DE10296874B4

DE10296874B4 - Verbundmaterial und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE10296874B4
Application number: DE10296874.8T
Authority: DE
Inventors: Mary Lucille DeLucia; Sandy Chi-Ching Tan
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2022-04-06
Also published as: KR20090063279A; US20020182396A1; DE10296874T5; MXPA03010502A; US6869670B2; KR20040006006A; GB2392645B; KR100994853B1; BR0210020A; GB2392645A; GB0329228D0; WO2002099174A1

Abstract

Verbundmaterial (10), das aufweist, eine erste Schicht (20), die eine Vielzahl von Öffnungen (22) enthält, und einen Unteraufbau (30), der mit der ersten Schicht (20) verbunden ist, wobei der Unteraufbau (30) und die erste Schicht (20) eine Vielzahl von Fächern (41) definieren zum Ermöglichen eines Durchgangs von Fluiden durch das Verbundmaterial (10), wobei die Fächer (41) einen dreieckigen Querschnitt aufweisen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundmaterial.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die GB 2 284 786 A beschreibt ein Verbundmaterial enthaltend ein flüssigkeitsdurchlässiges, abgestepptes Filmmaterial mit einer Vielzahl von parallelen Schlitzen, das mit einer Substratschicht zusammenlaminiert ist. Aufgrund der Herstellungsbedingungen wird es dem Verbundmaterial ermöglicht, sobald der geschlitzte Film und die Substratschicht zusammenlaminiert worden sind, sich zusammenzuziehen, wodurch dem Verbundmaterial ein faltiges oder abgestepptes Erscheinungsbild mit einer gewellten Oberfläche verliehen wird. Die gewellte Oberfläche bewirkt ebenfalls, dass die Schlitze eine Vielzahl von Öffnungen bilden, die senkrecht zur Zentralebene des Films ausgerichtet sind. Das Verbundmaterial kann unter anderen als Deckschicht für absorbierende Hygieneartikel verwendet werden.
Herkömmliche Lagen, die in absorbierenden Artikeln der persönlichen Hygiene verwendet werden, sind nicht für Fluide hoher Viskosität vorgesehen, die Teilchen enthalten, zum Beispiel Menstruationsflüssigkeit oder flüssige Darmabgänge. Im Ergebnis lecken die herkömmlichen Lagen, die in absorbierenden Artikeln der persönlichen Hygiene verwendet werden, und tragen zu einer geringen Hautverträglichkeit bei. Viele herkömmliche Lagen absorbieren Wasser von den Fluiden hoher Viskosität. Die herkömmlichen Lagen sind jedoch im Allgemeinen nicht für die Teilchenaufnahme vorgesehen. Im Ergebnis besteht die Neigung, dass die Teilchen, die innerhalb der Fluide hoher Viskosität enthalten sind, sich während der Absorption des Wassers abtrennen und dazu tendieren, auf der Oberfläche der Lage zu verbleiben, wodurch unerwünschte Wechselwirkungen mit der Haut des Trägers erzeugt werden.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
In Antwort auf die erläuterten Schwierigkeiten und Probleme, die im Stand der Technik gegeben sind, wurde ein Verbundmaterial gemäß des unabhängigen Anspruchs 1 entwickelt, das zur Verwendung als Lagensystem in absorbierenden Produkten für die persönliche Hygiene zum Ermöglichen eines Durchgangs von Fluiden durch das Verbundmaterial geeignet ist.
Das Verbundmaterial enthält eine erste Schicht, z. B. einen Film, eine Film- und Faserkombination oder ein gesponnenes Material mit einem Flächengewicht von 10,17 g/m² (0,3 osy) bis 84,78 g/m² (2,5 osy), und insbesondere 14,92 g/m² (0,44 osy) bis 33,91 g/m² (1,0 osy).
Die erste Schicht des erfindungsgemäßen Verbundmaterials enthält eine Vielzahl von Öffnungen, die sich durch sie hindurch erstrecken, um den Durchgang von Fluiden, z. B. von Fluiden hoher Viskosität, einschließlich der Teilchen, die darin enthalten sind, durch die erste Schicht zu ermöglichen. Bevorzugt hat die erste Schicht, die die Öffnungen ausbildet, eine Ausrichtung in z-Richtung, um den Fluidfluss durch die erste Schicht zu lenken und um ein Wiederbenetzen oder einen Fluidfluss zurück durch die erste Schicht zu verhindern. Die erste Schicht kann aus einem hydrophoben Material hergestellt sein, um den Fluidfluss durch die erste Schicht weiterzulenken und die Separation und das Sammeln von Fluid und der Teilchen an einer Oberfläche der ersten Schicht zu verhindern, die ansonsten die Haut des Trägers berühren könnten.
Die Öffnungen können einen Durchmesser von 100 μm bis 10.000 μm haben und können durch verschiedene, herkömmliche Verfahren, z. B. Stanzen, Stiftprägen und thermisches Prägen ausgebildet werden.
Das erfindungsgemäße Verbundmaterial enthält zudem einen Unteraufbau, der mit der ersten Schicht verbunden ist. Zum Beispiel kann der Unteraufbau mit der ersten Schicht unter Verwendung von thermischem Verbinden, Kleben und/oder anderen Verbindungstechniken, die im Stand der Technik bestens bekannt sind, verbunden werden. Der Unteraufbau kann gefaltet, gewellt, wärmebehandelt oder geprägt sein und hat einen hohen Elastizitätsmodul und eine hohe Nachgiebigkeit, damit er seinen Aufbau während des Verpackens und der Verwendung beibehalten kann.
Bevorzugt ist der Unteraufbau ein dreidimensionales, ungewobenes Material oder eine Materialbahn. Schmelzgeblasene und spinnverbundene, fasrige, ungewobene Materialien arbeiten besonders gut als Materialien, aus denen der Unteraufbau ausgebildet wird. Ein besonders gut geeignetes, spinnverbundenes, ungewobenes Material für den Unteraufbau ist aus spinnverbundenen Mantel/Kern- oder Nebeneinander-Polyethylen/Polypropylen-Bikomponentenfasern hergestellt.
Die erste Schicht und der Unteraufbau begrenzen eine Vielzahl von Hohlräumen zum Ausbilden eines Durchgangs von Fluiden durch das Verbundmaterial. Die Hohlräume bilden eine Vielzahl von Fächern aus, die eine im Allgemeinen dreieckige Querschnittsfläche haben, um den Durchgang der Fluide durch das Verbundmaterial zu ermöglichen. Bevorzugt haben die Fächer eine maximale Höhe von 0,1 cm bis 2,0 cm und eine maximale Breite von 0,1 cm bis 2,0 cm.
Das Verbundmaterial kann im Allgemeinen an einen absorbierenden Kern angelegt sein oder einen absorbierenden Kern umhüllen. Zudem kann das Verbundmaterial mit dem absorbierenden Kern verbunden oder mit diesem laminiert sein. Da das hochviskose Fluid durch die erste Schicht in den Unteraufbau fließt, werden die Teilchen von dem Fluid abgetrennt und innerhalb der Hohlräume, die in dem Verbundmaterial ausgebildet sind, eingefangen. Das Fluid wird durch den Unteraufbau absorbiert und in dem absorbierenden Kern aufgenommen, um eine Leckage und ein Wiederbenetzen zu verhindern. Eine flüssigkeitsundurchlässige Rückschicht kann auf der anderen Seite des absorbierenden Kerns (gegenüberliegend zu der Deckschicht) angeordnet sein, um eine Wasserabsorption durch den absorbierenden Kern und in die umliegende Umgebung, z. B. in die Kleidung oder in ein Betttuch, zu verhindern.
Unter Berücksichtigung des Vorhergehenden ist es ein Merkmal und ein Vorteil der Erfindung, ein Linersystem zur Verwendung in absorbierenden Hygieneprodukten bereitzustellen, das einen Fluiddurchgang durch das Verbundmaterial ermöglicht einschließlich dem Maskieren von Fluiden hoher Viskosität, die Teilchen enthalten.
Es ist auch ein Merkmal und ein Vorteil der Erfindung, ein Linersystem zur Verwendung in absorbierenden Hygieneprodukten bereitzustellen, worin Fluide absorbiert werden und von den Teilchen, die darin enthalten sind, getrennt werden, wenn die Fluide durch das Linersystem hindurchgehen.
Es ist auch ein Merkmal und ein Vorteil der Erfindung, ein Linersystem zur Verwendung in absorbierenden Hygieneprodukten bereitzustellen, das eine Vielzahl von Hohlräumen zum Aufnehmen und Handhaben von Fluiden hoher Viskosität, die Teilchen enthalten, bereitzustellen.
DEFINITIONEN
Der Ausdruck ”Film” bezieht sich auf einen thermoplastischen Film, der unter Verwendung eines Filmextrusions- und/oder Herstellungsprozesses hergestellt wird, z. B. eines Gießfilm-Extrusionsprozesses oder eines Blasfilm-Extrusionsprozesses. Der Ausdruck umfasst gelochte Filme, geschlitzte Filme und andere poröse Filme, die Flüssigkeitsübertragungsfilme bilden, und auch Filme, die Flüssigkeit nicht übertragen bzw. nicht transportieren. Der Ausdruck umfasst auch filmähnliche Materialien, die als offenzellige Schäume existieren.
Der Ausdruck ”ungewobener Stoff” oder „ungewobenes Material” bezieht sich auf ein Material bzw. eine Materialbahn, das bzw. die einen Aufbau aus einzelnen Fasern oder Fäden hat, die ineinander liegen, aber nicht in einer erkennbaren Art und Weise wie in einem gestrickten Stoff. Ungewobene Stoffe oder Materialbahnen sind durch viele Prozesse, wie zum Beispiel dem Schmelzblasprozess, dem Spinnverbindungsprozess und den bondkardierten Materialprozessen hergestellt worden. Das Flächengewicht der ungewobenen Stoffe wird für gewöhnlich in Unzen des Materials pro Quadratyard (osy) oder Gramm pro Quadratmeter (g/m²) ausgedrückt und die nützlichen Faserdurchmesser werden für gewöhnlich in Mikrometer ausgedrückt. (Für die Umwandlung von osy in g/m² werden die osy mit 33,91 multipliziert).
Der Ausdruck ”spinnverbundene Fasern” bezieht sich auf Fasern kleinen Durchmessers, die durch Extrudieren geschmolzenen, thermoplastischen Materials als Filamente oder Fasern von einer Vielzahl von feinen, für gewöhnlich kreisförmigen Düsen eines Spinnwerks ausgebildet werden, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann schnell reduziert wird, wie zum Beispiel in US 4,340,563 A für Appel et al., US 3,692,618 A für Dorschner et al., US 3,802,817 A für Matsuki et al., US 3,338,992 A und US 3,341,394 A für Kinney, US 3,502,763 A für Hartmann und US 3,542,615 A für Dobo et al. beschrieben. Spinnverbundene Fasern sind im Allgemeinen nicht klebrig, wenn sie auf einer Sammeloberfläche abgelagert werden. Spinnverbundene Fasern sind im Allgemeinen kontinuierlich und haben Durchschnittsdurchmesser (aus einer Probe von mindestens 10) größer als 7 μm und genauer zwischen 10 und 20 μm. Die Fasern können auch Formen haben, wie jene, die in US 5,277,976 A für Hogle et al., US 5,466,410 A für Hills und US 5,069,970 A und US 5,057,368 A für Largman et al. beschrieben sind, die Hybride mit unkonventionellen Formen beschreiben.
Der Ausdruck ”schmelzgeblasene Fasern” betrifft Fasern, die durch Extrudieren eines geschmolzenen, thermoplastischen Materials durch eine Vielzahl von feinen, im Allgemeinen kreisförmigen Düsen als geschmolzene Fäden oder Filamente in konvergierenden Gasströmen (zum Beispiel Luft) mit hoher Geschwindigkeit für gewöhnlich heiß ausgebildet werden, die die Filamente oder das geschmolzene thermoplastische Material strecken, um ihren Durchmesser zu vermindern, der bis zu einem Mikrofaserdurchmesser sein kann. Die schmelzgeblasenen Fasern werden dann durch den Gasstrom hoher Geschwindigkeit getragen und auf einer Sammeloberfläche abgelagert, um eine Materialbahn aus zufällig verteilten, schmelzgeblasenen Fasern ausbilden zu können. Ein solcher Prozess ist zum Beispiel in US 3,849,241 A für Butin et al. offenbart. Schmelzgeblasene Fasern sind Mikrofasern, die kontinuierlich oder diskontinuierlich sein können, die im Allgemeinen kleiner als 10 μm im Durchschnittsdurchmesser sind und im Allgemeinen klebrig sind, wenn sie auf der Sammeloberfläche abgelagert werden.
Der Ausdruck ”Polymer” enthält beispielsweise Homopolymere, Copolymere, z. B. Block-, Pfropf-, Zufalls- und alternierende Copolymere, Terpolymere usw., und Mischungen und Modifikationen davon. Zudem soll der Ausdruck ”Polymer” auch alle möglichen geometrischen Konfigurationen des Moleküls enthalten. Diese Konfigurationen enthalten beispielsweise isotaktische, syndiotaktische und zufällige Symmetrien.
”Bikomponentenfasern” bezieht sich auf Fasern, die aus mindestens zwei Polymeren ausgebildet worden sind, die aus separaten Extrudern extrudiert werden, aber zusammengesponnen werden, um eine Faser ausbilden zu können. Die Polymere werden in im Wesentlichen konstant angeordneten, getrennten bzw. unterschiedlichen Zonen entlang des Querschnitts der Bikomponentenfasern angeordnet und erstrecken sich kontinuierlich entlang der Länge der Bikomponentenfasern. Der Aufbau einer solchen Bikomponentenfaser kann zum Beispiel eine Mantel/Kernanordnung sein, worin ein Polymer von einem anderen umgeben ist, oder kann eine Nebeneinanderanordnung oder eine ”Inseln-im-Meer”-Anordnung sein. Bikomponentenfasern werden in US 5,108,820 A für Kaneko et al., US 5,336,552 A für Strack et al. und EP 0 586 924 A1 gelehrt. Für Bikomponentenfasern können die Polymere in Verhältnissen von 75/25, 50/50, 25/75 oder in irgendwelchen anderen, gewünschten Verhältnissen vorhanden sein.
Der Ausdruck ”Zweikomponentenfasern” bezieht sich auf Fasern, die aus mindestens zwei Polymeren ausgebildet worden sind, die von dem gleichen Extruder als eine Mischung extrudiert werden. Zweikomponentenfasern haben nicht die verschiedenen Polymerkomponenten, die in relativ konstant angeordneten, getrennten Zonen entlang der Querschnittsfläche der Faser angeordnet sind, und die verschiedenen Polymere sind für gewöhnlich auch nicht entlang der Gesamtlänge der Faser kontinuierlich, sondern bilden typischerweise vielmehr Fibrillen oder Protofibrillen aus, die zufällig beginnen und enden. Zweikomponentenfasern werden manchmal auch als Multikomponentenfasern bezeichnet. Fasern dieses allgemeinen Typs werden zum Beispiel durch US 5,108,827 A und US 5,294,482 A an Gessner gelehrt.
Der Ausdruck ”bondkardiertes Material” bezieht sich auf Materialien bzw. Materialbahnen, die aus Spinnfasern bzw. Stapelfasern hergestellt werden, die durch eine Kombinier- oder Kardiereinheit gesendet werden, die die Spinnfasern in der Maschinenrichtung auseinander brechen und ausrichten, um ein im Allgemeinen in Maschinenrichtung ausgerichtetes, fasriges, ungewobenes Material ausbilden zu können.
Diese Fasern werden für gewöhnlich in Ballen gekauft, die in einem Aufnehmer angeordnet werden, der die Fasern vor der Kardiereinheit trennt. Sobald die Materialbahn bzw. das Material ausgebildet worden ist, wird es dann durch mindestens ein Bondverfahren von mehreren, bekannten Bondverfahren verbunden. Ein solches Bondverfahren ist Pulverbonden, worin ein pulveriger Kleber durch die Materialbahn verteilt und dann aktiviert wird, für gewöhnlich durch Erwärmen des Materials und des Klebers mit heißer Luft. Ein weiteres geeignetes Bondverfahren ist Musterbonden, worin erwärmte Glättungswalzen oder eine Ultraschallbondausrüstung verwendet werden, um die Fasern miteinander für gewöhnlich in einem örtlich begrenzten Bondmuster verbinden zu können, obwohl die Materialbahn bzw. das Material auch über seine gesamte Oberfläche gebondet werden kann, wenn dies gewünscht wird. Ein weiteres geeignetes und gut bekanntes Bondverfahren, insbesondere, wenn Zweikomponentenspinnfasern verwendet werden, ist das Bonden durch Luft bzw. Durchluftbonden.
Der Ausdruck ”persönliches Hygieneprodukt” oder ”absorbierendes Produkt für persönliche Hygiene” bedeutet feminine Hygieneprodukte, Windeln, Trainingshosen, absorbierende Unterhosen, Erwachsenen-Inkontinenzprodukte, Wischtücher, Wundversorgungsprodukte, einschließlich Bandagen und Ähnliches.
Der Ausdruck ”thermoplastisch” beschreibt ein Material, das weich wird, wenn es Wärme ausgesetzt wird, und das im Wesentlichen in einen nichtweichen Zustand zurückkehrt, wenn es auf Raumtemperatur gekühlt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Verbundmaterials, das einen Unteraufbau hat, der an einer ersten Schicht angelegt ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine Querschnittsansicht eines absorbierenden Produkts für persönliche Hygiene mit einem Verbundmaterial in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung;
3 ist eine schematische Seitenansicht eines Typs einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Unteraufbaus, der, wenn er an eine erste Schicht angelegt ist, eine Vielzahl von Hohlräumen zum Unterbringen eines Durchgangs für Fluide durch das zusammengesetzte Material definiert, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
4 ist eine schematische Seitenansicht eines Typs einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Unteraufbaus, der, wenn er an eine erste Schicht angelegt ist, eine Vielzahl von Hohlräumen zum Unterbringen eines Durchgangs für Fluide durch das zusammengesetzte Material definiert, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verbundmaterial 10, das zur Verwendung als ein Lagensystem in absorbierenden Produkten für die persönliche Hygiene zum Aufnehmen bzw. Erzeugen eines Durchgangs für Fluide durch das Verbundmaterial 10 geeignet ist, in 1 und 2 gezeigt. In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Verbundmaterial 10 insbesondere zum Maskieren, Abdecken bzw. Aufnehmen von Fluiden hoher Viskosität geeignet, die Teilchen enthalten. Obwohl Bezugnahmen, die hier gemacht werden, auf absorbierende Produkte für persönliche Hygiene gelenkt sind, ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass das Verbundmaterial in Übereinstimmung mit der Erfindung für Artikel oder Produkte verwendet werden kann, die nicht absorbierende Produkte für persönliche Hygiene sind. Diese Artikel oder Produkte enthalten z. B. Stoffe zum Zuführen von Fluiden, Abstandsschichten, Befestigungen, Filtermedien für Flüssigkeits- und Luftfilterungsanwendungen, Gesichtsmasken, Wischtücher und Ähnliches. Beispiele dafür sind Stoffe, die eine Creme oder eine Seife abgeben, Wischtücher, die mit reinigenden Mitteln imprägniert sind, Reinigungsprodukte, die Material von der Oberfläche, die gereinigt wird, wegkratzen und abführen, und andere Produkte, deren Funktion von der Porosität und der Oberflächengestaltung abhängen.
Das Verbundmaterial 10 der Erfindung enthält eine erste Schicht 20, z. B. eine thermoplastische Innenlage. Die erste Schicht 20 ist auf einer äußeren Abdeckung 46 und einem absorbierenden Kern 44 (2) liegend gezeigt und kann, aber muss nicht, die gleichen Abmessungen wie die äußere Abdeckung 46 oder der absorbierende Kern 44 haben. Die erste Schicht 20 ist bevorzugt nachgiebig, fühlt sich weich an und ist nichtreizend für die Haut des Trägers. Zudem kann die erste Schicht 20 weniger hydrophil als der absorbierende Kern 44 sein, um dem Träger eine relativ trockene Oberfläche bereitzustellen und um zu ermöglichen, dass Flüssigkeit vollständig durch ihre Dicke hindurchgehen kann. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die erste Schicht 20 eine schrumpfbare, erste Schicht mit einem Flächengewicht von 10,17 g/m² (0,3 osy) bis 84,78 g/m² (2,5 osy) und insbesondere von 14,92 g/m² (0,44 osy) bis 33,91 g/m² (1,0 osy). Die schrumpfbare erste Schicht 20 kann erwärmt werden, um das Verbundmaterial 10, wie untenstehend beschrieben, herzustellen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die für die Trennung und das Auffangen von flüssigem Darmabgang und für die Aufnahme von Menstruationsflüssigkeiten geeignet ist, enthält die erste Schicht 20 eine Vielzahl von Öffnungen 22. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, enthält mindestens ein Abschnitt der ersten Schicht 20 die Öffnungen 22, die sich durch die erste Schicht 20 erstrecken, um den Durchgang der Fluide mit hoher Viskosität einschließlich der Teilchen, die darin enthalten sein können, durch die erste Schicht 20 zu ermöglichen. Bevorzugt hat die erste Schicht 20, die die Öffnungen 22 ausbildet, eine Ausrichtung in z-Richtung, um den Fluidfluss durch die erste Schicht 20 lenken zu können und ein Wiederbenetzen oder einen Fluidfluss zurück durch die erste Schicht 20 verhindern zu können. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die erste Schicht 20 hydrophob, um den Fluidfluss durch die erste Schicht 20 weiter verstärkt lenken zu können und die Separation und das Sammeln des Fluids und/oder der Teilchen an einer Oberfläche der ersten Schicht 20 zu verhindern, die die Haut des Trägers berührt.
Die Öffnungen 22 können einen Durchmesser von 100 Mikrometer bis 10.000 Mikrometer haben und können durch mehrere herkömmliche Verfahren ausgebildet werden, z. B. Stanzen, Stiftprägen und thermischem Prägen.
Die mit Öffnungen versehene, erste Schicht 20 kann aus einer breiten Auswahl von Stoffmaterialien hergestellt werden, wie zum Beispiel synthetischen Fasern (z. B. Polyester- oder Propylenfasern), natürlichen Fasern (z. B. Holz- oder Baumwollfasern), einer Kombination aus natürlichen und synthetischen Fasern, porösen Schäumen, netzförmigen Schäumen, Kunststofffilmen oder Ähnlichen. Verschiedene gewobene und ungewobene Stoffe können für die mit Öffnungen versehene, erste Schicht 20 verwendet werden. Zum Beispiel kann die mit Öffnungen versehene erste Schicht 20 aus einem schmelzgeblasenen oder spinnverbundenen Material aus Polyolefinfasern zusammengesetzt sein. Die mit Öffnungen versehene, erste Schicht 20 kann auch ein bondkardiertes Material sein, das aus natürlichen und/oder synthetischen Fasern zusammengesetzt ist. Die erste Schicht 20 kann aus einem im Wesentlichen hydrophoben Material zusammengesetzt sein und das hydrophobe Material kann optional mit einem oberflächenaktiven Mittel behandelt sein oder sonstwie verarbeitet sein, um einen gewünschten Grad an Benetzbarkeit und hydrophiler Eigenschaft erzeugen zu können. Zum Beispiel kann das Material oberflächenbehandelt werden mit 0,10 Gewichtsprozent bis 0,50 Gewichtsprozent, und bevorzugter von 0,20 Gewichtsprozent bis 0,40 Gewichtsprozent eines oberflächenaktiven Mittels, das von der Cognis Corp. aus Ambler, PA erhältlich ist und in Cincinnati, OH unter dem Markennamen GLUCOPON^® hergestellt wird. Weitere geeignete, oberflächenaktive Mittel bzw. Tenside können auch verwendet werden. Das oberflächenaktive Mittel kann durch ein herkömmliches Mittel, wie zum Beispiel Sprayen, Drucken, Bürstenbeschichten oder Ähnlichem, aufgetragen werden. Das oberflächenaktive Mittel kann auf die gesamte, erste Schicht 20 aufgetragen werden oder kann selektiv auf bestimmte Abschnitte der ersten Schicht 20 aufgetragen werden, wie zum Beispiel dem Mittenabschnitt entlang der Zentrallängslinie.
Eine geeignete, flüssigkeitsdurchlässige, geöffnete, erste Schicht 20 ist ein ungewobenes Bikomponentenmaterial mit einem Flächengewicht von 1 bis 100 Gramm pro Quadratmeter (g/m²), geeigneterweise von 20 bis 40 g/m² und noch geeigneter von 27 g/m². Das ungewobene Bikomponentenmaterial kann ein spinnverbundenes Bikomponentenmaterial oder ein bondkardiertes Bikomponentenmaterial sein. Geeignete Bikomponentenfasern enthalten eine Polyethylen/Polypropylen-Bikomponentenfaser, die von der CHISSO Corporation, Osaka, Japan erhältlich ist. In dieser speziellen Bikomponentenfaser bildet das Polypropylen den Kern und das Polyethylen den Mantel der Faser. Bevorzugt hat die Bikomponentenfaser einen Prozentsatz an Polymerkomponenten in dem Bereich von 10–90% Polyethylen/90–10% Polypropylen, bevorzugter 25–75% Polyethylen/75–25% Polypropylen und am bevorzugtesten 40–60% Polyethylen/60–40% Polypropylen. Weitere Faserausrichtungen sind möglich, wie zum Beispiel vielkeulig, nebeneinander, Ende-zu-Ende oder Ähnliche. Obwohl die äußere Abdeckung 46 und die erste Schicht 20 elastomere Materialien enthalten können, kann es bei einigen Ausführungsformen des zusammengesetzten Aufbaus erwünscht sein, dass er im Allgemeinen unelastisch ist, wobei die äußere Abdeckung 46, die erste Schicht 20 und der absorbierende Kern 44 Materialien enthalten, die im Allgemeinen nicht elastomer sind.
Die erste Schicht 20 kann aus irgendeinem geeigneten filmausbildenden, thermoplastischen Polymer ausgebildet sein. Beispiele von geeigneten Polymeren sind Polyethylen, Polypropylen, Copolymere von im Wesentlichen Ethylen und C₃-C₁₂-α-Olefinen (allgemein bekannt als lineares Polyethylen niedriger Dichte), Copolymere von hauptsächlich Propylen mit Ethylen und/oder C₄-C₁₂-α-Olefinen und flexible Polyolefine, die Polymere auf Propylenbasis enthalten mit sowohl ataktischen als auch isotaktischen Propylengruppen in der Hauptpolypropylenkette. Weitere geeignete Polymere enthalten ohne Beschränkung Elastomere, z. B. Polyurethane, Copolyetherester, Polyamid-Polyether-Blockcopolymere, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Blockcopolymere mit der allgemeinen Formel A-B-A' oder A-B, zum Beispiel Copoly-(Styrol/Ethylen-Butylen), Styrol-Poly-(Ethylen-Propylen)-Styrol, Styrol-Poly-(Ethylen-Butylen)-Styrol, Polystyrol/Poly(Ethylen-Butylen)/Polystyrol, Poly(Styrol/Ethylen-Butylen/Styrol) und Ähnliches. Metallocenkatalysierte Polyolefine sind auch nützlich, einschließlich jener, die in US 5,571,619 A , US 5,322,728 A und US 5,272,236 A beschrieben sind.
Das Verbundmaterial 10 enthält weiterhin einen Unteraufbau 30, der mit der ersten Schicht 20 verbunden ist. Der Unteraufbau 30 kann gefaltet, gewellt, wärmeausgebildet oder geprägt sein und hat einen hohen Elastizitätsmodul und eine hohe Elastizität, damit er seinen Aufbau während des Packens und der Verwendung aufrechterhalten kann. Der Unteraufbau 30 kann mit der ersten Schicht 20 laminiert oder mit dieser unter Verwendung von thermischem Bonden, Klebebonden und/oder anderen Bondtechniken verbunden sein, die im Stand der Technik bestens bekannt sind. Thermisches Punktbonden oder Klebstoffspiralbonden werden bevorzugt, da diese Bondverfahren den Unteraufbau 30 nicht beschädigen. Der Unteraufbau 30 hat bevorzugt ein Flächengewicht von 6,78 g/m² (0,2 osy) bis 67,82 g/m² (2,0 osy), bevorzugter von 10,17 g/m² (0,3 osy) bis 50,87 g/m² (1,5 osy).
Bevorzugt ist der Unteraufbau 30 ein dreidimensionales, ungewobenes Material oder eine ungewobene Stoffbahn. Schmelzgeblasene oder spinnverbundene, faserige, ungewobene Materialien arbeiten besonders gut als Materialien, aus denen der Unteraufbau 30 hergestellt ist. Wie vorstehend erläutert, werden schmelzgeblasene Materialien aus Fasern hergestellt, die durch Extrudieren eines geschmolzenen, thermoplastischen Materials durch eine Vielzahl von feinen, für gewöhnlich kreisförmigen Spinndüsen als geschmolzene Fäden oder Filamente in einem erwärmten Luftstrom hoher Geschwindigkeit ausgebildet werden, der die Filamente aus geschmolzenem, thermoplastischem Material dünner macht, um ihre Durchmesser zu reduzieren. Danach werden die schmelzgeblasenen Fasern durch den Gasstrom hoher Geschwindigkeit getragen und auf einer Sammelfläche abgelagert, um eine Materialbahn aus ungleichmäßig bzw. zufällig verteilten, schmelzgeblasenen Fasern ausbilden zu können.
Wie vorstehend erläutert wurde, werden spinnverbundene, ungewobene Materialien aus Fasern hergestellt, die durch Extrudieren eines geschmolzenen, thermoplastischen Materials als Filamente aus einer Vielzahl von feinen, für gewöhnlich kreisförmigen Kapillaren bzw. Düsen in einem Spinnwerk ausgebildet werden, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann schnell reduziert wird, z. B. durch nicht-eduzierende oder eduzierende, fluidziehende oder andere gut bekannte Spinnbondmechanismen. Ein gut geeignetes spinnverbundenes, ungewobenes Material für den Unteraufbau 30 ist aus spinnverbundenen Mantel/Kern- oder Nebeneinander-Polyethylen/Polypropylen-Bikomponentenfasern hergestellt.
Die erste Schicht 20 und der Unteraufbau 30 begrenzen eine Vielzahl von Hohlräumen zum Ermöglichen eines Durchgangs von Fluiden durch das Verbundmaterial 10. Die Vielzahl von Hohlräumen 40 ist eine Vielzahl von Fächern 41, die zum Einfangen von Teilchen geeignet sind, die in den Fluiden hoher Viskosität enthalten sind, die durch die Öffnungen 22 in der ersten Schicht 20 hindurchgehen. Die Fächer 41 haben eine im Allgemeinen dreieckige Querschnittsfläche und stellen bevorzugt ausreichend Hohlraumvolumen bereit, um die Teilchen, die innerhalb der Fluide mit hoher Viskosität enthalten sind, aufzunehmen. Die Fächer 41 haben vorzugsweise eine maximale Höhe von 0,1 cm bis 2,0 cm. ”Die maximale Höhe” bezieht sich auf den Abstand, der von der Spitze bzw. dem Scheitel zu dem Boden bzw. der Basis oder Grundfläche des Faches 41 gemessen wird, wobei die Basis des Faches 41 als der Abstand von einem Punkt oder einer Linie des Unteraufbaus 30 mit der ersten Schicht 20 zu einem benachbarten Punkt oder einer Linie definiert ist. Das Fach 41 hat bevorzugt eine maximale Breite von 0,1 cm bis 2,0 cm. ”Maximale Breite” bezieht sich auf den Abstand, der von einem Punkt oder einer Linie des Unteraufbaus 30 mit der ersten Schicht 20 zu einem benachbarten Punkt oder einer benachbarten Linie gemessen wird, d. h. der Länge der Basis.
Der Unteraufbau 30 mit dem Aufbau und der Vielzahl von Hohlräumen 40, die durch den Unteraufbau 30 und die erste Schicht 20 definiert werden, können durch mehrere unterschiedliche Verfahren erzeugt werden. Zum Beispiel umfasst ein erstes Verfahren zum Erzeugen des Unteraufbaus 30 das Kreppen einer ungewobenen Materialbahn, wie in 3 gezeigt ist. Die ungewobene Materialbahn kann irgendein Typ von thermoplastischem, ungewobenem Material sein. Zum Beispiel kann die ungewobene Materialbahn ein spinnverbundenes Material, ein schmelzgeblasenes Material, ein bondkardiertes Material oder eine Kombination sein, die eines oder alle der vorstehenden Materialien enthält. Bevorzugt ist die Materialbahn eine spinnverbundene Materialbahn. Eine breite Vielfalt von thermoplastischen Polymermaterialien kann verwendet werden, um die ungewobene Materialbahn herzustellen. Beispielhafte Polymermaterialien enthalten Polypropylen, Polyethylen (hoher und niedriger Dichte), Ethylen-Copolymere mit C₃-C₂₀-α-Olefinen, Propylen-Copolymere mit Ethylen oder C₄-C₂₀-α-Olefinen, Buten-Copolymere mit Ethylen, Propylen oder C₅-C₂₀-α-Olefinen, Polyvinylchlorid, Polyester, Polyamide, Polyfluorkohlenstoffe, Polyurethan, Polystyrol, Polyvinylalkohol, Caprolactame und Cellulose- und Acrylsäureharze. Bikomponentenfasern aufweisende und Zweikomponentenfasern aufweisende thermoplastische Materialien können auch verwendet werden und auch Materialien, die Mischungen aus einem oder mehreren der vorstehend aufgelisteten, thermoplastischen Polymere enthalten. Das Material kann ein Flächengewicht von 6,78 g/m²–67,82 g/m² (0,2–2,0 osy) vor dem Kreppen haben, und bevorzugt von 10,17 g/m²–50,87 g/m² (0,3–1,5 osy).
Am Anfang des Kreppvorgangs wird eine ungewobene Materialbahn 52 von einer Vorratsrolle 48 abgewickelt. Die ungewobene Materialbahn 52 wird einer ersten Kreppstation 54, einer zweiten Kreppstation oder beiden zugeführt.
Wie in 3 gezeigt ist, wird eine erste Seite 53 der Materialbahn 52 unter Verwendung der ersten Kreppstation 54 gekreppt. Die erste Kreppstation 54 enthält eine erste Druckstation, die eine untere, strukturierte oder glatte Druckwalze 55, eine obere, glatte Gegenwalze 56 und ein Rollen- oder Walzenbad 58, und auch eine Trocknungstrommel 60 und eine zugeordnete Krepp- oder Stauchklinge 62 hat.
Die Walzen 55 und 56 nehmen die Materialbahn 52 auf und führen sie nach vorne. Da sich die Walzen 55 und 56 drehen, taucht die strukturierte oder glatte Druckwalze 55 in das Bad 58 ein, das ein Klebstoffmaterial enthält, und trägt das Klebstoffmaterial auf die erste Seite 53 der Materialbahn 52 mit einer teilweisen Deckung an einer Vielzahl von beanstandeten, entfernten Stellen oder in einer Gesamtdeckung auf. Die mit Klebstoff beschichtete Materialbahn 52 wird dann um die Trocknungstrommel 60 geführt, worauf die mit Klebstoff beschichtete Oberfläche 53 auf der Trocknungstrommel 60 klebt. Die erste Seite 53 der Materialbahn 52 wird dann unter Verwendung der Kreppklinge 62 gekreppt (d. h. von der Trommel angehoben und gebogen).
Eine zweite Seite 65 der Materialbahn 52 kann unter Verwendung einer weiten Kreppstation 64 gekreppt werden, die gleich oder ähnlich der ersten Kreppstation 54 ist, unabhängig davon, ob die erste Kreppstation 54 umgangen wurde oder nicht. Die zweite Kreppstation 64 enthält eine zweite Druckstation einschließlich einer unteren, strukturierten oder glatten Druckwalze 67, einer oberen, glatten Gegenwalze 68 und eines Druckbades 70 und enthält auch eine Trocknungstrommel 72 und eine zugehörige Kreppklinge 74.
Die Walzen 67 und 68 nehmen die Materialbahn 52 auf und führen sie nach vorne. Da sich die Walzen 67 und 68 drehen, taucht die strukturierte oder glatte Druckwalze 67 in das Bad 70 ein, das ein Klebstoffmaterial enthält, und trägt das Klebstoffmaterial auf die zweite Seite 65 der Materialbahn 52 mit einer teilweisen Deckung oder bei einer Vielzahl von beanstandeten, entfernten Stellen oder in einer Gesamtdeckung auf. Die mit Klebstoff beschichtete Materialbahn 52 wird dann um die Trocknungstrommel 72 geführt, worauf die klebstoffbeschichtete Oberfläche 65 auf der Trocknungstrommel 72 festklebt. Die zweite Seite 65 der Materialbahn 52 wird dann gekreppt (d. h. von der Trommel abgehoben und gebogen) unter Verwendung der Kreppklinge 74.
Nach dem Kreppen kann die ungewobene Materialbahn 52 durch eine Abkühlstation 76 hindurchgehen und auf eine Speicherwalze 78 gewickelt werden. Der Grad des Kreppens wird durch die Oberflächengeschwindigkeit der Speicherwalze 78 relativ zu der Oberflächengeschwindigkeit der Krepptrommel 72 beeinflusst. Die Oberflächengeschwindigkeit der Speicherwalze 78 ist langsamer als die Oberflächengeschwindigkeit der Krepptrommel 72 und die Differenz zwischen den beiden Geschwindigkeiten beeinflusst den Grad des Kreppens. Der Grad des Kreppens ist ein Maß des Kreppens und wird gemäß der nachfolgenden Gleichung berechnet:
worin S_d die Oberflächengeschwindigkeit der Krepptrommel und S_s die Oberflächengeschwindigkeit der Speicherwalze ist. Der Grad des Kreppens sollte im Allgemeinen 5–75%, bevorzugter 15–60% und am bevorzugtesten 25–50% sein.
Eine große Varietät von Klebstoffbondmaterialien kann verwendet werden, um die Fasern der Materialbahn 52 an den Stellen der Klebstoffauftragung zu verstärken und um temporär die Materialbahn 52 an der Oberfläche der Trocknungstrommel 60 und/oder 72 festzukleben. Elastomere Klebstoffe (d. h. Materialien, die zu einer Streckung von mindestens 75% ohne Reißen fähig sind) sind besonders geeignet. Geeignete Materialien enthalten ohne Beschränkung Styrolbutadien-Klebstoffe auf wässeriger Basis, Neopren, Polyvinylchlorid, Vinyl-Copolymere, Polyamide und Ethylenvinyl-Terpolymere. Das vorliegend bevorzugte Klebstoffmaterial ist eine Acrylpolymeremulsion, die von der B. F. Goodrich Company unter dem Markennamen HYCAR&reg^® verkauft wird. Der Klebstoff kann unter Verwendung der Drucktechnik, die vorstehend beschrieben wurde, aufgetragen werden oder alternativ durch Schmelzblasen, Schmelzsprayen, Tropfen, Spritzen oder irgendeine andere Technik aufgetragen werden, die eine teilweise Klebstoffdeckung oder eine gesamte Klebstoffdeckung auf der thermoplastischen, ungewobenen Materialbahn 52 ausbilden kann.
Das Kreppen der ungewobenen Materialbahn 52 findet primär in den gebondeten Flächen der ursprünglichen (”rohen”), ungewobenen Materialbahn 52 statt, entsprechend dem Bondmuster der ungewobenen Materialbahn. Als Ergebnis des Kreppens werden die verbundenen Bereiche aus der Ebene derart herausgebogen, dass ein permanentes Kreppen der Materialbahn 52 verursacht wird, und die Ausbildung von Bereichen mit Filamentschlaufen in den nichtgebondeten Bereichen wechselt sich mit den gekreppten, gebondeten Bereichen ab.
Die sich ergebende, gekreppte, ungewobene Materialbahn 52 hat eine niedrige Dichte, eine hohe Durchlässigkeit, eine ausgezeichnete Oberflächen- und Gesamtmassenweichheit, reversible Dehnungseigenschaften, eine Oberflächentopologie und eine permanente Faserausrichtung aus der Ebene heraus. Der Unteraufbau 30, der durch Kreppen der ungewobenen Materialbahn 52 erzeugt wird, wird mit der ersten Schicht 20 laminiert, um eine Vielzahl von Hohlräumen 40 erzeugen zu können.
Wie in 4 gezeigt ist, beginnt ein zweites Verfahren zum Herstellen der Hohlräume 40 mit dem Transportieren und Zuführen eines Rohmaterials 80 auf einer ersten sich bewegenden Oberfläche 82 in einem abgegrenzten Raum, der durch einen Walzenspalt 83 begrenzt wird, der zwischen der ersten sich bewegenden Oberfläche 82 und der zweiten sich bewegenden Oberfläche 84 ausgebildet ist. Eine Coformeinheit 86 zum Hinzufügen zusätzlichen Materials zu dem Rohmaterial 80 ist neben einem Auslass einer Faserverteilungseinheit 88 angebracht.
Die erste sich bewegende Oberfläche 82 bewegt sich in der Richtung des Pfeiles 81 mit einer gegebenen Geschwindigkeit. Das Rohmaterial 80 wird durch ein Vakuum 90 auf die erste sich bewegende Oberfläche 82 gedrückt. Wenn das Rohmaterial 80 durch den Waltenspalt 83 hindurchgeht, wird das Rohmaterial 80 zu der zweiten sich bewegenden Oberfläche 84, die sich in eine Richtung bewegt, die durch einen Pfeil 85 angegeben ist, mittels eines positiven Luftdrucks von einer Aufblasbox 92, die unterhalb der ersten sich bewegenden Oberfläche 82 angeordnet ist, und einem Transfervakuum 94 transportiert, das unterhalb der zweiten sich bewegenden Oberfläche 84 angeordnet ist. Die zweite sich bewegende Oberfläche 84 bewegt sich mit einer Geschwindigkeit, die langsamer als die Geschwindigkeit der ersten sich bewegenden Oberfläche 82 ist. In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung ist die Geschwindigkeit der ersten sich bewegenden Oberfläche 82 in einem Bereich von 1,25 mal bis 7 mal schneller als die Geschwindigkeit der zweiten sich bewegenden Oberfläche 84.
Die begrenzende Eigenschaft des Walzenspalts 83 ist derart, dass, wenn das Rohmaterial 80 in den Walzenspalt 83 eintritt und mit einer niedrigeren, langsameren Geschwindigkeit durch die zweite sich bewegende Oberfläche 84 mitgenommen wird, sich das Rohmaterial 80 in dem Walzenspalt anhäuft, was verursacht, dass die Fasern sich anhäufen und in eine z-Richtung versetzt werden, bis sich das Volumen des Walzenspalts 83 gefüllt hat. Genauer erfährt das Rohmaterial 80 eine Verlangsamung an dem Walzenspalt 83, weshalb sich das Rohmaterial 80 in der z-Richtung bewegt, bis es an der zweiten sich bewegenden Oberfläche 84 anschlägt und durch diese entfernt wird. Im Ergebnis weist der Unteraufbau 30, der aus dem Walzenspalt 83 austritt, mindestens eine Oberfläche und normalerweise beide Oberflächen mit Erhebungen oder Spitzen auf, wie in 4 gezeigt ist.
Obwohl dieses Verfahren zum Herstellen von Filmen mit Erhebungen und gefalteten Geweben geeignet ist, ist dieses Verfahren insbesondere zum Herstellen von überwiegend offenen, ungewobenen Materialbahnen oder ungewobenen Materialbahnen niedriger Dichte aus kontinuierlichen Fasern mit Komponenten in z-Richtung geeignet. Der Unteraufbau 30, der in Übereinstimmung mit diesen Verfahren hergestellt wird, ist eine ungewobene Materialbahn, die eine Vielzahl von im Wesentlichen kontinuierlichen Fasern mit einer z-Richtungsausrichtung aufweist und die die Hohlräume 40 ausbildet.
Die im Wesentlichen kontinuierlichen Fasern werden bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt, die aus homofilamenten Fasern, Bikomponentenfasern, Zweikomponentenfasern und Kombinationen davon besteht. Die im Wesentlichen kontinuierlichen Fasern sind bevorzugt aus Polymeren gebildet, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Polyolefinen, Polyamiden, Polyester, Polycarbonaten, Polystyrolen, thermoplastischen Elastomeren, Fluorpolymeren, Vinylpolymeren und Mischungen und Copolymeren davon besteht.
Geeignete Polyolefine enthalten beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen und Ähnliches; geeignete Polyamide enthalten beispielsweise Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 10, Nylon 12 und Ähnliches; und geeignete Polyester enthalten beispielsweise Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat und Ähnliche. Besonders geeignete Polymere zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind Polyolefine, die Polyethylen, zum Beispiel lineares Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen mittlerer Dichte, Polyethylen hoher Dichte und Mischungen davon enthalten; Polypropylen; Polybutylen und Copolymere und auch Mischungen davon. Zusätzlich können die geeigneten Polymere zur Faserausbildung thermoplastische Elastomere enthalten, die darin gemischt sind. Zudem können Spinnfasern bzw. Stapelfasern in der ungewobenen Materialbahn als Bindemittel verwendet werden. In einer Ausführungsform der Erfindung werden Bikomponentenpolyethylen/Polypropylenpolymeren nebeneinander verwendet.
Um eine Stabilität des Produktmaterials bereitstellen zu können, wird die ungewobene Materialbahn entweder durch Anwendung eines Klebstoffs aus dem Klebstoffsystem 96 oder durch thermisches Bonden, z. B. durch Durchluftbonden, einen Kalander oder Ähnliches oder mittels eines Heißluftmessers 98 gebondet. Ein Heißluftmesser 100 wird verwendet, um die einzelnen Polymerfasern an verschiedenen Stellen derart zu bonden, dass die Materialbahn eine größere Festigkeit und eine größere strukturelle Beständigkeit für nachfolgende Behandlungen hat, z. B. den Durchgang durch eine Luftbond(TAB)-Einheit 104. Ein herkömmliches Heißluftmesser enthält ein Rohr bzw. einen Dorn mit einem Schlitz, der einen Strom heißer Luft auf die Oberfläche der ungewobenen Materialbahn bläst. Diese Heißluftmesser werden zum Beispiel in den US 5,707,468 A für Arnold et al. beschrieben.
Wie in 4 gezeigt ist, wird das Rohmaterial 80 aus im Wesentlichen kontinuierlichen Fasern auf die erste sich bewegende Oberfläche 82 von einer Faserverteilungseinheit 88 aus zugeführt. Es ist Fachleuten jedoch klar, dass bestimmte Rohmaterialfasern direkt auf der ersten sich bewegenden Oberfläche 82 ausgebildet werden können oder von vorher bewickelten Spulen oder Ähnlichem abgewickelt werden können.
Geeignete Rohmaterialien können aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus spinnverbundenen, schmelzverbundenen, spinnverbundenen-schmelzverbundenen-spinnverbundenen Laminaten, Coform, Spinnbond-Film-Spinnbond Laminaten, Bikomponentenspinnbondmaterial, Bikomponenten-schmelzgeblasenem Material, Zweikomponentenspinnbondmaterial, zweibestandteilsschmelzgeblasenem Material, superabsorbierendem Material und Kombinationen davon besteht.
Die Eigenschaften des Materials, das in Übereinstimmung mit diesem Verfahren hergestellt wird, kann durch Variieren zum Beispiel der Verfahrenselemente wie die Walzenspaltgeometrie, einschließlich des vertikalen Abstands zwischen der ersten sich bewegenden Oberfläche 82 und der zweiten sich bewegenden Oberfläche 84 und auch dem Grad der Überlappung zwischen der ersten sich bewegenden Oberfläche 82 und der zweiten sich bewegenden Oberfläche 84, der Vakuumfestigkeit und Anordnung des Verbindungsmechanismus und der Geschwindigkeiten des Materials, das in den Walzenspalt 83 eintritt oder ihn verlässt, variiert werden. Die Art der Faser kann natürlich einen Einfluss auf den Aufbau der hergestellten Materialbahn haben. Ein zweites Material 101 kann in den Walzenspalt 83 von der Abwicklung her eingeführt werden, die durch das Bezugszeichen 102 angegeben ist.
Ein drittes Verfahren zum Herstellen der Hohlräume 40 umfasst das ständige Zurückziehen der ersten Schicht 20 nach der Laminierung des Unteraufbaus 30 auf die erste Schicht 20. Das Verbundmaterial 10 wird durch Verbinden des Unteraufbaus 30 mit der schrumpfbaren, ersten Schicht 20 ausgebildet, z. B. eine Innenlage, die aus einem Polymer oder einer Polymermischung mit einem Schrumpfpunkt hergestellt wird, der niedriger als der Schrumpfpunkt des Polymers oder der Polymermischung des Unteraufbaus 30 ist. Das zusammengesetzte Material 10 wird dann auf eine Temperatur entsprechend dem Schrumpfpunkt der ersten Schicht 20 erwärmt, wodurch verursacht wird, dass die erste Schicht 20 schrumpft. Diese Schrumpfung ergibt eine Anhäufung des Unteraufbaus 30, wodurch die Hohlräume 40 erzeugt werden, die durch den Unteraufbau 30 und die erste Schicht 20 begrenzt werden.
Ein viertes Verfahren zum Herstellen der Hohlräume 40 umfasst eine Differenzschrumpfung eines schmelzgesponnenen Materials mit Fasern, die aus einem Polymer mit unterschiedlichen Eigenschaften oder aus zwei unterschiedlichen Polymeren zusammengesetzt sind, von denen eines einen niedrigeren Schrumpfpunkt als das andere Polymer hat. Abwechselnde Reihen aus Polymervorräten werden verwendet, um eine schmelzgesponnene Materialbahn herzustellen, die Fasern aus einer ausgeprägten Polymerzusammensetzung enthält. Die Polymere können derart ausgewählt werden, dass die differenziale Schrumpfung, die durch die Polymereigenschaften angeboten wird, ausgenutzt werden kann. Zum Beispiel werden ein Polyethylen-Copolymer und ein Polypropylen schmelzgesponnen, um eine Materialbahn auszubilden. Die Materialbahn wird nachfolgend durch Einführen von Wärme in die Materialbahn geschrumpft. Herkömmliche Mittel zum Einführen von Wärme können verwendet werden, beispielsweise eine Heißluftpistole, ein Konvektionsofen oder ein Durchluftbonder. Der Polyethylen-Copolymer, der typischerweise einen weicheren Stoff als das Polypropylen ergibt, schrumpft bei einer niedrigeren Schrumpftemperatur als das Polypropylen. Als ein Ergebnis des Anlegens von Wärme an den Unteraufbau 30 kräuselt sich das Polypropylen, da das Copolymer schrumpft, um die Hohlräume 40 herstellen zu können.
Ein fünftes Verfahren zum Herstellen der Hohlräume 40 umfasst das thermische Falten einer ungewobenen Materialbahn, bevorzugt einer ungewobenen Spinnbondmaterialbahn, durch eine gerillte Walze. Eine thermoplastische, ungewobene Materialbahn wird durch einen Druckwalzenspalt hindurchgeschickt. In einer Ausführungsform der Erfindung kann das thermoplastische, ungewobene Material vorgeheizt werden. Eine Prägewalze berührt eine untere Oberfläche der Materialbahn und wärmt sie auf eine Temperatur auf, die größer als die Schmelztemperatur der thermoplastischen Fasern ist. Eine zweite Walze berührt eine obere Oberfläche der Materialbahn. Wenn die Materialbahn durch den Druckwalzenspalt hindurchgeht, wird die Materialbahn mit einem Muster geprägt, um autogene, thermische Verbindungen auszubilden, die sich durch die Materialbahn erstrecken. Die autogene, verbundene Materialbahn wird dann durch Pressen der verbundenen Materialbahn gegen eine angetriebene, gerillte Walze gekreppt, die die Materialbahn gegen ein Rückhalteteil bewegt. Die sich ergebende, strukturierte oder dreidimensionale Materialbahn bildet den Unteraufbau 30, der mit der ersten Schicht 20 verbunden wird, wodurch die Hohlräume 40 des Verbundmaterials 10 begrenzt werden.
Wie in 2 gezeigt ist, wird in einer Ausführungsform der Erfindung das Verbundmaterial 10 mit dem absorbierenden Kern 44 verbunden oder mit diesem laminiert, der zwischen dem Verbundmaterial 10 und der Rückschicht 46 angeordnet ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung bewegt sich ein Fluid hoher Viskosität durch die erste Schicht 20 in den Unteraufbau 30, wobei Teilchen, die in dem Fluid enthalten sind, von dem Fluid getrennt werden und innerhalb der Hohlräume 40 eingefangen werden, die in dem Verbundmaterial 10 ausgebildet sind. Das Fluid wird durch den Unteraufbau 30 absorbiert und weiter in dem absorbierenden Kern 44 geleitet, um eine Leckage und ein Wiederbenetzen zu reduzieren.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in 2 gezeigt ist, befindet sich der absorbierende Kern 44 zwischen der Rückschicht 46 und der ersten Schicht 20. Der absorbierende Kern 44 kann mit der Rückschicht 46 und/oder der ersten Schicht 20 durch irgendein geeignetes Mittel vereinigt sein, zum Beispiel durch Klebstoffe, wie es im Stand der Technik bestens bekannt ist. Der absorbierende Kern 44 kann irgendeinen geeigneten Aufbau haben, der im Allgemeinen kompressibel, anpassend und absorptionsfähig ist und Flüssigkeiten und bestimmte Körperausscheidungen zurückhält.
Der absorbierende Kern 44 kann mit einer großen Vielfalt an Größen und Formen und aus einer großen Auswahl an flüssigkeitsabsorbierenden Materialien hergestellt werden, die allgemein im Stand der Technik verwendet werden. Zum Beispiel kann der absorbierende Kern 44 geeigneterweise eine Matrix aus hydrophilen Fasern enthalten, z. B. eine Materialbahn aus Celluloseflaum bzw. -flocken, die mit Teilchen aus einem hochabsorbierenden Material gemischt sind, das allgemein als superabsorbierendes Material bekannt ist. In einer bestimmten Ausführungsform enthält der absorbierende Kern 44 eine Matrix aus Celluloseflaum, z. B. Holzzellstoffflaum, und superabsorbierende, hydrogelbildende Teilchen. Der Holzzellstoffflaum kann durch synthetische, polymere, schmelzgeblasene Fasern oder durch eine Kombination aus schmelzgeblasenen Fasern und natürlichen Fasern ersetzt werden. Die superabsorbierenden Teilchen können im Wesentlichen homogen mit den hydrophilen Fasern gemischt sein oder können gleichmäßig oder können ungleichmäßig gemischt sein. Der Flaum und die superabsorbierenden Teilchen können auch selektiv in gewünschten Zonen des absorbierenden Kerns 44 angeordnet sein, um besser Körperausscheidungen aufnehmen und absorbieren zu können. Die Konzentration der superabsorbierenden Teilchen kann auch durch die Dicke des absorbierenden Kerns 44 hindurch variieren. Alternativ kann der absorbierende Kern 44 ein Laminat aus faserigen Materialbahnen und einem superabsorbierendem Material oder anderen geeigneten Mitteln zum Aufrechterhalten eines superabsorbierenden Materials in einem begrenzten Bereich enthalten.
Geeignete superabsorbierende Materialien können aus natürlichen, synthetischen und modifizierten natürlichen Polymeren und Materialien ausgewählt werden. Die superabsorbierenden Materialien können anorganische Materialien, z. B. Silicagels, oder organische Verbindungen wie zum Beispiel vernetzte Polymere sein. Geeignete superabsorbierende Materialien sind im Handel, z. B. von der Dow Chemical Company, die in Midland, Michigan, USA angesiedelt ist, und der Stockhausen GmbH & Co. KG, D-47805 Krefeld, Bundesrepublik Deutschland, erhältlich. Tyischerweise ist ein superabsorbierendes Material in der Lage, mindestens 15-mal sein Gewicht in Wasser zu absorbieren und bevorzugt kann es mehr als 25-mal sein Gewicht in Wasser absorbieren.
In einer Ausführungsform ist der absorbierende Kern 44 rechteckförmig und enthält eine Mischung aus Holzfeststoffflaum und superabsorbierendem Material. Ein bevorzugter Typ des Flaums wird mit der Handelsbezeichnung CR1654^® angegeben, der von der Kimberly-Clark Corporation, Neenah, Wisconsin, USA, erhältlich ist und der ein gebleichter, hochabsorbierender Sulfatholzfaserstoff ist, der hauptsächlich weiche Holzfasern enthält. Als allgemeine Regel ist das superabsorbierende Material in dem absorbierenden Kern 44 in einer Menge von 5 bis 90 Gewichtsprozent auf der Basis des Totalgewichts des absorbierenden Kerns 44 vorhanden. Der absorbierende Kern 44 hat geeignet eine Dichte innerhalb des Bereichs von 0,10 bis 0,35 Gramm pro Kubikzentimeter. Der absorbierende Kern 44 kann oder kann nicht mit einer geeigneten Stoffhülle eingehüllt oder eingeschlossen sein, die die Unversehrtheit und/oder die Form der absorbierenden Vorrichtung aufrechterhält.
Die Rückschicht 46 enthält wie gewünscht ein Material, das im Wesentlichen flüssigkeitsundurchlässig ist, und kann elastisch, dehnbar oder nicht-dehnbar sein. Die Rückschicht 46 kann eine einzelne Schicht aus flüssigkeitsundurchlässigem Material sein, enthält aber bevorzugt einen vielschichtigen Laminataufbau, in dem mindestens eine der Schichten flüssigkeitsundurchlässig ist. Zum Beispiel kann die Rückschicht 46 eine flüssigkeitsdurchlässige äußere Schicht und eine flüssigkeitsundurchlässige innere Schicht enthalten, die geeignet miteinander durch einen Laminatklebstoff (nicht gezeigt) vereinigt sind. Geeignete Laminatklebstoffe, die kontinuierlich oder portionsweise als Kügelchen, als Spray, als parallele Wirbel oder Ähnliches aufgetragen werden können, können von der Findley Adhesives, Inc., von Wauwatosa, Wisconsin, USA oder von National Starch and Chemical Company, Bridgewater, New Jersey, USA, erhalten werden. Die flüssigkeitsdurchlässige, äußere Schicht kann irgendein geeignetes Material sein und kann bevorzugt ein Material sein, das eine im Allgemeinen kleidungsähnliche Oberfläche bzw. Struktur hat. Ein Beispiel für ein solches Material ist eine spinnverbundene, ungewobene Polypropylen-Materialbahn mit einem Flächengewicht von 1 bis 100 g/m², das bevorzugt 10 bis 30 g/m² und noch mehr bevorzugt 20 g/m² hat. Die äußere Schicht kann auch aus jenen Materialien hergestellt sein, aus denen die erste Schicht 20 hergestellt ist. Obwohl es nicht notwendig ist, dass die äußere Schicht flüssigkeitsdurchlässig ist, wird es gewünscht, dass sie dem Träger eine relativ kleidungsähnliche Struktur bereitstellt.
Die innere Schicht der Rückschicht 46 kann sowohl flüssigkeits- als auch dampfundurchlässig sein oder kann flüssigkeitsundurchlässig und dampfdurchlässig sein. Die innere Schicht wird bevorzugt aus einem dünnen Kunststofffilm hergestellt, obwohl andere flexible flüssigkeitsundurchlässige Materialien auch verwendet werden können. Die innere Schicht oder die flüssigkeitsundurchlässige Rückschicht 46, wenn sie eine einzelne Schicht ist, verhindern, dass verschmutzendes Material Artikel, z. B. Betttücher und Kleidung, und auch den Träger und die pflegende Person, benetzt. Ein geeigneter flüssigkeitsundurchlässiger Film zur Verwendung als flüssigkeitsundurchlässige, innere Schicht oder eine flüssigkeitsundurchlässige, Rückschicht 46 ist ein Polyethylenfilm mit einer Dicke von 5,08 bis 50,80 μm (0,2 bis 2,0 mil), bevorzugt 25,4 μm (1,0 mil). Wenn die Rückschicht 46 eine Einzelschicht aus Material ist, kann sie geprägt und/oder matt oberflächenbehandelt werden, um ein eher kleidungsähnliches Erscheinungsbild bereitstellen zu können. Wie vorher erwähnt worden ist, kann das flüssigkeitsundurchlässige Material Dämpfen ermöglichen, dass sie aus dem Inneren des absorbierenden Einwegartikels entweichen können, während noch verhindert wird, dass Flüssigkeiten durch die Rückschicht 46 hindurchgehen. Ein geeignetes ”atmungsaktives” Material besteht aus einem mikroporösen Polymerfilm oder einem ungewobenen Stoff, das beschichtet oder sonstwie behandelt worden ist, um einen gewünschten Grad der Flüssigkeitsundurchlässigkeit erzeugen zu können. Ein geeigneter mikroporöser Film ist ein PMP-1-Filmmaterial, das von der Mitsui Toatsu Chemicals, Inc., Tokyo, Japan erhältlich ist, oder ein XKO-8044-Polyolefinfilm, der von der 3M Company, Minneapolis, Minnesota erhältlich ist.

Claims

Verbundmaterial (10), das aufweist, eine erste Schicht (20), die eine Vielzahl von Öffnungen (22) enthält, und einen Unteraufbau (30), der mit der ersten Schicht (20) verbunden ist, wobei der Unteraufbau (30) und die erste Schicht (20) eine Vielzahl von Fächern (41) definieren zum Ermöglichen eines Durchgangs von Fluiden durch das Verbundmaterial (10), wobei die Fächer (41) einen dreieckigen Querschnitt aufweisen.
Verbundmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei jedes Fach (41) eine Höhe von 0,1 bis 2,0 cm hat.
Verbundmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei jedes Fach (41) eine Breite von 0,1 bis 2,0 cm hat.
Verbundmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht (20) einen Film aufweist.
Verbundmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht (20) einen Film und eine Faserkombination aufweist.
Verbundmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht (20) ein spinnverbundenes Material aufweist.
Verbundmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht (20) ein hydrophobes Material aufweist.
Verbundmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht (20) eine Vielzahl von Öffnungen (22) mit einem Durchmesser von 100 Mikrometern bis 10.000 Mikrometern enthält.
Verbundmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht (20) ein Flächengewicht von 10,17 g/m² (0,3 osy) bis 84,78 g/m³ (2,5 osy) hat.
Verbundmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht (20) ein Flächengewicht von 14,92 g/m² (0,44 osy) bis 33,91 g/m² (1,0 osy) hat.
Verbundmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei der Unteraufbau (30) ein dreidimensionales, ungewobenes Material aufweist.
Verbundmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei der Unteraufbau (30) ein Spinnbondmaterial aufweist.
Verbundmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei der Unteraufbau (30) ein Schmelzspinnmaterial aufweist.
Verbundmaterial (10) nach Anspruch 1, wobei der Unteraufbau (30) gefaltet, gewellt, durch Wärme ausgebildet oder geprägt ist.
Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei der Unteraufbau (30) mit der ersten Schicht (20) durch Punktbonden, durch Klebstoffbonden oder durch Spiralbonden verbunden ist.
Verwendung des Verbundmaterials (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 als absorbierendes Hygieneprodukt.
Verwendung des Verbundmaterials (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 als Abstandsschicht, Befestigung, Filtermedium, Luftfilter, Flüssigkeitsfilter, Gesichtsmaske oder Wischtuch.