf, wobei 1 Kräuselung pro Wiederholungszyklus der schraubenförmigen Fasern laut ASTM D-3937 gezählt wurde. Die dadurch entstehende Bahn wurde bei einer Temperatur von 125ºC (257 ºF) und einer Bandgeschwindigkeit von 1,016 m/s (200 Fuß pro Minute) durchluftgebunden. Die Bahn wurde mit dem detaillierten Muster, ähnlich jenem, welches in Fig. 3 dargestellt ist, geprägt, bei Verbindungstemperaturen von 126,6/93,3ºC (260/200ºF) an der Muster/feststehenden Walze, einem Druck von 137,9 kPs (20 psi) und einer Bandgeschwindigkeit von 0,13 m/s (25 Fuß pro Minute). Das Verbindungsmuster wies eine gesamte Verbindungsstelle von 13% auf. Anschließend wurde die geprägte Bahn mit einem Heißschmelzklebstoff an eine 25,4 um (1,0 mil) Polyethylenfolie, erhältlich bei Consolidated Thermoplastics, Schaumburg, Illinois, laminiert. Der Heißschmelzklebstoff war der gleiche wie jener, der in Beispiel 2 verwendet wurde, und er wurde auf die gleiche Weise aufgetragen.
Die Reißfestigkeit und die Flüssigkeitsbarriereintegrität des Verbundstoffmaterials aus den Beispielen 1-3 wurden gemessen. Die Reißfestigkeit der Laminierung wurde gemessen, indem die Haftkraft zwischen den zwei Schichten des Verbundstoffmaterials gemessen wurde. Für jedes Beispiel wurde die Haftkraft einer 5,08 cm · 10,16 cm (2 Inch · 4 Inch) großen Probe gemessen, wozu ein Kraftmeßwertwandler AccuForce Cadet Gage Model #544, geliefert von Ametek, Inc., U. S. Gauge Division, Sellersville, Pennsylvania, verwendet wurde. Die geringstmögliche Kraft, die zur Trennung der beiden Schichten erforderlich war, wurde in Kilogramm angegeben. Die Integrität der Flüssigkeitsbarrierefolie wurde gemessen, indem der hydrostatische Druck gemessen wurde, unter welchem der Widerstand eines Stoffes gegen das Durchdringen von Wasser unter statischem Druck verstanden wird. Unter kontrollierten Bedingungen wird eine Probe Wasserdruck ausgesetzt, welcher mit einer konstanten Geschwindigkeit zunimmt, bis auf der unteren Oberfläche des Materials ein Austreten zu verzeichnen ist. Der Wasserdruck wird als hydrostatische Druckhöhe, die beim ersten Anzeichen von Austreten erreicht wird, gemessen. Die Werte werden in Zentimeter Wasser aufgezeichnet. Ein höherer Wert bedeutet einen größeren Widerstand gegen Wasserdurchdringung. Die Haftkraft der Proben aus Beispiel 1-3 war jeweils 2,4 kg, 4,0 kg und 4,3 kg, und der hydrostatische Druck der Proben aus Beispiel 1-3 war jeweils 110 cm, > 110 cm und > 110 cm.
Mit Verweis auf Fig. 4 wird ein windelartiger Wegwerfartikel 100, welcher nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, dargestellt. Die Windel 100 umfaßt einen vorderen Taillenabschnittsbereich 112, einen hinteren Taillenabschnittsbereich 114 und einen dazwischen liegenden Bereich 116, welcher den vorderen und den hinteren Taillenabschnittsbereich verbindet. Die Windel umfaßt eine im wesentlichen flüssigkeitsundurchlässige äußere Abdeckungsschicht 120, welche nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie zuvor beschrieben, hergestellt wurde, eine flüssigkeitsdurchlässige Einlageschicht 130 und einen saugfähigen Körper 140, welcher zwischen der äußeren Abdeckungsschicht und der Einlageschicht untergebracht ist. Befestigungsmittel, wie etwa Haftstreifen 136, werden eingesetzt, um die Windel 100 am Träger zu befestigen. Die Einlage 130 und die Außenabdeckung 120 sind miteinander und mit dem saugfähigen Körper 140 mit Linien und Mustern aus Haftmittel, wie einem druckempfindlichen Heißschmelzhaftmittel, verklebt. Die elastischen Elemente 160, 162 und 164 können, um einen guten Sitz am Träger zu gewährleisten, um die Kanten der Windel angeordnet sein.
Es ist erwünscht, daß sowohl die Einlageschicht 130 und der saugfähige Körper 140 wasseranziehend sind, damit wäßrige Flüssigkeiten, wie etwa Urin, aufgesaugt und zurückgehalten werden. Obwohl in Fig. 4 nicht abgebildet, kann die Wegwerfwindel 100 zusätzliche Flüssigkeitsbehandlungsschichten, wie etwa eine Schwallschicht, eine Übertragungsschicht oder eine Verteilungsschicht, umfassen. Diese Schichten können separate Schichten sein, oder sie können Teil der Einlageschicht 120 oder des saugfähigen Kissens 140 sein.
Obwohl es sich bei dem saugfähigen Artikel 100, der in Fig. 4 abgebildet ist, um eine Wegwerfwindel handelt, versteht es sich von selbst, daß der Vliesstoff und das Verbundstoffmaterial der vorliegenden Erfindung zur Herstellung einer Vielzahl von saugfähigen Artikeln und anderen Produkten, wie jene, die zuvor beschrieben wurden, verwendet werden können.

Claims

1. Tuchähnliches Flüssigkeitsbarrierenverbundstoffmaterial, umfassend:

eine Schicht aus Vliesstoff, umfassend gekräuselte polymere Endlosfasern, die sich kontinuierlich entlang der Länge des Stoffes erstrecken, wobei jede Faser eine primäre polymere Komponente aufweist, die sich kontinuierlich entlang der Länge der Faser erstreckt, wobei die Fasern ohne Verwendung von Druck und mit einem wärmeaktivierten polymeren Verbundklebstoff miteinander verklebt sind, der die jeweiligen primären Komponenten miteinander verklebt, wobei der Vliesstoff ein eingeprägtes Muster verdichteter Bereiche aufweist, die durch hoch aufstehende Bereiche voneinander getrennt sind, und

eine Schicht aus polymerer Folie, die an den Stoff laminiert ist.

2. Verbundstoffmaterial nach Anspruch 1, wobei es sich bei der polymeren Folie um eine Flüssigkeitsbarrierenfolie handelt.

3. Verbundstoffmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Endlosfasern eine natürliche, schraubenförmige Kräuselung aufweisen.

4. Verbundstoffmaterial nach Anspruch 3, wobei die Endlosfasern mindestens etwa 3,0 natürliche schraubenförmige Kräuselungen pro 2,54 cm Ausdehnung (pro Inch Ausdehnung) aufweisen.

5. Verbundstoffmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die polymeren Endlosfasern Mehrkomponentenfasern umfassen, wobei die Mehrkomponentenfasern die primäre polymere Komponente und die wärmeaktivierte Klebstoffkomponente umfassen und einen Querschnitt, eine Länge und eine umfängliche Oberfläche aufweisen, wobei die primäre und die Klebstoffkomponente in im wesentlichen getrennten Zonen quer über den Querschnitt der Mehrkomponentenfasern angeordnet sind und sich kontinuierlich entlang der Länge der Mehrkomponentenfasern erstrecken, wobei die Klebstoffkomponente mindestens einen Bereich der umfänglichen Oberfläche der Mehrkomponentenfasern kontinuierlich entlang der Länge der Mehrkomponentenfasern darstellt.

6. Verbundstoffmaterial nach Anspruch 5, wobei die kontinuierlichen Mehrkomponentenfasern eine natürliche schraubenförmige Kräuselung aufweisen.

7. Verbundstoffmaterial nach Anspruch 6, wobei die kontinuierlichen Mehrkomponentenfasern mindestens etwa 3,0 natürliche, schraubenförmige Kräuselungen pro 2,54 cm Ausdehnung (pro Inch Ausdehnung) aufweisen.

8. Verbundstoffmaterial nach einem der vorhergehenden Anspruche, wobei der Vliesstoff Stränge der polymeren Fasern umfaßt.

9. Körperpflegeartikel mit einer Außenabdeckung, umfassend das Verbundstoffmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

10. Babywindel mit einer Außenabdeckung, umfassend das Verbundstoffmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

11. Inkontinenzprodukt für Erwachsene mit einer Außenabdeckung, umfassend das Verbundstoffmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

12. Saugfähiges Produkt für die weibliche Hygiene mit einer Außenabdeckung, umfassend das Verbundstoffmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

13. Trainingshöschen mit einer Außenabdeckung, umfassend das Verbundstoffmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

14. Bekleidungsstück mit einer Außenabdeckung, umfassend das Verbundstoffmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

15. Verfahren zur Herstellung eines tuchähnlichen Flüssigkeitsbarrierenverbundstoffes, umfassend die folgenden Schritte:

a. das Schmelzspinnen von polymeren, spinngebundenen Endlosfasern;

b. das Ziehen der Endlosfasern;

c. das Abschrecken der Fasern;

d. danach das Sammeln der gezogenen Fasern auf einer beweglichen Formoberfläche zur Bildung einer Vliesstoffbahn aus Endlosfasern;

e. das Verkleben der Fasern der Bahn mit einem polymeren, wärmeaktivierten Klebstoff, um die Bahn ohne Anwendung von Druck zusammenzufügen;

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiter die folgenden Schritte umfaßt:

f. das Einprägen eines Musters verdichteter Flächen in die Bahn, die durch hoch erhobene Bereiche voneinander getrennt sind;

g. das Laminieren einer polymeren Folie auf den Vliesstoff.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Endlosfasern eine primäre polymere Komponente umfassen, und weiter umfassend den Schritt der Auswahl der primären polymeren Komponente, so daß die Endlosfasern eine natürliche schraubenförmige Kräuselung entwickeln, bevor der Schritt des Sammelns der Fasern auf der Formoberfläche ausgeführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die polymeren Endlosfasern Mehrkomponentenfasern umfassen, wobei die Mehrkomponentenfasern die primäre polymere Komponente und die wärmeaktivierte Klebstoffkomponente umfassen und einen Querschnitt, eine Länge und eine umfängliche Oberfläche besitzen, wobei die primäre Komponente und die Klebstoffkomponente in im wesentlichen unterschiedlichen Zonen quer über den Querschnitt der Mehrkomponentenfasern angeordnet sind und sich kontinuierlich entlang der Länge der Mehrkomponentenfasern erstrecken, wobei die Klebstoffkomponente mindestens einen Bereich der umfänglichen Oberfläche der Mehrkomponentenfasern kontinuierlich entlang der Länge der Mehrkomponentenfasern darstellen.

18. Verfahren nach Anspruch 17, weiter umfassend die folgenden Schritte:

das Auswählen der primären polymeren Komponente und der Klebstoffkomponente, so daß die kontinuierlichen Mehrkomponentenfasern in der Lage sind, eine latente, natürliche, schraubenförmige Kräuselung zu entwickeln; und

vor dem Schritt des Sammelns der Fasern auf der Formoberfläche ein zumindest teilweises Abschrecken der Mehrkomponentenfasern, so daß die Fasern eine latente, schraubenförmige Kräuselung aufweisen, und ein Aktivieren der latenten schraubenförmigen Kräuselung.

19. Verfahren nach den Ansprüchen 15 bis 18, weiter umfassend den Schritt des Bildens einer Bahn aus gekräuselten, polymeren Strängen mit einer primären polymeren Komponente vor dem Schritt des Zusammenklebens der Fasern der Bahn.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Stränge eine natürliche, schraubenförmige Kräuselung aufweisen.

21. Verfahren zur Herstellung eines Verbundstoffmaterials nach den Ansprüchen 15 bis 20, wobei der Laminierungsschritt den Schritt des Anklebens der polymeren Folie am Vliesstoff mit einem Klebstoff umfaßt.

22. Verfahren zur Herstellung eines Verbundstoffmaterials nach den Ansprüchen 15 bis 21, wobei die Präge- und Laminierungsschritte gleichzeitig durch das gemeinsame Durchführen der polymeren Folie und des Vliesstoffes durch den Quetschbereich zwischen einem Paar Prägewalzen ausgeführt werden, wobei mindestens eine der Walzen erwärmt ist.

23. Verfahren zur Herstellung eines Verbundstoffmaterials, des weiteren umfassend den Schritt des Laminierens der Bahn an eine polymere Folie.

24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die polymere Folie im wesentlichen wasserundurchlässig ist.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, wobei die Präge- und Laminierungsschritte gleichzeitig durch das gemeinsame Durchführen der polymeren Folie und der Vliesbahn durch den Quetschbereich zwischen einem Paar Prägewalzen erfolgen, wobei mindestens eine der Walzen erwärmt ist.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 25, wobei der Prägeschritt den Schritt des Durchführens der Bahn durch den Quetschbereich zwischen einem Paar Prägewalzen umfaßt.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 25, wobei der Klebeschritt den Schritt des Durchblasens erwärmter Luft durch die Bahn umfaßt.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 27, wobei das wärmeaktivierte Klebstoffpolymer ein polymeres Pulver umfaßt, und der Klebeschritt die Schritte des Hinzufügens des wärmeaktivierten Polymers zur Bahn und das Erwärmen der Bahn zur Aktivierung des Klebepulvers umfaßt.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 28, wobei das wärmeaktivierte Klebepolymer Stränge des wärmeaktivierten Klebepolymers umfaßt, und der Klebeschritt die Schritte des Hinzufügens der Klebestränge zur Bahn und das Erwärmen der Bahn zur Aktivierung der Klebestränge umfaßt.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 29, weiter umfassend den Schritt des Kräuselns der Fasern oder der Stränge oder der Mehrkomponentenstränge vor dem Schritt der Bildung der Bahn.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 30, wobei die Endlosfasern oder Stränge eine primäre polymere Komponente umfassen, die sich kontinuierlich entlang der Länge der Fasern oder der Stränge erstreckt, wobei die primäre polymere Komponente eine Schmelztemperatur besitzt, und der Klebeschritt den Schritt des Erwärmens der Bahn auf eine Temperatur umfaßt, die ausreicht, um die Klebstoffkomponente zu aktivieren, und die niedriger ist als die Schmelztemperatur der primären polymeren Komponente der Fasern oder der Stränge.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 31, wobei die primäre polymere Komponente eine Schmelztemperatur aufweist, und der Klebeschritt den Schritt des Erwärmens der Bahn auf eine Temperatur umfaßt, die ausreicht, um die Klebstoffkomponente zu aktivieren, und die niedriger ist als die Schmelztemperatur der primären polymeren Komponente der Stränge.