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Bereich der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein neues Verfahren und ein Gerät, um intermittierend partikuläres Material
auf ein Substrat mit genauer Plazierung innerhalb des Substrats
auszutragen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Absorbierende Strukturen sind bekannt
für den
Einschluss in wegwerfbare absorbierende Artikel, die benutzt werden,
um Körperfluide
und andere Exsudate zu absorbieren. Solche absorbierende Strukturen
wurden traditionell aus leicht verfügbaren und relativ preiswerten
Materialien wie Baumwollfasern, Holzschliffflusen, Zellulosegewebe
oder -watte oder anderen absorbierenden Fasern hergestellt. Diese
Materialien haben eine zufriedenstellende Saugfähigkeit für Fluide sowohl im Hinblick
auf die Saugfähigkeitsrate
als auch auf die gesamte absorbierende Kapazität verfügbar gemacht. Leider können absorbierende
Strukturen, die aus solchen Materialien hergestellt sind, zur Kollabierung
neigen, wenn sie durchnässt
sind, wodurch sie etwas von ihrem Leervolumen verlieren. Solche
Strukturen können
auch ermöglichen,
dass absorbiertes Fluid aus der Struktur heraus auf den Benutzer
des absorbierenden Artikels zurückgequetscht
wird. Wenn solche Strukturen Fluid absorbiert haben, können sie
weiterhin ein unkomfortables feuchtes Gefühl auf der Haut des Benutzers liefern.
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In letzter Zeit wurden superabsorbierende
Polymerpartikel mit den mehr traditionellen absorbierenden Materialien
kombiniert, um Strukturen mit verbesserter Saugfähigkeit und Zurückhaltung
auszustatten, was helfen kann, die Probleme des Ausquetschens und
des feuchten Oberflächengefühls zu eliminieren.
Das Ersetzen der traditionellen absorbierenden Materialien durch
superabsorbierende Polymerpartikel kann auch absorbierende Produkte
ermöglichen,
die dünner
sind, während
sie die absorbierende Kapazität
von dickeren, sperrigeren Produkten behalten. Ein Nachteil von superabsorbierenden
Polymerpartikeln sind dennoch deren relativ hohe Kosten verglichen
mit den mehr herkömmlichen
absorbierenden Materialien.
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Da superabsorbierende Polymerpartikel
zusätzlich
dazu neigen anzuschwellen, wenn sie Fluid absorbieren, können sie
verursachen, was allgemein unter Gelblockierung bekannt ist. Mit
anderen Worten, wenn ein Fluid von den Partikeln eines superabsorbierenden
Polymers absorbiert ist, schwellen diese Partikel an und können eine
geschlossene Schicht von geschwollenen superabsorbierenden Partikeln
formen. Diese geschlossene Schicht verhindert dann den Durchtritt
von zusätzlichem
Fluid in die Struktur. Daher müssen
superabsorbierende Polymerpartikel genau innerhalb einer absorbierenden
Struktur plaziert werden, um dieses Schwellen zu ermöglichen
und möglichst
vollständig
ihre absorbierende Kapazität
zu nutzen. Allgemein ist die Verhinderung der Gelblockierung durch
Mischen von superabsorbierenden Polymerpartikeln mit Abstandsmaterialien
realisiert worden, wie z.B. absorbierende oder nicht absorbierende
Fasern, oder durch Plazieren der superabsorbierenden Polymerpartikel
in Richtung des Bodens der absorbierenden Struktur. Obwohl diese
Verfahren des Plazierens des superabsorbierenden Polymers die Gelblockierung
minimieren kann, erbringen sie jedoch nicht die effizienteste Benutzung
der absorbierenden Kapazität
des superabsorbierenden Polymers.
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Es kann häufig wünschenswert sein, andere partikuläre oder
Pulver-Materialien den absorbierenden Strukturen beizufügen, um
solche Nutzen wie Geruchskontrolle, verbesserte Trockenheit, Hautschutz
oder -behandlung, oder eine saubere Erscheinung bereitzustellen.
Beispiele von solchen partikulären
oder Pulver-Materialien beinhalten, ohne Beschränkung, Zeolithe, Natriumbikarbonat,
mikroverkapselte Parfüme
und andere Komponenten, Titandioxid und absorbierende oder superabsorbierende
Fasern. Leider sind die meisten dieser Typen an partikulären Materialien
größer in den
Kosten als traditionelle absorbierende Materialien und daher ist
es gewünscht,
präzise
Mengen von diesen partikulären
Materialien innerhalb des Artikels genau zu Plazieren, so dass sie
mit geringstem Verlust und geringsten Kosten voll genutzt werden.
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In der
US
5,750,066 wird ein Verfahren und ein Gerät offenbart,
um einen intermittierenden Strom von diskreten Partikeln für die Austragung
auf ein Fasergewebe zu formen, wobei ein luftmitgerissener Zufuhrstrom von
absorbierenden Partikeln in solcher Weise ausgerichtet ist, um einen
eingeschlossenen spitzen Winkel mit einer Ablenkoberfläche auf
einer drehenden Abdeckung zu bilden. Der Winkel ist vorteilhafterweise
ungefähr 24
Grad und kann bevorzugterweise weniger als 60 Grad betragen. Der
Impuls der Partikel ist relevant, um die Partikel richtig in einen
ersten intermittierenden Strom zu richten, der durch die Abdeckung
tritt, oder um die Partikel in einen zweiten intermittierenden Strom
in einer vorherbestimmten Richtung richtig abzulenken, um in ein
Rohr zum Recyclen einzutreten. Die Partikel in dem ersten intermittierenden
Strom werden mit einem luftmitreissenden Strom von Fasern in einem
divergierenden Kanal zusammengeführt
und der zusammengeführte
luftmitreissende Strom wird auf eine kleine Löcher aufweisende Trommel gerichtet.
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Daher wird eine absorbierende Struktur
mit guter Saugfähigkeit
und Zurückbehaltung
von Fluid benötigt.
Was auch benötigt
wird, ist eine absorbierende Struktur, die hilft ein trockenes Gefühl auf der
Haut des Benutzers bereitzustellen, wenn diese in einem absorbierenden
Artikel benutzt wird. Was weiterhin benötigt wird, ist eine absorbierende
Struktur mit superabsorbierenden Polymerpartikeln oder andern partikulären Materialien,
die beabstandet und innerhalb der Struktur plaziert sind, um mehr
vollständig
die einmaligen Fähigkeiten
von Partikeln zu benutzen, und ein Verfahren und ein Gerät, um solch
eine absorbierende Struktur herzustellen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren und ein Gerät bereitzustellen, um intermittierend
ein partikuläres
Material auf ein Substrat auszutragen.
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Es ist weiterhin eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Gerät bereitzustellen, um
intermittierend eine präzise
Menge eines partikulären
Materials auf ein Substrat auszutragen.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren und einen Apparat bereitzustellen, um intermittierend
ein partikuläres
Material auf ein Substrat genau innerhalb der Begrenzung eines vorherbestimmten
Musters auszutragen.
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Es ist noch eine weitere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, um eine absorbierende
Struktur mit superabsorbierenden Polymerpartikeln herzustellen,
die innerhalb der Struktur beabstandet und plaziert sind, um vollständiger die
Saugfähigkeits-
und Zurückbehaltungsfähigkeiten
der superabsorbierenden Polymerpartikel zu nutzen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wurde ein Verfahren gemäß Anspruch
1 und ein Gerät
gemäß den Ansprüchen 12
und 15 bereitgestellt, um intermittierend eine präzise Menge
eines partikulären
Materials auf ein Substrat genau innerhalb der Begrenzung eines
vorherbestimmten Musters mit einem minimalen Verlust an partikulärem Material
auszutragen.
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Ferner wurde gemäß der vorliegenden Erfindung
ein Verfahren gemäß Anspruch
1 und ein Gerät
entsprechend den Ansprüchen
12 und 15 bereitgestellt, um eine neue absorbierende Struktur zur
Benutzung in absorbierenden Artikel herzustellen. Die absorbierende
Struktur enthält
ein absorbierendes Element geformt aus absorbierenden Fasern und
kann optional zusätzliche
laminierte Schichten enthalten, wie eine oder mehrere Schichten
an Vliesgewebe. Das Vliesgewebe kann eine geringere Dichte und eine
höhere
Porösität als das
absorbierende Element der Erfindung aufweisen, um Fluidaquisition
und den Transfer von aquiriertem Fluid zu einem benachbarten absorbierenden
Element mit einer höheren
Dichte zu ermöglichen.
Alternativ kann das Vliesgewebe eine höhere Dichte und geringere Porösität als das
absorbierende Element aufweisen, um Fluidtransport durch den Kapillareffekt
durch das Vliesgewebe zu vergrößern. Bevorzugterweise
werden Vliesgewebe mit geringerer Dichte benachbart zu der körperzugewandten
Oberfläche
eines absorbierenden Elementes plaziert, und Vliesgewebe mit höherer Dichte
werden benachbart zu der der Kleidung zugewandten Oberfläche eines
absorbierenden Elements plaziert.
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Das absorbierende Element weist einen
Mittelbereich auf, der von peripheren Rändern umfasst ist. Das absorbierende
Element weist eine obere Oberfläche
und eine untere Oberfläche
auf, die dazwischen eine Elementdicke definieren. Die Elementdicke
weist obere 35% und untere 65% auf. Das absorbierende Element ist
eine integrale Struktur, die eine Zone mit hoher Saugfähigkeit
aufweist, die eine integrales Gemisch von absorbierenden Fasern
und superabsorbierenden Polymerpartikeln umfasst, und weist eine
erste und eine zweite Oberfläche
auf, die durch eine Zonendicke getrennt sind. Wie hierin verwendet,
bedeutet die Terminologie „integral" eine einheitliche
Struktur, wobei die absorbierenden Fasern durch das gesamte absorbierende
Element vermascht sind. Daher gibt es keine identifizierbaren Laminatschichten,
die separierbar von anderen Schichten innerhalb des Elements sind.
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Die Zone mit hoher Saugfähigkeit
ist in zumindest einem Abschnitt des Mittelbereichs in den oberen 35%
des absorbierenden Elements angeordnet. Die erste Oberfläche der
Zone mit hoher Saugfähigkeit
kann optional coplanar mit der oberen Oberfläche des absorbierenden Elements
sein, oder alternativ kann die Zone mit hoher Saugfähigkeit
unter der oberen Oberfläche
des absorbierenden Elements sein. Die Dicke der Zone mit hoher Saugfähigkeit
umfasst ungefähr
35% der Dicke des absorbierenden Elements, die verbleibenden 65%
des absorbie renden Elements sind im wesentlichen frei von superabsorbierenden
Partikeln. Daher umfasst das absorbierende Element eine obere Zone
mit hoher Saugfähigkeit,
die absorbierende Fasern und superabsorbierende Polymerpartikel,
die in den oberen 35% der Dicke des absorbierenden Elements angeordnet sind,
enthält,
und einen unteren absorbierenden Bereich, der im wesentlichen frei
von superabsorbierenden Partikeln ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
können
die superabsorbierenden Polymerpartikel mit den absorbierenden Fasern
innerhalb der Zone mit hoher Saugfähigkeit vermischt sein. In
einer bevorzugtesten Ausführungsform
sind die superabsorbierenden Polymerpartikel gleichförmig und
homogen mit den absorbierenden Fasern innerhalb der Zone mit hoher
Saugfähigkeit
vermischt. Alternativ können
die superabsorbierenden Partikel innerhalb der Zone mit hoher Saugfähigkeit
in einem relativ schmalen Bereich, umfassend 15% oder bevorzugterweise
10% der Dicke des absorbierenden Elements, angeordnet sein. Zusätzlich können die
superabsorbierenden Partikel innerhalb der Zone mit hoher Saugfähigkeit
mit einem zunehmenden Gradienten, wobei die Konzentration von superabsorbierenden
Partikeln sich von der ersten Oberfläche der Zone mit hoher Saugfähigkeit
zu der zweiten Oberfläche
der Zone mit hoher Saugfähigkeit
erhöht,
oder mit einem abnehmenden Gradienten verteilt sein, wobei die Konzentration
von superabsorbierenden Partikeln sich von der ersten Oberfläche der
Zone mit hoher Saugfähigkeit
zu der zweiten Oberfläche
der Zone mit hoher Saugfähigkeit
verringert. In einer bevorzugtesten Ausführungsform ist die obere Oberfläche des
absorbierenden Elements im wesentlichen frei von superabsorbierenden
Partikeln, wobei die Zone mit hoher Saugfähigkeit geringfügig unter
der oberen Oberfläche
des absorbierenden Elements ist, wobei die obere Oberfläche des
absorbierenden Elements 100% absorbierende Zellstofffasern umfasst.
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Die absorbierende Struktur ist nützlich in
absorbierenden Artikeln wie Damenbinden, Windeln, Inkontinenzartikeln
und ähnlichem.
Ein Beispiel von solch einem Artikel umfasst das absorbierende Element
der Erfindung, das zwischen einer flüssikeitsdurchlässigen körperzugewandten
Schicht und einer flüssikeitsundurchlässigen Sperrschicht
enthalten und so positioniert ist, dass die körperzugewandte Schicht angrenzend
zu der oberen Oberfläche
des absorbierenden Elementes und die undurchlässige Sperrschicht benachbart
zu der unteren Oberfläche
des absorbierenden Elementes ist.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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1 ist
eine Schnittansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform
eines absorbierenden Elements hergestellt gemäß dem Verfahren und dem Gerät der Erfindung.
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2 ist
eine Schnittansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
eines absorbierenden Elements hergestellt gemäß dem Verfahren und dem Gerät der Erfindung.
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3 ist
eine Schnittansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform
eines absorbierenden Artikels hergestellt gemäß dem Verfahren und dem Gerät der Erfindung.
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4 ist
eine Schnittansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
eines absorbierenden Artikels hergestellt gemäß dem Verfahren und dem Gerät der Erfindung.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform
eines absorbierenden Artikels hergestellt gemäß dem Verfahren und dem Gerät der Erfindung.
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6 ist
eine schematische Illustration einer bevorzugten Ausführungsform
des Geräts
der Erfindung.
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7A ist
eine detaillierte axiale Ansicht des Partikeldrehausträgers des
Geräts
gezeigt in 6 in der
Partikelaustragungsphase.
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7B ist
eine detaillierte Seitenansicht des Partikeldrehausträgers des
Geräts
gezeigt in 6 in der Partikelaustragungsphase.
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8A ist
eine detaillierte axiale Ansicht des Partikeldrehausträgers des
Geräts
gezeigt in 6 in der
Recyclephase.
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8B ist
eine detaillierte Seitenansicht des Partikeldrehausträgers des
Geräts
gezeigt in 6 in der Recyclephase.
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9 ist
eine detaillierte Ansicht des gravimetrischen Zuführapparats
und des Pulveraufnehmers, um den Partikeldrehausträger des
Apparats gezeigt in 6 zu
speisen.
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10a und 10b sind Querschnittsansichten
des linear oszillierenden Geräts
der Erfindung in der Pulveraustragungsphase.
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11a und 11b sind Querschnittsansichten
des linear oszillierenden Geräts
der Erfindung in der Recyclephase.
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12 ist
eine Planansicht einer ersten Ausführungsform eines absorbierenden
Elements hergestellt gemäß dem Verfahren
und dem Gerät
der Erfindung.
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13 ist
eine Planansicht einer zweiten Ausführungsform eines absorbierenden
Elements hergestellt gemäß dem Verfahren
und dem Gerät
der Erfindung.
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14a und 14b sind Querschnittsansichten
des drehend oszillierenden Geräts
der Erfindung in der Pulveraustragungsphase.
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15a und 15b sind Querschnittsansichten
des drehend oszillierenden Geräts
der Erfindung in der Recyclephase.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung;
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden von der
folgenden detaillierten Beschreibung, beigefügten Zeichnungen und nicht
beschränkten
Beispielen klar werden.
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Die vorliegende Erfindung richtet
sich auf ein neues Verfahren und Gerät um intermittierend partikuläres Material
auf einem Substrat auszutragen, um zum Beispiel absorbierende Artikel
wie Damenbinden herzustellen, die eine absorbierende Struktur aufweisen,
die ein absorbierendes Element enthalten, das eine integrale Zone
mit hoher Saugfähigkeit
aufweist, die in den oberen 35% der Dicke des absorbierenden Elements angeordnet
ist. Die absorbierenden Artikel werden allgemein eine körperzugewandte
flüssigkeitsdurchlässige Deckschicht,
eine der Kleidung zugewandte flüssigkeitsundurchlässige Sperrschicht
und eine absorbierende Struktur zwischen der körperzugewandten Schicht und
der Sperrschicht aufweisen. Die absorbierende Struktur kann optional
eine Mehrschichtlaminatstruktur enthalten, die eine oder mehrere
Schichten von Vliesgeweben aufweisen kann, z.B. Fluidtransferschichten
zusätzlich
zu dem absorbierenden Element. In einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die absorbierende Struktur eine obere körperzugewandte Fluidtransferschicht
und ein unteres absorbie rendes Element zwischen der Fluidtransferschicht
und der Sperrschicht, wobei die Fluidtransferschicht bevorzugterweise
eine Porösität aufweist,
die größer ist
als die Porösität des absorbierenden
Elements.
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Das absorbierende Element weist einen
Mittelbereich auf, der umgeben von peripheren Rändern ist. Das absorbierende
Element weist ferner eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche auf,
die dazwischen eine Dicke des absorbierenden Elements definieren.
Die Dicke des absorbierenden Elements weist obere 35% und untere
65% auf. Das absorbierende Element weist eine Zone mit hoher Saugfähigkeit
mit einer ersten Oberfläche
und einer zweiten Oberfläche
auf, die getrennt durch eine Dicke der Zone mit hoher Saugfähigkeit
(nachstehend „Zonendicke") sind, die weniger
als ungefähr
35% der Dicke des absorbierenden Elements umfasst und die zumindest
in einem Abschnitt des Mittelbereichs in oberen 35% der Dicke des
absorbierenden Elements angeordnet ist. Die Zone mit hoher Saugfähigkeit
umfasst superabsorbierende Polymerpartikel und absorbierende Fasern.
Die unteren 65% der Dicke des absorbierenden Elements sind im wesentlichen
frei von superabsorbierenden Partikeln.
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Die neue absorbierende Struktur,
hergestellt durch das Verfahren und das Gerät der vorliegenden Erfindung,
ist beabsichtigt, um in wegwerfbaren absorbierenden Artikeln eingesetzt
zu werden. Diese Artikel sind geeignet, um von einem Benutzer in
direktem Kontakt mit dem Körper
mit dem Zweck getragen zu werden, Körperfluide zu absorbieren,
und werden anschließend
nach einer einzigen Benutzung weggeworfen.
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Bezugnehmend auf 1 ist eine Schnittansicht einer ersten
bevorzugten Ausführungsform
eines absorbierenden Elements 1 gezeigt, hergestellt durch
das Verfahren der vorliegenden Erfindung. 1 zeigt ein integrales absorbierendes
Element 1 mit einer Zone 2 mit hoher Saugfähigkeit,
die eine erste Oberfläche 3 und eine
zweite Oberfläche 4 aufweist,
die voneinander durch eine Dicke 6 getrennt sind. Das absorbierende
Element weist eine Dicke 5 zwischen einer oberen Oberfläche 23 und
einer unteren Oberfläche 24 auf.
Die Zone mit hoher Saugfähigkeit
umfasst absorbierende Fasern 7 und superabsorbierende Polymerpartikel 8.
Die superabsorbierenden Polymerpartikel 8 sind im wesentlichen
innerhalb der Zone 2 mit hoher Saugfähigkeit im Dickenbereich 6 enthalten.
Es kann in der bevorzugten Ausführungsform,
illustriert durch 1,
gesehen werden, dass die obere Oberfläche 23 im wesentlichen
frei von superabsorbierenden Polymerpartikeln 8 ist, und dass
die superabsorbierenden Polymerpartikel 8 mit absorbierenden
Fasern 7 in der Zone 2 mit hoher Saugfähigkeit überall in
der Dicke 6 gemischt sind.
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Die absorbierenden Fasern des vorliegenden
absorbierenden Elements können
irgendeine absorbierende Faser, die bekannt in der Technik ist,
umfassen, enthaltend ohne Beschränkung
natürlich
auftretende Fasern oder synthetische Fasern. Beispiele von natürlich auftretenden
absorbierenden Fasern sind Holzschliff, Baumwolle, Seide, Hanf und ähnliche,
während
Beispiele von synthetischen absorbierenden Fasern ohne Beschränkung Rayonfasern,
individuell querverbundene Zellulosefasern, Acrylfasern und ähnliche
enthalten. Eine bevorzugte absorbierende Faser für das absorbierende Element
sind Holzschliffflusen.
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Für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung verweist der Ausdruck „superabsorbierendes
Polymer" auf Materialien,
die fähig
sind, zumindest ungefähr
das Zehnfache ihres Gewichts an Körperfluiden unter einem 0,5
psi Druck zu absorbieren und zurückzuhalten.
Die superabsorbierenden Polymerpartikel der Erfindung können anorganisch
oder organisch querverbundene hydrophile Polymere sein, wie Polyvinylalkohole,
Polyethylenoxide, querverbundene Stärke, Guargummi, Xanthangummi
und ähnliche.
Die Partikel können
die Form von Pulver, Körnern,
Granulaten oder Fasern aufweisen. Bevorzugte superabsorbierende
Polymerpartikel zur Benutzung in der vorliegenden Erfindung sind
querverbundene Polymeracrylate, solche wie das Produkt von Sumitomo
Seika Chemicals Co., Ltd. aus Osaka, Japan, das unter der Bezeichnung
SA60N Type IITM angeboten wird, und das
Produkt, das von Chemdal International, Inc. aus Palatine, Illinois,
unter der Bezeichnung 2100ATM angeboten
wird.
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Die absorbierenden Elemente hergestellt
gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung können auch
andere absorbierende oder nicht absorbierende Materialien umfassen,
wie Bindemittel, nicht absorbierende Fasern, Geruch kontrollierende
Partikel oder Düfte.
Beispiele von geeigneten Bindemitteln enthalten ohne Beschränkung auf
Ethylenvinylacetat basierende Latexbindemittel, Klebestoffe und
thermisch verschmelzbare Fasern, wie Bikomponentenfasern. Beispiele
von geeigneten nicht absorbierenden Fasern enthalten ohne Beschränkung Polyesterfasern,
Polyolefinfasern und Bikomponentenfasern.
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Absorbierende Elemente hergestellt
gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung werden allgemein durch Aufbringen der
Fasern und superabsorbierenden Polymerpartikel im Luftstrom hergestellt.
Ein bevorzugtes Verfahren, um eine bevorzugte Ausführungsform
des absorbierenden Elements der Erfindung zu formen, umfasst zunächst das
Formen von Zellstoffflusen aus einem Zellstoffbogen in einer Hammermühle oder
in ähnlichem
Gerät,
das vorgesehen ist, um die Zellstofffasern des Bogens zu zerfasern
oder zu trennen und „zu öffnen". Die getrennten
Zellstofffasern werden dann in einem Luftstrom mitgerissen und auf einer
kleine Öffnungen
aufweisenden Oberfläche
abgelagert, um einen Zellstoffklumpen oder eine Zellstofflage zu
formen. Der demgemäß geformte
Zellstoffklumpen oder die Zellstofflage stellt eine Ansammlung an
individuellen Fasern in einer sehr losen Konfiguration dar. Der
faserartige Klumpen ist im wesentlichen nicht komprimiert, wobei
er Lücken
zwischen den Fasern lässt,
die den Klumpen umfassen. Superabsorbierende Polymerpartikel, die
zu dem losen Klumpen zugefügt
werden, fallen in diese Lücken
zwischen den Fasern. Die superabsorbierenden Polymerpartikel können zu
einem Bereich der in Luft mitgerissenen Fasern hinzugefügt werden zwecks
Ablagerung überall
in der Dicke der Zone mit hoher Saugfähigkeit. Alternativ können die
superabsorbierenden Polymerpartikel direkt auf einen geformten Zellstoffklumpen
an einen gewünschtem
Punkt in dem Zellstoffablagerunsgprozess abgelagert werden, um zu
gewährleisten,
dass die superabsorbierenden Partikel in der gewünschten schmalen Zone innerhalb
der Dicke der Struktur angeordnet werden. In dem vorhergehenden
Fall werden die Partikel mit Zellstofffasern überall in der Zone mit hoher
Saugfähigkeit
der integralen absorbierenden Struktur vermischt. In dem letzteren
Fall fallen die Partikel in die Lücken zwischen den Fasern, um
eine ziemlich konzentrierte Zone mit hoher Saugfähigkeit innerhalb der integralen
absorbierenden Struktur mit Fasern, die die Partikel trennen, zu
formen. In beiden Fällen
werden die Partikel durch Fasern getrennt. Schließlich werden
in einer bevorzugten Ausführungsform
Zellstofffasern auf die obere Fläche
der Zone mit hoher Saugfähigkeit
gelegt, so dass die obere Oberfläche
des absorbierenden Elements im wesentlichen frei von superabsorbierenden
Polymerpartikeln ist. In allen Fällen
werden dennoch die superabsorbierenden Polymerpartikel im wesentlichen
voneinander durch vermaschte Zellstofffasern innerhalb der Zone
mit hoher Saugfähigkeit
getrennt, um die integrale Konfiguration des absorbierenden Elements
zu erhalten.
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Die Zone mit hoher Saugfähigkeit,
angeordnet benachbart zu der oberen Oberfläche des absorbierenden Elements,
kann sich über
die gesamte obere Oberfläche
des absorbierenden Elements erstrecken oder kann alternativ in einem
besonders lokalisierten Bereich des absorbierenden Elements beschränkt sein,
wie zum Beispiel lediglich in einem Mittelbereich angeordnet und
einwärts
entfernt von den Längsrändern oder Querendbereichen
des absorbierenden Elements beabstandet. Alternativ kann die Zone
mit hoher Saugfähigkeit
eine Vielzahl voneinander beabstandete längsorientierte Streifen umfassen.
Alternativ kann die Zone mit hoher Saugfähigkeit zwei oder mehrere lateral
orientierte Streifen umfassen, die sich entlang der Endränder des
absorbierenden Elements oder über
die Mitte des absorbierenden Elements erstrecken. In noch einer
anderen Ausführungsform
kann die Zone mit hoher Saugfähigkeit
mehrere diskrete Bereiche umfassen, die im wesentlichen getrennt
voneinander sind.
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Die Dicke der absorbierenden Struktur
kann gleichförmig überall in
der Erstreckung des absorbierenden Elements sein, oder für den Zweck
einer speziellen Passform, Flexibilität und Saugfähigkeitsbedarf kann die absorbierende
Struktur ein sich verjüngendes
Profil aufweisen, wobei bestimmte Bereiche der Struktur, wie ein
Mittelbereich, dicker als andere Bereiche sind.
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Wie in den 2 und 4 gezeigt
wird, kann die Zone mit hoher Saugfähigkeit von Begrenzungen umfasst
werden, wie verdichtete Rinnen. In dieser Ausführungsform umfasst die Zone
mit hoher Saugfähigkeit ungefähr 35% der
Dicke des absorbierenden Elements und ist komplett in einem mittig
angeordneten Bereich zwischen den Rinnen enthalten. Obwohl die Zone
mit hoher Saugfähigkeit
sich in die verdichteten Rinnen erstrecken kann, ist es bevorzugt,
dass die Rinnen im wesentlichen frei von superabsorbierenden Partikeln
sind. Die Begrenzungen können
auch andere strukturierende Elemente umfassen, wie erhöhte Bereiche,
die eine größere Dicke
oder Stärke
als die umgebenden Bereiche bemessen; abweisend behandelte Bereiche;
eingeprägte
oder eingedrückte
Bereiche, die eine geringere Stärke
oder Dicke als die umgebenden Bereiche bemessen; gefärbte Bereiche,
die Tinten oder andere Färbemittel
aufweisen, die darauf gedruckt wurden oder in anderer Weise behandelt
wurden, um eine Farbe darzustellen, die sichtbar erkennbar als verschieden
von den Farben der umgebenden Bereiche ist; oder die Ränder der
absorbierenden Struktur. Alternativ kann die obere Oberfläche der
Struktur teilweise mit einem Film oder einem anderen undurchlässigen Material
bedeckt sein, nur eine mittlere Öffnung
unbedeckt lassend. In solch einem Fall würde die mittlere Öffnung die
Zone mit hoher Saugfähigkeit
sein.
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Ein wichtiges Merkmal des Verfahrens
der vorliegenden Erfindung ist, dass sie eine absorbierende Struktur
erstellt, wobei das gesamte absorbierende Element, die Zone mit
hoher Saugfähigkeit
einschließend, eine
integrale Struktur mit genauem und präzisem Plazieren von superabsorbierenden
Mitteln innerhalb der Zone mit hoher Saugfähigkeit darstellt. Mit anderen
Worten, die das superabsorbierende Mittel enthaltende Zone mit hoher
Saugfähigkeit
ist nicht zugegen als eine separate Schicht innerhalb des absorbierenden
Elements; statt dessen ist sie einfach ein Bereich innerhalb des
absorbierenden Elements. Die absorbierenden Fasern, die das absorbierende
Element umfassen, sind durchgängig
mit den absorbierenden Fasern vermischt, die die Zone mit hoher
Saugfähigkeit
umfassen, und kein erkennbares Laminat oder separate Struktur ist
zugegen. Ein Vorteil dieses integralen Typs der Struktur ist, dass
sie ein einziges gesamtes Element während der Absorption von Fluid
bleibt, und nicht der Delaminierung oder dem Aufreissen von Lücken ausgesetzt ist,
wenn ein Fluid absorbiert wird. Solch ein Lückenaufreissen oder eine Delamination
unterbricht den Fluidtransport und die Verteilfähigkeiten der Struktur und
kann ihre Gesamtsaugfähigkeit
verringern. Ein integrales absorbierendes Element ermöglicht auch
einen einfacheren Prozess für
die Konstruktion des absorbierenden Artikels.
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Das absorbierende Element, gezeigt
in 2, ist eine alternative
Ausführungsform
eines absorbierenden Elements, hergestellt gemäß des Verfahrens der vorliegenden
Erfindung. Die Struktur 20 in der 2 zeigt ein integrales absorbierendes
Element, umfassend eine Zone 2 mit hoher Saugfähigkeit
mit einer ersten Oberfläche 3 und
einer zweiten Oberfläche 4,
getrennt voneinander durch eine Dicke 6. Das absorbierende
Element weist eine Dicke 5 und eine Zone 2 mit
hoher Saugfähigkeit
mit einer Zonendicke 6 benachbart zu der ersten Oberfläche auf.
Das absorbierende Element umfasst absorbierende Fasern 7 und
superabsorbierende Polymerpartikel B. Die superabsorbierenden Polymerpartikel 8 sind
im wesentlichen innerhalb der Dicke 6 der Zone mit hoher
Saugfähigkeit
enthalten. Es kann in der von 2 illustrierten
Ausführungsform
gesehen werden, dass die obere Oberfläche 23 im wesentlichen
frei von superabsorbierenden Polymerpartikeln 8 ist und
dass die superabsorbierenden Polymerpartikel 8 mit absorbierenden
Fasern 7 in der Dicke 6 der Zone mit hoher Saugfähigkeit
gemischt sind. 2 zeigt
auch die Gegenwart von zwei verdichteten Rinnen 12, die
in die absorbierende Struktur nach ihrer Bildung gepresst werden
können.
Jede Rinne 12 weist innere Ränder 13 und einen
tiefsten Abschnitt oder Boden 14 auf. Die Rinnen definieren
dazwischen die Zone mit hoher Saugfähigkeit. Seitenabschnitte 15 des
Elements enthalten die Abschnitte des Elements, die außerhalb
der Rinnen 12 sind, oder die Abschnitte des Artikels, die
zwischen dem oberen Ende 16 der Rinne und dem äußeren Rand 17 des
Elements sind. Diese Seitenabschnitte 15 können Superabsorbentien
enthalten oder sie können
frei von Superabsorbentien sein. Jeder Seitenabschnitt 15,
gezeigt in 2, umfasst
eine obere Oberfläche 18 und
eine untere Oberfläche 19 getrennt
voneinander durch eine Seitenabschnittsdicke 21. Die Seitenabschnittsdicke 21 kann
im wesentlichen äquivalent
zu der Dicke 6 der Zone mit hoher Saugfähigkeit sein, wie in 2 gezeigt; dennoch kann
die Seitenabschnittsdicke 21 im wesentlichen mehr oder
weniger als die Dicke 6 der Zone mit hoher Saugfähigkeit
sein.
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Die Seitenabschnittsdicke 21 kann
eine zweite Dicke 22 einer Zone mit hoher Saugfähigkeit
benachbart zu der oberen Oberfläche 18 umfassen.
Die zweite Zone 22 mit hoher Saugfähig keit umfasst 35% der Seitenabschnittsdicke 21.
Wie in 2 gezeigt wird,
umfasst jeder Seitenabschnitt 15 absorbierende Fasern 7 und
superabsorbierende Polymerpartikel 8, wobei die superabsorbierenden
Polymerpartikel 8 im wesentlichen innerhalb des zweiten
Bereichs 22 enthalten sind.
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Der absorbierende Artikel 30,
gezeigt in 3, ist eine
Schnittansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines absorbierenden
Artikels, hergestellt gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung. Der absorbierende Artikel 30 von 3 weist ein integrales absorbierendes
Element, umfassend eine Zone 2 mit hoher Saugfähigkeit
mit einer ersten Oberfläche 3 und
einer zweiten Oberfläche 4,
auf, die durch eine Dicke 6 voneinander getrennt sind.
Das absorbierende Element umfasst absorbierende Fasern 7 und
superabsorbierende Polymerpartikel B. Die superabsorbierenden Polymerpartikel 8 sind
im wesentlichen innerhalb der Dicke 6 der Zone mit hoher
Saugfähigkeit
enthalten. Es kann in der bevorzugten Ausführungsform, illustriert durch 3, gesehen werden, dass
die obere Oberfläche 23 im
wesentlichen frei von superabsorbierenden Polymerpartikeln 8 ist
und dass die superabsorbierenden Polymerpartikel 8 mit
absorbierenden Fasern 7 in der Dicke 6 der Zone
mit hoher Saugfähigkeit
vermischt sind. Das integrale absorbierende Element ist zwischen einer
körperzugewandten
Schicht 32 und einer Sperrschicht 34 positioniert,
so dass die obere Oberfläche 23 benachbart
zu der körperzugewandten
Schicht 32 ist. Die körperzugewandte
Schicht 32 und die Sperrschicht 34 sind aneinander
um die Peripherie des absorbierenden Elements verbunden, um das
zu bilden, was allgemein als Bundversiegelung bekannt ist.
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Der absorbierende Artikel 40,
gezeigt in 4, ist eine
Schnittansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines absorbierenden
Artikels, hergestellt gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung. Der absorbierende Artikel 40 von 4 weist ein integrales absorbierendes
Element, umfassend eine Zone 2 mit hoher Saugfähigkeit
mit einer ersten Oberfläche 3 und
einer zweiten Oberfläche 4 auf,
die voneinander durch eine Dicke 6 getrennt sind, im wesentlichen
wie in 2 gezeigt und
im Detail oben beschrieben ist. Wie in 4 gezeigt wird, ist das integrale absorbierende
Element von 2 zwischen
einer körperzugewandten Schicht 32 und
einer Sperrschicht 34 positioniert, so dass die obere Oberfläche 23 benachbart
zu der körperzugewandten
Schicht 32 ist. Die körperzugewandte
Schicht 32 folgt der Form der ersten Oberfläche, um
die inneren Ränder 13 der
Rinnen auszukleiden. Die körperzugewandte
Schicht 32 kann mit dem Boden 14 oder dem niedrigsten
Abschnitt der Rinne 12, wie in 4 gezeigt, verbunden oder abgesichert
sein.
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Die körperzugewandte Schicht 32 und
die Sperrschicht 34 sind aneinander um die Peripherie des
absorbierenden Elements verbunden, um das zu bilden, was allgemein
als Bundversiegelung 36 bekannt ist.
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Obwohl die in den 3 und 4 gezeigten
Artikel 30 und 40 die körperzugewandte Schicht 32 und
die Sperrschicht 34 aufweisen, die durch eine Bundversiegelung 36 verbunden
sind, ist dies nur zum Zweck der Veranschaulichung. Die Anwesenheit
einer Bundversiegelung ist nicht nötig, um den Nutzen und die
Vorteile des Artikels, hergestellt gemäß dem Verfahren der Erfindung,
zu erreichen. Alternativ kann die körperzugewandte Schicht des
absorbierenden Artikels komplett um das absorbierende Element herumgewickelt
werden und kann überlappt
und auf der Unterseite des Artikels auf sich selbst versiegelt werden.
Die Sperrschicht kann entweder zwischen dem absorbierenden Element
und dem überlappenden
Abschnitt der körperzugewandten Schicht
oder auf der äußeren Oberfläche des überlappenden
Abschnitts der körperzugewandten
Schicht zugegen sein. Andere Verfahren, um eine körperzugewandte
Schicht und eine Sperrschicht an einer absorbierenden Artikelstruktur
zu sichern, werden für
diejenigen offensichtlich sein, die vertraut mit der Konstruktion von
absorbierenden Artikeln sind.
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Die körperzugewandte Schicht kann
irgendein weiches, flexibles, poröses Material umfassen, das
einem Fluid ermöglicht
durchzudringen, und kann zum Beispiel von einer nicht gewebten Gewebeschicht
oder einem mit Löchern
versehenen oder perforierten Plastikfilm umfasst sein. Beispiele
von geeigneten Vliesgewebeschichten enthalten, ohne Beschränkung, gekämmte Gewebe,
Spinnvliese, schmelzgeblasene Gewebe, willkürlich gelegte Gewebe und ähnliche.
Die Fasern, die solche Gewebe umfassen, können Polyester, Polyethylen,
Polypropylen, Reyon oder Kombinationen von diesen umfassen. Die
Gewebe können
ferner Bindemittel, oberflächenaktive
Stoffe oder andere Behandlungen umfassen. Ein bevorzugtes Material
für die
körperzugewandte
Schicht der Erfindung ist ein homogenes Gemisch an Polypropylenstapelfasern
mit hohem Denier und Polypropylenstapelfasern mit niedrigem Denier.
Die Stapelfasern mit hohem Denier und die Stapelfasern mit niedrigem
Denier unterscheiden sich bevorzugterweise um 2 Denier, wobei die
Stapelfasern mit niedrigem Denier bevorzugterweise einen Denier
von ungefähr
3 aufweisen, und die Stapelfasern mit hohem Denier bevorzugterweise
einen Denier von ungefähr
5 aufweisen. Die Stapelfasern mit hohem Denier sind in dem Vliesgewebe
in einer Menge von 40 bis 60 Gewichtsprozent zugegen. Die Stapelfasern
mit niedrigem Denier sind in dem Vliesgewebe in einer Menge von
40 bis 60 Gewichtsprozent, basierend auf dem Gesamtgewicht des Vliesgewebes,
zugegen.
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Die Sperrschicht ist eine flüssigkeitsundurchlässige Schicht
und kann irgendein flexibles Material umfassen, das den Transfer
von Fluid verhindert, aber nicht nötigerweise den Durchtritt von
Gasen verhindert. Allgemein benutzte Materialien sind Polyethylen-
oder Polypropylenfilme. Andere geeignete Polymerfilmmaterialien,
die als undurchlässige
Sperren benutzt werden können,
enthalten, aber sind nicht beschränkt auf Polyester, Polyamide,
Polyethylenvinylacetat, Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid
und ähnliche
und Kombinationen davon. Co-extrudierte und laminierte Kombinationen
der voranstehenden Materialien können
benutzt werden, wobei solche Kombinationen durch die chemischen
und physikalischen Eigenschaften des Films ermöglicht werden. Fluidundurchlässige Schäume und
abweisend behandelte Papiere können
auch eingesetzt werden. Filme, die Fluidsperren darstellen, aber
Gas ermöglichen
hinauszudringen, d.h. „atmende
Filme", können eingesetzt
werden. Diese können
unter Polyurethanfilmen und microporösen Filmen ausgewählt werden, wobei
die Microporösität durch
ionisierende Strahlung oder durch das Auswaschen von löslichen
Einschlüssen unter
Verwendung wässriger
oder nicht wässriger
Lösungsmittel
entstanden ist. Gewebe, deren Oberflächen abweisend gemacht worden
sind, oder deren Poren aufgrund einer dichten Faserpackung schmal
sind, oder deren Poren in der Größe durch
Verschließen
von viel Flüssigkeit
aufnehmenden Poren reduziert worden sind, können auch alleine oder zusammen
mit atmenden Filmen als atmende Sperren eingesetzt werden.
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Ein geeignetes Rückschichtmaterial kann ein
opakes Polyolefin, beispielsweise Polyethylen, -Gewebe, das undurchlässig für Körperfluide
und ungefähr
0,025 mm (0,001 Inch) dick ist. Ein weiteres geeignetes Schichtmaterial
für diesen
Zweck stellt ein Polyester, beispielsweise Polyethylenterephthalat,
-Gewebe dar, das eine Dicke von ungefähr 0,012 mm (0,0005 Inch) aufweist.
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Ein bevorzugtes Gerät, um die
absorbierende Struktur gemäß der Erfindung
herzustellen, ist in 6 illustriert.
In Bezug auf 6 kann
ein absorbierendes Element nach dem folgenden Verfahren bereitet
werden. Während
jedwede der absorbierenden Fasern, die vorher besprochen wurden,
benutzt werden können, um
ein absorbierendes Element zu formen, werden zu Illustrationszwecken
Holzschlifffasern benutzt, um das bevorzugte Verfahren und Gerät zu beschreiben.
Der Holzschliff des absorbierenden Elements wird in Rohmaterialform
als eine komprimierte Schicht oder als ein Zellstoffbogen 50,
der auf eine Rolle gewickelt ist, zuge- führt. Die Zellstoffabwicklung 51 ermöglicht dem
Bogen, in eine Zellstoffmühle 52 geführt zu werden,
wo ein Hochgeschwindigkeitshammerrotor den Bogen in im wesentlichen
individuelle Holzschlifffasern von ungefähr 2,5 mm mittlerer Länge auflöst, allgemein
bekannt als Zellstoffflusen oder Grundholzschliff. Luft wird durch
die Zellstoffmühle
und die angrenzende Formkammer 53 durch ein Formradvakuum 54 gezogen.
Diese Luft befördert
die Zellstoffflusen zu dem Formrad 55 und in die Formen 56.
Die Formen sind Hohlräume
in der Formradoberfläche,
beabstandet um den Umfang des Formrades. Der Boden der Formen umfasst
ein poröses
Sieb, um der Luft zu ermöglichen,
durch die Form hindurchgezogen zu werden, wobei die Zellstoffflusen
auf dem Sieb abgelegt verbleiben.
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Die Formen sind auf dem Formrad montiert,
welches im Uhrzeigersinn dreht. Wenn die Formen bei Position A in
die Formkammer eintreten, sind sie leer. In der anfänglichen
Faserablagezone 57 werden 100% Zellstofffasern auf dem
Boden der Formen 56 abgelegt. Die Dicke des abgelegten
Zellstoffs in der anfänglichen Faserablagezone
umfasst 5% bis 25% der endgültigen
Dicke des absorbierenden Elements, und fungiert als ein Filter,
um die granulären
superabsorbierenden Polymerpartikel zu halten, die in der Form abgelegt
werden. Die Begrenzungen der anfänglichen
Faserablagezone 57 werden durch die linke Seite der Formkammer 53 und
die linke Seite der Abdichtung für
die Partikelaustragungszone 58 gebildet.
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Die Partikelaustragungszone 58 umfasst
ein Drehpartikelaustragungsventil 59, das eine vorherbestimmte
Menge an Partikeln auf die Zellstoffflusen in jede Form abgibt.
Diese Partikel werden in einem Mustern ausgetragen, das in Phase
mit den Formen ist, um eine Zone mit hoher Saugfähigkeit zu bilden, so dass
die Zone mit hoher Saugfähigkeit
im wesentlichen in der Form zentriert ist. Bevorzugterweise ist
die Zone mit hoher Saugfähigkeit
zumindest 3 mm einwärts
von den peripheren Rändern
der Form beabstandet. Am bevorzugtesten ist die Zone mit hoher Saugfähigkeit
zumindest 7 mm einwärts
von den peripheren Rändern
der Form beabstandet und daher auch zumindest 7 mm von den peripheren
Rändern
des darin enthaltenen absorbierenden Elements. Obwohl das in dieser
Ausführungsform
gezeigte Muster im wesentlichen rechteckig ist, ist die Form des
Musters nicht auf eine rechteckige beschränkt. Jede Form eines Musters
kann benutzt werden und ein gewöhnlicher
Fachmann wird erkennen, dass variierte Musterformen gewünscht oder
selbst bevorzugt für
variierende Formen und Typen von Strukturen, auf die die Partikel
ausgetragen werden, sein können.
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Die Formen treten dann in die finale
Faserablagezone 60 ein, wobei zusätzlicher Zellstoff die Zone
mit hoher Saugfähigkeit
bedeckt, dadurch ein integrales absorbierendes Element formend.
Die Formen sind leicht überfüllt mit
Zellstoff, und zwei Abschrägbürsten 61 werden
eingesetzt, um den Zellstoff eben mit dem oberen Ende der Form zu
machen. Die absorbierenden Elemente werden dann mit Vakuum aus den
Formen auf die Vakuumtransfertrommel
62 transferiert, von
denen sie dann zu einer anderen Formstation transferiert werden können, um
in absorbierende Produkte aufgenommen zu werden.
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7A, 7B, 8A, 8B und 9 illustrieren den Arbeitsablauf
des Drehpartikelaustragungsventils 59 in der Partikelaustragungszone 58 detaillierter.
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7A und 7B zeigen eine Axialansicht
und eine entsprechende Seitenansicht des Drehpartikelaustragungsventils 59 in
der Partikelaustragungsphase. Um ein präzises Muster von Partikeln
in jeder Form 56 zu erreichen, wird das Drehpartikelaustragungsventil 59 als
ein Mittel benutzt, um den Fluss von Partikeln in die Formen 56 zu
starten und zu stoppen. Partikel werden dem Drehpartikelaustragungsventil 59 in
der Partikelaustragungszone 58 zugeführt. Bevorzugterweise werden
die Partikel via einem gravimetrischen Zuführapparat zugeführt, wie
z.B. ein Gewichtsverlust-Schneckenzufuhrapparat (LIW) 70,
um das in jede Form 56 ausgetragene Partikelgewicht genau
zu kontrollieren. Dennoch können
auch andere Geräte
benutzt werden, um eine abgemessene Menge an Partikeln dem Drehpartikelaustragungsventil
zuzuführen,
wie beispielsweise volumetrische Zuführapparate, in welchen die
Partikelmengen durch das Volumen gemessen werden. Die Partikelzuführquelle 72 ist
außerhalb
der Partikelaustragungszone angeordnet. Das Ausstoßende des
Schneckenzufuhrapparats 70 ist innerhalb eines stationären Trichters 74 des
Drehpartikelaustragungsventils angeordnet. Das Drehgehäuse 76 umfasst
zumindest eine Drehschlitzöffnung 77.
Der stationäre
Trichter 74 umfasst eine Trichterschlitzöffnung 78.
Die Breiten des stationären
Trichters 74, der Drehschlitzöffnung 77, der Trichterschlitzöffnung 78 und
des Ausstoßendes
des Schneckenzufuhrapparats 70 sind auf die Breite des
gewünschten
Musters von Partikeln angepasst, das in jeder Form gebildet werden
soll. Wenn das Drehgehäuse 76 sich dreht,
und die Drehschlitzöffnung 77 sich
nach der Trichterschlitzöffnung 78 ausrichtet,
treten die superabsorbierenden Polymerpartikel 8 durch
die ausgerichteten Öffnungen
und werden auf der Form 56 abgelegt. In dem bevorzugten
Gerät,
bei dem der Gewichtsverlust-Schneckenzufuhrapparat 70 benutzt
wird, fallen die Partikel einfach durch die Öffnungen auf die Form 56.
Das Formrad-Vakuum 54 unterstützt bei dem Herunterziehen der
Partikel auf die Form 56. Bevorzugterweise ist ein Abschnitt
des Siebbodens jeder Form 56 auch abgedeckt, so dass eine Öffnung zurückbleibt,
die die gewünschte
Musterform aufweist. Dieses selektive Abdecken der Formen verbessert
die genaue und präzise
Platzierung der Partikel innerhalb der Form. Die Länge der Drehschlitzöffnung 77 bestimmt
die Länge
des Musters von Partikeln, die die Zone 2 mit hoher Saugfähigkeit des
absorbierenden Elements 1 formen.
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8A und 8B zeigen eine Axialansicht
und eine entsprechende Seitenansicht des Drehpartikelaustragungsventils 59 in
der Recyclephase. In 8A und 8B wird das Formrad 55 in
einer solchen Position gezeigt, dass das Drehpartikelaustragungsventil über einem
Abschnitt des Rades zwischen zwei Formen 56 angeordnet
ist. Es ist gewünscht,
die Ablage von Partikeln über
diesem Abschnitt des Rades zu verhindern, da jedwede Partikel, die
in dieser Position abgegeben werden, im wesentlichen verschwendet
sind und nur dazu dienen, den das Gerät umgebenden Bereich zu kontaminieren.
Das Produktdesign kann auch Bereiche in der Form bestimmen, wo die
Ablage von Partikeln vermieden werden sollte. Die Recyclephase gezeigt
in den 8A und 8B verhindert die mit der
ungewollten Ablage von Partikeln einhergehenden Probleme durch Recyceln
der Partikel. Wenn das Drehpartikelaustragungsventil 59 in
der Recyclephase ist, wie gezeigt, verhindert die Position des Drehgehäuses 76 unter
dem stationären
Trichter den Durchtritt von Partikeln; d.h., die Drehschlitzöffnung 77 ist
in einer geschlossenen Position. Partikel, die aus dem Schneckenzufuhrapparat 70 austreten,
treten dann durch die Trichterschlitzöffnung 78 aus und
treffen auf den inneren Durchmesser des Drehers. Ein Vakuumanschluss 80 in
der Seite des Drehgehäuses öffnet sich
zu dem inneren Durchmesser des Drehgehäuses durch eine Folge von Recyclelöchern 82 in
dem Drehgehäuse
und zieht die Partikel aus dem Drehgehäuse und in ein Recyclerohr 84.
Wie in 9 gezeigt wird,
werden die Partikel dann durch Luft durch das Recyclerohr 84 zu
einem Recycleaufnehmer 102 befördert, der eventuell die Partikel
zurück
zu dem Schneckenzufuhrapparat 70 zur Wiederbenutzung bereitstellen
wird. Auch ist in 9 eine
detaillierte Ansicht der Partikelzuführquelle 72 gezeigt,
die beides, das unbenutzte Partikelzuführresservoir 104 und
den Recycleaufnehmer 102, enthält.
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12 zeigt
eine vereinfachte Planansicht eines absorbierenden Elements 1,
hergestellt durch den Prozess, enthaltend die Zone 2 mit
hoher Saugfähigkeit.
Die Länge
und Breite der Zone mit hoher Saugfähigkeit werden durch die Länge und
Breite der Drehschlitzöffnung 77 bestimmt.
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Die Benutzung eines Drehers mit einer
Vielzahl von nah beabstandeten, kurzen Drehschlitzöffnungen 77 würde zur
Bildung mehrerer Zonen 2 mit hoher Saugfähigkeit
entlang der Längsrichtung
des absorbierenden Elements 1, wie in 13 gezeigt, führen.
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10A, 10B, 11A, 11B, 14A, 14B, 15A und 15B illustrieren alternative
Ausführungsformen
des Geräts
der Erfindung. 10A, 10B, 11A und 11B illustrieren
den Arbeitsablauf eines linear oszillierendes Partikelaustragungsventils 90 in
der Partikelaustragungszone
58 mit größerer Genauigkeit. Ebenfalls
illustrieren die 14A, 14B, 15A und 15B die
Arbeitsweise eines drehend oszillierenden Partikelaustragungsventils 91 in der
Partikelaustragungszone 58 mit größerer Genauigkeit.
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10A und 10B zeigen eine Axialansicht
und eine entsprechende Seitenansicht eines linear oszillierenden
Partikelaustragungsventils 90, und 14A und 14B zeigen
eine Axialansicht und eine entsprechende Seitenansicht eines drehend
oszillierenden Partikelaustragungsventils 91 in der Partikelaustragungsphase. Um
ein präzises
Muster von Partikeln in jeder Form 56 zu erreichen, wird
das oszillierende Partikelaustragungsventil als ein Mittel benutzt,
um den Fluss von Partikeln in die Formen 56 zu starten
und zu stoppen. Partikel werden dem oszillierenden Partikelaustragungsventil
in der Partikelaustragungszone 58 zugeführt. Bevorzugterweise werden
die Partikel über
einen gravimetrischen Zuführapparat
zugeführt,
wie z.B. ein Gewichtsverlust-Schneckenzufuhrapparat (LIW) 70,
um das auf jede Form 56 ausgetragene Partikelgewicht genau
zu kontrollieren. Dennoch können
auch andere Geräte
benutzt werden, um eine abgemessene Menge an Partikeln dem oszillierenden
Partikelaustragungsventil zuzuführen,
wie beispielsweise volumetrische Zuführapparate, in welchen die
Partikelmenge über
das Volumen gemessen wird. Die Partikelzuführquelle 72 ist außerhalb der
Partikelaustragungszone angeordnet. Das Ausstoßende des Schneckenzufuhrapparats 70 ist
innerhalb eines stationären
Trichters 74 des oszillierenden Partikelaustragungsventils
angeordnet. Der stationäre
Trichter ist innerhalb des oszillierenden Ventilgehäuses 92 des
oszillierenden Partikelaustragungsventils untergebracht. Das oszillierende
Ventilgehäuse 92 umfasst
auch ein Schieberventil 94. Das Schieberventil 94 umfasst eine
Folge von Recyclelöchern 82.
Der stationäre
Trichter 74 umfasst zumindest eine Schlitzöffnung 78.
Die Breiten des stationären
Trichters 74, der Schlitzöffnung 78 und der
Recyclelöcher 82 sind
auf die Breite des gewünschten
Musters an Partikeln angepasst, die in jeder Form gebildet werden
sollen. Wenn das oszillierende Schieberventil 94 sich in
eine lineare Richtung bewegt, und die Trichterschlitzöffnung 78 durch
das Schieberventil 34 aufgedeckt ist, d.h. das Schieberventil 94 in
einer offenen Position ist, treten die superabsorbierenden Polymerpartikel 8 durch
die Schlitzöffnung 78 und
werden auf die Form 56 abgelegt. In dem bevorzugten Gerät, in welchem
ein Gewichtsverlust-Schneckenzufuhrapparat 70 benutzt wird,
fallen die Partikel einfach durch Schwerkraft durch die Öffnungen
auf die Form 56. Das Formradvakuum 54 unterstützt das
Herunterziehen der Partikel auf die Form 56. Bevorzugterweise
ist ein Abschnitt des Siebbodens jeder Form 56 auch abgedeckt,
so dass eine Öffnung
zurückbleibt,
die die gewünschte
Musterform aufweist. Dieses selektive Abdecken der Form verbessert
die genaue und präzise
Plazierung der Partikel innerhalb der Form. Die Länge der Zeit,
die der Schlitz 78 offen ist, bestimmt die Länge des
Musters der Partikel, die die Zone 2 mit hoher Saugfähigkeit
des absorbierenden Elements 1 formen.
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11A und 11B zeigen eine Axialansicht
und eine entsprechende Seitenansicht eines linear oszillierenden
Partikelaustragungsventils 90, und die 15A und 15B zeigen
eine Axialansicht und eine entsprechende Seitenansicht eines drehend
oszillierenden Partikelaustragungsventils 91 in der Recycelphase.
In 11A, 11B, 15A und 15B ist das Formrad 55 in
einer solchen Position gezeigt, dass das oszillierende Partikelaustragungsventil über einem
Abschnitt des Rades zwischen zwei Formen 56 angeordnet
ist. Es ist gewünscht,
die Ablage von Partikeln über
diesem Abschnitt des Rades zu verhindern, da jedwede Partikel, die in
dieser Position abgegeben werden, im wesentlichen verschwendet sind
und nur dazu dienen, den das Gerät umgebenden
Bereich zu kontaminieren. Das Design des Endprodukts des absorbierenden
Artikels kann auch Bereiche in der Form bestimmen, wo die Ablage
von Partikeln vermieden werden sollte. Die Recyclephase, gezeigt
in 11A, 11B, 15A und 15B, verhindert die Probleme,
die mit der ungewollten Ablage von Partikeln verbunden sind, durch
Recycling der Partikel. Wenn das oszillierende Partikelaustragungsventil
in der Recyclephase wie gezeigt ist, verhindert die Position des
oszillierenden Schieberventils 94 unter dem stationären Trichter 74 den
Durchtritt der Partikel; d.h., die Schlitzöffnung 78 ist in einer
geschlossenen Position. Partikel, die aus dem Schneckenzufuhrapparat 70 austreten,
treten dann durch die Öffnung 78 des
stationären
Trichters aus und treffen die innere Oberfläche des oszillierenden Schieberventils 94.
Ein Vakuumanschluss 80 in der Seite des oszillierenden
Ventilgehäuses 92 öffnet sich
zu dem inneren Durchmesser des Gehäuses durch eine Folge von Recyclelöchern 82 in
dem Gehäuse
und zieht die Partikel aus dem Gehäuse und in ein Recyclerohr 84.
Wie in 9 gezeigt wird,
werden die Partikel dann durch Luft durch das Recyclerohr 84 zu
einem Recycleaufnehmer 102 befördert, der eventuell die Partikel
zurück
zu dem Schneckenzufuhrapparat 70 zur Wiederbenutzung bereitstellen
wird. Auch ist in 9 eine
detaillierte Ansicht der Partikelzufuhrquelle 72 gezeigt,
die beides, das unbenutzte Partikel-Zufuhrreservoir 104 und
den Recycleaufnehmer 102, enthält.
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12 zeigt
eine vereinfachte Planansicht eines absorbierenden Elements 1,
hergestellt durch den Prozess, enthaltend die Zone 2 mit
hoher Saugfähigkeit.
Die Breite der Zone mit hoher Saugfähigkeit ist durch die Breite
der Schlitzöffnung 78 bestimmt.
Die Länge
der Zone mit hoher Saugfähigkeit
ist durch die Länge
der Zeit, die der Schlitz 78 offen ist, bestimmt.
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Die Kontrolle von Zeit und Frequenz
der Oszillation des Schieberventils würde zu der Bildung mehrerer Zonen 2 mit
hoher Saugfähigkeit
entlang der Längsrichtung
des absorbierenden Elements 1, wie in 13 gezeigt, führen.
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Beispiel
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Ein absorbierendes Element wurde
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens und des Geräts
dieser Erfindung, wie in 6 illustriert
und hierin beschrieben, hergestellt, gemäß der ein Zellstoffbogen in
individuelle Fasern in einer Hammermühle zerfasert und zerstreut
wurde. Die Zellstofffasern wurden in einem Luftstrom mitgerissen
und ausreichend Fasern wurden in eine geformte Form mit Siebboden
abgelegt, um das Sieb mit einer ungefähr einer (1) Millimeter Dicke
von Zellstoffflusen abzudecken. Eine vorherbestimmte Menge an Chemdal
2000TM superabsorbierenden Polymerpartikeln
wurde dann in einem 35 Millimeter breiten Streifen entlang eines
Mittelabschnitts der Form abgelegt. Die Menge an superabsorbierenden
Polymerpartikeln (SAP) betrug entweder 0 Gramm, 0,2 Gramm, 0,4 Gramm,
oder 0,7 Gramm pro Form. Da die Ablage von superabsorbierenden Partikeln
pro Form im wesentlichen gleichmäßig entlang
eines 35 mm breiten Streifens auf dem absorbierenden Element verteilt
wurde, und da die superabsorbierenden Polymerpartikel im allgemeinen
dazu neigen, etwas dichter als Zellstoffflusenfasern zu sein, tendierten
die superabsorbierenden Polymerpartikel dazu, in den Lücken zwischen
den Zellstoffflusenfasern zu deponieren, da sie auf die 1 mm Dicke
der Zellstofffasern abgelegt wurden. Schließlich wurden zusätzliche
Zellstofffasern zu der Form hinzugefügt, um eine Platte mit einem
totalen Zellstoffgewicht von 8,0 Gramm und einem totalen Gewicht
von superabsorbierenden Polymerpartikeln, wie in Tabelle 1 bereitgestellt,
zu formen.
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Das absorbierende Element wurde von
der Form entfernt und so orientiert, dass die Oberfläche des Elements,
die das Sieb kontaktiert, die erste oder obere Oberfläche des
Elements darstellte. Das resultierende Element wies eine generell
längliche
Form mit einer Länge
von ungefähr
200 Millimetern und einer Breite von ungefähr 60 Millimetern auf. Jedes
Element war zwischen 7 Millimetern und 20 Millimetern in der Dicke
mit einer Dichte von weniger als 0,07 g/cc.
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Jedes Element wurde dann zwischen
einer Deckschicht, umfassend ein homogenes Gemisch von 50% an 5
Denier Polypropylen-Stapelfasern und 50% an 3 Denier Polypropylen-Stapelfasern, und
einer Sperrschicht von 0,001 Inch dickem Polyethylenfilm platziert,
wobei die Deckschicht auf der ersten Oberfläche des Elements angeordnet
wurde. Die Abdeckung und die Sperre wurden um die Ränder des
Elements miteinander versiegelt, um eine Bundversiegelung zu formen.
Die verdichteten Seitenrinnen wurden dann in die erste (Deckschicht)
Oberfläche
des Artikels durch Heizen und Komprimieren der Abdeckung/absorbierendes
Element/Sperre Anordnung in den gewählten Bereichen geformt, um
verdichtete Rinnen ähnlich
zu denen, gezeigt in 5,
zu formen. Die Dichte der Kanäle
betrug mindestens 0,5 g/cc.
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Die resultierenden Artikel wurden
dann auf Durchschlagzeit und Rückfeuchtmenge
getestet. Die Durchschlagzeit zeigt die Menge der Zeit an, die für jedes
der sechs 2 cc Aliquots an Testflüssigkeit benötigt wird,
um die Abdeckung zu durchdringen, wobei niedrigere Nummern eine
schnellere Fluiddurchdringung andeuten und daher weniger Gelblockage.
Die Rückfeuchtmenge
deutet die Menge an absorbiertem Testfluid an, die durch die Abdeckung
des Artikels herausgequetscht werden kann, wenn Druck angewendet
wird. Geringe Rückfeuchtmengen
deuten an, dass die absorbierte Flüssigkeit gut zurückbehalten
wird, demgemäß zu einem trockneren
Gefühl
führt,
wenn das Produkt benutzt wird.
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Die Durchschlagzeit wurde durch das
folgende Verfahren gemessen. Eine 2,54 cm dicke Platte mit einem
2 cm runden Loch wurde über
der Abdeckung des Artikels mit dem Loch an der Mitte des Artikels
ausgerichtet angeordnet. Eine 2 cc Dosis an synthetischem menstrualen
Fluid wurde in das Loch abgegeben und die benötigte Zeit derselben, um in
den Artikel absorbiert zu werden (d.h. Durchdringungszeit), gemessen.
Fünf zusätzliche
2 cc Dosen wurden in fünfminütigen Intervallen
hinzugefügt
und die Durchdringungszeit wurde von jeder gemessen. Die Durchdringungszeiten
für die
erste und die sechste Dosis sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Zunahmen
bei der in Durchdringungszeit für
die sechste Dosis mit 0,4 und einem 0,7 Grammzusatz an SAP sind
Hinweise auf Gelblockage.
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Für
den Rückfeuchttest
wurde eine 2,54 cm dicke Blendenplatte mit einer zentral angeordneten
3,8 × 1,9
cm elliptischen Öffnung über dem
Artikel mit der Öffnung
an der Mitte des Artikels ausgerichtet angeordnet. Eine 7 cc Dosis
von synthetischem Menstrualfluid wurde in das Loch abgegeben und
ihr wurde ermöglicht,
den Artikel zu durchdringen. Nach 15 Minuten wurde ein vorher gewogener
Stapel von vier Blättern
von Whatman #1 Filterpapier auf den Musterartikel plaziert. Ein
2,2 kg Gewicht wurde auf das Filterpapier für drei (3) Minuten platziert.
Das Filterpapier wurde dann entfernt und gewogen. Die Menge an Fluid,
die durch das Filterpapier aufgenommen wurde, wurde berechnet und
als Rückfeuchtmenge
ausgewiesen.
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Das für den Durchdringungstest und
den Rückfeuchttest
eingesetzte Testfluid kann irgendein synthetisches Menstrualfluid
sein, das eine Viskosität
von ungefähr
30 Centipoise aufweist. Die Ergebnisse der Tests sind in der untenstehenden
Tabelle 1 angedeutet. Tabelle
1
35 mm breiter Streifen an SAP entlang der Länge des
Elements
8.0 Gramm Zellstoff
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Wie an den Daten in Tabelle 1 gesehen
werden kann, verbessert die Bildung einer integralen Zone mit hoher
Saugfähigkeit,
umfassend superabsorbierende Polymere, die Rückfeuchtmenge, und führt mit
30 g/m2 Beladung des superabsorbierenden
Mittels zu der besten (geringsten) Rückfeuchtmenge. Leicht höhere Rückfeuchtung
wurde bei 60 g/m2 gemessen. Bei 103 g/m2 wurde die Rückfeuchtung nicht wesentlich
verbessert, verglichen mit der Struktur ohne SAP, und die Durchdringungszeit
wurde stark verringert. Demgemäß wurde entdeckt,
dass für
die absorbierende Struktur der vorliegenden Erfindung eine superabsorbierende
Beladung von zwischen 30–55
g/m2 bevorzugt ist, um die Rückfeuchtmenge
ohne Gelblockage zu verbessern. Etwas Rückfeuchtnutzen kann auch mit
SAP Zusätzen
von bis zu 75 g/m2 erreicht werden.
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Die Spezifizierung und die obigen
Ausführungsformen
wurden dargestellt, um bei dem voll- ständigen und nicht beschränkten Verständnis der
hier offenbarten Erfindung zu helfen.
