DE19730181C2 - Absorbierendes Verbunderzeugnis mit einer Flüssigkeitsannahme-Unterlageschicht - Google Patents

Absorbierendes Verbunderzeugnis mit einer Flüssigkeitsannahme-Unterlageschicht

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Description

Die Erfindung betrifft absorbierende bzw. saugfähige Verbund­ erzeugnisse und insbesondere solche Erzeugnisse, die schnell Flüssigkeiten absorbieren können, wie beispielsweise Wegwerfwin­ deln oder andere Wegwerf-Hygieneprodukte wie Inkontinenzeinlagen für Erwachsene und Hygieneeinlagen.
Ursprünglich wurden Wegwerfwindeln und ähnliche saugfähige Produkte aus einer Oberschicht oder Deckschicht aus porösem Gewebe, einer Mittelschicht aus Flüssigkeit absorbierendem Zell­ stoff und einer Außenschicht aus einem undurchlässigen Film hergestellt. Seit einiger Zeit sind Versuche unternommen worden, den Raumbedarf des Kerns zu verringern, um die Dicke des Er­ zeugnisses zu reduzieren, und zwar aus verschiedenen Gründen wie verringerte Versandkosten, verringerter Lagerraum und zur bes­ seren Anpassung des absorbierenden Erzeugnisses oder Kleidungs­ stücks an den Körper des Benutzers.
Die verringerte Dicke des Kerns wurde in erster Linie dadurch erreicht, daß die Dichte des Zellstoffs erhöht und dem Kern bis zu etwa 40% eines superabsorbierenden Polymers hinzugefügt wurde. Diese Änderungen haben aber unausweichlich zu einer Ver­ ringerung der Geschwindigkeit der Absorption der Flüssigkeit in den Kern geführt, was zu einem möglichen Auslaufen und Austreten der Flüssigkeiten geführt hat.
Es sind kürzlich auch Vorschläge gemacht worden, eine zusätzli­ che Schicht aus Faservlies zwischen dem absorbierenden Kern und der porösen Oberschicht einzufügen, die als sogenannte Schwall- oder Pufferschicht bzw. Annahmeschicht wirken soll. Der Zweck dieser Schicht ist es, eine schnelle Absorption und Verteilung von möglicherweise wiederholt anfallenden Flüssigkeiten zu ermöglichen und dem Kern ausreichend Zeit zur Verfügung zu stellen, um permanent die Flüssigkeit absorbieren zu können.
Kommerzielle Produkte wie Windeln verwenden verschiedene Arten von Stoffen als Schwall- oder Annahmeschicht. Spinnvliese sind verwendet worden, jedoch haben diese üblicherweise ein relativ kleines Leervolumen und sie können nicht ausreichende Flüssig­ keitsmengen annehmen, um ein erneutes Durchnässen der Ober­ schicht oder eine Leckage zu verhindern. Voluminöse Annahme­ schichten sind verwendet worden, die luftdurchlässige thermisch verbundene Zweikomponentenfasern enthalten, jedoch führt eine solche Schicht zu einer unerwünschten Dicke des Endproduktes.
Ein weiterer Stoff, der als Annahmeschicht verwendet wurde, ist ein Gewebe aus mit Klebstoff verbundenen Polyesterstapelfasern. Obwohl solche Gewebe erfolgreich verwendet wurden, sind sie mit Nachteilen verbunden. Beispielsweise besteht üblicherweise die Oberschicht aus Polypropylenfasern und kann nicht thermisch oder durch Schall mit der Polyesterannahmeschicht verbunden werden, die einen viel höheren Schmelzpunkt hat. Statt dessen müssen die Erzeugnisse durch Klebemittel verbunden werden, was wiederum die Flüssigkeitsübergangsgeschwindigkeit verringern und die Her­ stellungskosten erhöhen kann. Außerdem sind Produkte, in denen unähnliche Materialien für die zwei Schichten verwendet werden schwierig wiederzuverwenden.
Die vorliegende Erfindung sieht vor, daß ein Faservlies aus Polyolefinstapelfasern erzeugt wird, indem ein geeignetes härt­ bares Klebemittel aufgebracht wird, vorzugsweise in der Form einer wäßrigen Suspension oder Aufschlemmung einer Emulsion. Das Gewebe bzw. das Erzeugnis wird dann verfestigt, indem das Vlies erwärmt wird, um das Klebemittel zu härten und eine Punktver­ bindung zwischen sich kreuzenden Fasern hervorzurufen. Wenn das Erzeugnis als Annahmeschicht verwendet werden soll, wird ein oberflächenaktives Mittel entweder mit dem Klebemittel vermischt oder anschließend auf das verfestigte Vlies aufgebracht, um das Vlies wasseranziehender zu machen.
Die vorliegende Erfindung schlägt auch ein wasserabsorbierendes Erzeugnis vor, welches in der Reihenfolge eine poröse Ober­ schicht aus einem nicht gewebten Polyolefinmaterial, eine An­ nahmeschicht aus dem oben beschriebenen Stoff bzw. Material und einen absorbierenden Kern enthält. Die Annahmeschicht hat eine Porengröße, die über derjenigen der Oberschicht liegt. Außerdem sind die Oberschicht und die Annahmeschicht thermisch kompatibel und können thermisch miteinander verbunden werden oder sein. Beispielsweise können die Oberschicht und die Annahmeschicht aus derselben Art von Polyolefinfasern bestehen wie Polypropylen. Die Polypropylenfasern in der Oberschicht haben einen durch­ schnittlichen Durchmesser von etwa 0,007 mm bis 0,012 mm (7 bis 12 mikron bzw. Mikrometer), wobei das Vlies ein Basisgewicht von etwa 10 bis 40 Gramm pro Quadratmeter (g/m2) hat. Die Fasern der Annahmeschicht haben einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 0,01 mm bis 0,24 mm (10 bis 24 mikron) bzw. Mikrometer, und das Vlies hat ein Basisgewicht von etwa 10 bis 100 g/m2.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Flüssig­ keits-absorbierenden Verbunderzeugnisses gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Wie Fig. 1 zeigt, enthalten die Grundbestandteile der vorliegen­ den Erfindung eine poröse Oberschicht 10 aus nicht gewebten Polyolefinfasern, eine Annahmeschicht oder Schwallschicht 12, die ein Gewebe oder eine Bahn aus durch Klebemittel verbundene Polyolefinfasern enthält, und einen Flüssigkeits-absorbierenden Kern 14. In den meisten Fällen enthält der Gegenstand eine äußere flüssigkeitsundurchlässige Schicht 16 wie eine Folie.
Der Kern 14 kann Fasern enthalten, die relativ große Flüssig­ keitsmengen absorbierenden können, wie Zellulosefasern oder Holzzellstoffasern. Der Kern kann auch Polymere enthalten, die Flüssigkeit im Umfang eines Vielfachen ihres Gewichts absorbie­ ren können. Diese bekannten superabsorbierenden Polymere können in Pulverform oder Faserform verwendet werden und sind auf dem Gebiet absorbierender Produkte bekannt.
Die obere Schicht 10 und die Annahmeschicht 12 enthalten Poly­ olefinfasern, die thermisch kompatibel sind und durch Wärme oder Ultraschall miteinander verbunden bzw. verschweißt werden kön­ nen. Geeignete Polyolefine schließen Polypropylen, Polyethylen, Polybutylen, Copolymere solcher Polymere und Mischungen davon ein. Polypropylen wird bevorzugt. Obwohl dies weniger bevorzugt ist, können die Stoff- oder Gewebeschichten Bikomponentenfasern oder Multikomponentenfasern mit freien oder offenen Polyolefin­ komponenten enthalten, wie beispielsweise Hüllen-Kern-Fasern oder Seite-an-Seite-Bikomponentenfasern. Als ein Beispiel können Bikomponenten-Fasern verwendet werden, die einen Polyesterkern und eine Polypropylenhülle haben.
Die Oberschicht 10 kann nach jeder herkömmlichen Methode zur Herstellung von Faservliesen hergestellt sein. Eine besonders geeignete Methode beginnt mit dem Kardieren von Polyolefinfasern in eine gleichförmige Zufallsbahn und anschließend mit dem Verfestigen der Fasern. Die bevorzugte Methode der Verfestigung erfolgt durch thermisches Verbinden bzw. Verkleben oder Ver­ schweißen, beispielsweise durch Führen der Bahn durch erwärmte Kalanderwalzen, von denen eine eingeprägt ist, wodurch die Fasern in einem wiederholten Muster thermisch punktverschweißt werden. Weitere geeignete Verfähren schließen die Verflechtung der Fasern beispielsweise durch Hydroverflechtung sowie Durch­ gangsluftverbindung ein, bei der erwärmte Luft durch das unver­ festigte Gewebe hindurchgeführt wird.
Der Durchmesser der Fasern und das Basisgewicht des Erzeugnisses der oberen Schicht 10 relativ zu denjenigen der Annahmeschicht 12 ist sehr wichtig, um eine akzeptable Übergangsgeschwindigkeit der Flüssigkeit zum Kern und in den Kern 14 hervorzurufen. Die Fasern in der oberen Schicht sollten einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 0,007 mm bis 0,012 mm (7 bis 12 mikron) haben, wobei der Stoff ein Basisgewicht von etwa 10 bis 40 g/m2 haben soll. Die Fasern in der Annahmeschicht 12 sollten einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 0,01 mm bis 0,24 mm (10 bis etwa 24 mikron) haben, wobei das Erzeugnis ein Basisgewicht von etwa 10 bis etwa 100 g/m2 haben sollte.
Außerdem sollte die durchschnittliche Porengröße der Annahme­ schicht, gemessen bei 3447 Pa (0,5 psi), erheblich größer sein als die durchschnittliche Porengröße der oberen Schicht 10. Beispielsweise sollte die Porengröße der oberen Schicht 10 typi­ scherweise etwa im Bereich von 0,02 mm bis 0,05 mm (20 bis 50 mikron) liegen, während die Porengröße der Annahmeschicht über 0,05 mm (50 mikron) sein sollte, vorzugsweise in der Größenord­ nung von etwa 0,06 bis 0,18 mm (60 bis etwa 180 mikron).
Während die obere Schicht 10 und die Annahmeschicht 12 ein Fasergemisch aufweisen können, das Polyolefinfasern enthält, sollten wenigstens eine Mehrzahl der Fasern und vorzugsweise über 50 bis, 65% der Fasern thermisch kompatibel sein, sodaß sie wärmeverschweißbar sind.
Die Annahmeschicht 12 ist ein Gewebe bzw. eine Bahn, die durch Klebemittel verbundene Polyolefinfasern enthält, wobei die Bahn mit einem oberflächenaktiven Mittel behandelt ist, um sie erhöht hydrophil zu machen, und typischerweise, aber nicht unbedingt erforderlich, hydrophiler als die obere Schicht 10. Die Bahn wird durch Kardieren gekräuselter Fasern auf einer sich bewegen­ den Unterlage, Behandeln der Fasern mit einem Wärme-härtbaren Klebemittel und anschließenden Erwärmen der Bahn zum Härten des Klebemittels hergestellt. Es ist wichtig, daß das Klebemittel bei einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt der Fasern erhärtet.
In der bevorzugten Ausführungsform wird das Klebemittel in der Form einer wäßrigen Emulsion aufgebracht. Die Emulsion kann durch Eintauchen oder durch andere Beschichtungsmethoden wie Sprühen, Streichen oder andere Techniken aufgebracht werden. Die Menge des aufgebrachten härtbaren Harzes sollte in der Größen­ ordnung von etwa 10 bis etwa 30 Gewichtsprozent Feststoffe auf der. Basis des Gewichts der Fasern liegen.
In Abhängigkeit von dem Typ des verwendeten Klebemittels wird das Harz durch Aufbringung von Wärme auf die mit Klebemittel behandelte Bahn erhärtet. Es können auch Kunstharze verwendet werden, die durch Bestrahlung härtbar sind oder vernetzt werden. Die Bahn kann durch einen Öfen geführt werden oder im Falle einer Polypropylenbahn über Dampfbehälter, um das Harz zu här­ ten. Wenn das Gewebe bzw. die Bahn getrocknet wird, neigt das Klebemittel dazu, sich an Schnittpunkten der Fasern anzusammeln, während es erhärtet. Geeignete Kunstharze oder Klebemittel schließen beispielsweise Styrol-Butadiene, Ethylenvinylacetat, Ethylenacrylsäure, Polyvinylacetat, Styrolacrylsäure, Poly­ urethan, Polyvinylalkohol und chemisch modifizierte Stärke sowie Terpolymere der Polymere oder Copolymere wie Styrol-Butadien- Acrylterpolymere ein.
Die Erhärtungstemperatur des Klebemittelharzes liegt vorzugs­ weise über 105°C. Außerdem liegt die Erhärtungstemperatur vor­ zugsweise wenigstens 5°C unter der Schmelztemperatur der Fasern, um eine mögliche thermische Verformung der Fasern und ein An­ haften der Fasern an den Dampfbehältern zu verhindern. Die Bezeichnung "härtbar" oder "gehärtet", wie sie hier verwendet wird, bedeutet, daß das Klebemittel zu einer wasserbeständigen Verbindung nach dem Trocknen geeignet ist.
Das Erzeugnis wird mit einem oberflächenaktiven Mittel wie einem Tensid behandelt, um das Erzeugnis erhöht hydrophil zu machen. Das Oberflächenmittel wird in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsprozent der Fasern aufgebracht. Obwohl nicht-ionische Tenside verwendet werden können, sind anionische Tenside bzw. oberflächenaktive Mittel bevorzugt. Das oberflächenaktive Mittel kann mit der wäßrigen Klebemittelemulsion vor der Aufbringung auf die Bahn gemischt werden und in solchen Fällen muß das oberflächenaktive Mittel mit der Latexemulsion kompatibel sein. Außerdem kann wenigstens ein Teil des Mittels auf die trockene Faserbahn in Form einer wäßrigen Lösung aufgebracht werden, um die Fasern im voraus anzufeuchten. Eine weitere geeignete Metho­ de der Aufbringung des oberflächenaktiven Mittels ist das Auf­ bringen nach dem Trocknen z. B. durch Aufsprühen einer wäßrigen Lösung, gefolgt durch das Trocknen.
Damit die Annahmeschicht zufriedenstellend funktioniert, sollte die Oberflächenspannung des oberflächenaktiven Mittels unter 0,00031 N/cm (31 dyne/cm) bei 25°C liegen, bevorzugt unter 0,00028 N/cm (28 dyne/cm). Das bevorzugte oberflächenaktive Mittel ist Sulfosuccinat und Derivate davon. Andere ge­ eignete Typen schließen äthoxilierte Alcylpheno­ le und Sorbitanderivate ein.
Wie oben beschrieben ist, enthalten die obere Schicht 10 und die Annahmeschicht 12 bevorzugt Fasern desselben Polymers. Wenn beispielsweise die obere Schicht 10 aus einem Gespinst thermisch verbundener Polypropylenfasern besteht, besteht die Annahme­ schicht aus mit Harz verbundenen Polypropylenfasern. Dies ermög­ licht es, daß die obere Bahn 10 mit der Annahmeschicht bei­ spielsweise durch Wärme oder Schall an beabstandeten Stellen zwischen den zwei Schichten verbunden wird. Hierdurch ist das Erfordernis vermieden, ein getrenntes Klebemittel während der Herstellung des absorbierenden Gegenstandes zwischen die Schich­ ten aufzubringen.
Die Annahmeschicht hat gegenüber anderen Arten, die vorgeschla­ gen wurden oder gegenwärtig verwendet werden, mehrere Vorteile. Wenn Polypropylenfasern in dem Material der oberen Schicht und der Annahmeschicht verwendet werden, sind die Herstellungskosten so niedrig wie möglich gehalten, da Polypropylen eine geringere Dichte hat als viele andere Polymere wie Polyester. Da die beiden Schichten aus demselben Polymer bestehen, können sie leichter wiederverwendet werden. Außerdem hat die Annahmeschicht gemäß der vorliegenden Erfindung ein geringes Volumen, so daß sie wirkungsvoll in die heutzutagen gewünschten äußerst dünnen Absorptionsprodukte eingebaut werden kann.

Claims (14)

1. Absorbierendes Erzeugnis mit einer porösen Oberschicht, die ein aus Polyolefin bestehendes Faservlies enthält und ein Basis­ gewicht von etwa 10 bis etwa 40 g/m2 enthält, mit einem absor­ bierenden Kern und einer porösen Annahmeschicht, die zwischen der oberen Schicht und dem Kern angeordnet ist, wobei die An­ nahmeschicht ein Faservlies aus durch Klebemittel verbundene Polyolefinfasern enthält und ein Basisgewicht von etwa 10 bis etwa 100 g/m2 aufweist und eine Porengröße hat, die größer als die Porengröße der Oberschicht ist, und die mit einem oberflä­ chenaktiven Mittel behandelt ist, um die Annahmeschicht hydro­ phil zu machen, und wobei die obere Schicht und die Annahme­ schicht thermisch kompatibel sind.
2. Absorbierendes Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schicht (10) und die Annahmeschicht (12) dasselbe Polyolefin aufweisen.
3. Absorbierendes Erzeugnis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin Polypropylen ist.
4. Absorbierendes Erzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schicht (10) ein Fa­ servlies aus thermisch verbundenen Polyolefinfasern ist.
5. Absorbierendes Erzeugnis nach einem der Ansprüch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schicht (10) und die Annahmeschicht (12) an beabstandeten Stellen thermisch verbunden sind.
6. Absorbierendes Erzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolefinfasern der Annahme­ schicht (12) Bikomponentenfasern enthalten.
7. Absorbierendes Erzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolefinfasern der oberen Schicht (10) Bikomponentenfasern enthalten.
8. Absorbierendes Erzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schicht (10) Fasern mit einem Durchmesser von etwa 7 bis etwa 12 Mikrometer und die Annahmeschicht (12) Fasern mit einem Durchmesser von etwa 10 bis etwa 24 Mikrometer enthält.
9. Absorbierendes Erzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Klebemittels etwa 10 bis etwa 30% auf der Basis des Gewichts der Fasern beträgt.
10. Absorbierendes Erzeugnis nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebemittel ein Styrol-Butadie­ ne-Acryl-Latex enthält.
11. Absorbierendes Erzeugnis nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebemittel Ethylvinylacetat enthält.
12. Absorbierendes Erzeugnis nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebemittels Ethylacrylsäure enthält.
13. Absorbierendes Erzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel ein Tensid mit einer Oberflächenspannung von weniger als 0,031 N/m (31 dyne/cm) ist.
14. Absorbierendes Erzeugnis nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel Sulfo­ succinat und Derivate von diesem enthält.
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