DE112014002457T5

DE112014002457T5 - Wasserstrahlverfestigte Faserstrukturen

Info

Publication number: DE112014002457T5
Application number: DE112014002457.0T
Authority: DE
Inventors: Gerard Viens; Matthias Hunnius; Christine R. Dodge
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2016-01-28
Anticipated expiration: 2034-05-16
Also published as: JP2016524051A; CN105208991B; RU2015146416A; US20140343523A1; GB2581428B; GB2529099B; CN105208991A; GB201918830D0; EP2996654A1; CA2912068A1; JP6250792B2; GB2581428A; MX2015015777A; EP2996654B1; US20200101191A1; WO2014186570A1; DE112014002457B4; US10532123B2; BR112015028870A2; GB2529099A

Abstract

Eine wasserstrahlverfestigte Faserstruktur. Die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur kann in einen Absorptionsartikel aufgenommen werden. Es werden auch Verfahren zur Ausbildung einer wasserstrahlverfestigten Faserstruktur geschaffen.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein wasserstrahlverfestigte Faserstrukturen mit verbesserten Leistungskennwerten, einschließlich Biegesteifigkeit und Fluid- bzw. Flüssigkeithandhabungseigenschaften.
HINTERGRUND
Einweg-Absorptionsartikel, wie Damenhygieneprodukte, sind dafür ausgelegt, Flüssigkeiten aufzunehmen, die aus dem Körper des Trägers/der Trägerin ausgeschieden werden. Die Anwenderinnen von Damenhygieneprodukten sehen sich mit mehreren Problemen konfrontiert. Ein Auslaufen von Produkten wie Menstruationsbinden, insbesondere Damenbinden, ist ein erhebliches Problem. Die Art, wie sich ein Produkt am Körper der Trägerin anfühlt, ist ebenfalls ein Anliegen. Um sie angenehmer zu machen, werden moderne Damenbinden in der Regel mit einer Oberschicht bzw. Oberschicht versehen, die flexibel ist, die sich weich anfühlt und die nicht reizend ist für die Haut der Trägerin. Die Oberschicht selbst hält die ausgeschiedenen Flüssigkeiten nicht fest. Vielmehr ist die Oberschicht flüssigkeitsdurchlässig, damit die Flüssigkeiten in einen Absorptionskern fließen können.
Im Laufe der Jahre sind die Oberschichten verbessert worden, so dass sie sich sauberer, trockener anfühlen und komfortabler anzuwenden sind. In manchen Damenhygieneprodukten besteht die Oberschicht aus einem hydrophoben Material. Diese Materialien können phobische Vliese, stark gebauschte Vliese und weichere Flächengebilde mit deutlicher Textur (Mikroöffnungen, Noppen, die Flüssigkeit innerhalb der Struktur des Flächengebildes festhalten können, usw.) einschließen und können aus einer großen Vielzahl verschiedener Materialien hergestellt sein, beispielsweise aus gelochten Kunststofffolien, Naturfasern (z. B. Woll- oder Baumwollfasern), synthetischen Fasern (z. B. Polyester- oder Polypropylenfasern) oder aus einer Kombination von natürlichen und synthetischen Fasern. Die hydrophobe Natur dieser Materialien trägt dazu bei, die Haut der Trägerin gegen Flüssigkeiten zu isolieren, die von dem Produkt absorbiert werden, und verbessert daher den Komfort durch Verringern des sogenannten „Rücknässungs”-Phänomens.
Absorptionskerne sind in der Technik ebenfalls bekannt und weisen herkömmlicherweise verknotete Fasermassen auf, d. h. Faserbahnen, die Flüssigkeiten sowohl durch einen Absorptionsmechanismus (wo Flüssigkeit durch das Fasermaterial an sich aufgenommen wird) als auch durch einen Dochtmechanismus (wo Flüssigkeit von kapillaren Zwischenräumen zwischen Fasern aufgenommen, verteilt und gespeichert wird) aufsaugen können.
Obwohl die Eigenschaften einer hydrophoben Oberschicht aus Vlies dazu beitragen, Flüssigkeiten im Kern zu halten, schafft die Flüssigkeitsabstoßungstendenz solcher Oberschichten ein Risiko dafür, dass die Flüssigkeit von der Oberschicht abfließt, statt durch die Oberschicht hindurch und in den Absorptionskern zu fließen. Das Problem wird besonders deutlich in Verbindung mit Damenhygieneprodukten, die üblicherweise Flüssigkeitströmungsraten von weniger als 1–3 Gramm pro Stunde und keinen schwallartigen Strömungsraten, wie sie üblicherweise bei Inkontinenzprodukten vorkommen, ausgesetzt werden. Damit Flüssigkeit in ein Damenhygieneprodukt fließen kann, muss es nicht nur die hydrophoben Eigenschaften der Oberschicht überwinden, sondern auch die natürliche Haftung der Flüssigkeit an Körperoberflächen.
Um dazu beizutragen, dass Flüssigkeiten sicher in den Absorptionskern fließen, sind manche Damenhygieneprodukte direkt unterhalb der Oberschicht mit etwas versehen, das manchmal als eine sekundäre Oberschicht (secondary top-sheet, STS) bezeichnet wird. Diese sekundäre Oberschicht ist dafür ausgelegt, die Flüssigkeit auf einer flüssigkeitsdurchlässigen Oberschicht aufzunehmen und in den darunter liegenden Absorptionskern zu verteilen. Um dazu beizutragen, dass Flüssigkeit durch die sekundäre Oberschicht sicher zum Absorptionskern transportiert wird, weisen sekundäre Oberschichten in der Regel eine ausreichende Kapillarität auf, um die Flüssigkeit durch die Oberschicht hindurch anzusaugen. Um sicherzustellen, dass die Flüssigkeit weiter zum Absorptionskern fließt, ist die sekundäre Oberschicht üblicherweise so ausgelegt, dass sie durchlässiger ist als der Absorptionskern und weniger Kapillarität aufweist als der Absorptionskern.
Sekundäre Oberschichten bestehen in der Regel aus luftgelegten („Airlaid”) Tissue-Bahnen, die aus hydrophilen Cellulosefasern bestehen, die manchmal als Airlaid-STS bezeichnet werden. Solche sekundären Oberschichten können jedoch wegen der Verwendung von einfachen Cellulosefasern in der Bahn nicht durch Verschmelzen an der Oberschicht befestigt werden. Somit wird während des Herstellungsprozesses Leim als Bindemittel zwischen der Airlaid-STS und der Oberschicht verwendet. Falls eine Befestigung durch Verschmelzung gewünscht wird, kann ein Polyethylen(PE)-Pulver in die Airlaid-STS aufgenommen werden, aber es ist ein ausreichend hohes Grundgewicht erforderlich, was ungünstig sein kann.
Somit wäre es erstrebenswert, eine Faserbahn zur Verwendung als sekundäre Oberschicht bereitzustellen, wobei die Faserbahn ein relativ niedriges Grundgewicht aufweist und trotzdem ausreichend Biegesteifigkeit und gewünschte Flüssigkeithandhabungs- und Leistungskennwerte aufweist.
KURZFASSUNG
Gemäß einer Ausführungsform weist eine wasserstrahlverfestigte Faserstruktur ein Grundgewicht zwischen etwa 35 Gramm pro Quadratmeter (g/m²) und etwa 65 g/m², eine Biegesteifigkeit in Maschinenlaufrichtung (machine direction, MD) von etwa 0,2 mN·cm bis etwa 7 niN·cm und einen Rücknässungswert von etwa 0,2 g bis etwa 7,0 g auf.
Gemäß einer anderen Ausführungsform weist eine wasserstrahlverfestigte Faserstruktur etwa 30 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% Cellulosefasern, etwa 5 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% nicht-cellulosische Fasern und etwa 30 Gew.-% bis etwa 55 Gew.-% Bindefasern auf Polyolefinbasis auf.
Gemäß einer noch anderen Ausführungsform weist ein Absorptionsartikel eine Oberschicht, einen Absorptionskern und eine sekundäre Oberschicht, die zwischen der Oberschicht und dem Absorptionskern angeordnet ist, auf, wobei die sekundäre Oberschicht eine wasserstrahlverfestigte Faserstruktur mit einem Grundgewicht von etwa 35 Gramm pro Quadratmeter (g/m²) bis etwa 65 g/m²), eine Biegesteifigkeit in Maschinenlaufrichtung (MD) von etwa 0,2 mN·cm bis etwa 7 mN·cm und einen Rücknässungswert von etwa 0,2 g bis etwa 7,0 g aufweist.
Gemäß einer noch anderen Ausführungsform weist ein Einweg-Absorptionsartikel eine Oberschicht, einen Absorptionskern und eine wasserstrahlverfestigte sekundäre Oberschicht auf, die zwischen der Oberschicht und dem Absorptionskern angeordnet ist. Die Oberschicht, der Absorptionskern und die wasserstrahlverfestigte sekundäre Oberschicht wirken zusammen, um ausgezeichnete Aufnahmeraten- und Rücknässungseigenschaften bereitzustellen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine Vliesbahn anhand eines Verfahrens hergestellt. Das Verfahren beinhaltet die Wasserstrahlverfestigung einer Faserstruktur, wobei die Faserstruktur eine erste Faserkomponente, eine zweite Faserkomponente und eine dritte Faserkomponente aufweist, wobei die dritte Faserkomponente aus Bikomponentenfasern gebildet ist, die ein erstes Material und ein zweites Material beinhalten, wobei das erste Material der Bikomponentenfaser eine Erweichungstemperatur aufweist, die niedriger ist als eine Erweichungstemperatur des zweiten Materials. Das Verfahren beinhaltet das weitgehende Trocknen der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur, um Feuchtigkeit zu entfernen, und das Erwärmen der weitgehend trockenen wasserstrahlverfestigten Faserstruktur auf eine Temperatur, bei der die Faserstruktur versteift, wobei die Temperatur höher ist als die Erweichungstemperatur des ersten Materials und niedriger ist als die Erweichungstemperatur des zweiten Materials.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für eine Damenbinde, die eine wasserstrahlverfestigte sekundäre Oberschicht aufweist.
2 ist eine Querschnittansicht der Damenbinde von 1 entlang einer Linie 2-2.
3 stellt eine vereinfachte, schematische Ansicht eines Beispiels für ein Herstellungsverfahren für eine kontinuierliche, wasserstrahlverfestigte Faserstruktur dar.
4 stellt eine vereinfachte, schematische Ansicht eines anderen Beispiels für ein Herstellungsverfahren für eine kontinuierliche, wasserstrahlverfestigte Faserstruktur dar.
Obwohl die Beschreibung mit Ansprüchen schließt, die den Gegenstand, der als die vorliegende Erfindung betrachtet wird, konkret herausstellen und deutlich beanspruchen, wird angenommen, dass die Erfindung aus der folgenden Beschreibung in Zusammenschau mit den begleitenden Zeichnungen besser verständlich wird. Einige der Figuren können durch die Weglassung von ausgewählten Elementen vereinfacht sein, damit andere Elemente umso deutlicher sichtbar werden. Solche Weglassungen von Elementen in manchen Figuren deuten nicht unbedingt auf das Vorhandensein oder Fehlen bestimmter Elemente in irgendwelchen von den Ausführungsbeispielen hin, außer dies wird in der entsprechenden Beschreibung deutlich angegeben. Alle Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie hier verwendet, haben die folgenden Begriffe die jeweils dahinter angegebene Bedeutung:
„Absorptionsartikel” bezeichnet am Körper zu tragende Vorrichtungen, die Flüssigkeit absorbieren und/oder einbehalten, und genauer werden damit Vorrichtungen bezeichnet, die am oder nahe am Körper des Trägers/der Trägerin angeordnet werden, um die verschiedenen vom Körper ausgeschiedenen Substanzen zu absorbieren und einzubehalten. Absorptionsartikel können Windeln, Windelhosen für den Übergang zum Sauberwerden bzw. Übungshosen, Inkontinenzunterwäsche für Erwachsene, Damenhygieneprodukte einschließen.
Die „Längsrichtung” ist eine Richtung, die parallel zur maximalen linearen Abmessung verläuft, in der Regel die Längsachse des Artikels, und beinhaltet Richtungen innerhalb von 45° zur Längsrichtung. „Länge” des Artikels oder einer Komponente davon, wenn hierin verwendet, bezeichnet allgemein die Größe/Strecke der maximalen Abmessung oder in der Regel die Größe/Strecke der Längsachse eines Artikels oder eines Teils davon.
Die „laterale” oder „Quer”-Richtung ist orthogonal zur Längsrichtung, d. h. in der gleichen Ebene wie der Großteil des Artikels und die Längsachse, und die Querrichtung ist parallel zur Querachse. „Breite” des Artikels oder einer Komponente davon, wenn hierin verwendet, bezeichnet die Größe/Strecke der Abmessung, die orthogonal ist zur Längsrichtung des Artikels oder von dessen Komponente, d. h. orthogonal zur Länge des Artikels oder von dessen Komponente, und in der Regel wird damit die Größe/Strecke der Abmessung bezeichnet, die parallel ist zur Querachse des Artikels oder der Komponente.
Die „Z-Richtung” ist orthogonal zu sowohl der Längs- als auch der Querrichtung.
„Maschinenlaufrichtung” oder „MD”, wie hierin verwendet, bedeutet die Richtung parallel zum Strom der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur durch die Maschine, auf der die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur hergestellt wird, und/oder durch die Anlage zum Herstellen des Absorptionsartikelprodukts.
„Querrichtung” oder „CD”, wie hierin verwendet, bezeichnet die Richtung parallel zur Breite der Maschine, auf der die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur hergestellt wird, und/oder zur Anlage zum Herstellen des Absorptionsartikelprodukts und senkrecht zur Maschinenquerrichtung.
„Einweg-” wird hierin verwendet, um Artikel zu beschreiben, die generell nicht dazu gedacht sind, gewaschen oder anderweitig wiederhergestellt oder wiederverwendet zu werden (z. B sind sie zum Wegwerfen nach einmaliger Verwendung gedacht und können recycelt, kompostiert oder anderweitig auf umweltverträgliche Weise entsorgt werden).
„Absorptionskern” bezeichnet eine Struktur, die in der Regel zwischen einer Oberschicht und einer Unterschicht eines Absorptionsartikels angeordnet ist, um Flüssigkeit, die vom Absorptionsartikel aufgenommen wird, zu absorbieren und einzubehalten. Der Absorptionskern kann eine oder mehrere Substratschichten, ein Absorptionsmaterial, das auf der einen oder den mehreren Substratschichten angeordnet ist, und eine thermoplastische Klebstoffzusammensetzung auf dem Absorptionsmaterial umfassen. Die thermoplastische Klebstoffzusammensetzung kann auf dem Absorptionsmaterial und zumindest einem Teil der einen oder der mehreren Substratschichten vorhanden sein. Der Absorptionskern beinhaltet kein Aufnahmesystem, keine Oberschicht oder untere Lage des Absorptionsartikels. In einer bestimmten Ausführungsformen würde der Absorptionskern im Wesentlichen aus einer oder mehreren Substratschichten, dem Absorptionsmaterial, der thermoplastischen Klebstoffzusammensetzung und optional einer Deckschicht bestehen.
„Vliesmaterial” bezeichnet eine hergestellte Bahn aus richtungsmäßig oder zufällig ausgerichteten Fasern und schließt Papier und Produkte aus, die gewebt, gewirkt bzw. gestrickt, getuftet, nähgewirkt unter Einbeziehung von Verbindungsfäden oder -filamenten, oder durch Nassmahlen gefilzt sind, unabhängig davon, ob die zusätzlich noch genadelt sind. Vliesmaterialien und Prozesse zu ihrer Herstellung sind in der Technik bekannt. Im allgemeinen umfassen Verfahren zum Herstellen von Vliesmaterialien das Legen von Fasern auf eine Formungsoberfläche, die eine Spinnvliesherstellung, Schmelzblasen, Kardieren, Luftlegen, Nasslegen, Coformen und Kombinationen davon umfassen können. Die Fasern können natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein und können Stapelfasern oder kontinuierliche Filamente sein oder in situ gebildet sein.
Der Begriff „hydrophil” beschreibt Fasern oder Faseroberflächen, die durch wässrige Flüssigkeiten (z. B. wässrige Körperflüssigkeiten), die auf die Fasern aufgebracht werden, benetzbar sind. Hydrophilie und Benetzbarkeit werden in der Regel anhand des Kontaktwinkels und der Durchschlagzeit der Flüssigkeiten, beispielsweise durch einen Vliesstoff, definiert. Dies wird ausführlich in der Veröffentlichung der American Chemical Society mit dem Titel „Contact Angle, Wettability and Adhesion”, Herausgeber Robert F. Gould (Copyright 1964) erörtert. Eine Faser oder eine Faseroberfläche gilt als benetzt von einer Flüssigkeit (d. h. als hydrophil), wenn entweder der Kontaktwinkel zwischen der Flüssigkeit und der Faser oder ihrer Oberfläche weniger als 90° beträgt oder wenn die Flüssigkeit dazu neigt, sich spontan über der Oberfläche der Faser zu verteilen, wobei beide Eigenschaften normalerweise nebeneinander bestehen. Dagegen gilt eine Faser oder Faseroberfläche als „hydrophob”, wenn der Kontaktwinkel größer ist als 90° und sich die Flüssigkeit nicht spontan über der Oberfläche der Faser verteilt.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „umfassen”, dass die verschiedenen Komponenten, Inhaltsstoffe oder Schritte bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung zusammen verwendet werden können. Somit ist der Begriff „umfassen” nicht abgeschlossen und umfasst die enger gefassten Begriff „im Wesentlichen bestehen aus” und „bestehen aus”.
Eine wasserstrahlverfestigte Faserstruktur wie sie hierin offenbart ist, kann in einer Reihe verschiedener Einweg-Absorptionsartikel verwendet werden, ist aber besonders nützlich in Damenhygieneprodukten, wie Damenbinden, Slipeinlagen und Inkontinenzeinlagen. Eine Ausführungsform eines Einweg-Absorptionsartikels, der eine wasserstrahlverfestigte Faserstruktur beinhaltet, ist als Damenbinde in 1 und 2 dargestellt.
Eine Damenbinde 10 kann jede Form aufweisen, die in der Technik für Damenhygieneprodukte bekannt ist, einschließlich der allgemein symmetrischen „Sanduhr”-Form wie in 1 dargestellt, ebenso wie Birnenformen, Fahrradsitzformen, Trapezformen, Keilformen oder andere Formen, bei denen ein Ende breiter ist als das andere. Damenbinden und Slipeinlagen können auch mit lateralen Erweiterungen versehen sein, die in der Technik als „Klappen” oder „Flügel” bezeichnet werden (nicht in 1 dargestellt). Solche Erweiterungen können einer Reihe von Zwecken dienen, unter anderem zum Schutz der Unterwäsche der Trägerin vor Beschmutzungen und um die Damenbinde sicher an ihrem Platz zu halten. Der dargestellte Absorptionsartikel weist eine dem Körper zugewandte Oberseite auf, die im Gebrauch mit dem Körper der Anwenderin in Berührung kommt. Die entgegengesetzte, der Kleidung zugewandte Unterseite berührt im Gebrauch die Kleidung der Anwenderin.
Die Oberseite der Damenbinde 10 weist im Allgemeinen eine Oberschicht 14 auf, die flüssigkeitsdurchlässig sein kann. Die Unterseite (in 2 zu sehen) weist eine Unterschicht 16 auf, die im Allgemeinen flüssigkeitsundurchlässig sein kann und die an den Rändern 12 der Damenbinde 10 mit der Oberschicht 14 zusammengefügt ist. Ein Absorptionskern 18 ist zwischen der Oberschicht 14 und der Unterschicht 16 angeordnet.
Eine sekundäre Oberschicht kann auf der Oberseite des Absorptionskerns 18 unterhalb der Oberschicht 14 vorgesehen sein. Wie nachstehend ausführlicher erörtert wird, kann die sekundäre Oberschicht 20 eine wasserstrahlverfestigte Faserstruktur aufweisen, die gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt ist. Die Oberschicht 14, die Unterschicht 16 und der Absorptionskern 18 können in verschiedenen bekannten Gestaltungen zusammengesetzt sein, einschließlich sogenannter „Schlauch”-Produkte oder Produkte mit Seitenflügeln. Beispiele für Damenbindengestaltungen sind allgemein im US-Patent Nr. 4,950,264 , „Thin, Flexible Sanitary napkin” erteilt an Osborn am 21. August 1990, im US-Patent Nr. 4,425,130 , „Compound Sanitary napkin”, erteilt an DesMarais am 10. Januar 1984; im US-Patent Nr. 4,321,924 , „Bordered Disposable Absorbent Article”, erteilt an Ahr am 30. März 1982; im US-Patent Nr. 4,589,876 , und „Shaped Sanitary napkin With Flaps”, erteilt an Van Tilburg am 18. August 1987 beschrieben.
Die Unterschicht 16 und die Oberschicht 14, wie in 1 und 2 dargestellt, können auf verschiedene Weise aneinander befestigt werden. Klebstoffe, die von der H. B. Fuller Company, St. Paul, Minn., unter der Bezeichnung HL-1258 oder H-2031 hergestellt werden, haben sich als zufriedenstellend erweisen. Alternativ dazu können die Oberschicht 14 und die Unterschicht 16 durch Heißkleben, Druckverbindung, Ultraschallverbindung, dynamisch-mechanische Bindung, einen Kräuselverschluss oder durch irgendein anderes geeignetes Befestigungsverfahren zusammengefügt werden. Wie in 2 dargestellt ist, kann ein flüssigkeitsundurchlässiger Kräuselverschluss 24 einer lateralen Migration (durch „Dochtwirkung”) der Flüssigkeit durch die Ränder des Produkts hindurch widerstehen, wodurch eine Verschmutzung der Unterwäsche der Trägerin an den Seiten verhindert wird.
Wie es typisch ist für Damenbinden und dergleichen, kann die Damenbinde 10 der vorliegenden Offenbarung einen Klebstoff zur Befestigung an der Unterwäsche aufweisen, der auf der der Kleidung zugewandten Seite der Unterschicht 16 angeordnet ist. Der Klebstoff zur Befestigung an der Unterwäsche kann irgendein bekannter Klebstoff sein, der in der Technik für diesen Zweck verwendet wird, und kann vor der Verwendung mit einem Trennpapier bedeckt werden, wie in der Technik ebenfalls bekannt ist. Falls Klappen oder Flügel vorhanden sind, kann ein Klebstoff zur Befestigung an der Unterwäsche auf der der Kleidung zugewandten Seite aufgebracht sein, so dass er die Unterseite der Unterwäsche des Trägers berühren und an dieser haften kann.
Um für Weichheit am Körper zu sorgen, kann die Oberschicht 14 der dargestellten Damenbinde 10 aus einem weichen, glatten, flexiblen, porösen Material gebildet sein, das für die Haut der Trägerin nicht reizend ist. Die Oberschicht 14 ist für die Körperflüssigkeiten, die von dem Artikel aufgenommen werden sollen, durchlässig, und ist bei einer Damenbinde somit durchlässig für Vaginalausscheidungen. Im Allgemeinen können Oberschichten für Absorptionsartikel aus einer großen Vielfalt von Materialien wie Geweben und Vliesmaterialien; polymeren Materialien wie thermoplastischen Folien, in denen Löcher ausgebildet sind, gelochten Kunststofffolien und durch Wasserdruck geformten thermoplastischen Folien, porösen Schäumen, vernetzten Schäumen; vernetzten thermoplastischen Folien und thermoplastischem Mull hergestellt sein. Geeignete Gewebe oder Vliesmaterialien können natürliche Fasern (z. B. Holz oder Baumwollfasern), synthetischen Fasern (z. B. polymere Fasern wie Polyester-, Polypropylen- oder Polyethylenfasern) oder eine Kombination von natürlichen und synthetischen Fasern umfassen.
Hydrophobe Oberschichten weisen eine verringerte Neigung auf, Flüssigkeiten zurückfließen und die Haut der Trägerin benetzen zu lassen. Somit bleibt die Oberfläche des ausgebildeten Flächengebildes (oder Vlieses), das mit dem Körper in Kontakt steht, trocken, wodurch eine Beschmutzung des Körpers verringert wird und ein größerer Tragekomfort für die Trägerin erzeugt wird.
Beispiele für Oberschichten sind hydrophobe Oberschichten, die ausgewählt sind aus typischen Vliesherstellungsmethoden wie Spinnvlies-, kardierten, wasserstrahlverfestigten, genadelten, durch durchgeleitete Luft verfestigten oder stark gebauschten Oberschichten aus Vlies und mit Löchern versehene Oberschichten aus zweidimensionalen oder dreidimensionalen Flächengebilden. Bauschige, gelochte Oberschichten aus geformten Flächengebilden mit wahrnehmbarer Textur der Oberschicht (Noppen, Mikrotextur oder mit filamentartigen Vorsprüngen auf der dem Körper zugewandten Oberfläche, die Körperausscheidungen festhalten können und schwache Flüssigkeitströme in Richtung auf den Körper behindern), die von hydro-phober oder hydrophiler Beschaffenheit sein können, können ebenfalls verwendet werden. Mit Löchern versehene geformte Flächengebilde sind für die Oberschicht 14 besonders bevorzugt, da sie für Körperausscheidungen durchlässig und nicht absorbierend sind.
Es wird weiter auf 1 Bezug genommen, wo der Absorptionskern 18 einer Damenbinde dazu dient, Körperflüssigkeiten zu speichern, die während des Gebrauchs ausgeschieden werden. Der Absorptionskern 18 kann in einer großen Vielfalt von Größen und Formen hergestellt werden und kann profiliert sein, so dass er an verschiedenen Stellen über der Fläche der Damenbinde verschiedene Dicken, Hydrophiliegradienten, Superabsorptionsgradienten, Dichten oder durchschnittliche Grundgewichte aufweist.
Der Absorptionskern 18 kann eine Flüssigkeitsverteilungsschicht ebenso wie eine Flüssigkeitspeicherschicht aufweisen. Die Flüssigkeitsverteilungsschicht transportiert empfangene Flüssigkeit sowohl nach unten wie auch zur Seite und weist im Allgemeinen eine höhere Durchlässigkeit und weniger Kapillarität auf als die Flüssigkeitspeicherschicht.
Zusätzlich zu herkömmlichen Absorptionsmaterialien wie Kreppcellulosewattierung, geflockten Zellulosefasern, Holzstofffasern, die auch als Airfelt bezeichnet werden, und textilen Fasern schließt die Flüssigkeitspeicherschicht oft superabsorbierendes Material ein, das Flüssigkeiten aufsaugt und Hydrogele bildet. Diese Materialien sind in der Regel in der Lage, große Mengen an Körperflüssigkeiten zu absorbieren und sie unter mäßigem Druck zurückzuhalten. Die Flüssigkeitspeicherschicht des Absorptionskerns 18 kann aus nur superabsorbierendem Material hergestellt sein oder kann solche Materialien enthalten, die in einem geeigneten Träger dispergiert sind, beispielsweise Cellulosefasern in Form von Flocken oder versteiften Fasern. Synthetische Fasern einschließlich von Celluloseacetat, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenchlorid, Acrylmaterialien (wie ORLON), Polyvinylacetat, nicht-löslichem Polyvinylalkohol, Polyethylen, Polypropylen, Polyamide (wie Nylon), Polyester, Zweikomponentenfasern, Dreikomponentenfasern, Mischungen davon und dergleichen können ebenfalls verwendet werden. Die Flüssigkeitspeicherschicht kann auch Füllmaterialien, wie PERLIT, Diatomeenerde, VERMICULIT oder andere geeignete Materialien einschließen, die Rücknässungsprobleme mildern.
Wie auch immer die Struktur ist, sollte das Gesamtabsorptionsvermögen des Absorptionskerns 18 mit der erwarteten Beladung und dem bestimmungsmäßigen Gebrauch des Artikels (z. B. der Damenbinde 10) kompatibel sein. Somit können die Größe und das Absorptionsvermögen des Absorptionskerns 18 variiert werden, um verschiedenen Zwecken gerecht zu werden, beispielsweise als Inkontinenzeinlagen, Slipeinlagen, normale Damenbinden oder Übernacht-Damenbinden.
Die Unterschicht 16, welche die Unterseite des Absorptionskerns 18 bedeckt, verhindert, dass die Flüssigkeiten im Absorptionskern 18 Gegenstände benetzen, die mit der Damenbinde 20 in Kontakt kommen, beispielsweise Hosen, Pyjamas und Unterwäsche. Somit wird die Unterschicht 16 vorzugsweise aus einer flüssigkeitsundurchlässigen dünnen Folie oder einem flüssigkeitsundurchlässigen, aber dampfdurchlässigen Folie/Vlies-Laminat, einer mikroporösen Folie, einer gelochten geformten Folie oder einer anderen Polymerfolie, die dampfdurchlässig ist, hergestellt oder wird dampfdurchlässig, aber im Wesentlichen flüssigkeitsundurchlässig gemacht.
Die sekundäre Oberschicht 20 ist zwischen dem Absorptionskern 18 und der Oberschicht 14 angeordnet und dient dazu, ausgeschiedene Körperflüssigkeiten, insbesondere Menstruationsflüssigkeiten, durch die angrenzende durchlässige (primäre) Oberschicht 14 zu saugen. Dadurch kann die Oberfläche der primären Oberschicht 14, die der Trägerin des Artikels am nächsten ist, relativ sauber und trocken bleiben. Die sekundäre Oberschicht 20 in der dargestellten Damenbinde 10 weist eine wasserstrahlverfestigte (d. h. Spinnvlies-) Faserbahn oder -matrix auf, die eine Vielzahl von Faserarten umfasst.
In der wasserstrahlverfestigten Faserbahn können eine cellulosische Faserkomponente, eine nicht-cellulosische Faserkomponente und eine Binderfaserkomponente auf Polyolefinbasis umfassen. Die Binderfaserkomponente auf Polyolefinbasis kann eine Bikomponentenfaser sein. Wie im Folgenden verwendet, bezeichnet der Begriff Bikomponentenfasern Fasern mit zwei Bestandteilen. In der Regel bestehen Bikomponentenfasern aus relativ ähnlichen Bestandteilen, die sich beispielsweise in ihrer Schmelztemperatur oder Erweichungstemperatur unterscheiden. Manche wasserstrahlverfestigten Faserstrukturen, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, sind Polypropylen/Polyethylen-Bikomponentenfasern. Andere Kombinationen, wie Polyester/Polyethylen, Polyester/Polypropylen, Polyamid/Polyester, Polyamid/Polyethylen, Polyamid/Polypropylen, kommen als Kombinationen ebenfalls in Frage.
Die Bikomponentenfasern können jede Art von Querschnitt aufweisen, beispielsweise Side-by-Side, konzentrisch oder exzentrisch. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Ausdruck „Side-by-Side” Fasern, die zwei Komponenten aufweisen, die ihrer Länge nach in zwei oder mehr abgegrenzte Regionen geteilt sind. Wie hier verwendet, bezeichnen die Ausdrücke „konzentrisch” und „exzentrisch”, ob eine Hülle der Bikomponentenfasern eine Dicke aufweist, die über der Querschnittsfläche der Bikomponentenfaser gleichmäßig oder ungleichmäßig ist. Exzentrische Bikomponentenfasern können günstig sein, da sie mehr Druckfestigkeit bei geringeren Dicken liefern. Geeignete Bikomponentenfasern zur Verwendung hierin können entweder ungekräuselt (d. h. nicht gekrümmt) oder gekräuselt (d. h. gekrümmt sein). Bikomponentenfasern können durch typische textile Mittel gekräuselt werden, beispielsweise anhand eines Stauchkammerverfahrens oder des Gear-Crimp-Verfahrens, um eine vorherrschend zweidimensionale oder „flache” Kräuselung zu erreichen.
Im Allgemeinen sorgt die sekundäre Oberschicht 20, die mit einer wasserstrahlverfestigten Faserstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt wird, für eine kapillare Saugwirkung, um Flüssigkeit durch die Oberschicht 14 zu „ziehen”, was für Bedingungen, wo ein Tröpfeln/ein schwacher Fluss vorhanden ist, wettbewerbsrelevant ist. Die sekundäre Oberschicht 20 kann auch einen Schwall einhalten, indem sie Durchlässigkeit für die Bewegung von Flüssigkeit zum Absorptionskern 18 bereitstellt und ebenso eine Zwischenspeicherung bereitstellt, bis der Absorptionskern 18 Flüssigkeit aufnehmen kann.
Die sekundäre Oberschicht 20 kann auch für Steifigkeit und Biegesteifigkeit sorgen, die im Allgemeinen nötig sind, um ein Zusammenschieben in Querrichtung (CD) zu verhindern oder zumindest versuchen zu verringern, während Komfort und Passform beibehalten werden. Die wasserstrahlverfestigte Faserbahn der sekundären Oberschicht 20 kann ein Grundgewicht von 90 Gramm pro Quadratmeter (g/m²) oder weniger; oder ein Grundgewicht von 65 g/m² oder weniger; oder ein Grundgewicht im Bereich von etwa 35 g/m² bis etwa 65 g/m²; oder im Bereich von etwa 45 g/m² bis etwa 60 g/m²; oder im Bereich von etwa 50 g/m² bis etwa 55 g/m² aufweisen. Die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur der sekundären Oberschicht 20 kann auch eine Biegesteifigkeit in Maschinenlaufrichtung (MD) von etwa 0,2 mN·cm bis etwa 12 mN·cm aufweisen. In manchen Ausführungsformen weist die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur eine MD-Biegesteifigkeit von etwa 1,0 mN·cm bis etwa 7 mN·cm auf.
Die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur der sekundären Oberschicht 20 kann aus einem Sortiment geeigneter Fasertypen hergestellt sein, welche die gewünschten mechanischen Eigenschaften und Flüssigkeitshandhabungsleistung produzieren. Die cellulosische Faserkomponente kann beispielsweise etwa 30 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur bilden. Bei manchen Beispielen für sekundäre Oberschichten kann die cellulosische Faserkomponente etwa 35 Gew.-% bis 55 Gew.-% der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur bilden. In anderen Ausführungsformen kann die cellulosische Faserkomponente etwa 36 Gew.-% bis 45 Gew.-% der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur bilden. Ferner können die Cellulosefasern der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur hydrophil sein.
Die Cellulosefasern können Rayon, beispielsweise Viscoserayon oder andere in der Technik bekannte Cellulosefasern sein, beispielsweise Baumwolle. Bei wasserstrahlverfestigten Faserstrukturen, die Rayon einschließen, kann das Rayon einen Decitex (dtex) im Bereich von etwa 1,3 bis etwa 7,0 aufweisen. Manche wasserstrahlverfestigten Faserstrukturen können Rayon mit einem dtex im Bereich von etwa 1,5 bis etwa 1,9 aufweisen. Die Stapellange des Rayons kann im Bereich von etwa 30 mm bis etwa 75 mm oder etwa 35 mm bis etwa 45 mm liegen.
Die nicht-cellulosische oder synthetische Faserkomponente kann etwa 5 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-% der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur der sekundären Oberschicht bilden. Bei manchen Beispielen für sekundäre Oberschichten kann die nicht-cellulosische Faserkomponente etwa 10 Gew.-% bis 25 Gew.-% der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur bilden. Noch andere Beispiele für sekundäre Oberschichten können eine wasserstrahlverfestigte Faserstruktur einschließen, die mit etwa 15 Gew.-% bis 24 Gew.-% der nicht-cellulosischen Faserkomponente gebildet wird.
Die nicht-cellulosischen Fasern können Polyethylenterephthalat(PET)-Fasern oder andere geeignete, in der Technik bekannte Fasern sein. Bei wasserstrahlverfestigten Faserstrukturen, die PET-Fasern einschließen, können die PET-Fasern einen dtex im Bereich von etwa 3,5 bis etwa 12,0 aufweisen. Manche wasserstrahlverfestigten Faserstrukturen können PET-Fasern mit einem dtex im Bereich von etwa 3,8 bis etwa 5,1 aufweisen. Obwohl andere wasserstrahlverfestigte Faserstrukturen PET-Fasern mit einem dtex im Bereich von etwa 4,1 bis etwa 4,7 aufweisen können. Die Stapellänge der PET-Fasern kann im Bereich von etwa 28 mm bis etwa 48 mm oder etwa 37 mm bis etwa 43 mm liegen. Manche wasserstrahlverfestigten Faserstrukturen schließen PET-Fasern mit einer Stapellänge von etwa 38 mm bis 42 mm ein. Die PET-Fasern können jede geeignete Struktur oder Form aufweisen. Zum Beispiel können die PET-Fasern rund sein oder andere Formen aufweisen, wie spiralig, rundgezackt oval, dreilappig, rundgezackt bandförmig und so weiter. Ferner können die PET-Fasern massiv, hohl oder mehrfach hohl sein. Die Zweikomponentenfaserkomponente, die manchmal als Binderfaserkomponente auf Polyolefinbasis bezeichnet wird, kann etwa 30 Gew.-% bis etwa 55 Gew.-% der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur bilden. Bei manchen Beispielen für sekundäre Oberschichten bildet die Zweikomponentenfaserkomponente etwa 35 Gew.-% bis 50 Gew.-% der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur. Noch andere wasserstrahlverfestigte Faserstrukturen können aus etwa 36 Gew.-% bis 45 Gew.-% der Bikomponentenfaserkomponente gebildet werden.
Insbesondere was Bikomponentenfasern betrifft, die aus einer Polypropylen/Polyethylen-Faserzusammensetzung bestehen, kann in einer Querschnittansicht einer Faser das Material mit einer höheren Erweichungstemperatur den mittleren Teil (d. h. den Kern) der Faser bilden. Der Kern ist üblicherweise dafür verantwortlich, dass die Bikomponentenfaser in der Lage ist, Kräfte zu übertragen, und eine gewisse Steifigkeit aufweist oder auf andere Weise Strukturen mit Elastizität versieht. Die äußere Beschichtung des Kerns (d. h. die Hülle) der Faser kann einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweisen und wird verwendet, um eine Wärmebindung von Substraten, die solche Fasern umfassen, zu erleichtern. In einer Ausführungsform ist ein Polypropylenkern außen mit einer Polyethylenbeschichtung versehen, so dass etwa 50 Gew.-% des Fasermaterials aus Polypropylen bestehen und 50 Gew.-% des Fasermaterials aus Polyethylen bestehen. Es können natürlich auch andere quantitative Mengen ausgewählt werden. Zum Beispiel können Bikomponentenfasern eine Zusammensetzung von etwa 30 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-% Polyethylen aufweisen, während andere etwa 35 Gew.-% bis etwa 65 Gew.-% Polyethylen aufweisen können. In manchen Ausführungsformen können Bikomponentenfasern eine Zusammensetzung von etwa 40 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% oder etwa 45 Gew.-% bis etwa 55 Gew.-% Polyethylen aufweisen.
Die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur der sekundären Oberschicht 20, die gemäß der vorliegenden Offenbarung gebildet wird, liefert eine Reihe von günstigen physikalischen Eigenschaften, einschließlich ihrer Dochtwirkung/Kapillarität, Nassstauchfestigkeit in Z-Richtung, Biegesteifigkeit, ebenso wie die Fähigkeit zur Schmelzbindung an eine Oberschicht aus Folie oder Vlies (d. h. die Oberschicht 14). Im Allgemeinen sorgt die cellulosische Faserkomponente der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur, wie Rayon, für Kapillarität, die dazu dient, Flüssigkeit von der Oberschicht 14 zum Absorptionskern 18 zu transportieren. Die nicht-cellulosische Faserkomponente der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur, beispielsweise PET, sorgt für Festigkeit in Z-Richtung, um ein Zusammensinken der sekundären Oberschicht 20 zu verhindern oder zumindest zu begrenzen, wenn diese benetzt wird, während sie auch die gewünschte Durchlässigkeit liefert. Die auf Polyolefin basierende Faserkomponente der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur, beispielsweise Polypropylen/Polyethylen-Fasern, dienen dazu, für Kapillarität zu sorgen, während sie auch ermöglichen, dass die sekundäre Oberschicht 20 an die Oberschicht 14 und aneinander gebunden werden, um die Steifigkeit der sekundären Oberschicht 20 auf gewünschte Niveaus zu erhöhen.
Verfahren zur Herstellung von wasserstrahlverfestigten Faserstrukturen
3 stellt eine vereinfachte schematische Ansicht eines Beispiels für ein Herstellungsverfahren für eine kontinuierliche, wasserstrahlverfestigte Faserstruktur dar. Es sei klargestellt, dass die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur, die durch das Verfahren von 3 hergestellt wird, bei der Herstellung einer Reihe verschiedener Absorptionsmittel verwendet werden kann, beispielsweise für die Damenbinde 10 von 1-2, ebenso wie für eine Reihe verschiedener anderer Absorptionsartikel, einschließlich von Windeln, Übungshöschen, Inkontinenzunterwäsche für Erwachsene und dergleichen.
Wie in der Technik allgemein bekannt ist, ist Wasserstrahlverfestigung (manchmal als Spunlacing, Strahlverfestigung, Wasserverfestigung, Hydroverfestigung oder hydraulische Nadelverfestigung bezeichnet) ein mechanisches Bindungsverfahren, durch das Fasern einer Vliesbahn mittels Hochdruck-Wasserstrahlen verschlungen werden. Eine Musterung kann unter Verwendung gemusterter Trommeln oder Bänder erreicht werden, die bewirken, dass die Fasern ein Negativbild des Trommeldesigns im Stoff bilden. Die gebildete Bahn aus verschiedenen Faserkomponenten (üblicherweise luftgelegt, nass gelegt oder kardiert, aber manchmal Spunbond oder Meltblown usw.) kann zuerst verdichtet und vorab benetzt werden, um Lufttaschen zu eliminieren, und dann wassergenadelt werden. Wie in 3 dargestellt ist, wird eine Faserstruktur 30 aus Cellulosefasern, nicht-cellulosischen Fasern und Bikomponentenfasern gebildet. Die Faserstruktur 30 weist einen ungebundenen Abschnitt 30A stromaufwärts von einem Strahlkopf 32 und einen gebundenen (d. h. wasserstrahlverfestigten) Abschnitt 30B stromabwärts vom Strahlkopf 32 auf. Während des Verfestigungsprozesses wird die Faserstruktur 30 am Strahlkopf 32 vorbei geführt, der eine Vielzahl von Injektoren umfasst, die so angeordnet sind, dass sie allgemein einen Wasservorhang bilden (um die Abbildung einfach zu halten, ist in 3 nur ein Injektor 34 dargestellt). Ein Wasserstrahl 36 wird unter hohen Drücken, beispielsweise 15 oder 40 MPa (150 oder 400 bar), durch die Faserstruktur 30 gelenkt. Obwohl dies nicht dargestellt ist, sei klargestellt, dass in der Regel mehrere Reihen von Injektoren 34 verwendet werden, die auf einer oder beiden Seiten der Faserstruktur 30 angeordnet werden können.
Die Faserstruktur 30 kann von irgendeinem geeigneten Trägersystem 40, beispielsweise einem sich bewegenden Drahtgitter (wie dargestellt) oder auf einer rotierenden porösen Trommel getragen werden. Obwohl dies nicht dargestellt ist, sei klargestellt, dass Wasserstrahlverfestigungssysteme die Faserstruktur 30 einer Reihe von Strahlköpfen 32 entlang der Maschinenlaufrichtung aussetzen können, von denen jeder Wasserstrahlen mit jeweils verschiedenen Drücken ausgibt. Die spezielle Anzahl der verwendeten Strahlköpfe 32 kann beispielsweise auf dem gewünschten Grundgewicht, dem benötigten Grad an Bindung, den Eigenschaften der Bahn und so weiter basieren. Wenn der Wasserstrahl 36 die Bahn durchdringt, sammelt ein Saugschlitz 38, der nahe und unterhalb der Faserstruktur 30 angeordnet ist, das Wasser, so dass es gefiltert und für eine anschließende Einspritzung zum Strahlkopf 32 zurückgeführt werden kann. Der Wasserstrahl 36, der vom Strahlkopf 32 ausgegeben wird, gibt den größten Teil seiner kinetischen Energie in erster Linie für die Neuanordnung der Fasern in der Faserstruktur 30 aus, um die Fasern zu drehen und zu verdrehen, um eine Reihe von ineinandergreifenden Knoten zu bilden.
Sobald die Faserstruktur 30 wasserstrahlverfestigt worden ist (als gebundener Abschnitt 30B dargestellt) wird die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur 30 dann durch eine Entwässerungsvorrichtung geleitet, wo überschüssiges Wasser entfernt wird. In dem in 3 dargestellten Prozess ist die Entwässerungseinheit eine Trocknungseinheit 42. Die Trocknungseinheit 42 kann jedes geeignete Trocknungssystem sein, beispielsweise ein mehrere Segmente aufweisender mehrstufiger Betttrockner, ein Vakuumsystem und/oder ein Durchströmtrommeltrockner. Die Trocknurgseinheit 42 oder eine andere Entwässerungsvorrichtung dient dazu, die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur 30 vor einer anschließenden Wärmebehandlung weitgehend zu trocknen. Der Begriff „weitgehend trocken” wird hierin verwendet, um auszudrükken, dass die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur einen Flüssigkeitsgehalt, in der Regel einen Gehalt an Wasser oder einer anderen Lösung, von weniger als etwa 10 Gew-%, weniger als etwa 5 Gew.-% oder weniger als etwa 3 Gew.-% umfasst.
Sobald die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur 30 weitgehend trocken ist, kann die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur 30 auf eine erhöhte Temperatur erwärmt werden. Durch Erwärmen der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur 30 auf eine bestimmte Temperatur oder einen bestimmten Temperaturbereich kann die Biegesteifigkeit der Faserstruktur erhöht (d. h. versteift) werden. Die Versteifung der Faserstruktur führt zu einer Reihe erwünschter Ergebnisse. Zum Beispiel wird durch die Erhöhung der Steifigkeit der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur 30 möglich, dass die Struktur die folgenden Herstellungsprozesse toleriert. Wenn die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur 30 anschließend in einen Absorptionsartikel aufgenommen wird, beispielsweise in eine Damenbinde 10, wird außerdem ein Zusammenschieben in Querrichtung (CD) verringert, was zu weniger Auslaufen und mehr Komfort für die Trägerin fährt.
Durch Einbringen von zusätzlicher Wärme in die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur 30, um deren Temperatur während des thermischen Klebeverfahrens zu erhöhen, beginnt als erstes die Hülle der Bikomponentenfasern zu erweichen. Wenn diese erweichten Bikomponentenfasern einander berühren, bilden sich Bindungen zwischen den Hüllen, wodurch die Gesamt-Biegesteifigkeit der Struktur aufgrund der Bildung dieser Bindungsstellen zunimmt. Die erhöhte Temperatur der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur 30 ist jedoch nicht hoch genug, um zu bewirken, dass andere Arten von Fasern innerhalb der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur fließen oder auf andere Weise weich werden, sich binden oder zusammenfallen. Die Ausbildung der Bindungsstellen innerhalb der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur 30 erhöht die Steifigkeit der Bahn, aber die Flüssigkeitshandhabungsleistung der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur 30 bleibt wie gewünscht. Es sei klargestellt, dass eine Erhöhung der Trocknungsstufentemperatur (oder andernfalls eine Einbringung von Wärme in die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur) auf gerade oberhalb der Erweichungstemperatur eines Teils der Bikomponentenfasern für eine Erhöhung der mechanischen Leistung sorgt und gleichzeitig Flüssigkeitshandhabungseigenschaften aufrechterhält. Falls jedoch die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur auf eine zu hohe Temperatur erwärmt wird, nimmt die Steifigkeit der Struktur zu und die Flüssigkeitshandhabungsleistung der Struktur kann leiden.
Um die Temperatur zu erhöhen, kann die weitgehend trockene wasserstrahlverfestigte Faserstruktur 30 zu einer anderen Heizeinheit (die in 3 schematisch als Einheit für thermisches Kleben 44 dargestellt ist) geleitet werden. In anderen Ausführungsformen wird die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur 30 im Anschluss an die weitgehende Trocknung durch die Trocknungseinheit 42 aufgewickelt. Zu einem späteren Zeitpunkt, vielleicht nach dem Transport zu einer anderen Anlage, wird die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur 30 abgewickelt und dann unter Verwendung einer Einheit für thermisches Kleben 44 wärmeversteift. An diesem Punkt kann die wärmeversteifte wasserstrahlverfestigte Faserstruktur entweder erneut aufgewickelt werden, um später verarbeitet zu werden, oder sie kann in einen Absorptionsartikel oder ein Produkt stromabwärts von der Einheit für thermisches Kleben aufgenommen werden.
Es wird nun auf 4 Bezug genommen, wo in einem Ausführungsbeispiel die Trocknung der Faserstruktur 30 und das anschließende thermische Kleben der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur 30 innerhalb eines einzigen Trocknungssystems durchgeführt werden, das als Heizeinheit 46 dargestellt ist und bei dem es um einen herkömmlichen Ofen oder Trockner handeln kann, wie er während Spunlace-Herstellungsprozessen verwendet wird. Die Heizeinheit 46 kann verschiedene Grade von Wärme in Stufen an die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur 3 anlegen. Die ersten Stufen werden verwendet, um die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur 30 weitgehend zu trocknen. Während der letzten Stufen des Trocknungsprozesses innerhalb der Heizeinheit 46 wird die Temperatur der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur 30 erhöht, so dass zumindest ein Teil der Bikomponentenmaterialien weich wird und sich aneinander bindet. Obwohl in 4 ein mehrstufiger Heizprozess dargestellt ist, ist diese Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur 30 unter Verwendung eines einstufigen Heizprozesses weitgehend getrocknet und thermisch geklebt werden. In einem Beispielverfahren wird die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur 30 unter Verwendung eines einzigen Durchströmtrommeltrockners entwässert, weitgehend getrocknet und thermisch geschmolzen.
Sobald die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur 30 gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt worden ist, kann sie beispielsweise in ein Absorptionsmaterial aufgenommen werden. Was die Damenbinde 10 von 1–2 betrifft, kann die sekundäre Oberschicht 20, in die die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur 30 aufgenommen ist, an die Oberschicht 14 gebunden oder auf andere Weise daran befestigt werden. In manchen Ausführungsformen wird eine thermische Punktkalandrierung oder eine andere geeignete Bindung verwendet. In anderen Ausführungsform kann die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur 30 als Absorptionskern eines Absorptionsartikels dienen. Zum Beispiel können Slipeinlagen und Inkontinenzeinlagen mit der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur 30 gebildet werden, die zwischen einer Oberschicht und einer Unterschicht angeordnet wird, um als Absorptionskern zu dienen, wie oben unter Bezugnahme auf 1–2 beschrieben ist. Ferner beinhaltet die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur 30 in manchen Ausführungsformen keine Bindemittelkomponente.
Testverfahren
Es wurden Proben von wasserstrahlverfestigten Faserstrukturen gebildet mit einem Grundgewicht von 55 g/m², einer geglätteten Oberfläche und einer homogenen Mischung aus (1) etwa 40% Viskoserayonfasern (1,7 dtex, 38 mm Stapellänge), (2) etwa 40% Zweikomponentenfasern, die aus Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE) gebildet sind (1,7 dtex, 40 mm Länge, PE-Hülle 50 Gew.-% und PP-Kern 50 Gew.-%), die etwa 1,0% Titandioxid (TiO₂) und (3) etwa 20% Polyethylenterephthalat (PET) (40 mm Stapellänge) aufweisen. Solange nichts anderes angegeben ist, wurden alle hierin beschriebenen Tests an Proben durchgeführt, die bei einer Temperatur von etwa 23°C. ± 2,2°C. (73°F. ± 4°F.) und einer relativen Feuchtigkeit von 50% ± 4% für 2 Stunden vor dem Test konditioniert worden waren. Wie nachstehend in Tabellen 1–5 dargestellt ist diente die Erhöhung der Temperatur der weitgehend trockenen wasserstrahlverfestigten Faserstrukturproben auf eine bestimmte Temperatur dazu, die Biegesteifigkeit zu erhöhen (Tabelle 1) und gleichzeitig erwünschte Flüssigkeitshandhabungseigenschaften aufrechtzuerhalten (Tabelle 2–5).
Die nachstehende Tabelle 1 zeigt Beispiele für eine Biegesteifigkeit in Maschinenlaufrichtung (MD) für die oben genannte Probe einer wasserstrahlverfestigten Faserstruktur. Die in Tabelle 1 angegebenen Daten wurden gemäß dem EDANA-Testverfahren Nr. WSP 090.5 (Beugungslänge) erhalten. Die in Tabelle 1 ebenso wie in den nachstehenden Tabellen 2, 3, 4 und 5 angegebenen Temperaturen geben die Temperatur der letzten Trocknungsstufe (d. h. die thermische Klebetemperatur) der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur wieder. Wie dargestellt führt die Erhöhung der Temperatur der letzten Trocknungsstufe auf gerade über die Erweichungstemperatur (d. h. 131°C) zu einer ungefähr zehnfachen Erhöhung der Biegesteifigkeit, während die Flüssigkeitshandhabungseigenschaften aufrechterhalten werden. Bei einer höheren Temperatur nimmt jedoch die Biegesteifigkeit weiter zu, aber die Flüssigkeitshandhabungseigenschaften werden schlechter.

Temperatur: 127°C Temperatur: 131°C Temperatur: 134°C

MD-Biegesteifigkeit (mN·cm) 0,55 5,2 9,55

Tabelle 1
Die nachstehende Tabelle 2 zeigt Beispiele für Flüssigeitsdurchschlagzeitdaten fair die oben genannte Probe einer wasserstrahlverfestigten Faserstruktur. Die in Tabelle 2 angegebenen Daten wurden gemäß dem EDANA-Testverfahren Nr. WSP 070.7 (Wiederholte Flüssigkeitsdurchschlagzeit) erhalten.

Temperatur: 127°C Temperatur: 131°C Temperatur: 134°C

Durchschlagen 1 (s) 1,5 1,7 3,05

Durchschlagen 2 (s) 3,5 3,72 4,3

Durchschlagen 3 (s) 3,3 3,5 3,66

Tabelle 2
Die nachstehende Tabelle 3 zeigt ein Beispiel für Rücknässungsdaten für die oben genannte Probe einer wasserstrahlverfestigten Faserstruktur. Die in Tabelle 3 angegebenen Daten wurden gemäß dem EDANA-Testverfahren Nr. WSP 080.10 (Coverstock-Rücknässung) erhalten.

Temperatur: 127°C Temperatur: 131°C Temperatur: 134°C

Rücknässung (g) 3,22 2,94 2,37

Tabelle 3
Die nachstehende Tabelle 4 zeigt ein Beispiel für Ablaufdaten für die oben genannte Probe einer wasserstrahlverfestigten Faserstruktur. Die in Tabelle 4 angegebenen Daten wurden gemäß dem EDANA-Testverfahren Nr. WSP 080.9 (Ablaufen) erhalten.

Temperatur: 127°C Temperatur: 131°C Temperatur: 134°C

Ablaufen (%) 0 2,54 11,1

Tabelle 4
Die nachstehende Tabelle 5 zeigt ein Beispiel für Dochtwirkungsdaten für die oben genannte Probe einer wasserstrahlverfestigten Faserstruktur. Die in Tabelle 5 angegebenen Daten wurden gemäß dem EDANA-Testverfahren Nr. WSP 010.1 (Vliesabsorption) erhalten.

Temperatur: 127°C Temperatur: 131°C Temperatur: 134°C

MD-Dochtwirkung 120s (mm) 29,3 3,2 9,3

CD-Dochtwirkung 120s (mm) 19 3 3,5

Tabelle 5

Die nachstehende Tabelle 6 zeigt ein Beispiel für wasserstrahlverfestigte Faserstrukturen der vorliegenden Erfindung, wobei die Strukturen ein Grundgewicht von etwa 45 g/m² bis etwa 85 g/m² aufweisen.

	Viscose Rayon (Gew.-%, dtex)	PET (Gew.-%, dtex)	PE/PP Bico (Gew.-%, dtex)
Beispiel 1	60, 1,3	20, 4,4	20. 1,7
Beispiel 2	40, 1,3	20, 4,4	40, 1,7
Beispiel 3	40, 1,3	20, 4,4	40, 1,7
Beispiel 4	50, 1,3	20, 4,4	30, 1,7
Beispiel 5	60, 1,7	20, 4,4	20, 1,7
Beispiel 6	50, 1,7	20, 4,4	30, 1,7
Beispiel 7	50, 1,3	15, 4,4	35, 1,7
Beispiel 8	40, 1,7	20, 4,4	40, 1,7
Beispiel 9	50, 1,7	15, 4,4	35, 1,7

Tabelle 6

Die hierin offenbarten Abmessungen und Werte sollen nicht als streng auf die exakten angegebenen numerischen Werte beschränkt verstanden werden. Stattdessen soll, solange nichts anderes angegeben ist, jede dieser Abmessungen sowohl den angegebenen Wert als auch einen funktional gleichwertigen Bereich, der diesen Wert umgibt, bedeuten. Zum Beispiel soll eine Abmessung, die als „40 mm” offenbart ist, „ungefähr 40 mm” bedeuten.
Jedes hierin genannte Dokument, einschließlich jeglicher Verweisungen oder verwandter Patente oder Anmeldungen, ist hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit hierin eingeschlossen, sofern es nicht ausdrücklich ausgeschlossen oder anderweitig eingeschränkt ist. Die Zitierung eines Dokuments bedeutet nicht, dass es als Stand der Technik für eine hierin offenbarte oder beanspruchte Ausführungsform anerkannt wird oder dass es allein oder in Kombination mit anderen genannten Literaturstellen eine solche Ausführungsform lehrt, nahelegt oder offenbart. Sollte ferner irgendeine Bedeutung oder Definition eines Begriffes in diesem Dokument mit irgendeiner Bedeutung oder Definition desselben Begriffes in einem durch Bezugnahme eingeschlossenen Dokument in Zwiespalt stehen, gilt die Bedeutung oder Definition, die dem Begriff in diesem Dokument zugewiesen wurde.
Obwohl spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dargestellt und beschrieben wurden, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene weitere Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Daher sollen in den beiliegenden Ansprüchen alle derartigen Änderungen und Modifikationen, die im Schutzumfang der Erfindung liegen, abgedeckt sein.

Claims

Wasserstrahlverfestigte Faserstruktur, wobei die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur ein Grundgewicht zwischen 35 Gramm pro Quadratmeter und etwa 65 Gramm pro Quadratmeter, eine Biegesteifigkeit in Maschinenlaufrichtung (MD) von 0,2 mN·cm bis etwa 7 mN·cm und einen Rücknässungswert von 0,2 g bis 7,0 g aufweist.
Wasserstrahlverfestigte Faserstruktur nach Anspruch 1, wobei der Rücknässungswert 0,3 g bis 6,0 g ist.
Wasserstrahlverfestigte Faserstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Rücknässungswert 0,5 g bis 4,0 g ist.
Wasserstrahlverfestigte Faserstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend: eine erste Faserkomponente; eine zweite Faserkomponente; und eine dritte Faserkomponente, die aus Bikomponentenfasern gebildet sind.
Wasserstrahlverfestigte Faserstruktur nach Anspruch 4, wobei die erste Faserkomponente Rayon umfasst und die zweite Faserkomponente Polyethylenterephthalat (PET) umfasst.
Wasserstrahlverfestigte Faserstruktur nach einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei die erste Faserkomponente 35 Gew.-% bis 60 Gew.-% der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur bildet.
Wasserstrahlverfestigte Faserstruktur nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die zweite Faserkomponente 5 Gew.-% bis 30 Gew.-% der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur bildet.
Wasserstrahlverfestigte Faserstruktur nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die dritte Faserkomponente 30 Gew.-% bis 55 Gew.-% der wasserstrahlverfestigten Faserstruktur bildet.
Absorptionsartikel, umfassend: eine Oberschicht; und einen Absorptionskern; und eine sekundäre Oberschicht, die zwischen der Oberschicht und dem Absorptionskern angeordnet ist, wobei die sekundäre Oberschicht die wasserstrahlverfestigte Faserstruktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.